鉆井完井過(guò)程中的油氣層保護(hù)技術(shù)

鉆井完井過(guò)程中的油氣層保護(hù)技術(shù)姓名: 班級(jí): 序號(hào): 學(xué)號(hào): 摘要：鉆井完井過(guò)程中降低油氣層損害是保護(hù)油氣層系統(tǒng)工程的第一個(gè)工程環(huán)節(jié)，其目的是交給試油或采油部門一口無(wú)損害或低損害、固井質(zhì)量?jī)?yōu)良的油氣井。本文對(duì)鉆井完井過(guò)程中油氣層損害原因以及相應(yīng)的油氣層保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總結(jié)。關(guān)鍵詞：滲透率、近平衡、固井、保護(hù)油氣層一、 鉆井完井過(guò)程中油氣層損害原因當(dāng)在油氣層中鉆進(jìn)時(shí)，在正壓差和毛管力的作用下，鉆井完井液的固相進(jìn)入油氣層孔喉堵塞，其液相進(jìn)入油氣層與油氣層巖石和流體作用，破壞油氣層原有的平衡，從而誘發(fā)油氣層潛在損害，造成滲透率下降。鉆井過(guò)程中油氣層損害原因可以歸納為四個(gè)方面：1、 鉆井完井液中分散相顆粒堵塞油氣層1） 固相顆粒堵塞油氣層鉆井完井液中存在多種固相顆粒，如膨潤(rùn)土、加重劑、堵漏劑、鉆屑和處理劑的不容物及高聚物魚(yú)眼等。鉆井完井液中小于油氣層孔喉直徑或裂縫寬度的固相顆粒，在鉆井完井液有效液柱壓力與地層孔隙壓力之間形成的壓差作用下，進(jìn)入油氣層孔喉和裂縫中形成堵塞，造成油氣層損害。2） 乳化液滴堵塞油氣層2、 鉆井完井液濾液與油氣層巖石不配伍引起的損害水敏損害、鹽敏損害、堿敏損害、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、表面吸附3、 相滲透率變化引起的損害鉆井完井液濾液進(jìn)入油氣層，改變了井壁附近地帶的油氣層分布，導(dǎo)致油相滲透率下降，增加了油流阻力。對(duì)于氣層，液相侵入（油或水）能在儲(chǔ)層滲流通道的表面吸附而減少氣體滲流截面積，甚至使氣體的滲流完全喪失，即導(dǎo)致“液相圈閉”。4、 負(fù)壓差急劇變化造成的油氣層損害中途測(cè)試或負(fù)壓差鉆進(jìn)時(shí)，如選用的負(fù)壓差過(guò)大，可誘發(fā)油氣層速敏，引起油氣層出砂。對(duì)于裂縫性儲(chǔ)層，過(guò)大的負(fù)壓差還可能引起井壁附近的裂縫閉合，產(chǎn)生應(yīng)力敏感損害。此外，還會(huì)誘發(fā)有機(jī)垢、無(wú)機(jī)垢沉積。二、 保護(hù)油氣層鉆井完井液鉆井完井液是石油工程中最先與油氣層接觸的工作液，其類型和性能好壞直接關(guān)系到對(duì)油氣層的損害程度，因而保護(hù)油氣層鉆井完井液是搞好保護(hù)油氣層工作的首要技術(shù)環(huán)節(jié)。三、 保護(hù)油氣層鉆井完井工藝鉆進(jìn)油氣層時(shí)，針對(duì)影響油氣層損害因素，可以采取降低壓差，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆進(jìn)，減少浸泡時(shí)間，優(yōu)選環(huán)空返速，防止井噴井漏等措施來(lái)減少對(duì)油氣層的傷害。1、 建立四個(gè)壓力剖面，為井身結(jié)構(gòu)和鉆井液密度設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)地層孔隙壓力、破裂壓力、地應(yīng)力和坍塌壓力是鉆井工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)參數(shù)，依據(jù)上述四個(gè)壓力才有可能進(jìn)行合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定出合理的鉆井液密度，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，從而減少壓差對(duì)儲(chǔ)層所產(chǎn)生的損害。