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保护储层技术(井下作业培训班讲课)

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保护 技术 井下 作业 培训班 讲课
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保护油气层技术主讲人:杨贤友中国石油勘探开发研究院采油所二 00四 年九月讲授内容提纲一、绪论二、油气层损害机理三、保护油气层所需资料及其取得方法四、保护油气层评价技术五、保护油气层的钻井完井液技术六、保护油气层的钻井完井与试油工艺技术一、绪论(一)保护油气层的重要性(二)保护油气层的特点及主要内容(三)保护油气层技术的思路与原则(一)保护油气层的重要性 钻井 、 完井 、 试油等 , 固相 /滤液进入储层发生作用 , 不适当工艺 , 引起有效渗透率降低 ,损害储层储层损害的危害性 :降低产出或注入能力及采收率 , 损失宝贵的油气资源 , 增加勘探开发成本保护储层的作用与意义:是加快勘探速度 、 提高油气采收率和增储上产的重要技术组成部份 , 是保护油气资源的重要战略措施 ,对促进石油工业 “ 少投入 、 多产出 ” 和贯彻股份公司“ 以效益为中心 ” 的方针都具有十分重要的作用( 一)保护油气层的重要性 可将有希望的储层被误判为干层或不具开采价值 ,搞好钻井 、 完井 、 试油保护油气层有利于发现油气层和正确评价油气层辽河荣兴油田: 1980年之前钻 9口探井 , 均因储层损害判为没有工业价值; 1989年 , 采用保护储层配套技术重新钻探 17口井 , 均获工业油流 , 探明原油储量上千万吨 , 天然气几十亿立方米 。华北岔 37井第 16和 19层 , 钻井污染 , 电测解释为水层 , 射孔试油分别 排出 597 都基本出纯油 , 分别产油 d。(一)保护油气层的重要性 有利于提高储层产能及勘探开发效益新疆夏子街油田 , 勘探初期用普通钻井液钻井 , 日产油仅 3~ 6t;投入开发时 , 用保护储层钻井液钻开油层 ,完井后投产 , 日产油一般 8~ 9t, 最高达每天 24t, 储层级别从三类提高到二类 。吐哈温米油田 , 开发方案设计需压裂投产才能达到所需产能 , 但钻 167口开发井时 , 全面推广使用与储层特性配伍的钻井完井保护油层技术 , 射孔后全部井自喷投产 , 单井产能比设计产量提高 20 使用的保护储层技术每口井多投入 10000元 , 却省掉了压裂工序 , 节省费用几十万元 。(二)保护油气层的特点及主要内容保护油气层技术主要内容:( 1) 基础资料收集与储层潜在损害分析( 2) 储层敏感性与钻井完井液损害评价技术( 3) 储层损害机理研究( 4) 保护储层作业液所须处理剂研制与评选( 5) 保护储层钻井完井液与射孔压井液技术( 6) 保护储层钻井完井与试油工艺技术( 7) 油气层损害现场诊断与矿场评价技术(二)保护油气层的特点及主要内容保护油气层技术主要特点:1、 涉及多学科 、 多专业和多部门的 系统工程钻开油层 、 测试 、 完井 、 试油 、 增产 、 投产等每一个生产作业过程均可能使油气层受到损害 , 前一过程的油气层损害会影响后一过程的生产作业效果 , 后一过程没有搞好保护油气层工作 , 就有可能使前面各项作业中获得的保护油气层成效部分或全部丧失 。 所以 , 保护油气层技术是一项系统工程 。(二)保护油气层的特点及主要内容2、 具有很强的针对性尽管油气层特性有共性 , 其损害机理与防治措施也有共同之处 。不同储层沉积环境与沉积时代的差异 , 导致具有各自的个性;即使同一储层 , 不同开发阶段 , 特性参数亦会发生变化;相同作业在不同工矿下所诱发的油气层损害也不完全相同 , 损害机理也不一定相同 , 这就决定保护油气层技术具有很强的针对性 。在确定每项作业的保护储层技术措施时 , 应依据施工时油气层的特性和工况条件来研究确定针对性的保护油气层技术 , 否则 , 可能不会收到预期的效果 ,甚至可能会导致相反结果 。