屏蔽暫堵技術(shù)的構(gòu)思是利用油氣層被鉆開時(shí)，鉆井液柱壓力與油氣層壓力之間形成的壓差，迫使鉆井液中人為加入的各種類型和各種尺寸的固相粒子進(jìn)入油氣層孔喉，在井壁附件快速、淺層、有效的形成一個(gè)損害堵塞帶。所謂快速形成是指在幾分鐘到十幾分鐘；所謂淺層是指堵塞嘗試控制在5cm以內(nèi)；所謂有效是指損害帶滲透率極低，甚至為零。此損害堵塞帶能有效的阻止鉆井液、水泥漿中的固相和濾液繼續(xù)侵入地層 ，對(duì)于射孔完成 井來(lái)講，由于損害帶很薄，可通過射孔解堵。

屏蔽暫堵技術(shù)是根據(jù)儲(chǔ)層孔喉尺寸及其分布規(guī)律，在鉆通油層前20~50m將鉆井液中的固相顆粒調(diào)整到與之相匹配，既加入高純度、超細(xì)目、多級(jí)配的剛性架橋、充填粒子和變形粒子等固相顆粒。有意識(shí)地在很短時(shí)間內(nèi)在儲(chǔ)層距井壁很小的距離內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的暫時(shí)堵塞，使?jié)B透率急劇下降，從而有效地阻止鉆井液和后繼施工對(duì)儲(chǔ)層地繼續(xù)損害。最后用射孔穿透來(lái)解堵使儲(chǔ)層地滲透率恢復(fù)到原始水平。

它是利用鉆進(jìn)油氣層過程中對(duì)油氣層發(fā)生損害的兩個(gè)不利因素（壓差和鉆井液中固相顆粒），將其轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)油氣層的有利因素，達(dá)到減少鉆井液、水泥漿、壓差和浸泡時(shí)間對(duì)油氣層損害的目的。該技術(shù)是在研究油層物性參數(shù)（滲透率、孔隙度、孔喉分布、孔喉對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)值、地層溫度）的基礎(chǔ)上有針對(duì)性的選擇橋塞粒子、填充粒子和軟性封堵粒子，使其能在鉆開油層的短時(shí)間內(nèi)在井筒附近形成滲透率為零或接近零的保護(hù)帶，從而達(dá)到保護(hù)油層的目的。

屏蔽式暫堵技術(shù)的物理模型（如下圖）

在鉆井過程中，污染儲(chǔ)層的一個(gè)最大原因就是不該進(jìn)入儲(chǔ)層的工作液、外來(lái)流體（以及濾液）和固相顆粒進(jìn)入了儲(chǔ)層。而屏蔽暫堵技術(shù)的目的是，在一定的機(jī)理下，損害帶的滲透率隨溫度和壓力的增加而進(jìn)一步減小，從而把造成地層損害的兩個(gè)無(wú)法消除的因素（正壓差和固相粒子）轉(zhuǎn)化成實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的必要條件和有利因素，達(dá)到保護(hù)油氣層的目的。應(yīng)用屏蔽暫堵技術(shù)在目前而言是比較理想的保護(hù)儲(chǔ)集層的手段。

上圖是一個(gè)理想孔喉中的顆粒堵塞情況。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(jí)填充”的過程。

（1）架橋粒子的架橋  

上圖中最大的顆粒為架橋粒子，單個(gè)架橋粒子隨泥漿液相進(jìn)入油層，在流經(jīng)孔喉時(shí)：若r_粒<r_孔（一般小于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

架橋粒子架橋后，孔喉孔隙大量減小，泥漿中更小一級(jí)粒子卡在更小喉道處，這一過程不斷重復(fù)，這一過程叫單粒逐級(jí)填充。這時(shí)堵塞帶的滲透率取決于泥漿中最小一級(jí)粒子的粒級(jí)，但滲透率不會(huì)為零。

（3）變形粒子的作用

如果泥漿中僅有剛性顆粒作為架橋和填充粒子，仍會(huì)留下形狀不規(guī)則的微間隙（如圖中的黑色部分），暫堵帶的滲透率不會(huì)為零。這就需要引入屏蔽暫堵最關(guān)鍵的顆粒外形在一定的溫度條件下可變的軟化變形顆粒。當(dāng)最小粒級(jí)的粒子是可變形時(shí)，就會(huì)嵌入不規(guī)則的微間隙，則堵塞帶的滲透率可接進(jìn)于零。

影響屏蔽環(huán)形成的因素有以下幾點(diǎn)：

（1）剪切應(yīng)力τ_w的影響

在確定的一種泥漿體系下，如果地層的滲透率、引起滲濾的壓差和形成的泥餅的滲透率一定時(shí)，τ_w的大小就影響到沉積顆粒的大小。τ_w越小，能沉積的顆粒就越多，反之亦然。所以對(duì)于滲透率較低的產(chǎn)層，要又快又好的形成屏蔽環(huán)，τ_w就不能太大，也就是說(shuō)上返速度不能太高，否則難以形成質(zhì)量好的屏蔽環(huán)。同時(shí)也可以通過調(diào)整泥漿性能來(lái)影響τ_w的大小。在層流或平板型層流的情況下，滲透率較小的產(chǎn)層也可以用較高的反速，并保證屏蔽環(huán)的質(zhì)量。

