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1、保护油气层 Technology for Formation Damage Control 西南石油学院 油井完井技术中心,总 论,保护储集层技术重要性和特点 保护储集层技术的主要内容 如何做好保护油气层工作 保护油气层技术新发展,钻井完井过程中地层损害示意图,开发开采过程中的地层损害示意图,地层损害的定义,在油气钻井、完井、生产、增产、EOR等全过程中的每一个作业环节，发生流体产出或注入能力显著下降的现象 多在井壁附近，也可以在井间 渗流通道孔隙和/或裂缝 油气或注入的驱替流体,1 保护储集层技术重要性和特点,国外研究历程（60年代前-起步阶段） Fancher(1933)实验发现K空气与K
2、水不一致 Johnson and Beeson(1945)发现K淡水与K盐水也不一样，受粘土含量和蒙脱石含量控制 Monagan et al(1959)提出地层损害的概念，如何恢复淡水损害的渗透性，防止淡水与粘土作用,1 保护储集层技术重要性和特点,国外研究历程（60年代奠基阶段） 提出诊断水敏性的配套分析技术，包括流动实验、XRD、膨胀实验、显微镜观察粘土矿物分布 Jonnes(1964)发现高矿化度变化为淡水产生土锁(clay blocking) Land and Baptist(1965)数百块岩心实验未能建立蒙脱石与水敏损害程度的关系，表明粘土膨胀不是产生水敏的主要原因 Mungan(
3、1965)揭示不含膨胀性粘土的地层也照样会发生损害，且还会由pH值的变化引起,1 保护储集层技术重要性和特点,国外研究历程（70年代明朗化阶段） 扫描电镜的应用，研究粘土矿物的产状 进一步明确微粒分散/运移的普遍性 实验直观显示微粒移位（脱落）、运移、沉积、堵塞过程，理论阐明机理 如何控制微粒运移发生是有商业前景的技术：研制粘土稳定剂 1974年始，SPE召开专题会议 观念更新：损害后补救预防损害,1 保护储集层技术重要性和特点,国外研究历程（80、90年代全面发展阶段） 实验技术：薄片分析、X-射线衍射、XRD小角散射、扫描电镜、背散射技术（BSD）、高分辨率透射电镜CT-扫描、NMR、环境
4、扫描电镜、原子力显微镜（AFM） 损害机理：分散/运移、结构膨胀、云母蚀变、差异溶解、微结构破坏 诊断与控制技术：暂堵概念和技术、粘土稳定剂、欠平衡钻井、人造油基泥浆、MWH 技术观点：井壁稳定与油气层保护统一，保护与改造相统一，多学科合作 1998年欧洲地层损害专题会议,1 保护储集层技术重要性和特点,我国的研究历程： 50年代川中会战，提出钻井液密度不宜过高 60年代大庆会战，严格要求打开油气层钻井液的密度和滤失量 70年代，长庆油田开始进行岩心分析和敏感性实验，仪器限制深入有困难 80年代，“七五”国家重点科技攻关，CNPC组织五个油田、五个院所 UNDP援助建立油井完井技术中心,保护储
5、集层技术重要性,及时发现油气层荣兴屯油田 准确评价油气层华北地油田岔27井 提高初始产量夏子街油田、温米 提高增产措施成功率川西致密砂岩气藏 提高原油最终采收率辽河沈95块 最大限度利用油气资源非常规油气资源 少投入，多产出，显著提高经济效益,油气层损害机理（据Giorgi),润湿性改变 水锁 凝析液锁 液相圈闭（水，油） 气锥或水锥 毛管压力的改变 乳状液堵塞 粘土膨胀 微粒运移 云母解体,无机垢 注导致的无机垢 酸化引起的二次沉淀 碳酸盐溶解沉淀 酸渣 有机垢石蜡，沥青沉积 外来固相的堵塞 油气层固相物堵塞，出砂 细菌损害 应力损害,保护储集层技术的特点,跨越多学科、多专业，贯穿油气生产全
6、过程 具有很强的针对性地质对象和作业 研究方法三结合：宏观与微观，机理研究与应用技术，室内与现场,2 保护储集层技术的主要内容,研究思路 基本原则 系统工程 研究程序 技术内容,2.1保护储集层技术研究思路,2.1保护储集层技术研究思路,从储集层特性分析入手，找出潜在损害因素，以室内敏感性实验和模拟实验为基本依据，综合分析现场作业、生产资料和测井、测试数据，进行全面调查研究，诊断损害机理，用系统工程和最优化的方法来制定施工设计，并指导施工作业。,2.保护储集层技术基本原则,在保护中开发，在开发中保护 立足以预防为主，解除损害为辅 不该进入油气层的工作液（固相，液相），要尽量避免进入，至少要少进
