【摘要】油氣勘探中的井漏問(wèn)題可以引發(fā)一系列的安全事故，比如井噴和坍塌等。而近些年來(lái)，超低滲透鉆井液受到越來(lái)越高的重視，具有效果顯著的防漏堵漏作用，在很大程度上可以減少對(duì)地層的損害，并且增加油井產(chǎn)能。本文主要對(duì)這一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究，針對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行有效分析。

【關(guān)鍵詞】超低滲透鉆井液；防堵防漏；技術(shù)

近些年來(lái)，一些石油勘探作業(yè)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)到了比較深層、面積比較小的圈閉和斷塊邊緣，使得鉆井工作中面臨著越發(fā)復(fù)雜的地層，也引發(fā)了一系列復(fù)雜的問(wèn)題，比如鉆井液漏失、井壁坍塌以及地層受到損害等等。因此，石油勘探領(lǐng)域?qū)︺@井液的性能提出了更高的要求。而超低滲透鉆井液與傳統(tǒng)鉆井液相比，適應(yīng)了石油勘探提出的新要求，得到了越來(lái)越高的重視，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

1、超低滲透鉆井液概述

超低滲透鉆井液有兩種別稱(chēng)，即無(wú)侵害和無(wú)滲透鉆井液。一般來(lái)說(shuō)，將一定量零濾失井眼穩(wěn)定劑加入到水基鉆井液中，就能夠得到超低滲透鉆井液。對(duì)于一些孔隙不同的裂縫性地層、砂巖以及巖心，超低滲透鉆井液都可以發(fā)揮其近乎零濾失的較佳封堵能力，能夠致密封堵一些高滲透地層。而超低滲透鉆井液在一些裂縫發(fā)育地層、長(zhǎng)裸眼多壓力層系以及壓力衰竭地層中，發(fā)揮的隨鉆防漏與堵漏作用更加顯著。實(shí)際上，具備特殊功能的聚合物如果聚結(jié)在一起，就可以形成膠團(tuán)或者膠束。而在超低滲透混合劑中含有惰性材料，在這種材料作用下可以讓那些膠團(tuán)或者膠束在泥頁(yè)巖的裂隙或者孔隙處沉積而形成能夠阻擋固體和水進(jìn)入地層的低滲透屏蔽層，從而使得井筒內(nèi)外部的壓力保持平衡。因此，超低滲透對(duì)這些地層的封堵本質(zhì)就是防止漏失在壓差作用下發(fā)生。另外，超低滲透混合劑具有防塌、隨鉆堵漏以及儲(chǔ)層保護(hù)等方面的作用，其應(yīng)用價(jià)值比較大。

2、超低滲透鉆井液的作用機(jī)理探討

2.1提高地層承壓能力的機(jī)理分析

在使用鉆具進(jìn)行鉆井施工的過(guò)程中，井壁會(huì)對(duì)其產(chǎn)生摩擦力。而這些摩擦力可以通過(guò)鉆桿而形成過(guò)平衡壓力，轉(zhuǎn)而通過(guò)鉆桿而重新施加到井壁上。過(guò)平衡壓力會(huì)對(duì)地層造成影響，一旦沒(méi)有辦法減少這一壓力，則會(huì)造成比較嚴(yán)重的問(wèn)題，即鉆井液嚴(yán)重漏失、井壁坍塌等等。而超低滲透鉆井液在封堵方面具有非常理想的性能，能夠消除過(guò)平衡壓力，直至零。因此，地層不會(huì)受到過(guò)平衡壓力的作用，鉆桿就不會(huì)對(duì)井壁造成沖擊，可以避免鉆井液出現(xiàn)漏失或者井壁坍塌等問(wèn)題。

2.2超低滲透鉆井液的堵漏機(jī)理分析

超低滲透鉆井液混合劑的膠束可以形成一道屏障位于弱膠結(jié)地層原生裂縫，而lcp2000含有的薄片在吸收了液體之后膨脹，對(duì)漏失位置的堵漏材料起到束縛作用。在這個(gè)過(guò)程中，濾液會(huì)在壓力作用下被擠出，再加上堵漏材料具有去水化的特點(diǎn)，可以發(fā)揮出更好的封堵效果。而且由于超低滲透鉆井液的脹流性而使其相互粘連，鉆井液流過(guò)濾失區(qū)的流速與粘度呈現(xiàn)正相關(guān)，即流速越大，粘度也會(huì)越大。因此，當(dāng)粘度增加時(shí)，一些鉆井液會(huì)在滲透地層的過(guò)程中將膨脹劑留在原來(lái)的位置，形成能夠抵抗6.895兆帕壓差的架橋封堵。

