油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的保護(hù)油氣層技術(shù)

1、1油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的保護(hù)油氣層技術(shù)油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的保護(hù)油氣層技術(shù)第一節(jié)第一節(jié)概述概述一、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中油氣層損害的特點(diǎn)一、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中油氣層損害的特點(diǎn)油氣田開發(fā)生產(chǎn)過程是油氣層發(fā)生動態(tài)變化的過程。油氣層一旦投入開發(fā)生產(chǎn)，油氣層的壓力、溫度及其儲滲特性都在不斷地發(fā)生變化。同時(shí)，各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)帶給油氣層的各類入井流體及固相微粒也參與了以上的變化。這種變化過程主要包括以下幾個(gè)方面：（1）在油氣層的儲集空間中，油、氣、水不斷重新分布。例如

2、：注氣、注水引起含水、含氣飽和度改變；（2）油氣層的巖石儲、滲空間不斷改變。例如：粘土礦物遇淡水發(fā)生膨脹，引起儲、滲空間減少，嚴(yán)重時(shí)堵塞孔道，外來固相微?；蚋鞣N垢的堵塞作用，使儲、滲空間縮??；（3）巖石的潤濕性改變或潤濕反轉(zhuǎn)。例如：陽離子表面活性劑能改變油層巖石的表面性質(zhì)；（4）油氣層的水動力學(xué)場（壓力、地應(yīng)力、天然驅(qū)動能量）和溫度場不斷破壞和不斷重新平衡。例如：注蒸汽使地層壓力、溫度升高，改善了油的粘度，使油的相對滲透率增加，但是，由

3、于熱蒸汽到地下冷卻后可凝析出淡水，很可能會造成水敏損害。諸如上述多種變化常常表現(xiàn)為固相微粒堵塞、微粒運(yùn)移、次生礦物沉積、結(jié)垢、乳化堵塞、潤濕反轉(zhuǎn)、細(xì)菌堵塞、出砂等等多種損害方式。其本質(zhì)是不斷地改變油、氣、水的相對滲透率。如果開發(fā)生產(chǎn)中措施得當(dāng)，避免了損害，保護(hù)了油氣層，就可改善油、氣的相對滲透率，可望獲得高的采收率；反之，若措施不當(dāng)，損害了油氣層，則可能降低油、氣、水的相對滲透率，得到的是一個(gè)低的采收率。因此，油氣田開發(fā)生產(chǎn)中油氣層保護(hù)

4、技術(shù)的核心是防止油氣層的儲、滲空間的堵塞和縮小，控制油、氣、水的分布，使之有利于油、氣的采出。開發(fā)生產(chǎn)過程中油層損害的本質(zhì)是指油層有效滲透率的降低。有效滲透率的降低包括了絕對滲透率的降低和相對滲透率的降低。絕對滲透率的降低主要指巖石儲滲空間的改變。引起變化的原因有：外來固相的侵入、水化膨脹、酸敏損害、堿敏損害、微粒運(yùn)移、結(jié)垢、細(xì)菌堵塞和應(yīng)力敏感損害；相對滲透率的降低主要指水鎖、賈敏效應(yīng)、潤濕反轉(zhuǎn)和乳化堵塞等引起的。二者損害的最終結(jié)果表現(xiàn)

5、為儲滲條件的惡化，不利于油氣滲流，即有效滲透率降低。造成損害的本質(zhì)原因是由于外來作業(yè)流體（含固相微粒）進(jìn)入油層時(shí)，與油層本身固有的巖石和所含流體性質(zhì)不配伍；或者由于外部工作條件如壓差、溫度、作業(yè)時(shí)間等改變，引起相對滲透率的下降。油層巖石本身和所含流體的性質(zhì)是客觀存在的，是產(chǎn)生損害的潛在因素，油氣田開發(fā)生產(chǎn)過程中其原始狀態(tài)和性質(zhì)是不斷改變的。因此，在開發(fā)生產(chǎn)過程中，對油層巖石和流體的性質(zhì)，應(yīng)不斷地進(jìn)行再認(rèn)識，再分析，必須把著眼點(diǎn)放在“動態(tài)

6、”上。而開發(fā)生產(chǎn)中各作業(yè)環(huán)節(jié)的入井流體和各種工作方式是誘發(fā)地層潛在損害的外部因素，是可以人為控制的，它們是實(shí)施油層保護(hù)技術(shù)的著眼點(diǎn)。與鉆井、完井油氣層保護(hù)技術(shù)相比，油氣層開發(fā)生產(chǎn)中的油氣層損害具有如下特點(diǎn)：（1）損害周期長。幾乎貫穿于油氣田開發(fā)生產(chǎn)的整個(gè)生命期；（2）損害范圍寬。涉及到油氣層的深部而不僅僅局限于近井地帶，即由點(diǎn)（一口井）到面（整個(gè)油氣層）；（3）更具有復(fù)雜性。井的壽命不等，先期損害程度各異，損害類型和程度更為復(fù)雜，地面設(shè)

7、備多、流程長，工藝措施種類多而復(fù)雜，極易造成二次損害；（4）更具疊加性。每一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)都是在前面一系列作業(yè)的基礎(chǔ)上疊加進(jìn)行的，加之作業(yè)頻率比鉆井、完井次數(shù)高，因此，損害的疊加性強(qiáng)。二、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層技術(shù)的基本思路二、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層技術(shù)的基本思路油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層技術(shù)的基本思路實(shí)質(zhì)上是保護(hù)油氣層系列技術(shù)的具體化。在緒論中對保護(hù)油氣層系列技術(shù)已經(jīng)討論過。值得強(qiáng)調(diào)的是油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的油氣層損害發(fā)生在油氣田深部

