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摘 要：随着油气勘探开发领域的不断扩展，钻井过程中遇到的地层越来越复杂，在近平衡钻井过程中使用常规钻井液钻井，井眼液柱压力往往高于地层孔隙压力，从而引起钻井液固相或滤液浸入地层，不可避免地降低油气层的原始渗透率。因此，研究超低渗透钻井液以及其作用机理十分必要。
关键字：钻井液 机理 渗透率
引言
超低渗透钻井液是利用特殊的聚合物处理剂在井壁岩石表面浓集形成胶束，依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性，封堵岩石表面较大直径范围的孔喉，并在井壁岩石表面形成致密的超低渗透封堵膜，有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，在井壁的外围形成保护层，使钻井液及其滤液完全隔离，不会渗透到地层中，从而实现近零滤失钻井[1]。
一、超低渗透钻井液及其性能特点
1.独特的表面化学原理
超低渗透钻井液利用独特的表面化学原理，在渗入到井壁岩石表面微裂缝或孔喉处时，形成很薄的滤饼，增大地层破裂压力[2]。
2.很低的动滤失
超低渗透钻井液限制滤液渗入岩石的深度，不是依赖钻井液形成的固相滤饼，而是通过封堵地层的裂缝和孔隙来控制[3]。超低渗透钻井液不仅具有传统钻井液的优良性能，而且具有传统钻井液所不具备的优异性能：① 很低的动滤失性能，可防止钻井液进入页岩；② 可封闭页岩裂隙，防止钻井液向地层的渗透；③ 钻井液的滤失量不是时间的平方根的函数。
3.成膜机理
超低渗透钻井液中的小颗粒在渗透性或微裂缝地层形成封闭膜，并在压差的作用下附着于井壁上。
4.渗透率恢复情况良好
酸溶测试结果表明，超低渗透钻井液形成的滤饼有98% ～99% 可以被清除掉，在压力反转的情况下可自动脱落；岩心渗透率恢复值大于95%，有利于提高产能。
5.有利于环境保护
超低渗透钻井液所有产品都通过了美国环保署的LC。测试，其毒性数据大于1000000 mg／L；在北海也通过了环保鉴定。在环境保护要求高的地区，该钻井液可以代替油基钻井液使用。
二、超低渗透钻井液作用机理
1. 降滤失、减小储层损害机理
当用超低渗透钻井液钻井时，由于钻井液中的聚合物聚集成可变形的胶束，当钻井液开始向页岩渗透时．这些胶束在页岩上迅速铺展开．并在孔喉处形成低渗透封闭膜，阻止钻井液进一步渗透。当因钻井施工引起页岩产生裂缝时，超低渗透钻井液能填塞这些裂缝，并在裂缝的孔隙中或碎片的表面上产生表面张力(孔隙或碎片越小，张力越大)，阻止钻井液继续滤失[4，5]。超低渗透钻井液通过在井壁表面形成致密的无渗透封堵薄层(膜)，有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，在井壁的外围形成保护层，使钻井液及其滤液完全隔离，不会渗透到地层中，从而实现接近零滤失钻井，防止地层内粘土颗粒的运移，减小钻井液对储层的损害。保护油气层。
2. 提高地层的承压能力的机理
在钻井施工过程中，井壁对钻具会产生各种摩擦力，这些摩擦力通过钻杆形成过平衡压力，过平衡压力又通过钻杆施加于井壁上。如果无法减弱和消除对地层的过平衡压力，势必会造成井壁坍塌和钻井液严重漏失的后果。超低渗透钻井液具有完美的封堵性能，它可将过平衡压力消除到零，使压力不被传送到地层，则钻杆就不会由于过平衡压力而冲击井壁，因而不会造成井壁坍塌和钻井液严重漏失。
3.消除压差卡钻机理
压差是钻井液液柱压力与地层孔隙压力之差，压差越大，越容易发生卡钻。一旦钻杆与易渗透地层接触，钻井液产生的过平衡压力就会作用到钻杆上，钻杆顶靠井壁引起卡钻。在压差卡钻的情形中，一个重要的影响因素是钻井液滤饼的性能，如果滤饼厚，钻杆上的泥饼会越来越多，泥饼与钻杆的接触面积越来越大，较之薄滤饼更易发生卡钻[6]。而使用超低渗透钻井液，低渗透屏障在岩石表面迅速生成，使得钻井液的滤失量非常低，滤饼也不象大多数传统钻井液那样迅速增厚，压差传递不到地层。因此使用超低渗透钻井液可大大降低卡钻的风险。
