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第二章　钻井液与油气层保护技术 第一节 钻井液性能对钻井的影响 一、钻井液的稳定性 钻井液是一种分散体系，即粘土分散在水中。钻井液中的粘土颗粒多数在悬浮体范围(O．1～O．2)内，少数在溶胶范围(O．1～1)内，所以钻井液是溶胶与悬浮体的混合物。 钻井液中胶体颗粒含量的大小，对钻井液的稳定性影响很大。胶体含量的大小主要取决分散、絮凝和聚结。 粘土的造浆率高，颗粒分散得细，钻井液相对来讲就稳定；若粘土造浆率低，颗粒分散得(胶体含量越高越好)。这 沉降稳定性和聚结稳定性是互相联系的。只有保持聚结稳定性，使小颗粒不聚结为大颗 二、 (1)动切应力(屈服值)。动切应力(rn)反映钻井液在层流流态时，粘土颗粒之间及高聚(形成空间网架结构之力)。影响动切应力的因素有钻井液的固相含 (2)表观粘度。又称有效粘度或视粘度。它的定义是在某一速度梯度下，用流速梯度去 (3)塑性粘度。 (4)触变性。钻井液的触变性是指搅拌后变稀(切力降低)，静置后变稠(切力升高)的特 由于钻井液有触变性，静止时间不同，则切力不同。通常测两个静止时间的切力值。高速1 min后测得的切力为初切力，静止10 后测得的切力为终切力；初切力 (5)剪切稀释特性。表观粘度随速度梯度的增大而降低的特性，称为剪切稀释特性。即 油气层损害是指在油井完井及生产阶段，在储层中造成的减少油气层产能或降低注气、注 一、油气层损害机理 油气层损害机理是指在油气井作业过程中导致储集层渗流阻力增加和渗透率降低的原 1．油气层损害机理的研究概况 1)国外研究概况 国外自20世纪50年代开始油气层损害机理的研究。但前20多年，工作进展缓慢。自2070年代中期，由于能源危机，西方一些国家开始重视防止油气层损害、最大限度地提高油80年代，随着新的测试技术80年代末到90 (1)定性分析阶段。根据岩类学分析、化学分析、基础物性分析结果及一些油井资料可初 (2)应用统计分析对损害因素排列次序阶段。随着损害机理研究的不断深入，人们逐渐 (3)物理模型与数学模型研究阶段。研究多偏重于微粒运移对储层的损害方面。应用数 总之，国外经过40余年的研究，已在机理研究的许多方面取得了重要的进展，从而为我国 2)国内研究概况 我国的油气层损害机理研究工作始于20世纪80年代初期，通过多年的研究工作已取得1986年被正式列于“七五国家重点科技攻关项目“保护油层钻井完井技术中。1986年到1990年，有关科技工作者建立了多种研究方法，对不同油气层损害机理进行了广5个油田共7种类型储层进行了机 我国的机理研究在以下几方面更为深入、全面和具有特色： (1)在钻井液动、静滤失规律的研究中，对内外滤饼的形成与油层损害的关系、滤饼的结 (2)在采用数学模型研究储层中微粒运移的机理时，针对Celda研究工作的局限性，对37us以下的地层微粒所受的力进行了全面分析，在此基础上，对微粒水化膨胀造成分散的临界盐浓度、微粒起动的临界速度及其影响因素进行了全面、系统的研究。 (3)在酸敏及水锁损害研究方面，将理化分析与扫描电镜、微模型等微观测试技术紧密结合，进行了深入细致的分析研究。 此外，使用微模型可见技术对水锁效应、微粒运移与固相颗粒堵塞等都进行了比较系统的实验研究。这项技术的应用为我国油气层损害机理研究工作的深入开展带来了广阔的前景。 现结合国外的最新研究进展，对各生产环节中造成损害的问题进行归纳和分类，并从理论上分析这些损害的机理，包括损害的内因、外因及影响因素。 2．油气层的损害 在钻开油气层、注水泥、射孔试油、酸化与压裂、采油、注水、修井等施工过程中都会不同程度地破坏油气层原有的物理、化学平衡状态，都可能给油气层带来损害。 1)钻井过程中的损害 (1)钻井液固相的损害。钻井液中所含各种悬浮物质(粘土、岩屑、加重材料和堵漏剂等)都有可能对储层造成损害。当它们进入储层时，便可能逐步充填油气藏岩石孔隙。在随后进行生产或注入时，这些物质很可能桥堵在孔隙喉道的进口处，严重地降低井眼附近地带的渗透率。一般情况下，此类损害仅限于井眼周围76cm内，但最终的渗透率降低值却可高达90％。 (2)钻井液滤液的损害。钻井液是最先接触油气层的外来流体。在一定的压差下，钻井液滤液会渗入地层，特别是在滤饼形成之前，滤液的渗入是不可避免的。如果钻井液的滤失量太大，将会携带大量的固相颗粒进入储层，产生堵塞而造成损害；同时，进入储层的滤液若与储层不配伍，则会引起粘土水化膨胀、水锁，形成化学沉淀和胶体乳化等，而导致油气