2、 確定合理井身結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井的基本保證井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則有許多條，其中最重要的一條是滿足保護(hù)儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井的需要，因?yàn)槲覈?guó)大部分油氣田均屬于多壓力層系地層，只有將儲(chǔ)層上部的不同孔隙壓力或破裂

壓力地層用套管封隔，才有可能采用近平衡壓力鉆進(jìn)儲(chǔ)層。如果不采用技術(shù)套管封隔，裸眼井段仍處于多壓力層系。當(dāng)下部?jī)?chǔ)層壓力大大低于上部地層孔隙壓力或坍塌壓力時(shí)，如果用依據(jù)下部?jī)?chǔ)層壓力系數(shù)確定的鉆井液密度來(lái)鉆進(jìn)上部地層，則鉆井中可能出現(xiàn)井噴、坍塌、卡鉆等井下復(fù)雜情況，使鉆井作業(yè)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行；如果依據(jù)上部裸眼段最高孔隙壓力或坍塌壓力來(lái)確定鉆井液密度，盡管上部地層鉆井工作進(jìn)展順利，但鉆至下部低壓儲(chǔ)層時(shí)，就可能因壓差過(guò)高而發(fā)生卡鉆、井漏等事故，并且因高壓差而給儲(chǔ)層造成嚴(yán)重?fù)p害。綜上所述，選用合理的井身結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)近平衡鉆進(jìn)儲(chǔ)層的前提。3、實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，控制儲(chǔ)層的壓差處于安全的最低值平衡壓力鉆井是指鉆井時(shí)井內(nèi)鉆井液柱有效壓力pd等于所鉆地層孔隙壓力pp，即壓差A(yù)p=pd-pp=0o此時(shí)，鉆井液對(duì)油層損害程度最小。 P鉆進(jìn)時(shí)p=p+p+Ap=p （1）式中：pm—鉆井液靜液柱壓力，Mpa;pa—鉆井液環(huán)空流動(dòng)阻力，MPa;A^w——鉆井液中所含巖屑增加的壓力值，MPa。起鉆時(shí)，如果不調(diào)整鉆井液密度，則pd=p-p<p （2）式中：pd——井內(nèi)鉆井液柱有效壓力，MPa;ps——抽吸壓力，MPa。從式（2）清楚看出，當(dāng)鉆井液柱有效壓力大大小于地層孔隙壓力時(shí)，就可能發(fā)生井噴和井塌等惡性事故。因而，在實(shí)際鉆井作業(yè)中，為了既確保安全鉆進(jìn)，又盡可能將壓差控制至安全的最低值，往往采取近平衡壓力鉆井。即井內(nèi)鉆井液靜液柱壓力略高于地層孔隙壓力。PG'PG'-PpH?p100式中：S——附加壓力系數(shù)；H——井深，m；p 鉆井液密度，g/cm3。鉆儲(chǔ)層時(shí)S=0.05?0.10鉆氣層時(shí) S=0.07?0.15為了盡可能將壓差降至安全的最低限，對(duì)一般井來(lái)說(shuō)，鉆進(jìn)時(shí)努力改善鉆井液流變性和優(yōu)選環(huán)空返速，降低環(huán)空流動(dòng)阻力與鉆屑濃度；起下鉆時(shí)，調(diào)整鉆井液觸變性，控制起鉆速度，降低抽吸壓力。對(duì)于地層孔隙壓力系數(shù)小于0.8的低壓儲(chǔ)層，可依據(jù)實(shí)際的地層孔隙壓力，分別選用充氣鉆井、泡沫流體鉆井、霧流體或空氣鉆井，降低壓差，甚至可采用負(fù)壓差鉆井，減少對(duì)儲(chǔ)層的損害。4、降低浸泡時(shí)間鉆井過(guò)程中，儲(chǔ)層浸泡時(shí)間從鉆開(kāi)儲(chǔ)層開(kāi)始直至固井結(jié)束，包括純鉆進(jìn)時(shí)間、起下鉆接單根時(shí)間、處理事故與井下復(fù)雜情況時(shí)間、輔助工作與非生產(chǎn)時(shí)間、完井電測(cè)、下套管及固井時(shí)間。