论文部分内容阅读
【摘要】水平井作为油气田开发的一项成熟、适用技术，正在世界范围内得到推广应用。然而，水平井开发具有其特殊性，同直井相比，其钻井工艺难度大，水平井段易形成岩屑床，因此，钻井过程中造成油气层污染的机会和程度加剧，尤其对于低渗透油气层，严重的油气层损害所造成的产能下降将导致钻水平井在经济上失去意义。由此可见，减少水平井钻井过程中的油气层损害是提高水平井钻井成功率的关键，而且愈来愈受到重视。
【关键词】辽河油田；水平井；油气层保护；损害机理
一、国内外水平井钻井过程油气层保护技术现状
水平井有与直井相同的损害机理，但又有其自身的特点，它更易受到伤害，因而采取有效的油气层保护措施对水平井就更为重要。虽然全球水平井的应用最早可追溯到1927年，但直到20世纪70年代末80年代初，水平井技术才得以迅速发展，90年代初才实现规模应用，水平井的油气层保护也才应运而生。目前，国内外水平井钻井过程油气层保护技术主要集中在四个方面：一是保护油气层的钻井液技术，如麦克巴最新应用的无固相强抑制性钻井液、百劳德的BARADRIL-N、可以替代油基钻井液的水基钻井液Hydo-Guard无侵害钻井液等；二是保护油气层的暂堵技术方面，如油溶性、酸溶性、碱溶性微米级纤维素暂堵技术、高渗储层暂堵技术、D90暂堵技术、成膜暂堵技术等；三是保护油气层的钻井工艺方面，把欠平衡钻井工艺、优快钻井技术用于水平井钻井；四是滤饼解除技术得到了快速发展，成为油层保护的重要补救措施，如麦克巴公司应用了“强氧化剂处理无固相钻井液滤饼技术”、胜利油田研发了“水平井筛管完井多段塞完井液技术”等来提高近井地带的完善程度。
二、水平井钻井过程中油气层损害机理
国内外已有多项研究表明，钻井导致的储层损害已经成为影响水平井产能的主要因素。对于水平井来说，油气层损害机理和直井相同，只是程度上和污染带位置上的差异。损害机理有以下几点：
① 钻井液中固相颗粒堵塞；
② 滤液和储层流体不配伍；
③ 聚合物堵塞；
④ 润湿反转；
⑤ 微粒运移和粘土膨胀；
⑥ 水锁；
⑦ 地层压力改变等。其中固相和液相侵入油气层是造成油气层损害的主要原因。
同直井相比，水平井中钻井液造成污染的程度更为严重，污染带的位置也略有不同。水平井油气层损害有以下几个特点：
① 水平井钻井中，钻穿油气层长度比直井长，因而钻井液与油气层的接触面积比直井大得多，钻开油气层段的时间也要长得多，造成污染的机会随之增加。
② 钻水平井段易形成岩屑床，钻柱与岩屑反复研磨和挤压会产生更多的亚微粒子进入油气层造成损害。
③ 水平井完井通常不采用射孔完井，无法利用射孔穿透污染带减少污染的方法，增加了消除损害的难度。
④ 水平井钻进油气层时的压差比直井高得多。对于同一油气层来说，其孔隙压力是相同的，但随水平井段的延伸，钻井液的流动阻力不断增加，此压力直接作用在油气层上，因而压差随水平井段所钻长度的延长而增加，油气层的损害随压差的增大而更加严重。
⑤ 水平井中每单位长度产油段的压力降比直井低，因而生产中反排清除固相侵入造成孔喉或裂缝堵塞的能力下降。
⑥ 水平井中油气层损害带的位置也同直井存在显著差异。在水平井钻井过程中，钻井液在油气层形成的污染带较直井要深，且水平段跟部污染更严重些。形状为大头端靠近垂直井段的椭圆锥台体，同时由于在水平段上KH(水平渗透率)和Kv(垂直渗透率)大小不一样，导致污染带呈不均匀分布。所以，水平井钻井过程中钻井液对油气层污染程度和污染带有其不同于直井的特点。
三、水平井钻井过程中的油气层保护措施