4.堵漏机理
一方面超低渗透钻井液胶束在弱胶结地层的原生裂缝处形成屏障；另一方面，I CP2000中的薄片吸收液体后膨胀，在漏失处束缚住堵漏材料，在压力作用下滤液从颗粒中挤出，由于堵漏材料的去水化，所以在漏失处封堵更好。钻井液的胀流性使其粘在一起，当胀流性钻井液进入滤失区时，随流速增加，其粘度进一步增大。通过在滤失区的增稠，一小部分钻井液渗漏进地层后，膨胀剂将停留在原地，其结果是形成架桥封堵可抗6.895 MPa的压差。配制不同胀流性钻井液时，添加剂用量不同，水基钻井液中的浓度为142.5g／l ，油基和合成基钻井液中的浓度为199.5 g／l。
5.能形成泡沫桥塞
超低渗透钻井液含有气泡和泡沫，这些气泡和泡沫可使过平衡压力降到最低，并且气泡和泡沫可桥塞各种孔径的喉道，阻止钻井液的渗漏，防止地层层理裂隙的扩大和井下复杂情况的发生。
三、小结
1.为了保护油气层、预防井漏等复杂情况，对超低渗透钻井液的使用十分必要。
2.合理应用超地渗透钻井液体系，能提高地层承压能力，消除压差卡钻。
3.超低渗透材料多样化，选择适当的封堵材料至觀重要。
参考文献
[1] 刘宝双 曹胜利等. 国外无侵害钻井液技术 钻井液与完井液[J] 2005年 22（3）：62-65
[2] 刘宝双 曹胜利. 国外无侵害钻井液技术研究进展 精细石油化工进[J]2004 12：29-32
[3] Helio Santos, Jesus Olaya. No-Damage Drilling: How to Achieve This Challenging Goal? [J]SPE 77189.2002
[4] 孙金声 林喜斌等. 国外超低渗透钻井液技术综述 钻井液与完井液[J] 2005 22(1)：57-59
[5] 孙金声 唐继平等. 超低渗透钻井液完井液技术研究 钻井液与完井液 [J]2005 22(1)：1-4
[6] 罗向东 陶卫民等. 无渗透无侵害钻井液及其渗滤性能评价方法的探讨 钻井液与完井液 [J]2005 22(1):5-8
关键字：钻井液 机理 渗透率
引言
超低渗透钻井液是利用特殊的聚合物处理剂在井壁岩石表面浓集形成胶束，依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性，封堵岩石表面较大直径范围的孔喉，并在井壁岩石表面形成致密的超低渗透封堵膜，有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，在井壁的外围形成保护层，使钻井液及其滤液完全隔离，不会渗透到地层中，从而实现近零滤失钻井[1]。
一、超低渗透钻井液及其性能特点
1.独特的表面化学原理
超低渗透钻井液利用独特的表面化学原理，在渗入到井壁岩石表面微裂缝或孔喉处时，形成很薄的滤饼，增大地层破裂压力[2]。
2.很低的动滤失
超低渗透钻井液限制滤液渗入岩石的深度，不是依赖钻井液形成的固相滤饼，而是通过封堵地层的裂缝和孔隙来控制[3]。超低渗透钻井液不仅具有传统钻井液的优良性能，而且具有传统钻井液所不具备的优异性能：① 很低的动滤失性能，可防止钻井液进入页岩；② 可封闭页岩裂隙，防止钻井液向地层的渗透；③ 钻井液的滤失量不是时间的平方根的函数。
3.成膜机理
超低渗透钻井液中的小颗粒在渗透性或微裂缝地层形成封闭膜，并在压差的作用下附着于井壁上。
4.渗透率恢复情况良好
酸溶测试结果表明，超低渗透钻井液形成的滤饼有98% ～99% 可以被清除掉，在压力反转的情况下可自动脱落；岩心渗透率恢复值大于95%，有利于提高产能。
5.有利于环境保护
超低渗透钻井液所有产品都通过了美国环保署的LC。测试，其毒性数据大于1000000 mg／L；在北海也通过了环保鉴定。在环境保护要求高的地区，该钻井液可以代替油基钻井液使用。
