油气层保护前沿技术简述及效果分析(4)

(2)“胶粒吸附膜稳定地层活度”机理：MMH在与粘土形成复合体时，能将粘土表面的阳离子排挤出去，使粘土矿物表面离子活度降低，从而削弱渗透水化作用。此外，MMH的胶粒在粘土矿物表面可形成吸附膜，产生一个正电势垒，阻止阳离子在液相和粘土之间的交换，即使钻井液中离子活度不断变化，也难以改变粘土中的离子活度，从而使得地层活度保稳定，减弱了由于阳离子交换所引

起的渗透水化膨胀，同时，胶粒吸附膜相当于在粘土表面形成一层固态水膜，也可以减缓水分子的渗透；

(3)“束缚自由水”机理：在MMH正电胶钻井液中，水分子是形成复合体结构的组分之一，因而在复合体中可以束缚大量的自由水，减弱了水向钻屑和地层中渗透的趋势，有利于阻止钻屑分散和保持井壁稳定。

1.6.2正电胶钻井完井液体系的应用

针对鄂深10井出现的问题，经过室内系统研究后，在鄂深11井钻井中采用了正电胶钻井液，并结合屏蔽封堵技术，采用大排量60～70L/s、低钻压10～30kN、中等转速60～70r/min钻进，并采取反复划眼，畅通后再接单根，起钻、下套管动作要快，固井车提前准备就绪，泥浆槽安排4～5人捞砂、清槽等技术措施，该井表层钻井仅用时11h，下套管畅通无阻，一次到底，固井一次成功。

自1991年以来，MMH正电胶钻井液已经在我国大部分油气田的浅井、深井、超深井、直井等各种类型共几千口井的钻井过程中使用，使用的钻井液类型包括淡水钻井液、盐水钻井液和饱和盐水钻井液等；所钻进的地层包括未胶结或胶结差的流砂层、软的砂泥岩互层、容易坍塌的泥岩层、含盐膏地层、强地应力作用下裂隙发育的地层和煤系地层等。

1.7甲基葡萄糖甙(MEG)钻井完井液体系

MEG是近年来利用半透膜机理优选出的优质添加剂，是聚糖类高分子物质的单体衍生物，为环式单体，包括α-甲基葡萄糖苷和β-甲基葡萄糖甙苷两种对应异体，含有强亲水的4个羟基基团，同时含有弱亲油性的甲氧基基团，属弱性表面活性物质。这些亲水的羟基可以吸附在井壁岩石和钻屑上，如果在钻井液中加入足量的MEG，则在井壁上可形成一层类似油包水泥浆的吸附膜，这个膜可以把页岩中的水和钻井液中的水隔开，使钻井液具有较强的页岩抑制性和润滑性。由于形成的半透膜可以使泥浆和地层内水的运移达到平衡，从而可有效阻止页岩的水化膨胀，保持井壁稳定。

在美国的墨西哥湾强水敏页岩地层进行了甲基葡萄糖甙现场应用并获得了成功，在1995年IADC/SPE钻井会议上正式报导了现场应用情况，从此该钻井液体系在国外得到了广泛的应用，大量用于水平井和大位移井钻井。

在国内,MEG钻井液体系在吐哈油田4口小井眼开窗侧钻井进行了成功应

用。结果表明，该体系润滑性强，突破了吐哈油田采用混原油提高钻井液润滑性的常规方式。使用该钻井液体系后，吐哈油田每年可节约原油1000余t，同时该体系无环境污染，较好地满足了吐鲁番风景区对环境保护的要求。

1.8油基钻井完井液保护油气层技术

油基钻井液优点为:剪切稀释性能良好；不形成乳状液，乳化稳定性好；携屑能力强，井眼清洁；化学剂成本低；密度可保持在0.8kg/L左右，可提高钻速；有良好的润滑性；保护油气层；使用低毒矿物油原料(无芳香烃或低含芳香烃,无毒或低毒),保护环境；不存在水相,无活度问题；维护处理简单。

目前使用较多的油基钻井液是油包水乳化钻井液。由于这类钻井液以油为连续相，其滤液是油，因此能有效地避免对油气层的水敏伤害。与一般的水基钻井液相比，油基钻井液的损害程度较低。从油基泥浆的发展历程来看,它正朝着抗高温、提高钻速、降低成本及防止污染等方向发展。近年来，油基泥浆和水基泥浆一样有了长足的进步，如在新型环保油基钻井液的研制、油基钻井液性能的深入研究等方面取得较大进展。

全油基钻井完井液在国外应用较多，国内应用相对较少，吐哈油田陵28井、新疆柯克亚柯30井、新疆塔里木油田东河井均应用了全油基钻井完井液，取得良好效果。全油基钻井完井液如果能够多口井重复使用，即可减少由于其成本较高与劳动条件较差所带来的一系列问题。

总之，国内外的室内和现场应用表明，无渗透钻井完井液可以有效保护储层，成本也不高，能成为双保钻井完井液的一种；正电胶(MMH)钻井完井液从理论和实践方面都比较成熟，已在几千口井进行实验应用，能满足保护油气层及环境的要求，应大力推广应用，并在实践中不断完善。硅酸盐钻井完井液的成本接近水基钻井液，是需要重点研究开放的钻井完井液体系，应从制造工艺材料进行改善，特别是要进一步改善处理剂流变性、抑制性、润滑性和配伍性等；甲酸盐钻井完井液、甲基葡萄糖甙(MEG)钻井完井液在保护油气层方面有一定的效果，但成本较高限制了其推广应用，因而需要进一步研究改善，以降低成本。欠平衡钻井在特殊油气藏的开发过程中能减少对油气层的伤害、有效保护油气层、提高油气井的产量、适时发现地质异常情况、及时评价低压低油气层、有效控制漏失、减少和避免压差卡钻等井下复杂情况的发生、提高机械钻速、延长钻头使用寿命、

缩短钻井周期、降低钻井成本等优点。油基钻井完井液在防塌、防卡、防漏等方面能起到良好作用,可抗盐层及粘土污染,耐温200℃以上,防止粘土膨胀保持井壁稳定,适用于水平井、大位移井钻井。

但是，以上的各种保护油气层的技术都不是石油钻井的最终的目标，石油钻井的最终目标是实现无损害钻井，就以上的各种技术而言，它们只是在某一方面实现了对油气层的一定程度的保护，它们的关键之处在于没有做到压力传递带来的零渗透，即达西渗透率为零（内泥饼渗透为零）。因此，需要一种在钻井过程产生零损害的新型钻井液。微粒子钻井液完井液体系就是这样的一种体系，它是结合屏蔽暂堵和低渗透钻井液的优点通过形成致密的泥饼实现对储层的保护。