為了縮短浸泡時(shí)間，減少對(duì)儲(chǔ)層的損害，可從以下幾方面著手。（1） 采用優(yōu)選參數(shù)鉆井，并依據(jù)地層巖石可鉆性選用合適類型的牙輪鉆頭或PDC鉆頭及噴咀，提高機(jī)械鉆速。（2） 采用與地層特性相匹配的鉆井液，加強(qiáng)鉆井工藝技術(shù)措施及井控工作，防止井噴、井漏、卡鉆、坍塌等井下復(fù)雜情況或事故的發(fā)生。（3） 提高測(cè)井一次成功率，縮短完井時(shí)間。（4） 加強(qiáng)管理，降低機(jī)修、組停、輔助工作和其它非生產(chǎn)時(shí)間。四、保護(hù)油氣層的固井技術(shù)固井是鉆井、完井工程各項(xiàng)作業(yè)之中最為重要的作業(yè)之一，此項(xiàng)作業(yè)中的各項(xiàng)技術(shù)措施與油氣層是否受到損害及損害嚴(yán)重程度緊密相關(guān)，固井過(guò)程中保護(hù)油氣層技術(shù)主要有以下三個(gè)方面：（1） 提高固井質(zhì)量是固井作業(yè)中保護(hù)儲(chǔ)層主要措施。固井作業(yè)施工時(shí)間短、工序內(nèi)容多、材料消耗大、技術(shù)性強(qiáng)、未知影響因素復(fù)雜。因此要優(yōu)質(zhì)地固好一口井，必須精心設(shè)計(jì)、精心施工、嚴(yán)密組織、嚴(yán)格質(zhì)量控制，在施工后形成一個(gè)完整的水泥環(huán)，使水泥與套管、水泥與井壁固結(jié)好，水泥膠結(jié)強(qiáng)度高，油氣水層封隔好，不竄、不漏。為滿足上述要求，確保固井質(zhì)量，可采取以下主要技術(shù)措施。1） 改善水泥漿性能推廣使用API標(biāo)準(zhǔn)水泥和各種優(yōu)質(zhì)外加劑。根據(jù)產(chǎn)層特性和施工井況，采用減阻、降失水、調(diào)凝、增強(qiáng)、抗腐蝕、防止強(qiáng)度衰退等外加劑，合理調(diào)配水泥漿各項(xiàng)性能指標(biāo)，以滿足安全泵注、替凈、早強(qiáng)、防損害、耐腐蝕及穩(wěn)定性的要求。2） 合理壓差固井嚴(yán)格按照地層壓力和破裂壓力設(shè)計(jì)水泥漿密度及漿柱結(jié)構(gòu)，并采用密度調(diào)節(jié)材料滿足設(shè)計(jì)要求。保證注水泥過(guò)程中不發(fā)生水泥漿漏失。漏失嚴(yán)重的井，必須先堵漏，后固井。3） 提高頂替效率注水泥前，必須處理好泥漿性能，使泥漿具備流動(dòng)性好，觸變性合理，失水造壁性好的特點(diǎn)。并采用優(yōu)質(zhì)沖洗液和隔離液、合理安放旋流扶正器位置，主封固段紊流接觸時(shí)間不低于7?10min等方法，讓滯留在井壁處的“死鉆井液區(qū)”盡量頂替干凈。4） 防止水泥漿失重引起環(huán)空竄流水泥漿候凝過(guò)程中地層油氣水竄入環(huán)空，是水泥漿失重引起漿柱有效壓力與地層壓力不平衡的結(jié)果。如果高壓鹽水竄入水泥柱，還可導(dǎo)致水泥漿長(zhǎng)期不凝。防止環(huán)空竄流，除確保良好頂替效率外，主要措施是采用特殊外加劑通過(guò)改變水泥漿自身物理化學(xué)特性以彌補(bǔ)失重造成的壓力降低。最有效的方法是采用可壓縮水泥、不滲透水泥、觸變水泥、直角稠化水泥及多凝水泥等。此外還可采用分級(jí)注水泥，縮短封固段長(zhǎng)度及井口加回壓等工藝措施。（2） 降低水泥漿失水量為了減少水泥漿固相顆粒及濾液對(duì)儲(chǔ)層的損害，需在水泥漿中加入降失水劑，控制失水量小于250mL（尾管固井時(shí)，控制失水量小于50mL）?？刂扑酀{失水量不僅有利于保護(hù)儲(chǔ)層，而且是保證安全固井，提高環(huán)空層間封隔質(zhì)量及頂替效率的關(guān)鍵因素。（3） 采用