第一讲钻井保护储层技术总论

第一讲钻井保护储层技术总论1第一页，共十八页，编辑于2023年，星期四油气层保护技术的主要内容岩心分析(CoreAnalysis)油气层敏感性和工作液损害室内评价(EvaluationofFormationSensitivityandDamageInducedbyWorkingFluids)油气层损害机理的研究和诊断(StudyandDiagnosisofFormationDamageMechanisms)钻井过程保护油气层技术(FormationDamageControlDuringDrilling)完井过程保护油气层技术(FormationDamageControlDuringCompletion)采油生产保护油气层技术(FormationDamageControlDuringproduction)油气层损害矿场评价(FieldEvaluationofFormationDamage)保护油气层总体效果评价和分析(Evaluation&AnalysisofOverallEffectivenessforFormationDamageControl)2第二页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回1、石油与天然气是重要的能源人类的发展人口（控制）、能源（开发）、环境（保护）、灾害（预防）与材料、信息构成现代社会的三大支柱一、油气层保护的目的与意义石油与天然气是重要的能源人类生存、经济发展、社会进步国家经济命脉和国防安全全面建设小康社会、和谐社会和第三步战略目标宏伟任务、实现经济社会可持续发展的重要物质基础3第三页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回2、油气层保护的重要性世界能源出现危机确保最大限度地开发油气资源

保护好油气藏，避免在开发过程中造成不应有的损害钻探是人类开发资源的最重要的手段，油气钻井是建立开采地下油气资源通道的唯一手段。油气钻探的目的是寻找油气层、正确评价油气藏、增加油气储量。因此，在油气钻探过程中，应该保护好油气层、努力把油气层损害降低至最低程度。一、油气层保护的目的与意义4第四页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回一、油气层保护的目的与意义 勘探过程中，关系能否及时发现油气层及对储量的正确评价——及时发现油气田，加快勘探速度。 有利于油气井产量及油田开发经济效益的提高——保护应有的产量，提高油井效率。 有利于油气井的增产和稳产。5第五页，共十八页，编辑于2023年，星期四保护油气层技术思路保护油气层技术是一项综合系统工程，需要综合配套技术；不同井的类别，不同保护重点；损害储层由内因、外因组成，内因为储层岩性结构性质，储层敏感性矿物类型及含量，地下流体性质、储层表面性质；外因主要是工作条件与环境，核心是外来流体类型与性质；井眼深部损害（注水等）大于井眼表面损害；预防胜于损害后的治理，要及早采取预防保护措施；及时测试，了解各作业环节损害状况。6第六页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回领导人讲话：王涛油气层保护工作是以效益为中心的重要举措，也是新的历史时期把石油天然气勘探开发工作提高到一个新水平的重要措施。二、油气层保护技术的概念与原理徐同台

（1）搞好保护油气层工作是增储上产重要技术决策之一，此项工作的好坏直接关系到勘探开发的整体效益。①在油气勘探过程中，保护油气层工作的好坏直接关系到能否及时发现油气层、油气田和对储量的正确评价。

②保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高。保护油气层配套技术在钻井完井过程中应用，可减少对油气层的损害，从而提高油气井产量。③油田开发生产各项作业中，搞好保护油气层有利于油气井的稳产和增产。（2）保护油气层是一项跨专业、跨部门、贯穿从钻开油气层直到油气枯竭整个过程的一项系统工程。任何一个环节措施不当均会带来对油气层的损害，影响正确认识油气层产能与储量。

（3）保护油气层的各项技术措施必须建立在对油气层特性正确认识的基础上，并与其相配伍，力求把对油气层伤害降到最低程度。7第七页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回专家讲话：罗平亚

以“岩心分析”为基础，“工作液体系”为重点，“工程技术措施”为手段，加强机理研究，提高油气层的矿场评价技术。研究如何高水平、高效率地发现油气层、保护油气层、增加储量、提高产量、提高原油最终采收率。二、油气层保护技术的概念与原理8第八页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回1、几个基本概念

