油基钻井液油气层保护效果探讨

油基钻井液油气层保护效果探讨

             刘昊

中国石化东北油气分公司工程环保技术研究院 吉林 长春 130062

摘要：油基钻井液一直以来是大家普遍认为最利于油层保护的钻井液体系，通过分析某油田同区块、同层位、同井次的现场不同钻井液和室内改造现场钻井液油层保护效果研究，和室内配置不同需求的钻井液储层保护效果研究，以及油基钻井液保护油层的机理分析，实际证实了油基钻井液在储层保护效果上没有绝对的优势，只能说与水基钻井液水平不相上下。

关键词：油基钻井液；水基钻井液；油层保护

油基钻井液具有能抗高温、抗盐、抗钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层伤害程度较小等多种优点。因此，油基钻井液已成为某油田钻高难度的高温高压深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层钻探的重要手段，并且还广泛地用做解卡液、射孔液、修井液和取心液等。但是，通过实验研究证明油基钻井液对于油气层的保护并不像大家普遍认为的那样在钻井液体系里有绝对的优势。另外，由于环保法的实施和人类对环保理念的增强，要实现油气勘探开发主营业务与环境保护协调发展，必须采用新型的对环境无污染的钻井液技术。而使用油基钻井液废弃物对环境影响较大，且油基钻井液成本一般比水基钻井液高，因此，目前采用油基钻井液并不是最佳选择。

1油基钻井液简介

油基钻井液分为全油基钻井液和油包水钻井液。某油田常用油基钻井液为油包水钻井液。油包水钻井液是以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重材料等所形成的稳定的乳状液体系。主要成分有柴油、水、乳化剂、有机土、润湿剂、氧化沥青和腐殖酸酰胺、石灰等。

2常用油基钻井液与水基钻井液油层保护效果评价

为了更好地研究油基钻井液与水基钻井液在某油田的油层保护效果，我们选取了在该油田同区块、同层位、同井次现场井浆和室内配置的各种不同需求的钻井液研究油基钻井液的油气层保护效果。

2.1同区块、同层位、同井次现场井浆的对比

为了很好地研究油基与水基钻井液的油层保护效果，室内特别选用相同区块、不同区块相同的开发层位现场井浆来研究。

通过研究发现，油基钻井液和水基钻井液静态渗透率恢复值油基相对要高些，但是最能模

拟井底实际情况的动态渗透率恢复值都是水基钻井液相对要高。综合起来就是说，油基钻井

液油层保护效果不一定比水基的好。

2.2选用相同加重剂室内配浆对比

加重剂是钻井液里最重要的固相颗粒，为了达到调节流变性的需要，加重剂的颗粒都加工得比较细，很容易进入储层孔隙，对油层造成重要伤害。为了排除加重剂对油层保护效果的影响，室内配置了使用相同加重剂加重的钻井液，选用相同区块、相同层位的岩心来评价两种体系的油层保护效果。实验研究发现，油基与水基钻井液相对于渗透率较高的储层，渗透率恢复值相差较小，因此相对于渗透率较高的储层，选用油基或者水基钻井液钻井液均有较好的储层的保护效果。

2.3油基与水基水锁伤害实验对比

对于低渗储层，储层伤害的主要原因是液相滞留(液锁)，应力敏感性，水敏性和反向自吸效应。要解决液锁效应和反向自吸效应就是要降低钻井液滤液与储层气体之间的表面张力。

水基钻井液只要加入表面活性剂就可以很容易地降低表面张力，但是对于油基钻井液，由于油的表面张力相对较低，降低表面张力较难。从水基钻井液降低界面张力对储层保护效果实验研究结果和油基钻井液低渗储层渗透率恢复值实验结论来看，只要将水基钻井液表面张力降低至20以下就能将低渗岩心渗透率恢复值提高至90％以上。而油基钻井液降低表面张力较难。所以从改变钻井液性能来看，水基钻井液具有可调性，选取水基钻井液也能使低渗储层的渗透率恢复值达到很高的水平，满足勘探开发的需要。

