水平井钻井过程中钻井液污染油层特点及保护对策

宋光立

摘 要：在水平井钻井作业的过程中，有一定概率出现油层被钻井液污染的情况，因此本文通过室内试验的方式，分析水平井钻井过程中钻井液污染油层的特点，从而提出合理的保护对策。

关键词：水平井;钻井;钻井液污染;油层特点;保护对策

伴随着我国工业领域的高速发展，近几年来，油井产量已经成为工业领域的重要关注话题之一。当前在我国已经普遍应用水平井技术，但是由于油层自身的特殊性，有着相对较长的水平段长度，因此在对水平井进行钻井的过程中，油层会受到污染，导致钻井作业可能以失败告终。因此，人们必须对水平井钻井作业的油层污染问题进行妥善解决。本文在上述条件的基础上，深入分析水平井钻井可能对油层产生的污染，同时研究保护油层的可靠对策，帮助水平井钻井作业提升成功概率。

1 水平井钻井过程中钻井液污染油层的特点

在开展水平井钻井作业的时候，油层会被钻井液中的固液两相所侵入，这也是油层遭到污染的最主要的原因。水平井钻井作业与直井钻井作业相比，污染油层的概率会更大，而且造成的污染也比较严重，并且出现截然不同的污染区域，其原因是水平井钻井自身所拥有的四个显著特点。

其一，在对水平井进行钻井的时候，会出现比较长的油层内水平段，钻井液会有较长的时间与油层进行接触，加大了油层被钻井液污染的概率。

其二，射孔完井的方式，在当前的实际操作中几乎不会得到运用，因此在运用其他类型的完井方法的时候，无法将射孔穿过已经出现的污染带，从而加大油层被钻井液污染的概率。

其三，水平井和直井的压降有一定的差距，因此在实际操作过程中，经常运用反排的方式，钻井液中固液两相携带出地面的能力不增反降，从而加大油层被钻井液污染的概率。

其四，在对水平井进行钻井的过程中，不同的油层污染位置会呈现出不同的污染结果，在直井中，油层与被污染的位置呈直角状态，而在水平井中，油层与被污染的位置呈平行状态【1】。

不仅如此，在水平井之中，如果出现污染情况，被污染的区域必然会处于比较深的位置，出现更加严重的水平段污染问题，由于在水平井中的水平段渗透率，和垂直段的渗透率出现了相对较大的差别，会导致水平井中出现不均匀分布的污染位置。

2 水平井钻井过程中保护油层的对策

要想深入分析水平井钻井过程中，对油层的具体保护措施，可以运用室内试验的方法进行。当前在国际范围内，通常会选择泥浆滤失试验的方法，深入分析油层的污染状况，还可以在另一层面利用钻井液的失水、降滤失剂、、滤液侵入深度和渗透率损坏等多种情况，对污染程度进行评价，从而获得污染程度更小的钻井液配制方法。

烘箱、岩心、压力调节器、泥浆、泵以及岩心夹持器，就是室内试验所需要的材料以及设备。烘箱温度必须与有成温度保持一致，6.83cm×7.86cm是岩心的必备尺寸，在夹持器中防止岩心，选择一口泵根据泥浆的剪切速度保持恒速运行，然后将另一口泵反方向运行，要注意压力不变，在岩心的一侧放置压力调节器，用以模拟油藏之中的孔隙压力。

在开展室内试验之前，必须合理地选择岩心的材质，在通常情况下，岩心不可以被污染，如果地层质量均匀，可以直接对岩心进行钻取，如果地层质量不均匀，必须选择全直径的岩心，以保证岩心的高渗透率区域能够使滤液平行到达。在选择流体的时候，必须选择没有受到污染的原油，同时选择N2作为流体，配制一定量的水，用以模拟油层内所产出的水。在实验过程中，必须全程保证岩心的湿润，为了达到更好的实验效果，人们必须将岩心样本抽至真空，然后将岩心浸泡在已经配置好的地层水之中，浸泡时间为3至7天，然后在保持地层温度和压力的前提下，在岩心之中注入原油。