（2）濾失壓差的影響

如果對(duì)于一種泥漿體系，其它條件一定，則壓差越大，能沉積的固相顆粒就越大，反之亦然。如果對(duì)某一物性產(chǎn)層，按1/3~2/3原則選定了架橋粒子的范圍，則要形成快速有效地架橋，就相對(duì)有一個(gè)形成屏蔽環(huán)的最佳壓差范圍。如壓差過低就難以使?jié)M足尺寸要求的顆粒進(jìn)入孔喉形成橋堵，更談不上以后更小粒子的填充封堵，將造成大量小尺寸固相顆粒的損害。物性越好的產(chǎn)層所需的正壓差就越??；物性越差的產(chǎn)層則需要的正壓差越大。這是屏蔽式暫堵技術(shù)將正壓差轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)層保護(hù)的必要因素的理論依據(jù)。

（3）地層滲透率的影響

如果剪切速率、壓差一定，顯然產(chǎn)層滲透率Kf也是影響顆粒沉積的重要因素，Kf越大，沉積的顆粒尺寸越大，反之亦然。而且，在一定的剪切速率和壓差ΔP下，存在一個(gè)形不成泥餅的臨界地層滲透率K*。在這種條件下的濾失連泥漿中最小顆粒都不能有效的沉積下來(lái)，在地層表面根本形不成泥餅。所以對(duì)于低滲或特低滲層，如果返速和正壓差設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)形不成屏蔽環(huán)，所以對(duì)于這類產(chǎn)層必須降低返速或提高正壓差。

屏蔽暫堵的意義

在鉆井過程中，污染儲(chǔ)層的一個(gè)最大原因就是不該進(jìn)入儲(chǔ)層的工作液、外來(lái)流體（以及濾液）和固相顆粒進(jìn)入了儲(chǔ)層。而屏蔽暫堵技術(shù)的目的是，在一定的機(jī)理下，損害帶的滲透率隨溫度和壓力的增加而進(jìn)一步減小，從而把造成地層損害的兩個(gè)無(wú)法消除的因素（正壓差和固相粒子）轉(zhuǎn)化成實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的必要條件和有利因素，達(dá)到保護(hù)油氣層的目的。應(yīng)用屏蔽暫堵技術(shù)在目前而言是比較理想的保護(hù)儲(chǔ)集層的手段。

理想充填理論

“理想充填”的含義是：對(duì)于保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液，需要根據(jù)孔喉尺寸加入具有連續(xù)粒徑序列分布的暫堵劑顆粒來(lái)有效地封堵儲(chǔ)層中大小不等的各種孔喉，以及暫堵顆粒之間形成的孔隙。只有形成這種合理的粒徑序列分布，才能確保形成濾失量極低的致密泥餅，防止鉆井液濾液和固相侵入儲(chǔ)層。

鉆井液中的固相顆粒包括膨潤(rùn)土、暫堵劑顆粒、固相加重劑、鉆屑等，這些顆粒體系構(gòu)成一個(gè)連續(xù)粒度分布的多分散體系。根據(jù)顆粒堆積理論，當(dāng)這種顆粒體系滿足一定條件時(shí)，可以達(dá)到緊密堆積狀態(tài)，其堆積密度最大，孔隙分?jǐn)?shù)最小。此時(shí)，這些固相顆粒體系就可在孔喉處形成致密的泥餅，從而達(dá)到“理想充填”狀態(tài)。理想充填理論正是在研究顆粒緊密堆積理論基礎(chǔ)上結(jié)合鉆井液固相顆粒分布的特點(diǎn)建立的。

確定屏蔽暫堵劑配比的步驟

根據(jù)以上理論基礎(chǔ)，確定出選擇屏蔽暫堵劑及其配比的步驟如下：

（1）建立備選暫堵劑顆粒的粒度分布數(shù)據(jù)庫(kù)；

（2）根據(jù)分形理論中及其盒維的概念建立鉆井液中暫堵劑粒度分布的數(shù)學(xué)模型。依據(jù)顆粒緊密堆集理論（即d1/2理論）完善模型，得到緊密堆積時(shí)的粒度分布的數(shù)學(xué)模型；

（3）確定出儲(chǔ)層的最大孔喉直徑或最大裂縫寬度；

（4）在理想充填理論模型和D90規(guī)則基礎(chǔ)之上，結(jié)合儲(chǔ)層的最大孔喉直徑或最大裂縫寬度確定適于地層的最優(yōu)暫堵顆粒的粒徑分布；

（5）選擇2-3種屏蔽暫堵劑，并計(jì)算出屏蔽暫堵顆粒配比；

（6）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)所選的屏蔽暫堵配比效果；

（7）適當(dāng)調(diào)整配比，完善暫堵效果；

（8）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。