保護儲集層技術(shù)緒論

1、教師:段永剛油井完井技術(shù)中心,保護儲集層技術(shù),該課程特點和學(xué)習(xí)方法,課程特點理論聯(lián)系實際，實踐性特別強；從微觀到宏觀，既從室內(nèi)實驗到現(xiàn)場應(yīng)用；從宏觀到微觀的過程，即現(xiàn)場實際效果又反過來驗證室內(nèi)研究結(jié)果；各種知識的綜合應(yīng)用（地質(zhì)、鉆井、完井、開發(fā)和采油等）學(xué)習(xí)方法,該課程學(xué)習(xí)的參考資料和書籍,參考書籍保護儲集層技術(shù) 張紹槐 羅平亞編著油田開發(fā)過程中油氣層保護技術(shù)，羅英俊主編油氣層保護技術(shù) 徐同臺，趙敏 編著鉆井、完井

2、油層保護，李克向主編英文材料美國巖心公司的培訓(xùn)教材各種SPE 文章（Formation damage conference),問題的提出,為什么要學(xué)習(xí)油氣層保護技術(shù)這門課程？油氣層保護技術(shù)要解決那些問題？油氣層保護技術(shù)與鉆井、完井、開發(fā)和采油有何關(guān)系？,,,,,,,,,,,,,鉆井完井過程中地層損害示意圖,開發(fā)開采過程中的地層損害示意圖,,,,,,,,,,,,總 論,保護儲集層技術(shù)重要性和特點保護儲集層技術(shù)的主要內(nèi)容

3、如何做好保護油氣層工作保護油氣層技術(shù)新發(fā)展,地層損害的定義,在油氣鉆井、完井、生產(chǎn)、增產(chǎn)、EOR等全過程中的每一個作業(yè)環(huán)節(jié)，發(fā)生流體產(chǎn)出或注入能力顯著下降的現(xiàn)象多在井壁附近，也可以在井間滲流通道——孔隙和/或裂縫油氣或注入的驅(qū)替流體,1 保護儲集層技術(shù)重要性和特點,國外研究歷程（60年代前-—起步階段）Fancher(1933)實驗發(fā)現(xiàn)K空氣與K水不一致Johnson and Beeson(1945)發(fā)現(xiàn)K淡水與K鹽水也不一

4、樣，受粘土含量和蒙脫石含量控制Monagan et al(1959)提出地層損害的概念，如何恢復(fù)淡水損害的滲透性，防止淡水與粘土作用,1 保護儲集層技術(shù)重要性和特點,國外研究歷程（60年代—奠基階段）提出診斷水敏性的配套分析技術(shù)，包括流動實驗、XRD、膨脹實驗、顯微鏡觀察粘土礦物分布Jonnes(1964)發(fā)現(xiàn)高礦化度變化為淡水產(chǎn)生土鎖(clay blocking)Land and Baptist(1965)數(shù)百塊巖心實驗未能建

5、立蒙脫石與水敏損害程度的關(guān)系，表明粘土膨脹不是產(chǎn)生水敏的主要原因Mungan(1965)揭示不含膨脹性粘土的地層也照樣會發(fā)生損害，且還會由pH值的變化引起,1 保護儲集層技術(shù)重要性和特點,國外研究歷程（70年代—明朗化階段）掃描電鏡的應(yīng)用，研究粘土礦物的產(chǎn)狀進一步明確微粒分散/運移的普遍性實驗直觀顯示微粒移位（脫落）、運移、沉積、堵塞過程，理論闡明機理如何控制微粒運移發(fā)生是有商業(yè)前景的技術(shù)：研制粘土穩(wěn)定劑1974年始，SPE

6、召開專題會議觀念更新：損害后補救———預(yù)防損害,1 保護儲集層技術(shù)重要性和特點,國外研究歷程（80、90年代全面發(fā)展階段）實驗技術(shù)：薄片分析、X-射線衍射、XRD小角散射、掃描電鏡、背散射技術(shù)（BSD）、高分辨率透射電鏡CT-掃描、NMR、環(huán)境掃描電鏡、原子力顯微鏡（AFM）損害機理：分散/運移、結(jié)構(gòu)膨脹、云母蝕變、差異溶解、微結(jié)構(gòu)破壞診斷與控制技術(shù)：暫堵概念和技術(shù)、粘土穩(wěn)定劑、欠平衡鉆井、人造油基泥漿、MWH技術(shù)觀點：井壁穩(wěn)