油气层损害任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象（或使流体注入或产出能力下降的现象）均称为对油气层的损害。二、油气层保护技术的概念与原理油气层损害的表现形式与实质表现形式是油气层渗透率的降低。实质是有效渗透率的下降。包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变）和相对渗透率的下降。外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害；水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞。保护油气层主要是指尽可能防止近井壁地带的油气层受到不应有的损害。9第九页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回2、油气层损害机理概念定义油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。二、油气层保护技术的概念与原理原因外因作用于内因，导致油气层原始平衡状态打破

凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素，均属油气层潜在损害因素（内因），它包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和流体性质。在施工作业时，任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为油气层损害外因，它主要指入井流体性质、压差、温度和作业时间等可控因素。在油气层被钻开之前，它的岩石、矿物和流体是在一定物理、化学环境下处于一种物理、化学的平衡状态；在被钻开以后，钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都可能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，导致油气层损害。所以，油气层损害是在外界条件影响下油气层内部性质变化造成的。10第十页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回3、油气层损害机理内容外界流体进入油气层引起的损害流体中固相颗粒堵塞二、油气层保护技术的概念与原理工程因素和油气层环境条件发生变化造成的损害外来流体与岩石不配伍水敏性损害碱敏性损害酸敏性损害岩石由水润湿变成油润湿引起的损害外来流体与地层流体不配伍A.结垢：无机垢、有机沉淀

B.乳化堵塞

C.细菌堵塞外来流体进入油气层影响油水分布造成的损害外来水相渗入油气层后，会增加含水饱和度，降低原油的饱和度，增加油流阻力，导致油相渗透率降低。

作业或生产压差A.微粒运移产生速敏损害；B.油气层流体产生无机和有机沉淀物造成损害；C.产生应力敏感性损害；D.压漏油气层造成损害；E.引起出砂和地层坍塌造成损害；F.加深油气层损害的深度。温度变化A.增加损害程度B.引起结垢损害生产或作业时间11第十一页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回1、损害因素损害的物质源钻井液，包括固相和液相。三、钻井作业过程中油气层损害机理与保护技术损害能量源（驱动力）在正压差作用下会侵入油气层，固相颗粒直接堵塞孔隙喉道引起储层的敏感性损害、结垢损害和润湿性损害正压差（钻井液液柱压力与地层压力之差）影响钻井液损害程度的因素①压差；②浸泡时间；③钻井液循环时的剪切速率；④起下钻速度和钻具对井壁的刮削作用12第十二页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回2、保护技术措施近平衡或欠平衡钻进

技术关键三、钻井作业过程中油气层损害机理与保护技术低密度钻井流体的选择合理负压差值的确定全井实现负压差钻进如果钻井负压差过大，有可能引发井涌或井喷，而一旦发生井喷，压井造成的油气层损害则是恶性的，另外，钻井负压差过大还可能造成应力敏感性损害技术优势避免钻井液侵入油气层，最大限度地保护油气层有利于提高钻井速度，缩短钻井周期，延长钻头寿命，迅速指示产层以及在钻井过程中进行动态监测等保护油气层机理避免钻井液滤液滤失速率高引起的速敏损害；避免钻井液固相侵入堵塞；避免液相侵入引起的粘土膨胀、化学吸附、润湿反转、水锁与贾敏效应损害、沉淀与结垢；避免高渗透层或低压易漏失层的钻井液漏失性损害；大幅度提高机械钻速，缩短钻井液浸泡油气层的时间。13第十三页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回2、保护技术措施近平衡或欠平衡钻进适合欠平衡钻井的地层三、钻井作业过程中油气层损害机理与保护技术高渗、固结良好的砂岩和碳酸岩地层；微裂缝地层；负压和枯竭地层；对水基钻井液敏感，以及地层流体与钻井液不相容和脱水地层。欠平衡钻井的要求