7、入 不可避免要进入的工作液，应该与油气层配伍，并且不含固相 凡进入油气层的固相、液相，都能用物理、化学或生物化学方法实现解堵、反排（屏蔽）暂堵技术思想 力争减少井下事故和各种复杂情况发生,2.保护储集层技术系统工程,认识油气藏、保护油气藏、开发油气藏和改造油气藏 储集层损害过程是一个系统储集层伤害源系统 储集层损害的诊断、预防、处理、改造 各个作业环节都存在损害可能，各个作业环节的保护技术要前后照应，做到整体优化 技术进步、经济效益、环境保护统筹考虑,2.保护储集层技术研究程序,潜在损害研究岩性、物性分析 敏感性评价，配伍性验证 选择特殊实验项目 损害机理 作业优化设计和施工 现场试验 技术经
8、济效果评价 反馈和循环,2.保护储集层技术主要内容,油气藏工程地质描述和岩心分析 油气层损害的室内评价 损害机理诊断（潜在或已经发生） 保护油气层钻井技术 保护油气层固井技术 保护油气层完井、投产技术 油气田开发生产中的保护技术 油气层损害的矿场评价技术 油气层损害诊断与控制的软件系统,油气藏工程地质描述和岩心分析,资料收集、岩心观察宏观描述，裂缝 普通岩心分析孔隙度、渗透率、饱和度、薄片分析、SEM、XRD、化学分析、能谱/电子探针、压汞毛管压力曲线测定 特殊岩心分析 流体性质 目的物性、孔喉、结构和矿物 内部环境和外部环境 潜在损害问题分析和预测,油气层损害的室内评价,静态、动态敏感性实验
9、油（水）速敏、 水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏感 正反向流动实验 体积流量评价 系列流体渗透率评价 酸液评价 润湿性评价 相对渗透率 离心机法毛管压力曲线快速评价,损 害 机 理 诊 断 （潜在或已经发生）,岩心组成、结构、物性分析、潜在问题 作业环节、施工条件、工作流体性质调查 中途测试、测井、完井测试（试油）分析 模拟实际工况下流体岩石相互作用 实验岩心的代表性 损害机理,钻井过程中的损害,损害类型 固相颗粒侵入 粘土矿物水化、去水化水敏、盐敏、碱敏 毛细管作用水锁、乳化堵塞、润湿反转 化学沉淀 微粒运移 处理剂吸附 井喷、井漏、井塌,影响损害的工艺因素 压差P 浸泡时间 环空流速和流态
10、泥浆体系及性能 固相含量 粒子级配 液相与地层流体配伍性 液相与储层岩石配伍性 处理剂性质,保护油气层钻井技术,选用与油气层相配伍的钻井液 水基、油基、气体类 降低压差，实现进平衡钻井 孔隙、破裂、坍塌压力和地应力剖面 合理井身结构，裸眼段处于同一压力系统 缩短浸泡时间 搞好中途测试 防止井喷、井漏、井塌等复杂情况,固井作业中的损害,固井质量问题 油气水层相互干扰和窜流 注入流体在各层中窜流 油气窜入非产层 固相侵入 液相侵入 水泥浆过早固结，井漏,保护油气层固井技术,提高固井质量 改善水泥浆性能 选用合理密度，控制压差，防油气侵和井漏 提高顶替效率 防水泥浆失重引起环空窜流 推广应用注水泥设
11、计软件 降低水泥浆滤失量小于250ml 钻井采用屏蔽式暂堵技术,保护油气层完井技术,完井方式 射孔完井 裸眼完成 割缝衬管 砾石充填 油气藏地质特性 工程措施及开发要求,保护油气层的射孔完井技术,损 害 因 素 成孔过程损害 固相堵塞 射孔参数不合理 射孔压差不当 压持效应 射孔液损害,保 护 技 术 负压差射孔，确定合理负压值 配伍的优质射孔液 射孔参数优化设计 与屏蔽式暂堵技术配套实施,保护油气层试油技术,损害表现 频繁起下管柱，增加压井机会 工序配合不紧凑，延长压井时间 压井液性能不良,保护技术 采用多功能管柱 射孔和测试联作 射孔和有杆泵生产联作 各工序配合紧凑，缩短压井等候时间 采用