保护油气层要从两方面着手,一方面是从油气藏本身的特性，如岩石的结构、矿物组成、胶结状况和粘土的成分等来确定是否存在一些潜在的构成对油气层伤害的因素。另一方面是针对油气藏的特点，采取恰当的钻开油气层的措施和完井方法，针对水平井损害机理和特点，结合现有工艺技术，目前可采取的油气层保护措施主要有：
① 实施油气层专打，应采用近平衡压力钻开油气层，降低钻井液进入油气层的强度。
② 应用优快钻井技术，快速钻完水平段，从而减少油气层浸泡时间。
③ 采用无固相优质钻井液体系。这样既可以减少滤失，也可以避免因钻井液中的固相造成的伤害。
④ 把无固相优质钻井液体系与暂堵技术有机结合起来使用，可以大大减小钻井完井液进入地层的机会，从而提高油气层保护效果。
⑤ 在钻井设备中必须配备功能齐全的固控设备，及时清除钻井完井液中的无用固相颗粒。
⑥ 完井时，选用适当的滤饼处理技术，最大限度地疏通渗流通道。
四、结论
1、辽河油田水平井钻井过程油层保护技术经过不断发展、进步，取得了一定成效，形成了一些应用较为成熟的技术，目前的保护技术可基本满足辽河油田打水平井的需要，但还有提高的空间。需要进一步优化应用已形成的以有机正电胶钻井液配以广谱屏蔽暂堵+超低渗透为主体的油层保护等成熟技术
2、水平井中钻井液与油气层接触面积大、接触时间长，油气层损害的潜在趋势和程度较直井大。水平井完井通常采用裸眼或筛管完井，无法借助射孔解除堵塞，处理困难，因此，应从源头注重水平井油气层保护。
3、固相颗粒堵塞储层孔喉是水平井钻井过程中损害储集层的主要因素，同时井下工具堵塞也不容忽视，因而应尽可能选用无固相或低固相钻井液体系，并充分利用固控设备。
4、水平井完井后近井地带的污染解除也是做好油气层保护的重要环节。因为所有钻井液都会遗留一层剩余固相层在近井壁，这是损害储集层的主要因素，因此水平井钻井必须在水平井段处理滤饼，减轻完井液对储层的损害及对井下工具的堵塞，从而可大幅度提高水平井产能。
【參考文献】
[1] 黄红亮. 浅谈现代水平井钻井技术在煤层气开发的应用 [J]. 中国石油和化工标准与质量. 2012 (01)
[2] 张震涛. 随钻测井技术(LWD)在昆北油田水平钻井中的应用 [J]. 国外测井技术. 2011 (04)
【关键词】辽河油田；水平井；油气层保护；损害机理
一、国内外水平井钻井过程油气层保护技术现状
水平井有与直井相同的损害机理，但又有其自身的特点，它更易受到伤害，因而采取有效的油气层保护措施对水平井就更为重要。虽然全球水平井的应用最早可追溯到1927年，但直到20世纪70年代末80年代初，水平井技术才得以迅速发展，90年代初才实现规模应用，水平井的油气层保护也才应运而生。目前，国内外水平井钻井过程油气层保护技术主要集中在四个方面：一是保护油气层的钻井液技术，如麦克巴最新应用的无固相强抑制性钻井液、百劳德的BARADRIL-N、可以替代油基钻井液的水基钻井液Hydo-Guard无侵害钻井液等；二是保护油气层的暂堵技术方面，如油溶性、酸溶性、碱溶性微米级纤维素暂堵技术、高渗储层暂堵技术、D90暂堵技术、成膜暂堵技术等；三是保护油气层的钻井工艺方面，把欠平衡钻井工艺、优快钻井技术用于水平井钻井；四是滤饼解除技术得到了快速发展，成为油层保护的重要补救措施，如麦克巴公司应用了“强氧化剂处理无固相钻井液滤饼技术”、胜利油田研发了“水平井筛管完井多段塞完井液技术”等来提高近井地带的完善程度。
二、水平井钻井过程中油气层损害机理
国内外已有多项研究表明，钻井导致的储层损害已经成为影响水平井产能的主要因素。对于水平井来说，油气层损害机理和直井相同，只是程度上和污染带位置上的差异。损害机理有以下几点：
① 钻井液中固相颗粒堵塞；
② 滤液和储层流体不配伍；
③ 聚合物堵塞；
④ 润湿反转；
⑤ 微粒运移和粘土膨胀；
⑥ 水锁；