2.3降低儲(chǔ)層和地層損害的機(jī)理分析

在使用超低滲透鉆井液的鉆井施工過(guò)程中，鉆井液聚合物形成的膠束可以在鉆井液滲透頁(yè)巖時(shí)在其表面快速鋪展開(kāi)來(lái)，同時(shí)在頁(yè)巖的孔喉處形成具有低滲透性的封閉薄膜，從而防止鉆井液繼續(xù)向頁(yè)巖滲透。而在鉆井施工中，如果頁(yè)巖出現(xiàn)了裂縫，可以應(yīng)用超低滲透鉆井液來(lái)將這些裂縫填塞。而且超低滲透鉆井液可以在頁(yè)巖裂縫的孔隙、碎片表面產(chǎn)生一種張力，張力會(huì)隨著孔隙、碎片的減小而加大，從而避免鉆井液進(jìn)一步濾失。在井壁表面，超低滲透鉆井液會(huì)形成具有致密性和無(wú)滲透性的封堵薄膜，可以對(duì)微裂縫泥頁(yè)巖地層以及不同滲透性地層進(jìn)行效果顯著的封堵。在井壁的外圍，這層薄膜會(huì)形成保護(hù)層，將濾液與鉆井液徹底地隔離開(kāi)來(lái)，防止鉆井液滲透到地層中，以進(jìn)行近乎零濾失的鉆井作業(yè)，避免地層內(nèi)的粘土顆粒出現(xiàn)運(yùn)移現(xiàn)象。因此，可以在一定程度上避免儲(chǔ)層受到鉆井液的侵害，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層的保護(hù)。

2.4消除壓差卡鉆的機(jī)理分析

所謂壓差，就是鉆井液液柱和地層孔隙之間的壓力差。一般情況下，隨著壓差的加大，卡鉆發(fā)生的可能性就越高。如果鉆桿和容易產(chǎn)生滲透的地層相互接觸，則會(huì)使得鉆桿在過(guò)平衡壓力的作用下頂靠井壁，從而導(dǎo)致卡鉆。需要注意的是，鉆桿上的泥餅數(shù)量取決于濾餅厚度，兩者為正相關(guān)。也就是說(shuō)，濾餅越厚，會(huì)使得鉆桿泥餅越多，也意味著鉆桿和泥餅之間的接觸面積隨之加大，出現(xiàn)卡鉆問(wèn)題的可能性就更高。而超低滲透鉆井液在巖石表面快速形成的低滲透屏障可以減少鉆井液的濾失量，濾餅的厚度就不會(huì)快速增厚，避免地層受到壓差的作用。因此，超低滲透鉆井液在很大程度上可以降低卡鉆現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性。

2.5泡沫橋塞的機(jī)理作用分析

在超低滲透鉆井液中，含有能夠在最大程度上降低過(guò)平衡壓力的泡沫與氣泡。同時(shí)，這些氣泡與泡沫能夠?qū)Ω鞣N孔徑的喉道進(jìn)行效果較佳的橋塞，避免鉆井液滲漏的發(fā)生，還能避免地層裂隙的擴(kuò)增，防止井下出現(xiàn)其他復(fù)雜情況等。

