[其它]5章-1钻井过程-固井技术.ppt

本章目录 1、固井过程中的油层伤害 2、水泥浆滤液对地层伤害 3、水泥浆固相颗粒对地层的伤害 4、固井水泥浆体系及外加剂 5、保护储集层的固井技术 保护储集层的固井技术 固井作业是钻井完井的重要环节。固井质量的好坏不仅直接影响到钻井的安全，而且还影响到油气井的长期开采生产和总的采收率。和其它作业一样，固井也会造成对储集层不同程度的损害，甚至造成油气资源的严重损失。 固井作业对地层的损害不仅有和钻井液引起的地层损害相似的原因和规律，也有其特殊的作用机理和规律。 固井作业的二面性 水泥浆特性对油层伤害影响较大： 固相含量高；滤失大；含钙；碱性高；密度大压差大；上返速度高；经过冲洗隔离液的壁面处理； 水泥浆对地层损害的特点 ①压差大。在实际固井施工中，一般水泥浆密度大于钻井液密度。且环隙小，施工中产生的流动阻力、剪切速度及压力激动都大于钻井液。这势必为颗粒和滤液进入地层提供了良好的外部条件。 ②固相含量高。对钻井液我们可用无固相盐水清洁液或其它无固相液体取代传统钻井液。而在固井作业中，水泥浆的水泥颗粒是不能取代的，而且其粒级分布不同，5～30μm的颗粒占15％左右，而大于44 μm的颗粒占4.8％左右，这对地层损害会产生不同程度的影响。但由于颗粒直径较大，侵入地层深度一般不大。 水泥浆对地层损害的特点 ③滤失时间短且滤失率高。水泥浆API失水远大于钻井液失水，而且更难以控制，但由于施工时间短，滤失时间有限，反过来限制了水泥浆滤液和颗粒污染的深度。总的说来，在有内外泥饼的情况下，水泥浆对地层的损害以滤液进入地层造成损害为主。 ④滤液离子浓度高。以上谈到的各种离子的浓度积都大于标准的溶解积，也就是说是过饱和的，很可能在地层中结晶沉淀。 ⑤水泥浆污染处于钻井液污染之后，如有优质内外泥饼，将大大限制水泥浆滤液和颗粒的污染程度。 固井作业中地层损害的主要原因 固井作业损害应包括由于固井质量不好引起的油气资源损失： 1)环空封隔质量不好，引起油气层间互窜和窜到地面。这是因为：①水泥浆顶替效率不好，水泥浆环中有大量钻井液槽带； ②水泥与地层和套管胶结情况不好，形成环隙； ③水泥浆凝结过程中，由于失重造成静水压力低于油气层压力，使油气水侵入水泥浆形成通路。 固井作业中地层损害的主要原因 2)水泥浆中颗粒引起的地层损害：水泥浆中粒径为5～30的颗粒约占固相总量的15％，而多数砂岩油藏的孔隙直径大于这个数值，因此水泥浆颗粒有可能进入地层，并在孔隙中水化固结堵塞孔隙或喉道，造成油气层的永久堵塞。 目前对这一损害还未取得一致认识，有人认为水泥浆对地层的污染是在钻井液污染地层之后，钻井液已在地层表面和近井壁层形成远比水泥浆滤饼更为致密的内外钻井液泥饼，水泥浆颗粒很难通过这两个屏蔽层进入地层，即使进入地层，其侵入深度也非常有限。 固井作业中地层损害的主要原因 根据苏联的研究表明，水泥浆对地层的损害，其渗透率下降率为50～60％，污染深度约为2cm，2cm以后的岩心渗透率下降率为0～20％，这说明颗粒损害只发生在岩心的前2cm，2cm后几乎不存在颗粒损害，这2cm的损害带完全可以被射孔射穿，可以说对地层损害影响十分有限。现代固井技术为了减少前一类损害，即环空封固不良引起的油气散失，而采用了优质隔离液、冲洗液、泥饼刷、活动套管等新技术，以求清除外泥饼，提高水泥浆与井壁的胶结强度，这又不可避免地为水泥浆颗粒提供了进入地层的条件，水泥浆颗粒对地层的损害仍是一个值得研究的课题。 固井作业中地层损害的主要原因 固井作业中地层损害的主要原因 3)水泥浆滤液对地层的损害：水泥浆柱的压力要比钻井液柱压大，所以井底压差高再加上水泥浆的滤失量比钻井液大数十倍，既使加降失水剂也大于钻井液滤失量，而且含有各种离子和较高碱性的滤液（pH值为11.5～12）进入地层后，加速了粘土矿物的解理、分散和运移，并形成毛细管阻力，降低了油气层的渗透率。 研究表明，水泥浆滤液对地层的损害确实存在，但非常有限。根据哈里伯顿服务公司的W.C.Cunninghum的研究，采用淡水水泥浆滤液和不同含盐量（5％、10％、18％和饱和盐水）的盐水水泥浆滤液，在压力为21MPa，温度140℃，养护砂岩岩心24h后，岩心污染前的渗透率为55～104×10-3 μm 2，污染后，渗透率下降率为20～30％，12块岩心的平均下降率为24.15％，结论是水泥浆滤液对地层损害不是非常严重。 水泥浆滤液对地层的损害 用Berea砂岩岩心试验表明图中套压对井底流动压力的影响心和水泥浆滤液接触后，渗透率无明显变化。造成这样结果的原因是水泥浆滤失特点和滤液的性质。首先，水泥浆的失水是一次性的，不可能象钻井液那样不断补充。固井施工时间加上水泥浆初凝时间也不过几小时，即使水泥浆失水再大，其滤失量也十分有限，也就是说其污染半径远不及钻井液