2.4油保材料对油基和水基钻井液渗透率恢复值的影响

屏蔽暂堵是有效的目前广泛使用的保护油气层技术。主要是快速在井壁形成一个屏蔽环，最大程度地减少液相、固相进入储层，保护油气层。现在普遍使用碳酸钙、超细碳酸钙、可

变形粒子、油溶性树脂等暂堵剂。该油田主要使用的酸溶性暂堵剂、油溶性暂堵剂。对于油基钻井液目前发展成熟的暂堵剂只能是封堵材料，不像水基的暂堵剂研究比较广泛，应用也比较成熟。室内主要比较加入屏蔽暂堵材料的钻井液油层保护效果。

从实验结果看出，不管是油基还是水基钻井液，只要加人暂堵剂，在井壁带快速形成封堵层，减少固相颗粒和液体进入就能有效保护油气层。而且两种钻井液体系提高储层保护的效果是相当的。另外水基钻井液还有可变形粒子和油溶性暂堵剂进一步提高屏蔽暂堵的效果。

3油基钻井液伤害储层原因分析

3.1活度不平衡引起水化膨胀

所谓活度平衡，是指通过适当增加水相中无机盐的浓度，使钻井液和地层中水的活度保持相等，从而达到阻止油浆中的水向地层运移的目的。采用该项技术可有效地避免在页岩地层钻进时出现的各种复杂问题，使井壁保持稳定。但是在现场由于钻井液的长期使用和储层页岩中水的活度的确定不准确，致使油基钻井液使用时没有完全能够平衡地层活度，造成油基钻井液对储层造成伤害，如果是水敏储层这种伤害更加严重，从活度不平衡对储层造成伤害实验数据及结果发现，提高钻井液的活度确实能够提高油基钻井液的保护储层效果，适当增加油基钻井液水相中无机盐浓度，使钻井液和地层水中的活度保持相等，从而阻止油浆中的水向地层运移，能够大幅度地提高储层保护的效果。而现实当中，钻井液体系中水的活度难以与所钻遇的各种地层均保持平衡。由于很难通过随时调节油包水乳化钻井液中水的活度以平衡不同易塌地层中水的活度，因此不能确保各种易塌地层不引起水化而使井壁失稳。

3.2乳化剂引起油层润湿反转

为了形成稳定的油包水乳化钻井液，必须正确选择和使用乳化剂。常用的乳化剂是油溶

性的表面活性剂，其亲水亲油平衡值(HLB)为3.5～6。但是，为了形成密堆复合膜，增加乳化效果，常用HLB值大于7的表面活性剂作辅助乳化剂。乳化剂引起的润湿反转如图1所示。

图l 乳化剂引起汕层润湿反转

油基钻井液中的添加剂表面活性剂(润湿剂、乳化剂)，两亲分子结构在亲水岩石表面吸

附，亲油基向外岩石表面亲水转变为亲油，亲油胶体易于附着，堵塞通道，降低渗透率。

3.3乳状液和固相粒子堵塞油气层

油基钻井液本身就是一种比较稳定的油包水乳状，钻井过程中油基钻井液发生滤失，含有

乳化剂的油相进入油气层，与地层水相遇形成乳状液，液滴通过孔隙发生变形产生阻力，致使油流阻力增大油相渗透率降低。另外就是油基钻井液中的固相基本都变成了油湿，进入储层后固相亲油使固相颗粒油化膜增厚，堵塞油流通道。

以上是分析的油基钻井液储层保护效果不好的主要原因。储层伤害是一个比较复杂的因

素，有流体本身的原因，也有流体与储层不配伍的原因，所以研究储层不光研究流体，更要深入地研究储层的其他性能指标。

4 结论

（1）通过分析某油田同区块、同层位、同井次的现场不同钻井液和室内改造现场钻井液油

层保护效果研究证明，油基钻井液对储层的保护不一定优于水基钻井液，且性能较好的水基钻 井液具有较高的渗透率恢复值，对油层伤害较小。

（2）通过添加合适的油层保护剂，水基钻井液与油基钻井液渗透率恢复值可以显著提高。

（3）油基钻井液的水相活度、表面活性剂及固相颗粒等均可降低岩心的渗透率，造成储层

伤害。

参考文献：
[1] 张玉慈，杨金荣，潘仁杰．屏蔽暂堵技术的应用[J]．钻井液与完井液，2015，10(4):25-29．