7、定與油氣層保護統(tǒng)一，保護與改造相統(tǒng)一，多學(xué)科合作1998年歐洲地層損害專題會議,1 保護儲集層技術(shù)重要性和特點,我國的研究歷程：50年代川中會戰(zhàn)，提出鉆井液密度不宜過高60年代大慶會戰(zhàn)，嚴格要求打開油氣層鉆井液的密度和濾失量70年代，長慶油田開始進行巖心分析和敏感性實驗，儀器限制深入有困難80年代，“七五”國家重點科技攻關(guān)，CNPC組織五個油田、五個院所UNDP援助建立油井完井技術(shù)中心,保護儲集層技術(shù)重要性,及時發(fā)現(xiàn)油氣層—

8、榮興屯油田準確評價油氣層—華北地油田岔27井提高初始產(chǎn)量—夏子街油田、溫米提高增產(chǎn)措施成功率—川西致密砂巖氣藏提高原油最終采收率—遼河沈95塊最大限度利用油氣資源—非常規(guī)油氣資源少投入，多產(chǎn)出，顯著提高經(jīng)濟效益,油氣層損害機理（據(jù)Giorgi),潤濕性改變水鎖凝析液鎖液相圈閉（水，油）氣錐或水錐毛管壓力的改變?nèi)闋钜憾氯惩僚蛎浳⒘＿\移云母解體,無機垢注ＣＯ２導(dǎo)致的無機垢酸化引起的二次沉淀碳酸鹽溶解—沉

9、淀酸渣有機垢—石蠟，瀝青沉積外來固相的堵塞油氣層固相物堵塞，出砂細菌損害應(yīng)力損害,保護儲集層技術(shù)的特點,跨越多學(xué)科、多專業(yè)，貫穿油氣生產(chǎn)全過程具有很強的針對性——地質(zhì)對象和作業(yè)研究方法三結(jié)合：宏觀與微觀，機理研究與應(yīng)用技術(shù)，室內(nèi)與現(xiàn)場,2 保護儲集層技術(shù)的主要內(nèi)容,研究思路基本原則系統(tǒng)工程研究程序技術(shù)內(nèi)容,2.1保護儲集層技術(shù)—研究思路,2.1保護儲集層技術(shù)—研究思路,從儲集層特性分析入手，找出潛在損害因素，以室

10、內(nèi)敏感性實驗和模擬實驗為基本依據(jù)，綜合分析現(xiàn)場作業(yè)、生產(chǎn)資料和測井、測試數(shù)據(jù)，進行全面調(diào)查研究，診斷損害機理，用系統(tǒng)工程和最優(yōu)化的方法來制定施工設(shè)計，并指導(dǎo)施工作業(yè)。,2.２保護儲集層技術(shù)—基本原則,在保護中開發(fā)，在開發(fā)中保護立足以預(yù)防為主，解除損害為輔不該進入油氣層的工作液（固相，液相），要盡量避免進入，至少要少進入不可避免要進入的工作液，應(yīng)該與油氣層配伍，并且不含固相凡進入油氣層的固相、液相，都能用物理、化學(xué)或生物化學(xué)方法實

11、現(xiàn)解堵、反排——（屏蔽）暫堵技術(shù)思想力爭減少井下事故和各種復(fù)雜情況發(fā)生,2.３保護儲集層技術(shù)—系統(tǒng)工程,認識油氣藏、保護油氣藏、開發(fā)油氣藏和改造油氣藏儲集層損害過程是一個系統(tǒng)——儲集層傷害源系統(tǒng)儲集層損害的診斷、預(yù)防、處理、改造各個作業(yè)環(huán)節(jié)都存在損害可能，各個作業(yè)環(huán)節(jié)的保護技術(shù)要前后照應(yīng)，做到整體優(yōu)化技術(shù)進步、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護統(tǒng)籌考慮,2.４保護儲集層技術(shù)—研究程序,潛在損害研究—巖性、物性分析敏感性評價，配伍性驗證選擇

12、特殊實驗項目損害機理作業(yè)優(yōu)化設(shè)計和施工現(xiàn)場試驗技術(shù)經(jīng)濟效果評價反饋和循環(huán),2.４保護儲集層技術(shù)—主要內(nèi)容,油氣藏工程地質(zhì)描述和巖心分析油氣層損害的室內(nèi)評價損害機理診斷（潛在或已經(jīng)發(fā)生）保護油氣層鉆井技術(shù)保護油氣層固井技術(shù)保護油氣層完井、投產(chǎn)技術(shù)油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的保護技術(shù)油氣層損害的礦場評價技術(shù)油氣層損害診斷與控制的軟件系統(tǒng),油氣藏工程地質(zhì)描述和巖心分析,資料收集、巖心觀察——宏觀描述，裂縫普通巖心分析——孔隙