(三)保护油气层技术的思路与原则保护油气层的技术思路:( 1) 获取保护油气层技术研究所需基础资料 , 分析潜在损害因素与机理( 2) 分析评价钻井完井过程损害储层类型 、程度及原因( 3) 研究评价针对性的保护储层技术措施( 4) 保护油气层技术现场试验 、 效果评价与完善推广(三)保护油气层技术的思路与原则保护油气层应遵循的原则:1、 保护为主 , 解除为辅 , 减少试油损害原则2、 针对性原则3、 配伍性原则4、 效果与效益结合原则二、损害机理(一)概述(二)油气层损害内因(三)油气层损害外因(四)外因作用下的油气层损害机理(五)油气层损害特点(一)概述1、油气层损害机理定义2、研究油气层损害机理的目的意义3、油气层损害实质4、油气层损害类型1、油气层损害机理定义油气层损害的 原因 、 过程 和 结果原因 : 什么因素引起油气层损害过程: 怎样发生的油气层损害纯物理作用纯化学作用物理 /化学共同作用生物作用物理-化学-生物共同作用结果: 油气层损害会产生什么后果2、研究油气层损害机理的目的意义认识和诊断油气层损害原因、过程和结果为制定针对性保护或解除措施提供依据3、油气层损害实质内因 +外因 有效渗透率下降内因 : 油气层潜在损害因素油气藏类型油气层敏感性矿物油气层储渗空间特性油气层岩石表面性质油气层流体性质外因: 引起油气层损害的条件工作液的性质生产或作业压差温度生产或作业时间环空返速有效渗透率下降:渗流空间缩小 绝对渗透率降低流动阻力增加 相对渗透率降低4、油气层损害类型缩小或堵塞渗流空间的损害外界固相颗粒侵入堵塞储层微粒水化膨胀 /分散微粒运移出砂无机沉淀 (包括二次沉淀 )有机沉淀应力敏感压缩岩石细菌堵塞射孔压实增加流动阻力的损害水锁效应贾敏效应乳化堵塞高粘液体损害润湿性反转流体分布状态改变(二)油气层损害内因1、油气藏类型2、油气层渗流空间3、油气层敏感性矿物4、油气层岩石表面性质5、油气层流体性质1、油气藏类型 岩性分为 :碎屑岩 (主要为砂岩 )油气藏碳酸岩油气藏砾岩油气藏2)按储集空间特点分为:粒间孔隙型,如砂岩油气藏裂缝孔隙型,如碳酸岩油气藏裂缝性油气藏,如变质岩、火成岩3)按储层渗透性分为:特高渗油气藏 : K>2000 弯曲孔喉道孔隙连通程度最小未饱和孔隙体积百分数 隙连通性越好退汞效率 隙连通性越好孔喉配位数:一个孔隙连通的喉道数配位数越小,孔隙间连通性越差2、油气层渗流空间 隙度和渗透率孔隙度 和 渗透率 是从宏观角度来描述储层的储渗空间特性的参数。 孔隙度 衡量岩石储集空间多少及储集能力大小 ;渗透率 度量储层岩石渗透流体能力大小孔隙度与渗透率的关系一般孔隙度高,渗透率大 ;有些情况孔隙度高,渗透率不一定大 ;渗透率与油气层损害的关系更密切渗透率与孔隙结构的关系孔喉大、分布均匀、弯曲程度小和孔隙连通性好 ,则渗透率较高;否则,渗透率较低2、油气层渗流空间 屑成分影响岩石的强度、表面性质和孔隙类型2)骨架颗粒的大小、形状和分选大小: 颗粒大,粒间孔隙大,渗透率大形状 :表面粗糙、颗粒圆度和球度较低,则孔隙度较小,渗透性较差分选 :分选越好,孔隙度越大,渗透性越好3)填隙物的含量和成分成分: 影响胶结的紧密程度含量 :填隙物含量越高,孔隙度越低,渗透性越差2、油气层渗流空间 间孔,间孔,物性好,隙为微孔,物性极差,主要受胶结物成分影响2、油气层渗流空间 隙类型与油气层损害的关系粒间孔隙和裂缝型储层,易受固相损害;微孔隙储层,易受液相损害2)孔喉类型与油气层损害的关系缩颈喉道:固相侵入、出砂点状喉道:微粒堵塞,水锁,贾敏片状喉道:微粒堵塞,水锁,水敏管束状喉道:水锁,水敏3) 孔喉大小与油气层损害的关系孔喉越大,越易受到固相侵入损害孔喉越小,越易受到液相的损害2、油气层渗流空间 孔喉弯曲度和孔隙连通性与油气层损害的关系孔喉弯曲度越大,孔隙连通性越差 ,储层孔喉越易受到损害5)渗透性与油气层损害的关系渗透性好的储层,易受到固相侵入损害;渗透性差的储层,易受到水敏、水锁和微粒堵塞损害3、油气层敏感性矿物 油气层中易与流体发生物理、化学和物理 /化学作用,而导致油气层渗透率下降的矿物,称之为敏感性矿物。