3、超低滲透鉆井液防漏堵漏技術(shù)的應(yīng)用

3.1超低滲透鉆井液防漏堵漏技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例分析

某油田儲(chǔ)層埋藏比較深，油區(qū)的上部地層壓力系數(shù)并沒(méi)有任何異常，而該油區(qū)的街道以下地層存在壓力系數(shù)差別比較大的現(xiàn)象，不但儲(chǔ)層高壓低滲，大段泥頁(yè)巖出現(xiàn)了裂縫，而且具有多套壓力層系共存這一特點(diǎn)。從沙一段至沙三上，出現(xiàn)了大段砂泥巖互層，使得砂層被鉆井濾液侵入之后，泥巖三面都受到水的侵害，這就更加容易導(dǎo)致泥頁(yè)巖出現(xiàn)水化膨脹的問(wèn)題。在沙三段，不但有大段泥頁(yè)巖，而且其中出現(xiàn)了很多微裂縫，成為自由水在壓力作用下進(jìn)入泥頁(yè)巖的路徑。而鉆井濾液量與泥頁(yè)巖的膨脹壓成正比，即鉆井濾液越多，泥頁(yè)巖的膨脹壓就會(huì)隨之變大，從而導(dǎo)致泥頁(yè)巖出現(xiàn)坍塌或者剝落等現(xiàn)象。而且由于地應(yīng)力，泥頁(yè)巖會(huì)出現(xiàn)掉塊和剝落現(xiàn)象。該油田的底層膠結(jié)并不夠好，使得鉆井液對(duì)其造成沖蝕影響。而該油田的地層在破裂壓力方面比較低，因此在鉆井施工過(guò)程中很容易就出現(xiàn)一些比較復(fù)雜的問(wèn)題，比如坍塌、縮徑、井漏和油層損害等等。

近些年來(lái)，該油田施工的井都是聚黃防塌鉆井液的普通的井，將近十分之一的井出現(xiàn)了程度不等同的漏失問(wèn)題。這些施工井的電測(cè)成功率平均達(dá)到80%，而井徑的擴(kuò)大率平均達(dá)到12.6%，為油田開(kāi)發(fā)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了不利影響。因此，針對(duì)其地層巖性的特點(diǎn)以及鉆井施工中存在的難點(diǎn)，該油田應(yīng)用了超低滲透鉆井液防堵防漏技術(shù)，這三口井的完全井深分別為：4450m、3387m、3075m；漏失井深分別為：3855m、2920-2937m、3054-3076m。漏失現(xiàn)象均為有進(jìn)無(wú)出，易漏地層的破裂壓力系數(shù)分別為1.45、1.50、1.51；高壓層所需濃度分別為1.60g/cm3、1.71g/cm3、1.74g/m3。對(duì)這三口井均采用超低滲透鉆井液處理，處理一個(gè)月后，三口井的滲漏問(wèn)題均得到解決，有效堵漏，提高了地層的承壓能力。因此，超低滲透鉆井液體系不但具有比較強(qiáng)的防塌能力和較佳的抗溫性能，其防漏效果也比較理想，可以達(dá)到該油田在鉆井施工方面的相關(guān)要求。

3.2超低滲透鉆井液技術(shù)的應(yīng)用效果探討

這一項(xiàng)技術(shù)不但可以達(dá)到該油田的鉆井施工要求，其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的效果也比較理想。這一項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在油田勘探與施工領(lǐng)域中得到了很好的應(yīng)用，不但可以實(shí)現(xiàn)地層承壓能力的有效提高，維持井壁力學(xué)的穩(wěn)定，還可以對(duì)不同滲透性地層進(jìn)行效果比較顯著的防堵防漏。傳統(tǒng)鉆井液中含有的固體顆粒可以發(fā)揮橋堵作用，但是其效果的取決因素主要是地層孔喉大小與該鉆井液固體顆粒的匹配吻合度，而且其防堵防漏使用的地層范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)比較窄。因此，超低滲透鉆井液適應(yīng)了社會(huì)發(fā)展的需要，是鉆井液領(lǐng)域里越發(fā)受重視的新技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)比較多。

超低滲透鉆井液可以在井壁的表面形成超低滲透的封閉薄層，具有致密的優(yōu)點(diǎn)。這一封閉薄層一般都在巖石表面，比較容易清除干凈，其滲透率的恢復(fù)值比較高，可以在很大程度上降低鉆井液對(duì)儲(chǔ)層造成的損害，從而可以為油氣層優(yōu)良的性能提供保障。這一致密的封閉薄層形成的速度很快，而且厚度非常小，在避免泥餅壓差卡鉆的過(guò)程中具有比較顯著的效果。

4、結(jié)束語(yǔ)

如今超低滲透鉆井液技術(shù)漸漸被應(yīng)用于油田勘探中，其顯著效果已經(jīng)得到了證明，不但適用易坍塌、多壓力層系和含有微裂縫的地層，還適用于疏松、容易滲漏砂巖儲(chǔ)層。超低滲透鉆井液在防堵防漏方面應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，并且向著科學(xué)化與可靠性的方向發(fā)展。我們應(yīng)該推廣超低滲透鉆井液防堵防漏技術(shù)的應(yīng)用，使其為油田勘探作業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)，提高油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)這一行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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