在进行整个实验过程的时候，岩心的温度必须低于地层温度，同时提升岩心的压力，直至与地层压力相同。然后人们可以有效模拟在油层之间产生的孔隙压力，将原油以缓慢的速度注入岩心内部，直至达到饱和原油渗透率为止。接下来需要沿着岩心的反方向，将钻井液注入岩心内部，确保岩心和钻井液在平衡的压力下充分进行接触，同时必须严格记录滤失量【2】。

将岩心压力平衡作为前提，注入泥浆，直到滤失量达到稳定，或者滤失情况不再出现，然后将原油注入岩心之中，对此进行反排模拟，测定渗透率，并且对比钻井液侵入前后，渗透率发生的一系列变化，从而对油层污染情况进行确定。

3 根据上述对策得出的结论

当前在国内外油田的钻井作业过程之中，主要运五种类型的钻井液，分别为聚合物类型的泥浆、油基类型的泥浆、清洁水类型的泥浆、氢氧化物类型的泥浆以及泡沫钻井液。在上述五种钻井液之中，聚合物类型的钻井液，和清洁水类型的钻井液拥有较强的滤失控制能力，在清除滤饼的时候，可以使用氯化物清除干净，同时还可以有效控制地层中产生的粘土膨胀，保证地层不会因为粘土膨胀而发生损坏。为了尽量降低对油层的伤害，因此在选择钻井液的过程中，必须考虑到以下几个要点。

其一，必须选择润滑能力较好、剪切稀释效果强大的钻井液，对井壁进行稳定，从而更好地满足水平井钻井作业过程中提出的要求。

其二，钻井过程中会产生密度高的泥饼，其原因是地层内部的环境较为复杂，在这个时候，钻井液中的固液两相侵入油层的能力相对较低，因此必须保证钻井液内部固体的尺寸，与地层空隙的尺寸基本相同，以及拥有较高的配伍性。

其三，在地层内产生的泥饼，能够使用酸或者氧化物进行溶解，然后用返排的方式排出地面，在泥饼被排出地面的过程中，反排的压力必须小于10psi，在这一过程中，必须满足使用暂堵材料，以解除已经出现的反排效果，此时油藏的渗透率不得低于80%。

由此人们不难看出，钻井液的构成是相对简单的，在运用钻井液的时候，必须保证钻井液的性质不会发生变化，同时人们还应当选择操作便捷、成本较低的钻井液。

除此之外，在选择较为适用的钻井液的时候，人们需要充分考慮到，在完井作业过程中所用到的操作工序。当前，性能较为优越的钻井液，是Baker Haghes公司所生产的、类型为聚合物的钻井液，该类型的钻井液成分，主要为微细盐粒以及微细碳酸钙，而且该类型的钻井液可以被降解，不会对周围的环境产生太多的污染与损害【3】。

4 结语

我国工业领域的发展，离不开先进生产技术的普遍运用。当前在我国的钻井施工过程中，水平井钻井技术已经得到了大力推广，并且应用情况十分普遍。但是在应用该技术的过程中，经常会出现钻井液污染油层的现象，其原因是钻井液中的固液两相会侵入到油层之中，而且水平井对油层产生的污染，比直井产生的污染更为严重，对整个生产工作带来了巨大的负面影响。因此人们必须完善现有的水平井钻井技术，积极寻找解决对策，促进生产力进一步提高。

参考文献：

[1]张全盛.水平井施工常见问题及其解决方案研究[J].工程建设与设计，2020（15）：194-195+198.

[2]邱善坤.水平井安全施工隐患与技术对策探讨[J].石油和化工设备，2020，23（07）：113-114.

[3]王建龙，冯冠雄，刘学松，郭瑞，高学生，霍阳.长宁页岩气超长水平段水平井钻井完井关键技术[J/OL].石油钻探技术：1-8[2020-09-08].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1763.TE.20200714.0955.006.html.

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