河南海洋化工科技股份有限公司今日于2020年11月底了解到鉆井液是與油層接觸的第一種外來流體，侵入近井眼油氣層的細(xì)顆粒來自鉆井液和打開油層鉆井液。侵入地層的固相顆粒可以封堵孔隙和孔隙喉道。鉆井液對油氣層造成的損害與濾餅的沖蝕性呈函數(shù)關(guān)系。
固相顆粒在地層中的物理運(yùn)移、固相顆粒和濾液與地層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或兩種作用的結(jié)合都可能造成地層損害。如果井壁上濾餅部分或完全沖蝕，則鉆井液中的細(xì)顆?？赡茉斐蓢?yán)重的地層損害。穩(wěn)定濾餅的訣竅和對沖蝕的響應(yīng)是確定濾餅與鉆井液液流間相互作用的關(guān)鍵因素。合理的鉆井液和打開油層鉆井液設(shè)計(jì)對控制鉆井液直接侵入把地層損害降低到最低程度是至關(guān)重要的。在井壁上形成不可沖蝕的濾餅可以減輕鉆井液和打開油層鉆井液造成的地層損害?？梢允褂貌煌@井液體系所形成濾餅的沖蝕狀態(tài)的室內(nèi)研究成果來設(shè)計(jì)、篩選和選擇鉆油層井段的最佳鉆井液和打開油層鉆井液。
因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的目的是評價(jià)濾餅的沖蝕特性以及鉆井液對地層的潛在損害，因此鉆井液中添加的是常規(guī)添加劑和少量的化學(xué)劑。用API壓濾機(jī)壓濾30min來制備濾餅。制備了含不同鹽類和不同降濾失劑、含重晶石或不含重晶石的濾餅。使用了含陰離子、聚陰離子和非陰離子降濾失劑。將鉆井液的pH值調(diào)到9.8～10，使pH值對濾餅性質(zhì)的影響降低到最低程度。
沖蝕液要與濾餅內(nèi)流體相容，以避免沖蝕液與濾餅內(nèi)流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。淡水基膨潤土濾餅使用淡水作沖蝕液，而鹽水基濾餅使用鹽水作沖蝕液。
在沖蝕初期，去除濾餅的弱固結(jié)頂層后，暴露出固結(jié)好的骨架內(nèi)層。內(nèi)骨架層具有一致的抗剪切強(qiáng)度，因此，在初始沖蝕時間結(jié)束后，濾餅重量與沖蝕時間呈線性關(guān)系。用線性回歸方法確定濾餅的沖蝕系數(shù)。
含不同降濾失劑的淡水基膨潤土濾餅和鹽水基膨潤土濾餅的沖蝕狀態(tài)與不含降濾失劑的鹽水基膨潤土濾餅有很大差別。不含降濾失劑的鹽水基濾餅很快被沖蝕，10min沖蝕時間過后，已經(jīng)沒有濾餅材料。各種類型濾餅的沖蝕機(jī)理也不相同。不含降濾失劑的鹽水基濾餅呈塊狀沖蝕，而淡水基膨潤土濾餅以及含降濾失劑的濾餅表現(xiàn)出平滑的表面沖蝕。而含改性淀粉的濾餅則同時兼有表面沖蝕與塊狀沖蝕。
淡水基濾餅的沖蝕系數(shù)低于重晶石/膨潤土和鹽水/膨潤土/淀粉濾餅，而抗沖蝕強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鹽水基濾餅。膨潤土鉆井液是直接侵入和鉆井液濾液侵入，所以膨潤土鉆井液對地層的潛在損害較小。膨潤土顆粒表面帶負(fù)電荷而邊緣帶正電荷，因此膨潤土顆粒具有復(fù)雜的電場。在堿性鉆井液環(huán)境中，相互作用力是排斥力。在固相顆粒沉積過程中產(chǎn)生的凈排斥力使形成的濾餅具有高壓實(shí)密度、強(qiáng)固結(jié)性及低滲透性。牢固的單分子鍵及重疊的擴(kuò)散雙電層使得濾餅的纖維結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗沖蝕性。由于濾餅具有較高的抗沖蝕強(qiáng)度，因此在鉆井過程中井壁濾餅保持完整性。在把重晶石加入到淡水基膨潤土鉆井液后，濾餅極容易被沖蝕。由于重晶石顆粒的屏蔽效應(yīng)，減弱了由帶電荷膨潤土顆粒和其它分子力形成的固結(jié)強(qiáng)度。
由氯化鈉/膨潤土、氯化鉀/膨潤土和氯化鈣/膨潤土形成的鹽水基濾餅的沖蝕狀態(tài)表明，含電解質(zhì)的鉆井液或受到鹽類或地層鹽水污染的鉆井液有增加地層損害的可能性。鹽水基濾餅很快被沖蝕液沖蝕，在10min累積沖蝕時間后，已經(jīng)不存在濾餅材料。由于連續(xù)的直接侵入和較高的濾失侵入，油層井段形成的鹽水基濾餅將導(dǎo)致嚴(yán)重的地層損害。
含CMC和聚陰離子纖維素衍生物(PAC)的氯化鈉/膨潤土鉆井液大幅度提高了濾餅的抗沖蝕性。由于含淀粉的氯化鈉/膨潤土濾餅濾餅具有高的可沖蝕性，因此可能導(dǎo)致非常嚴(yán)重的地層損害。與CMC相比，濾餅骨架中存在PAC的濾餅具有較強(qiáng)抗沖蝕性。
通過上述試驗(yàn)得出下列結(jié)論:
(1)鉆井液液流的水力作用對濾餅造成沖蝕，會導(dǎo)致鉆井液連續(xù)地直接侵入和較高的濾失侵入，這樣會造成地層損害;
(2)當(dāng)鉆井液體系含重晶石和鹽類時，會降低濾餅的抗沖蝕強(qiáng)度;
(3)濾餅特性、濾餅的物理狀態(tài)和造成地層損害的可能性取決于鉆井液添加劑的物理性能、化學(xué)性能和電性。
