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屏蔽暂堵技术的构思是利用油气层被钻开时，钻井液柱压力与油气层压力之间形成的压差，迫使钻井液中人为加入的各种类型和各种尺寸的固相粒子进入油气层孔喉，在井壁附件快速、浅层、有效的形成一个损害堵塞带。所谓快速形成是指在几分钟到十几分钟；所谓浅层是指堵塞尝试控制在5cm以内；所谓有效是指损害带渗透率极低，甚至为零。此损害堵塞带能有效的阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续侵入地层 ，对于射孔完成 井来讲，由于损害带很薄，可通过射孔解堵。 屏蔽暂堵技术是根据储层孔喉尺寸及其分布规律，在钻通油层前20~50m将钻井液中的固相颗粒调整到与之相匹配，既加入高纯度、超细目、多级配的刚性架桥、充填粒子和变形粒子等固相颗粒。有意识地在很短时间内在储层距井壁很小的距离内产生严重的暂时堵塞，使渗透率急剧下降，从而有效地阻止钻井液和后继施工对储层地继续损害。最后用射孔穿透来解堵使储层地渗透率恢复到原始水平。 它是利用钻进油气层过程中对油气层发生损害的两个不利因素（压差和钻井液中固相颗粒），将其转变为保护油气层的有利因素，达到减少钻井液、水泥浆、压差和浸泡时间对油气层损害的目的。该技术是在研究油层物性参数（渗透率、孔隙度、孔喉分布、孔喉对渗透率的贡献值、地层温度）的基础上有针对性的选择桥塞粒子、填充粒子和软性封堵粒子，使其能在钻开油层的短时间内在井筒附近形成渗透率为零或接近零的保护带，从而达到保护油层的目的。 屏蔽式暂堵技术的物理模型（如下图） 在钻井过程中，污染储层的一个最大原因就是不该进入储层的工作液、外来流体（以及滤液）和固相颗粒进入了储层。而屏蔽暂堵技术的目的是，在一定的机理下，损害带的渗透率随温度和压力的增加而进一步减小，从而把造成地层损害的两个无法消除的因素（正压差和固相粒子）转化成实现这一技术的必要条件和有利因素，达到保护油气层的目的。应用屏蔽暂堵技术在目前而言是比较理想的保护储集层的手段。 上图是一个理想孔喉中的颗粒堵塞情况。颗粒在孔喉中的堵塞在一定的条件下遵循“选择性架桥,逐级填充”的过程。 （1）架桥粒子的架桥 上图中最大的颗粒为架桥粒子，单个架桥粒子随泥浆液相进入油层，在流经孔喉时：若r粒<r孔（一般小于1/7），则通过孔喉；若r粒>r孔，则沉积在孔喉外；r粒/r孔若为1/3-2/3，则在孔喉处卡住，成为架桥。 （2）填充粒子的填充 架桥粒子架桥后，孔喉孔隙大量减小，泥浆中更小一级粒子卡在更小喉道处，这一过程不断重复，这一过程叫单粒逐级填充。这时堵塞带的渗透率取决于泥浆中最小一级粒子的粒级，但渗透率不会为零。 （3）变形粒子的作用 如果泥浆中仅有刚性颗粒作为架桥和填充粒子，仍会留下形状不规则的微间隙（如图中的黑色部分），暂堵带的渗透率不会为零。这就需要引入屏蔽暂堵最关键的颗粒外形在一定的温度条件下可变的软化变形颗粒。当最小粒级的粒子是可变形时，就会嵌入不规则的微间隙，则堵塞带的渗透率可接进于零。 影响屏蔽环形成的因素有以下几点： （1）剪切应力τw的影响 在确定的一种泥浆体系下，如果地层的渗透率、引起渗滤的压差和形成的泥饼的渗透率一定时，τw的大小就影响到沉积颗粒的大小。τw越小，能沉积的颗粒就越多，反之亦然。