8、。更具疊加性、復(fù)雜性和動態(tài)性。因此，它的保護(hù)技術(shù)的基本思路要把著眼點(diǎn)放在“動態(tài)”上，即重新認(rèn)識油氣層的現(xiàn)狀是該技術(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)?；舅悸贩娇驁D如圖71。三、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層的重要性三、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層的重要性油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的油氣層保護(hù)技術(shù)已愈來愈被人們重視，這主要是由于我國的油氣田大都處于油田開采中、后期，油田作業(yè)的頻率比開采初期明顯增高，顯然，控制各作業(yè)3目前，對油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層的緊迫性、重要性還遠(yuǎn)未形

9、成共識。因此，實(shí)施油氣田開發(fā)生產(chǎn)中油氣層保護(hù)技術(shù)，首先要統(tǒng)一認(rèn)識，站在戰(zhàn)略的高度認(rèn)識其重要性和緊迫性，各級技術(shù)決策人、技術(shù)監(jiān)督人和工程技術(shù)人員，上下齊心，共同努力，將它作為一項(xiàng)技術(shù)政策來實(shí)施，才能實(shí)現(xiàn)保護(hù)油氣層之大業(yè)。第二節(jié)第二節(jié)采油過程中的保護(hù)油氣層技術(shù)采油過程中的保護(hù)油氣層技術(shù)對于采油過程，雖然沒有外來流體進(jìn)入油氣層，但是，仍然存在著油氣層被損害的可能性。造成損害的最直接的原因是工作制度不合理。一、工作制度不合理造成的油氣層損害一、

10、工作制度不合理造成的油氣層損害采油工作制度不合理是指生產(chǎn)壓差過大或開采速率過高。其損害可歸納為以下四個(gè)方面。1應(yīng)力敏感效應(yīng)由于生產(chǎn)壓差過大或開采速率過高，使近井壁區(qū)井底帶巖層結(jié)構(gòu)破壞，膠結(jié)強(qiáng)度破壞，發(fā)生出砂。采油速度過快，油流在臨界流速以上時(shí)，增加了產(chǎn)層流體對砂粒的摩擦力、粘滯力和剪切力，加劇砂粒運(yùn)動。同時(shí)，巖石骨架和膠結(jié)物的強(qiáng)度受到破壞，微粒開始運(yùn)移，例如，高嶺土、伊利石、微晶石英，微晶長石很容易發(fā)生速敏反應(yīng)。砂和固相微粒被油攜帶并不

11、斷地堵塞儲、滲空間，損害地層。2生產(chǎn)壓差由于生產(chǎn)壓差過大或開采速率過高，發(fā)生底水錐進(jìn)，邊水指進(jìn)，造成生產(chǎn)井過早出水。從滲流的角度考慮，原來的單相流（油）變?yōu)閮上嗔鳎ㄓ?、水）。油和水由于界面張力以及與巖石潤濕性之間的差異可能形成乳化水滴，增加油流粘度，降低油、氣的有效流動能力。當(dāng)它們的尺寸大于孔喉大小時(shí)，就會堵塞孔隙，降低油、氣的儲、滲空間，從而使油的相對滲透率降低，油氣層受到損害。從鹽垢生成的機(jī)理角度考慮，當(dāng)注入水突破時(shí)，由于注入水與地

12、層水在近井地帶充分混合產(chǎn)生鹽垢，而地層壓力系統(tǒng)的壓力降低更加劇了這種鹽垢的生成，致使油層受到損害。3結(jié)垢油氣田一旦投入生產(chǎn)，就有油、氣從油氣層中采出。原有的熱動力學(xué)和化學(xué)平衡被打破，發(fā)生兩種后果：（1）油氣層溫度、壓力和流體成分的變化會導(dǎo)致無機(jī)垢的產(chǎn)生；（2）由于溫度、壓力、pH值的變化使瀝青、石蠟從原油中析出，即有機(jī)垢產(chǎn)生。結(jié)垢堵塞孔喉是發(fā)生在油氣層深部的一種難以消除的損害方式。4脫氣當(dāng)油氣層壓力降到低于飽和壓力時(shí)，氣體不斷地從油中析

13、出，油氣層儲、滲空間的流體由單相變?yōu)橛?、氣兩相流動，必然造成油的相對滲透率下降，影響最終采收率。二、采油過程中的保護(hù)油氣層技術(shù)措施二、采油過程中的保護(hù)油氣層技術(shù)措施1生產(chǎn)壓差及采油速率的確定采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法初步確定生產(chǎn)壓差和采油速率，并用室內(nèi)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)對優(yōu)化方案進(jìn)行評價(jià)，然后推廣應(yīng)用。根據(jù)油氣層的儲量大小、集中程度、地層能量、壓力高低、滲透性、孔隙度、疏松程度、流體粘度、含氣區(qū)與含水區(qū)的范圍，以及生產(chǎn)中的垂向、水平向距離，通過試井和試

14、采及數(shù)模方案對比，優(yōu)化得出采油工作制度。然后作室內(nèi)和室外礦場評價(jià)，最終確定應(yīng)采用的工作制度。值得強(qiáng)調(diào)的是：若新區(qū)投產(chǎn)，所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是投產(chǎn)前取得的數(shù)據(jù)；若老區(qū)改造，其數(shù)據(jù)為改造前再認(rèn)識油氣層的數(shù)據(jù)。要充分重視采油過程中損害的“動態(tài)”特點(diǎn)。2保持油氣層壓力開采保持油氣層在飽和壓力以上開采，可達(dá)到同一產(chǎn)量的油井維持較高的井底壓力，充分延長自噴期，降低生成成本。同時(shí)，保持地層壓力可以延緩或減少原油中溶解氣在采油生產(chǎn)中的逸出時(shí)間，以及減緩油層