⑦ 地层压力改变等。其中固相和液相侵入油气层是造成油气层损害的主要原因。
同直井相比，水平井中钻井液造成污染的程度更为严重，污染带的位置也略有不同。水平井油气层损害有以下几个特点：
① 水平井钻井中，钻穿油气层长度比直井长，因而钻井液与油气层的接触面积比直井大得多，钻开油气层段的时间也要长得多，造成污染的机会随之增加。
② 钻水平井段易形成岩屑床，钻柱与岩屑反复研磨和挤压会产生更多的亚微粒子进入油气层造成损害。
③ 水平井完井通常不采用射孔完井，无法利用射孔穿透污染带减少污染的方法，增加了消除损害的难度。
④ 水平井钻进油气层时的压差比直井高得多。对于同一油气层来说，其孔隙压力是相同的，但随水平井段的延伸，钻井液的流动阻力不断增加，此压力直接作用在油气层上，因而压差随水平井段所钻长度的延长而增加，油气层的损害随压差的增大而更加严重。
⑤ 水平井中每单位长度产油段的压力降比直井低，因而生产中反排清除固相侵入造成孔喉或裂缝堵塞的能力下降。
⑥ 水平井中油气层损害带的位置也同直井存在显著差异。在水平井钻井过程中，钻井液在油气层形成的污染带较直井要深，且水平段跟部污染更严重些。形状为大头端靠近垂直井段的椭圆锥台体，同时由于在水平段上KH(水平渗透率)和Kv(垂直渗透率)大小不一样，导致污染带呈不均匀分布。所以，水平井钻井过程中钻井液对油气层污染程度和污染带有其不同于直井的特点。
三、水平井钻井过程中的油气层保护措施
保护油气层要从两方面着手,一方面是从油气藏本身的特性，如岩石的结构、矿物组成、胶结状况和粘土的成分等来确定是否存在一些潜在的构成对油气层伤害的因素。另一方面是针对油气藏的特点，采取恰当的钻开油气层的措施和完井方法，针对水平井损害机理和特点，结合现有工艺技术，目前可采取的油气层保护措施主要有：
① 实施油气层专打，应采用近平衡压力钻开油气层，降低钻井液进入油气层的强度。
② 应用优快钻井技术，快速钻完水平段，从而减少油气层浸泡时间。
③ 采用无固相优质钻井液体系。这样既可以减少滤失，也可以避免因钻井液中的固相造成的伤害。
④ 把无固相优质钻井液体系与暂堵技术有机结合起来使用，可以大大减小钻井完井液进入地层的机会，从而提高油气层保护效果。
⑤ 在钻井设备中必须配备功能齐全的固控设备，及时清除钻井完井液中的无用固相颗粒。
⑥ 完井时，选用适当的滤饼处理技术，最大限度地疏通渗流通道。
四、结论
1、辽河油田水平井钻井过程油层保护技术经过不断发展、进步，取得了一定成效，形成了一些应用较为成熟的技术，目前的保护技术可基本满足辽河油田打水平井的需要，但还有提高的空间。需要进一步优化应用已形成的以有机正电胶钻井液配以广谱屏蔽暂堵+超低渗透为主体的油层保护等成熟技术
2、水平井中钻井液与油气层接触面积大、接触时间长，油气层损害的潜在趋势和程度较直井大。水平井完井通常采用裸眼或筛管完井，无法借助射孔解除堵塞，处理困难，因此，应从源头注重水平井油气层保护。
3、固相颗粒堵塞储层孔喉是水平井钻井过程中损害储集层的主要因素，同时井下工具堵塞也不容忽视，因而应尽可能选用无固相或低固相钻井液体系，并充分利用固控设备。
4、水平井完井后近井地带的污染解除也是做好油气层保护的重要环节。因为所有钻井液都会遗留一层剩余固相层在近井壁，这是损害储集层的主要因素，因此水平井钻井必须在水平井段处理滤饼，减轻完井液对储层的损害及对井下工具的堵塞，从而可大幅度提高水平井产能。
【參考文献】
[1] 黄红亮. 浅谈现代水平井钻井技术在煤层气开发的应用 [J]. 中国石油和化工标准与质量. 2012 (01)
[2] 张震涛. 随钻测井技术(LWD)在昆北油田水平钻井中的应用 [J]. 国外测井技术. 2011 (04)