二、超低渗透钻井液作用机理
1. 降滤失、减小储层损害机理
当用超低渗透钻井液钻井时，由于钻井液中的聚合物聚集成可变形的胶束，当钻井液开始向页岩渗透时．这些胶束在页岩上迅速铺展开．并在孔喉处形成低渗透封闭膜，阻止钻井液进一步渗透。当因钻井施工引起页岩产生裂缝时，超低渗透钻井液能填塞这些裂缝，并在裂缝的孔隙中或碎片的表面上产生表面张力(孔隙或碎片越小，张力越大)，阻止钻井液继续滤失[4，5]。超低渗透钻井液通过在井壁表面形成致密的无渗透封堵薄层(膜)，有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，在井壁的外围形成保护层，使钻井液及其滤液完全隔离，不会渗透到地层中，从而实现接近零滤失钻井，防止地层内粘土颗粒的运移，减小钻井液对储层的损害。保护油气层。
2. 提高地层的承压能力的机理
在钻井施工过程中，井壁对钻具会产生各种摩擦力，这些摩擦力通过钻杆形成过平衡压力，过平衡压力又通过钻杆施加于井壁上。如果无法减弱和消除对地层的过平衡压力，势必会造成井壁坍塌和钻井液严重漏失的后果。超低渗透钻井液具有完美的封堵性能，它可将过平衡压力消除到零，使压力不被传送到地层，则钻杆就不会由于过平衡压力而冲击井壁，因而不会造成井壁坍塌和钻井液严重漏失。
3.消除压差卡钻机理
压差是钻井液液柱压力与地层孔隙压力之差，压差越大，越容易发生卡钻。一旦钻杆与易渗透地层接触，钻井液产生的过平衡压力就会作用到钻杆上，钻杆顶靠井壁引起卡钻。在压差卡钻的情形中，一个重要的影响因素是钻井液滤饼的性能，如果滤饼厚，钻杆上的泥饼会越来越多，泥饼与钻杆的接触面积越来越大，较之薄滤饼更易发生卡钻[6]。而使用超低渗透钻井液，低渗透屏障在岩石表面迅速生成，使得钻井液的滤失量非常低，滤饼也不象大多数传统钻井液那样迅速增厚，压差传递不到地层。因此使用超低渗透钻井液可大大降低卡钻的风险。
4.堵漏机理
一方面超低渗透钻井液胶束在弱胶结地层的原生裂缝处形成屏障；另一方面，I CP2000中的薄片吸收液体后膨胀，在漏失处束缚住堵漏材料，在压力作用下滤液从颗粒中挤出，由于堵漏材料的去水化，所以在漏失处封堵更好。钻井液的胀流性使其粘在一起，当胀流性钻井液进入滤失区时，随流速增加，其粘度进一步增大。通过在滤失区的增稠，一小部分钻井液渗漏进地层后，膨胀剂将停留在原地，其结果是形成架桥封堵可抗6.895 MPa的压差。配制不同胀流性钻井液时，添加剂用量不同，水基钻井液中的浓度为142.5g／l ，油基和合成基钻井液中的浓度为199.5 g／l。
5.能形成泡沫桥塞
超低渗透钻井液含有气泡和泡沫，这些气泡和泡沫可使过平衡压力降到最低，并且气泡和泡沫可桥塞各种孔径的喉道，阻止钻井液的渗漏，防止地层层理裂隙的扩大和井下复杂情况的发生。
三、小结
1.为了保护油气层、预防井漏等复杂情况，对超低渗透钻井液的使用十分必要。
2.合理应用超地渗透钻井液体系，能提高地层承压能力，消除压差卡钻。
3.超低渗透材料多样化，选择适当的封堵材料至觀重要。
参考文献
[1] 刘宝双 曹胜利等. 国外无侵害钻井液技术 钻井液与完井液[J] 2005年 22（3）：62-65
[2] 刘宝双 曹胜利. 国外无侵害钻井液技术研究进展 精细石油化工进[J]2004 12：29-32
[3] Helio Santos, Jesus Olaya. No-Damage Drilling: How to Achieve This Challenging Goal? [J]SPE 77189.2002
[4] 孙金声 林喜斌等. 国外超低渗透钻井液技术综述 钻井液与完井液[J] 2005 22(1)：57-59
[5] 孙金声 唐继平等. 超低渗透钻井液完井液技术研究 钻井液与完井液 [J]2005 22(1)：1-4
[6] 罗向东 陶卫民等. 无渗透无侵害钻井液及其渗滤性能评价方法的探讨 钻井液与完井液 [J]2005 22(1):5-8