所以对于渗透率较低的产层，要又快又好的形成屏蔽环，τw就不能太大，也就是说上返速度不能太高，否则难以形成质量好的屏蔽环。同时也可以通过调整泥浆性能来影响τw的大小。在层流或平板型层流的情况下，渗透率较小的产层也可以用较高的反速，并保证屏蔽环的质量。 （2）滤失压差的影响 如果对于一种泥浆体系，其它条件一定，则压差越大，能沉积的固相颗粒就越大，反之亦然。如果对某一物性产层，按1/3~2/3原则选定了架桥粒子的范围，则要形成快速有效地架桥，就相对有一个形成屏蔽环的最佳压差范围。如压差过低就难以使满足尺寸要求的颗粒进入孔喉形成桥堵，更谈不上以后更小粒子的填充封堵，将造成大量小尺寸固相颗粒的损害。物性越好的产层所需的正压差就越小；物性越差的产层则需要的正压差越大。这是屏蔽式暂堵技术将正压差转变为储层保护的必要因素的理论依据。 （3）地层渗透率的影响 如果剪切速率、压差一定，显然产层渗透率Kf也是影响颗粒沉积的重要因素，Kf越大，沉积的颗粒尺寸越大，反之亦然。而且，在一定的剪切速率和压差ΔP下，存在一个形不成泥饼的临界地层渗透率K*。在这种条件下的滤失连泥浆中最小颗粒都不能有效的沉积下来，在地层表面根本形不成泥饼。所以对于低渗或特低渗层，如果返速和正压差设计不当会形不成屏蔽环，所以对于这类产层必须降低返速或提高正压差。 屏蔽暂堵的意义 在钻井过程中，污染储层的一个最大原因就是不该进入储层的工作液、外来流体（以及滤液）和固相颗粒进入了储层。而屏蔽暂堵技术的目的是，在一定的机理下，损害带的渗透率随温度和压力的增加而进一步减小，从而把造成地层损害的两个无法消除的因素（正压差和固相粒子）转化成实现这一技术的必要条件和有利因素，达到保护油气层的目的。应用屏蔽暂堵技术在目前而言是比较理想的保护储集层的手段。 理想充填理论 “理想充填”的含义是：对于保护储层的钻井液，需要根据孔喉尺寸加入具有连续粒径序列分布的暂堵剂颗粒来有效地封堵储层中大小不等的各种孔喉，以及暂堵颗粒之间形成的孔隙。只有形成这种合理的粒径序列分布，才能确保形成滤失量极低的致密泥饼，防止钻井液滤液和固相侵入储层。 钻井液中的固相颗粒包括膨润土、暂堵剂颗粒、固相加重剂、钻屑等，这些颗粒体系构成一个连续粒度分布的多分散体系。根据颗粒堆积理论，当这种颗粒体系满足一定条件时，可以达到紧密堆积状态，其堆积密度最大，孔隙分数最小。此时，这些固相颗粒体系就可在孔喉处形成致密的泥饼，从而达到“理想充填”状态。理想充填理论正是在研究颗粒紧密堆积理论基础上结合钻井液固相颗粒分布的特点建立的。 确定屏蔽暂堵剂配比的步骤 根据以上理论基础，确定出选择屏蔽暂堵剂及其配比的步骤如下： （1）建立备选暂堵剂颗粒的粒度分布数据库； （2）根据分形理论中及其盒维的概念建立钻井液中暂堵剂粒度分布的数学模型。依据颗粒紧密堆集理论（即d1/2理论）完善模型，得到紧密堆积时的粒度分布的数学模型； （3）确定出储层的最大孔喉直径或最大裂缝宽度； （4）在理想充填理论模型和D90规则基础之上，结合储层的最大孔喉直径或最大裂缝宽度确定适于地层的最优暂堵颗粒的粒径分布； （5）选择2-3种屏蔽暂堵剂，并计算出屏蔽暂堵颗粒配比； （6）室内实验评价所选的屏蔽暂堵配比效果； （7）适当调整配比，完善暂堵效果； （8）现场应用。
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