特点: (1)粒径很小,一般小于 37μm (2)比表面积大(3)多数位于易与流体作用的部位3、油气层敏感性矿物 矿物的化学成分分为:二氧化硅类:石英次生加大、玉髓、蛋白石长石类:钾长石、钠长石沸石类:方沸石、浊沸石、钙沸石、辉沸石等层状硅酸盐:高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石混层粘土矿物、地开石、埃洛石、云母等硫酸盐矿物:石膏、重晶石、天青石碳酸岩矿物:方解石、白云石、菱铁矿硫化物:黄铁矿铁氧化物:赤铁矿、钛铁矿氢氧化物:三水铝石、水针铁矿卤化物:萤石3、油气层敏感性矿物 是否为粘土矿物分为:粘土矿物 :高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、混层粘土矿物等非粘土矿物: 石英、长石、方解石、云母、白云石、铁矿石等3)按引起油气层损害类型分为:水敏性矿物 :蒙脱石、混层矿物、降解伊利石和降解绿泥石、水化白云母晶格水化膨胀 /分散引起损害盐酸酸敏性矿物: 富含铁绿泥石、含铁碳酸岩 、赤铁矿等二次沉淀和释放微粒引起损害土酸酸敏性矿物: 方解石、白云石、钙长石、沸石、粘土等生成 晶质 长石、微晶石英、蛋白石、粘土矿物等生成凝胶沉淀和增加粘土负电荷速敏矿物 :各类固结不紧的粒径 2300 石的比表面与油气层损害的关系比表面越大,岩石孔道越小,岩石与流体接触面积越大,作用越充分,引起的油气层损害越大4、岩石表面性质 义及表示定义 :液体在岩石表面的铺展情况 ,能铺展润湿,否则,不润湿润湿示意图 非润湿示意图润湿程度的表示 :接触角 θθ 完全润湿: θ = 0: θ 90 θ = 180石表面性质 层岩石的润湿性油层岩石的润湿变化很大 :有水润湿 (亲水 )油层:亲水为主,也亲油有油润湿 (亲油 )油层:亲油为主,也亲水有中间润湿 (中性 )油层:亲油亲水程度相近3)影响油气层岩石润湿性的因素岩石矿物成分流体成分岩石表面粗糙程度温度及压力4)润湿性与油气层损害的关系影响油水的微观分布影响相对渗透率大小影响油层的采收率影响毛细管力的大小和方向影响微粒的运移情况 两性润湿油润湿水润湿润湿性对渗透率的影响相对渗透率%含水饱和度, %5、油气层流体性质 油气层损害有关的地层水性质矿化度 : 地层水中的含盐量范围:几千~几十万 离子成分:阳离子: K+、 +、 阴离子: 层水性质与油气层损害的关系影响无机沉淀损害情况影响有机沉淀损害情况影响水敏损害程度5、油气层流体性质 油气层损害有关的性质含蜡量,粘度,胶质、沥青质和硫含量,析蜡点,凝固点2) 与油气层损害的关系影响有机沉淀的堵塞情况引起酸渣堵塞损害引起高粘乳状液堵塞损害天然气性质1)与油气层损害有关的性质与油气层损害的关系腐蚀产物引起损害生成无机沉淀(三)油气层损害外因1、进入储层流体的性质2、作业或生产压差3、作业流体与地层流体的温差4、作业或生产时间5、作业流体的环空返速1) 固相颗粒的大小和分布影响固相堵塞的损害情况2) 流体的 机沉淀碱敏损害乳化损害3)流体的矿化度和抑制性影响水敏损害的程度1、进入储层流体的性质4)流体中离子成分影响无机沉淀损害情况5)流体的粘度增加流动阻力6)表面活性剂类型和含量影响油层岩石的润湿性影响油水界面张力2、其它外因2、作业或生产压差微粒运移损害压力敏感损害无机沉淀损害有机沉淀损害储层出砂和坍塌压漏地层增加损害的程度3、作业流体与地层流体温差影响有些敏感性损害的程度影响无机沉淀的生成影响有机沉淀的生成影响细菌损害情况4、作业或生产时间影响损害的程度5、作业流体的环空返速影响损害的程度(四)外因作用下的油气层损害机理1、外界流体进入油气层引起的损害固相颗粒的侵入与堵塞与岩石不配伍造成的损害 敏、碱敏、润湿反转与流体不配伍造成的损害 化、细菌影响油水分布造成的损害 敏2、工程因素和环境条件变化造成的损害压差太大引起的损害 力敏、结垢等温度变化引起的损害 垢等作业或生产时间对损害的影响 藏特殊损害液锁损害气层压力敏感性气层流速敏感性气层盐结晶损害井壁釉化与抛光对储层的损害固相析出损害(五)油气层损害特点普遍存在性存在于各个生产和作业环节存在于油井的整个寿命周期原因多样性同一生产或作业过程 ,存在多种损害相互联系性一种损害可加重或引起另一种损害具有动态性一种损害发生后会引起内因变化随生产的进行 ,内因不断变化,内因变化 ,损害机理变化不可逆性油气层发生损害后 ,要完全解除损害很难
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