在油气钻探过程中,由于正压差、毛管力的作用,钻开储层时钻井液固相和滤液会进入地层,造成储层伤害,与此同时,由于滤失作用最终在井壁形成一层致密滤饼。在裸眼完井的情况下,致密滤饼和聚合物造成的堵塞不能通过射孔解除,而且它们也会阻碍油气的产出,因此在投产前必须采取合适的方法清除滤饼。许多天然的高分子如羧甲基纤维素、改性淀粉是钻井液中的主要有机成分,用于改善钻井液黏度,提高黏土颗粒的稳定性,降低滤失量。而高分子链的缠绕和形成的网络结构也利于致密、坚韧滤饼的形成。针对天然高分子的结构特点以及酶解特性,完井后使用生物酶完井液将高分子化合物深度降解,有望达到清除钻井液滤饼的目的,减轻钻井液对地层造成的固相和聚合物伤害。通过在胜利油田的现场应用,生物酶完井液有效提高了油井产量。另一方面,滤饼清除后,部分进入储层较深的钻井液滤液还会对储层造成一定的伤害,主要包括敏感性伤害和水锁伤害。敏感性伤害是指滤液与地层中的黏土发生反应,导致黏土膨胀、分散和运移,减少或堵塞孔隙,降低储层孔隙度和渗透率。水锁伤害主要是由于毛管力的作用造成外来流体侵入储层后滞留,使储层渗透率以及油气相对渗透率都显著降低,最终导致油气井产量下降。针对敏感性伤害,前人已经做了大量研究,通过加入各种抑制剂可以解决;而对于后者,可以通过降低界面张力以及减少乳状液黏度的方法来减少水锁伤害。由于微乳液具有超低的界面张力和使本身不能互溶的液体形成热力学稳定的低黏度分散体系,所以可以用来降低界面张力、减少储层内液体黏度、促进滤液的返排、从而减轻储层水锁造成的伤害。基于上述情况,本论文针对生物酶清除钻井液滤饼和减轻钻井液中聚合物的伤害、利用微乳液体系解除储层水锁进行了较为系统全面的研究,主要的研究内容和结论如下:针对改性纤维素、改性淀粉等钻井液中常用聚合物,论文考察了各种水解酶对这些高分子化合物的降解规律,以及环境因素(如温度、pH值、矿化度、表面活性剂的存在等)影响。在此基础上,针对含有多种高分子的钻井液体系通过酶的优选和复配实现了对这些化合物的降解,而且钻井液的黏度在生物酶作用下显著降低。研究了阴离子、非离子、阴离子-非离子和Gemini表面活性剂配制的微乳液性能。研究表明,阴离子表面活性剂配制的微乳液具有更低的界面张力、更低的黏度和更小的接触角以及更易于与地层以及其他流体相配伍,因此有利于在现场取得更好的应用效果。分别考察了pH值、离子类型和含量以及温度等对微乳液各种性能的影响。pH值、离子类型和含量以及温度对微乳液的相态、界面张力、黏度、接触角以及质量分数都有一定的影响,因此在现场使用时,微乳液必须要根据具体的储层条件进行选择与配制,例如井底温度、原油组成、地层水离子成分、钻完井液类型等,如果微乳液的类型和配方不合适有可能起到相反的作用。最后,滤饼清除实验以及储层保护实验表明,使用生物酶可以有效清除钻井过程中形成的泥饼,对地层的堵塞能够得到缓解。离心实验、岩心驱替实验、自吸实验表明优选得到了一种阴离子表面活性剂配制的微乳液,用微乳液处理后岩心的突破压力和驱替压力较处理前均显著降低,表明微乳液可以显著降低岩心的返排压力,提高排液能力,减少低渗岩心的水锁伤害。综上所述,通过本研究发现,采用生物酶对钻井液中的高分子进行降解,采用合适的微乳液减轻水锁伤害,可以有效减轻钻井过程中造成的伤害,提高油气产量,是一种行之有效且环境友好的钻井液伤害清除方法。