屏蔽環

屏蔽暫堵技術是根據儲層孔喉尺寸及其分佈規律，在鑽至目的層前20~50m 將鑽井液中的固相顆粒調整到與之相匹配，即加入高純度、超細目、多級配的剛性架橋、充填粒子和變形粒子等固相顆粒，有意識地在很短時間內在地層距井壁很小的距離內產生高強度的暫時堵塞，使滲透率急劇下降，從而有效地阻止鑽井液繼續侵入地層。屏蔽暫堵技術最初是用於石油天然氣鑽井中對油氣儲層進行保護，防止儲層傷害，這一技術也被廣泛應用於鑽井施工中防漏堵漏。由於屏蔽暫堵技術對鑽井施工過程中設備要求較低，且成本便宜堵漏效果好，被廣泛使用 ^[1]  。

顆粒在孔喉中的堵塞在一定的條件下遵循“選擇性架橋,逐級填充”的過程。

1）架橋粒子的架橋

最大的顆粒為架橋粒子，單個架橋粒子隨鑽井液相進入油層，在流經孔喉時：若r粒<r孔（一般小於1/7），則通過孔喉；若r粒>r孔，則沉積在孔喉外；r粒/r孔若為1/3~2/3，則在孔喉處卡住，成為架橋。

2）填充粒子的填充

架橋粒子架橋後，孔喉孔隙大量減小，鑽井液中更小一級粒子卡在更小喉道處，這一過程不斷重複，這一過程叫單粒逐級填充。這時堵塞帶的滲透率取決於鑽井液中最小一級粒子的粒級，但滲透率不會為零。

3）變形粒子的作用

如果鑽井液中僅有剛性顆粒作為架橋和填充粒子，仍會留下形狀不規則的微間隙，暫堵帶的滲透率不會為零。這就需要引入屏蔽暫堵最關鍵的顆粒外形在一定的温度條件下可變的軟化變形顆粒。當最小粒級的粒子是可變形時，就會嵌入不規則的微間隙，則堵塞帶的滲透率可接進於零。

①樣人工造縫後抽真空，飽和地層水48h；

②測巖樣的正向地層水滲透率Kw；

③在高温高壓酸溶解堵評價儀上，用非滲透鑽井液對巖樣進行反向損害作用60min（鑽井液温度80℃，壓差為3.5MPa，圍壓7.5MPa），並計量單位時間內的濾液體積；

④在較低流壓下，正向地層水驅（返排）。找出突破壓力Pd，記錄返排壓力Pi 及巖樣滲透率Kwi；

⑤增大流壓返排，計算其滲透率恢復值Kf=Kwi/Kw100% ^[2]  ；

在流壓分別為4MPa，5MPa、7MPa、10MPa、12MPa、15MPa，用地層水反向測定巖樣濾失量。並計量出各流壓點上10min 的鑽井完井液累積濾失體積；計算此時的巖樣滲透率Ki及屏蔽環暫堵率Zd=（Kw-Ki）/Kw×100%。

原漿對於縫寬在W=1μm～600μm 之間所形成的屏蔽環強度有高有低。整體上看當縫寬W50μm 時，所形成的屏蔽環的強度不足10MPa，明顯強度不夠，不能滿足現場的施工作業要求。

由於原漿本身所形成的屏蔽環是由聚合物處理劑在巖樣的裂縫端面處聚集形成膠束或膠團等軟性粒子來封堵架橋，形成的屏蔽環很薄。這就造成在巖樣的端面裂縫口處很容易被破壞，因而強度不夠。這為後期的鑽井液的性能改造提供了依據，因此在普通液中加入了CaCO₃ 和纖維來提高屏蔽環強度。

藉助屏蔽暫堵原理，通過對普通鑽井液進行改良，利用巖芯造縫技術在實驗室內進行承壓實驗，得出如下結論和建議：

1）普通鑽井完井液能夠快速有效地對縫寬在1～600μm 之間的巖樣形成緻密的屏蔽環，但裂縫高於100μm 時，強度低於10MPa。

2）通過改造後的鑽井液，對不同寬度的巖樣多次實驗後，強度值均大於15MPa，強度得到了大大的提高。

3）在常規地層鑽井施工過程中，通過對裂縫寬度的預測，可以隨鑽加入CaCO₃ 等架橋粒子、填充粒子和變形粒子來加強鑽井液的封堵能力，有效防漏堵漏並減低施工風險 ^[3]  。