12、优质压井液,保护油气层酸化技术,损 害 方 式 酸渣生成 水敏 溶解胶结物，出砂 微粒运移 液锁 Fe(OH)3, CaF2沉淀 二次沉淀 前置液损害 外加剂损害 固相侵入,保 护 措 施 抗酸渣剂、前置液 控制滤失，加粘土稳定剂 优选配方 控制注入排量和反排速度 防乳化 预处理，铁螯合剂 预处理 配伍性，加互溶剂 筛选处理剂 工作液严格过滤,保护油气层压裂技术,损害方式 液锁 压裂液残渣 水敏 乳化 固相侵入,保 护 措 施 降低油水界面张力，注气，热处理 优选压裂液 加粘土稳定剂 防乳化剂 严格过滤,开发生产中的损害特点,油气藏动态性流体、物性、岩性、应力 损害周期长可达油气田整个生命期
13、损害范围大井间任何部位 损害复杂性设备多、工艺流程长 损害叠加性系列过程损害叠加 损害累积性使某些微弱的损害强化,开发生产中的保护技术,注水过程中的保护技术 混相驱过程中的保护技术 注蒸汽过程中的保护技术 聚合物驱过程中的保护技术 ASP复合驱过程中的保护技术 采气过程中的保护技术,油气层损害的矿场评价技术,目 的 评价损害程度 求取有效渗透率 应 用 方 面 及时发现 正确评价 判定损害原因和作业环节 为解除损害提供依据,油气层损害的矿场评价技术,试井评价 试井资料分析 常规试井 现代试井 产量递减分析 注入能力递减分析 表皮系数,测井评价 时间推移测井 深浅双测向测井和微球形聚焦测井 统计
14、回归分析,表皮系数（S）,油气藏类型 损 害 自然状态 强 化 孔隙性均质 0 0 0 裂缝性非均质 -3 -3 -3 对于均质油气藏 S=02 210 10 轻微 较严重 严重,油气层损害诊断 与控制的软件系统,保护油气层技术数据库 敏感性预测软件 实验结果处理软件 损害模拟软件 伤害源分析系统 工作液设计软件 试井分析集成软件 优化射孔软件 直井、水平井产能预测软件 欠平衡钻井设计软件,3 如何做好保护油气层工作,加强领导，建立和健全相应组织 强化各个层次的技术培训工作，转变观念，掌握技术，团队合作 自觉应用，把各项保护技术纳入具体作业中 大力推广应用新技术，制订技术管理法规 建立技术监督
15、、质量检验和考核制度 继续组织力量，针对某些特殊复杂地质对象和工艺条件进行持续、深入的研究,4 保护油气层技术新发展,4.1 损害机理研究不断深入 物理模型实验数学模拟 裂缝的损害 应力敏感性损害 水相圈闭 石蜡、沥青沉积 注水过程中的结垢 水岩石界面反应,4 保护油气层技术新发展,4.2 损害室内评价方法有所创新 孔隙图象分析系统 裂缝描述的光电三维面形自动测试系统 CT、NMR 环境扫描电镜 原子力显微镜 模拟井下条件的动态流动实验装置 裂缝损害评价仪,4 保护油气层技术新发展,4.3 损害矿场评价取得明显进展 表皮系数分解 地质表皮系数 多层非均质油气藏 双重介质储层川西裂缝性致密砂岩气
16、藏 应力敏感性储层 永久式井下压力计动态监测 数值试井数值模拟与试井的结合,4 保护油气层技术新发展,4.4 水平井损害问题受到重视 制约水平井应用的关键因素 水平井与垂直井的差异：时间、完井方式、应力分布、裂缝方位、反排压差、增产改造 模拟井下钻具转动和偏心的实验装置 水平井段损害程度的分布 减小损害的工作液设计,4 保护油气层技术新发展,4.5保护致密气层技术取得实质性进展 钻井中采用气体类流体（包括空气、雾、泡沫、充气钻井液） 钻进中采用冲击式气锤和相应钻头，可以在气体中测试的电磁式MWD仪，控制定向井水平井轨迹的设备和工具 注水泥射孔完成或裸眼完成，采用跨式双封隔器 采用液CO2和液N2加砂/不加砂压裂,4 保护油气层技术新发展,4.极度超平衡射孔新技术 使用射孔枪，在射孔前先对井中流体加压，使井筒压力大于地层破裂压力，射孔瞬间井筒压力达6.2Pa,加压液、气体高速进入射孔孔眼，在地层中产生裂缝 射孔与压裂联作，效果大于油管传输负压射孔,4 保护油气层技术新发展,4.保护裂缝性气层的暂堵技术有所突破 裂缝参数预测 规则形态粒子 非规则形态粒子纤维 暂堵物理模型 暂堵数学模拟 现场试验效果,欢 迎 共 同 研 讨,请贡献您的宝贵经验 请介绍贵油田的典型事例,