钻井过程中储层保护技术研究

摘要：钻井过程中储层保护十分重要，储层污染会影响储层性质识别、油气井产量以及后续井下作业。本文在对钻井过程中储层伤害原因分析基础上，从钻井液、钻井工艺方面详细分析储层保护技术，包括优选钻井液密度、优化井身结构设计和控制钻井压差等，为提高钻井质量奠定基础。

关键词： 钻井过程 储层保护 技术研究

1、前言

钻井过程中防止储层损害是保护储层重要环节，储层损害具有累加性，其会影响储层性质识别，对油气井产量造成较大影响，同时还会对后续各项作业损害储层的程度以及作业效果带来影响，因此做好钻井过程中的保护储层工作，对提高勘探开发效果和经济效益至关重要。

2、储层伤害原因分析

钻开储层时，在正压差的作用下，钻井液的固相进入储层造成孔喉堵塞，其液相进入储层与储层岩石和流体作用，破坏储层原有的平衡，诱发储层潜在损害因素，造成渗透率下降，具体原因有五方面。

（1）钻井液中固相颗粒堵塞储层

钻井液中存在多种固相颗粒，如膨润土、加重剂、堵漏剂、暂堵剂、钻屑等不溶物，若固相颗粒小于储层孔喉直径或裂缝宽度，在钻井压差作用下，固相颗粒进入储层孔喉和裂缝中形成堵塞，造成储层损害，损害程度与钻井液中固相含量成正比关系，尤其是颗粒较细膨润土影响最大。

（2）钻井液滤液与储层岩石配伍性差

钻井液滤液与储层岩石不配伍引起的损害主要包括水敏、盐敏、碱敏、润湿反转和表面吸附等五方面，其中水敏是指低抑制性钻井液滤液进入水敏储层，引起粘土矿物水化、膨胀、分散。盐敏是指滤液矿化度低于盐敏的低限临界矿化度，引起粘土矿物水化、膨胀、分散和运移，比如滤液矿化度高于盐敏的高限临界矿化度，有可能引起粘土矿物去水化收缩破裂，造成微粒堵塞。碱敏是指高PH值滤液进入碱敏储层，引起碱敏矿物分散、运移堵塞及溶蚀结垢。润湿反转是指当滤液含有表面活性剂时，被亲水岩石表面吸附后，引起储层孔喉表面润湿反转，造成储层油相渗透率降低。表面吸附是指滤液中所含的部分处理剂被储层孔隙或裂缝表面吸附，缩小孔喉或孔隙尺寸。

（3）钻井液滤液与储层流体不配伍引起的损害

①无机盐沉淀：滤液中所含无机离子与地层水中无机离子作用形成不溶于水的盐类，例如含有大量碳酸根、碳酸氢根的滤液遇到高含钙离子的地层水时，形成碳酸钙沉淀。

②形成处理剂不溶物：当地层水的矿化度和钙、镁离子浓度超过滤液中处理剂的抗盐和抗钙镁能力时，处理剂就会盐析而产生沉淀。

③发生水锁效应：特别是在低孔低渗气层中最为严重。

④形成乳化堵塞：特别是使用油基钻井液、油包水钻井液、水包油钻井液时，含有多种乳化剂的滤液与地层中原油或水发生乳化，可造成孔道堵塞。

（4）油相渗透率变化引起的损害

钻井液滤液进入储层，改变了井壁附近地带的油气水分布，导致油相渗透率下降，增加油流阻力。

（5）负压差急剧变化造成的储层损害

中途测试或负压差钻井时，如选用的负压差过大，可诱发储层速敏，引起储层出砂及微粒运移。

3、保护储层的钻井液技术

3.1钻井液性能要求

钻开储层钻井液不仅要满足安全、快速、优质、高效的钻井工程施工需要，而且要满足保护储层的技术要求，具体有五方面，一是钻井液密度可调，满足不同压力储层近平衡压力钻井的需要;二是降低钻井液中固相颗粒对储层的损害;三是钻井液必须与储层岩石相配伍;四是钻井液滤液组分必须与储层中流体相配伍;五是钻井液的组分与性能都能满足保护储层的需要。

3.2水基钻井液

水基钻井液主要包有6种，即无固相清洁盐水钻井液、水包油钻井液、无膨润土暂堵型聚合物钻井液、低膨润土聚合物钻井液、改性钻井液、屏蔽暂堵钻井液，其中无膨润土暂堵型聚合物钻井液分为四类，即酸溶性暂堵剂、水溶性暂堵劑、油溶性暂堵剂和 单向压力暂堵剂。

3.3油基钻井液

油基钻井液主要为油包水钻井液，其以油为连续相，其滤液为油，能有效地避免油层的水敏作用，对储层损害程度低，并具备钻井工程对钻井液所要求的各项性能，是一种较好的钻井液。但由于其成本高，对环境易发生污染，容易发生火灾等原因，使用范围受限。

3.4气体钻井液

空气流体钻井液是由空气或天然气、防腐剂、干燥剂等组成的循环流体，密度低，常用来钻已下过技术套管的下部漏失地层、强敏感性储层和低压储层，机械钻速高，储层伤害小，但易出现井壁不稳、地层出水等问题。

泡沫流体是由空气（或氮气或天然气等）、淡水或咸水、发泡剂和稳泡剂等组成的密集细小气泡，气泡外表为强度较大的液膜包围而成的一种气——水型分散体系，在较低速度梯度下，泡沫流体有较高的表观粘度，携屑能力强，用于低压易发生漏失且井壁稳定的储层。

充气钻井液以气体为分散相、液相为连续相，并加入稳定剂使之成为气液混合均匀而稳定的体系。密度最低可达0.6g/cm3，携砂能力好，可用来钻进低压易发生漏失的储层，实现近平衡压力钻井，减少压差对储层的损害。

4、保护储层的钻井工艺技术

4.1精确刻画建三个压力剖面

地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力是钻井工程设计和施工的基础参数，精细刻画三个压力剖面才能进行合理的井身结构设计，确定合理的钻井液密度，减少压差对储层所产生的损害。

4.2控制钻井压差

钻井过程中井底压力与地层压力之差为钻井压差，控制压差实现近平衡或欠平衡钻井，减少钻井液进入储层，最大程度减少钻井液对储层危害。

4.3优化设计井身结构

井身结构设计主要原则是满足近平衡压力钻井的需要，多数油气田均属于多套压力层系地层，只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔，才能采用近平衡压力钻进储层。

5、结论

（1）储层伤害原因主要有钻井液中固相颗粒堵塞储层、钻井液滤液与储层岩石和地层流体配伍性差、油相渗透率和负压急剧变化造成的储层损害等。

（2）从钻井液、钻井工艺方面详细分析储层保护技术，为提高钻井质量奠定基础。

（3）本文钻井储层保护方面取得成果和认识，可为同行提供借鉴经验。

参考文献：

[1]李秀灵，陈二丁.低伤害钻井液技术在义北油区的应用[J].钻井液与完井液. 2016（02）.

[2]唐咸弟等. 陵水17-2气田深水钻井液性能控制指标体系研究[J].化学与生物工程. 2019（12）.

[3]李秀灵，张海青.低渗透油藏储层保护技术研究进展[J]. 石油化工应用. 2013（02）.

作者简介：

付尧，男，1988年4月出生，盘锦，汉族，工程师，2010年毕业于辽宁大学，现于中国石油辽河油田分公司钻采工程技术部从事井控与压裂管理工作。