13、度、滲透率、飽和度、薄片分析、SEM、XRD、化學(xué)分析、能譜/電子探針、壓汞毛管壓力曲線測定特殊巖心分析流體性質(zhì)目的——物性、孔喉、結(jié)構(gòu)和礦物內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境潛在損害問題分析和預(yù)測,油氣層損害的室內(nèi)評價,靜態(tài)、動態(tài)敏感性實驗—油（水）速敏、 水敏、鹽敏、堿敏、酸敏、應(yīng)力敏感正反向流動實驗體積流量評價系列流體滲透率評價酸液評價潤濕性評價相對滲透率離心機法毛管壓力曲線快速評價,損 害 機 理 診 斷

14、 （潛在或已經(jīng)發(fā)生）,巖心組成、結(jié)構(gòu)、物性分析、潛在問題作業(yè)環(huán)節(jié)、施工條件、工作流體性質(zhì)調(diào)查中途測試、測井、完井測試（試油）分析模擬實際工況下流體——巖石相互作用實驗巖心的代表性損害機理,鉆井過程中的損害,損害類型固相顆粒侵入粘土礦物水化、去水化—水敏、鹽敏、堿敏毛細管作用—水鎖、乳化堵塞、潤濕反轉(zhuǎn)化學(xué)沉淀微粒運移處理劑吸附井噴、井漏、井塌,影響損害的工藝因素壓差?P浸泡時間環(huán)空流速和流態(tài)泥漿體系及

15、性能— 固相含量 粒子級配 液相與地層流體配伍性 液相與儲層巖石配伍性 處理劑性質(zhì),保護油氣層鉆井技術(shù),選用與油氣層相配伍的鉆井液 ——水基、油基、氣體類降低壓差，實現(xiàn)進平衡鉆井 ——孔隙、破裂、坍塌壓力和地應(yīng)力剖面 ——合理井身結(jié)構(gòu)，裸眼段處于同一壓力系統(tǒng)縮短浸泡時間搞好中途測試防止井噴、井漏、井塌等復(fù)雜情況,固井作業(yè)中的損害,固井質(zhì)量問題 ——油氣水層相互干擾和竄流

16、 ——注入流體在各層中竄流 ——油氣竄入非產(chǎn)層固相侵入液相侵入水泥漿過早固結(jié)，井漏,保護油氣層固井技術(shù),提高固井質(zhì)量——改善水泥漿性能——選用合理密度，控制壓差，防油氣侵和井漏——提高頂替效率——防水泥漿失重引起環(huán)空竄流——推廣應(yīng)用注水泥設(shè)計軟件降低水泥漿濾失量——小于250ml鉆井采用屏蔽式暫堵技術(shù),保護油氣層完井技術(shù),完井方式——射孔完井——裸眼完成——割縫襯管——礫石充填油氣藏地質(zhì)特性工程

17、措施及開發(fā)要求,保護油氣層的射孔完井技術(shù),損 害 因 素成孔過程損害——固相堵塞射孔參數(shù)不合理射孔壓差不當(dāng)——壓持效應(yīng)射孔液損害,保 護 技 術(shù)負壓差射孔，確定合理負壓值配伍的優(yōu)質(zhì)射孔液射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計與屏蔽式暫堵技術(shù)配套實施,保護油氣層試油技術(shù),損害表現(xiàn)頻繁起下管柱，增加壓井機會工序配合不緊湊，延長壓井時間壓井液性能不良,保護技術(shù)采用多功能管柱—射孔和測試聯(lián)作—射孔和有桿泵生產(chǎn)聯(lián)作各工序配合緊湊，縮

18、短壓井等候時間采用優(yōu)質(zhì)壓井液,保護油氣層酸化技術(shù),損 害 方 式酸渣生成水敏溶解膠結(jié)物，出砂微粒運移液鎖Fe(OH)3, CaF2沉淀二次沉淀前置液損害外加劑損害固相侵入,保 護 措 施抗酸渣劑、前置液控制濾失，加粘土穩(wěn)定劑優(yōu)選配方控制注入排量和反排速度防乳化預(yù)處理，鐵螯合劑預(yù)處理配伍性，加互溶劑篩選處理劑工作液嚴格過濾,保護油氣層壓裂技術(shù),損害方式液鎖壓裂液殘渣水敏乳化固相侵入,保

19、 護 措 施降低油水界面張力，注氣，熱處理優(yōu)選壓裂液加粘土穩(wěn)定劑防乳化劑嚴格過濾,開發(fā)生產(chǎn)中的損害特點,油氣藏動態(tài)性—流體、物性、巖性、應(yīng)力損害周期長——可達油氣田整個生命期損害范圍大——井間任何部位損害復(fù)雜性——設(shè)備多、工藝流程長損害疊加性——系列過程損害疊加損害累積性——使某些微弱的損害強化,開發(fā)生產(chǎn)中的保護技術(shù),注水過程中的保護技術(shù)混相驅(qū)過程中的保護技術(shù)注蒸汽過程中的保護技術(shù)聚合物驅(qū)過程中的保護技術(shù)AS