地层：要求所钻地层井眼稳定，油气层井段比较集中，欠平衡井段裸眼段不易过长，地层压力层系比较单一。其适应地层为：火成岩、灰岩地层。

地层压力：只有清楚掌握地层压力，才能有依据的选择井控相关设备。合理制定泥浆参数，确定欠压值，制定一系列的施工措施。井身结构：由于欠平衡技术尚处在起步阶段，设备配套还不太完善，对某些井身结构的适应性差，存在着较大的局限性。

欠平衡钻井流体

泡沫钻井液、空气钻井流体、雾化钻井液、充气钻井液应用情况

只要地层条件和井下条件允许，在低压油气层采用泡沫液是目前最好的方法。新疆、四川、华北、辽河、长庆、青海等油区，重点是进行泡沫钻井完井。胜利油区先后在草桥、孤南等潜山钻进中使用可循环泡沫钻井液，效果较好。解决了低压漏失层钻探的问题，并有效地保护了油气层。

存在问题

井眼稳定是关系到整套工艺能否实施的重大问题；地层条件的选择和钻井液类型的确定至关重要14第十四页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回2、保护技术措施过平衡钻进存在损害的能量源（驱动力）——正压差只有消除损害的物质源——钻井液（固相和液相）三、钻井作业过程中油气层损害机理与保护技术首先消除固相损害——使用无固相钻井液，如清洁盐（无机、有机）水钻井液、低固相钻井液或低膨润土相钻井液提高液相的抑制性，降低水活度，尽量减少地层自生粘土的水敏性损害15第十五页，共十八页，编辑于2023年，星期四上一内容下一内容回主目录返回2、保护技术措施过平衡钻进：屏蔽暂堵技术目前最普遍保护油气层钻井液技术三、钻井作业过程中油气层损害机理与保护技术技术关键：暂堵粒子与地层孔喉匹配技术发展现状：1/3桥堵原则→1/2～2/3桥堵原则，地层孔径从d50→d90，普通屏蔽暂堵→（超）广谱屏蔽暂堵，水溶、油溶、酸溶暂堵剂→水溶、油溶、酸溶、碱溶和压力返排暂堵剂探讨：钻井液密度低就能保护油气层吗？

16第十六页，共十八页，编辑于2023年，星期四屏蔽暂堵钻井液对油气层具有一定的保护作用，但由于其滤饼存在一定程度的渗透性，即使屏蔽层再致密滤液也能发生侵入，使承压强度降低，造成一定程度的水敏性损害。因此需要一种在钻井过程能形成非渗透的，能够提高地层的承压能力，平衡钻井液和固井液的密度变化、防止漏失的、无损害新型钻井液体系。上一内容下一内容回主目录返回2、保护技术措施过平衡钻进：非渗透钻井液技术背景

三、钻井作业过程中油气层损害机理与保护技术对非渗透处理剂产品要求

非渗透处理剂作用特点

应用实例

利用特殊聚合物处理剂，在井壁岩石表面浓集形成胶束，依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性，封堵岩石表面较大范围的孔喉，在井壁岩石表面形成致密无渗透封堵膜，有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，在井壁的外围形成保护层，将钻井液及其滤液完全隔离，不会渗透到地层中，从而达到保护储层和提高井壁的破裂压力非渗透处理剂可在地层孔隙中形成具有一定强度的屏蔽膜，该层屏蔽膜可以保显著提高地层的压裂压力；非渗透处理剂与地层孔隙中的砂子、粘土胶结，形成骨架结构，从而在提高地层承压能力的物理封堵基础上再进一步提高井壁处地层的破裂压力。可以直接加入钻井液中，不会显著提高钻井液的粘度和切力，不会影响钻井液的流动性。可以直接用于任何类型的钻井液体系，对钻井液类型、盐度无要求无毒、无荧光，不影响环境和人身安全，不影响地质录井和测井加有非渗透处理剂的钻井液能有效封堵不同渗透性地层，具有广谱防漏和保护储层效果。而传统钻井液中固体颗粒桥堵作用效果却主要取决于颗粒分布与地层孔喉大小匹配吻合度，地层适应范围较窄。加有非渗透处理