钻开液的出现及发展

国内外水平井钻井实践证明，绝大多数水平井均能获得显著的经济效益。但亦有极少数的水平井由于油气层在钻井完井过程中受到损害，造成油气井产量降低。

长水平段水平井钻井过程中，钻井液中固相和液相侵入油层仍是造成油层损害的主要原因。同直井及普通水平井相比，长水平段水平井中钻井液造成污染的程度要更为严重，污染带的位置也略有不同。这主要是由长水平段水平井钻井特点决定的。

（1）钻井液与储层接触时间长，钻井液的液相和固相进入储层造成伤害，接触时间越长，钻井液对油层的伤害越大。

（2）水平井钻井作业后大多数采用裸眼完井，该完井方法无法像套管完井通过射孔的方式，解除钻井过程中固体颗粒和钻井液对储层的污染，因此相对地加深了水平井的污染程度。

（3）对于水平井油层打开作业来说，一般的裸眼井段的长度可能设计在300～2000m之间，对这种长裸眼井来说，要清除钻井过程产生的伤害，长裸眼油层对处理方法的敏感性、对作业控制的敏感性以及对工艺技术的要求更加苛刻，相应地增加了清除油层损害的难度。

（4）水平井油层钻井液与油层相接触，油层均处于基本相同的地层物性之下，其油层的渗流机理与直井存在很大的差异，在相同的损害情况下，水平井产生的伤害对产油率影响比直井大得多。

（5）长水平段水平井中每单位长度产油段的压力降比直井产油段压力降低，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）长水平段水平井中油层损害带的位置也同直井存在显著的差异，如图6－5、图6－6所示。

图6－5　直井钻井中钻井液对油层损耗的污染示意图

图6－6　水平井钻井中钻井液对油层损耗的污染示意图

在水平井钻井过程中，钻井液在油层形成的污染带较直井要深，且水平段端部污染更严重。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层污染程度和污染带有其特点。

确定水平井保护油气层技术措施，必须研究储层岩性和类型、油气层岩石物理性质、岩石矿物组分与结构、流体特性、油气层压力与温度、原地应力大小及方向、敏感性等油气层特性，并以此为依据，搞清所钻油气层的潜在损害因素，才能确定有效的保护油气层技术措施。在水平井钻井过程中，可以采取欠平衡钻井，如气体、雾化、泡沫钻井，能够有效地保护油气层；长水平段，压差大，压力层系复杂，选择暂堵型钻井液（如非渗透钻井液体系），提高地层的承压能力，降低液相侵入，保护油气层；或者采用无固相钻井液体系，可以有效地降低固体颗粒对油气层的伤害。

在采用水平井裸眼完井进行油气田开发的情况下，通常对钻井液有不一样的要求，大多数情况下采用无固相钻井液作业，在一些特高密度的水平井开发作业中，可能采用无黏土相钻井液，这类钻井液具有一些普遍的特点，主要体现在没有黏土类固相具有较高的低剪切速率黏度（LSRV），胶液可以通过人工的方法轻易液化和降解，即使加入固体物质也可以用不同的化学及物理方法消解；在世界各地，这种专门用来打开储层的水平井裸眼完井需要的钻井液一般称为钻开液（Dill－in Fluid）。这种钻井液具有以下特点：

（1）特定用于钻水平井段储层；

（2）弱凝胶体系，具有高的、良好的剪切稀释能力；

（3）高的低剪切黏度，低剪切速率越低黏度越高，具有优良的悬砂能力；

（4）凝胶强度无时间依赖性；

（5）防止钻屑在井壁的底边形成岩屑床，有利于井眼净化，减少井下事故；

（6）利用特殊的完井液解除泥饼，保护储层，提高油井产量。

随着国内外对钻开液体系的低剪切黏度认识的进一步提高，以及对钻井及完井作业在成本及开发效率上的不断提高，无黏土相弱凝胶钻开液体系也经历了一个发展阶段，从最初的需要特殊完井液解除泥饼来保护储层，到现在发展成为采用钻开液直接作为完井液使用，缩短了建井周期，提高了储层保护效果。