20、P復(fù)合驅(qū)過程中的保護技術(shù)采氣過程中的保護技術(shù),油氣層損害的礦場評價技術(shù),目 的——評價損害程度——求取有效滲透率應(yīng) 用 方 面——及時發(fā)現(xiàn)——正確評價——判定損害原因和作業(yè)環(huán)節(jié)——為解除損害提供依據(jù),油氣層損害的礦場評價技術(shù),試井評價試井資料分析——常規(guī)試井——現(xiàn)代試井產(chǎn)量遞減分析注入能力遞減分析表皮系數(shù),測井評價時間推移測井深淺雙測向測井和微球形聚焦測井統(tǒng)計回歸分析,表皮系數(shù)（S）,油氣藏類型

21、 損 害 自然狀態(tài) 強 化孔隙性均質(zhì) ?0 0 ? 0裂縫性非均質(zhì) ?-3 -3 ? -3對于均質(zhì)油氣藏 S=0—2 2—10 ? 10 輕微 較嚴重 嚴重,油氣層損害診斷

22、 與控制的軟件系統(tǒng),保護油氣層技術(shù)數(shù)據(jù)庫敏感性預(yù)測軟件實驗結(jié)果處理軟件損害模擬軟件傷害源分析系統(tǒng)工作液設(shè)計軟件試井分析集成軟件優(yōu)化射孔軟件直井、水平井產(chǎn)能預(yù)測軟件欠平衡鉆井設(shè)計軟件,3 如何做好保護油氣層工作,建立和健全相應(yīng)組織強化各個層次的技術(shù)培訓(xùn)工作，轉(zhuǎn)變觀念，掌握技術(shù)，團隊合作自覺應(yīng)用，把各項保護技術(shù)納入具體作業(yè)中大力推廣應(yīng)用新技術(shù)，制訂技術(shù)管理法規(guī)建立技術(shù)監(jiān)督、質(zhì)量檢驗和考核制度繼續(xù)組織力量，

23、針對某些特殊復(fù)雜地質(zhì)對象和工藝條件進行持續(xù)、深入的研究,4 保護油氣層技術(shù)新發(fā)展,4.1 損害機理研究不斷深入物理模型實驗——數(shù)學(xué)模擬裂縫的損害應(yīng)力敏感性損害水相圈閉石蠟、瀝青沉積注水過程中的結(jié)垢水——巖石界面反應(yīng),4 保護油氣層技術(shù)新發(fā)展,4.2 損害室內(nèi)評價方法有所創(chuàng)新孔隙圖象分析系統(tǒng)裂縫描述的光電三維面形自動測試系統(tǒng)CT、NMR環(huán)境掃描電鏡原子力顯微鏡模擬井下條件的動態(tài)流動實驗裝置裂縫損害評價儀,4 保

24、護油氣層技術(shù)新發(fā)展,4.3 損害礦場評價取得明顯進展表皮系數(shù)分解地質(zhì)表皮系數(shù)多層非均質(zhì)油氣藏雙重介質(zhì)儲層——川西裂縫性致密砂巖氣藏應(yīng)力敏感性儲層永久式井下壓力計動態(tài)監(jiān)測數(shù)值試井——數(shù)值模擬與試井的結(jié)合,4 保護油氣層技術(shù)新發(fā)展,4.4 水平井損害問題受到重視制約水平井應(yīng)用的關(guān)鍵因素水平井與垂直井的差異：時間、完井方式、應(yīng)力分布、裂縫方位、反排壓差、增產(chǎn)改造模擬井下鉆具轉(zhuǎn)動和偏心的實驗裝置水平井段損害程度的分布減小

25、損害的工作液設(shè)計,4 保護油氣層技術(shù)新發(fā)展,4.5保護致密氣層技術(shù)取得實質(zhì)性進展鉆井中采用氣體類流體（包括空氣、霧、泡沫、充氣鉆井液）鉆進中采用沖擊式氣錘和相應(yīng)鉆頭，可以在氣體中測試的電磁式MWD儀，控制定向井水平井軌跡的設(shè)備和工具注水泥射孔完成或裸眼完成，采用跨式雙封隔器采用液CO2和液N2加砂/不加砂壓裂,4 保護油氣層技術(shù)新發(fā)展,4.６極度超平衡射孔新技術(shù)使用射孔槍，在射孔前先對井中流體加壓，使井筒壓力大于地層破裂壓力，