《保護油氣層技術》ppt課件

1、保護油氣層技術,保護油氣層技術,緒 論,緒論,上世紀30年代初提出了損害、損傷、污染這個名詞。70年代，國外保護油氣層防止損害的鉆井、完井技術有較快發(fā)展，1974年（SPE）召開第一屆防止地層損害國際學術會議，此后每兩年召開一次,緒論,我國在上個世紀50年代就注意到保護油氣層解 放油氣層的重要意義， “七五”期間將保護油 氣層鉆井完井技術列為國家重點攻關項目并建 立了中國石油天然氣總公司油井完井技術中心， 1989年得到

2、聯(lián)合國的援建，開展了與國外的技 術合作。 “八五”期間此項技術得到進一步推 廣應用和發(fā)展,緒論,油氣層損害的基本概念進行鉆井、完井、生產、增產及提高采收率和修井等全過程中任一作業(yè)環(huán)節(jié)時，在油氣層近井壁帶或深部造成流體產出或注入自然能力的任何障礙油氣層損害的主要表現形式為油氣層滲透率的降低（包括地層巖石絕對滲透率油氣相對滲透率的降低）,緒論,本定義所指的范圍是石油工程全過程的每一個 環(huán)節(jié)都會發(fā)生油（氣）層損害損害一旦發(fā)生

3、則難以消除前一作業(yè)所造成的損害直接影響后一作業(yè)正常 進行后一作業(yè)造成的損害總是疊加在前一作業(yè)所造 成的損害的基礎上,緒論,損害的本質是流體通道（主要是喉道）的堵塞 和變小流體包括油、氣、水都在內流動既指流出（采油、采氣）也指注入地層滲透率降低越多，油氣層損害越嚴重油氣層損害源于“Formation Damage”地層損害、儲層損害、儲集層損害、油氣層損 害、油氣層污染,緒論,油氣層損害不可避免油氣層損

4、害可以控制任何油藏都應該實施保護保護油氣層---防止和避免油氣層受到不應有的損害保護油氣層源于“Formation Damage Control “,緒論,保護油氣層的重要性關系到能否及時發(fā)現油氣層和對儲量的正確估算利于油氣井產量和油氣田開發(fā)經濟效益的提高利于油氣井的增產和穩(wěn)產充分利用和保護油氣資源,緒論,保護油氣層技術就是防止油氣層損害 的技術和措施保護油氣層技術是配套的系列化技術在儲層損害研究的基礎上，采用

5、的一套保護儲層或減輕、控制儲層損害的技術措施和程序,緒論,保護油氣層技術范圍巖心分析、油氣水分析和測試技術油氣層敏感性和工作液損害室內評價技術油氣層損害機理研究和保護油氣層技術系統(tǒng)方 案設計鉆井、完井過程中油氣層損害因素和保護油氣層技術（鉆井、固井、射孔、試油）,緒論,油氣田開發(fā)生產中油氣層損害因素和保護油氣 層技術（采油、注水、增產作業(yè)、修井）油氣層損害現場診斷和礦場評價技術保護油氣層總體效果評價和經濟效益綜

6、合分析 技術,緒論,保護油氣層技術的特點涉及多學科、多專業(yè)、多部門并貫穿整個油氣生產過程中的系統(tǒng)工程 （從鉆開油氣層、完井、試油、采油、增產、修井、注水、熱采的每一項作業(yè)過程均可使油氣層受到損害，而且如果后一項作業(yè)沒做好油氣層保護工作，就有可能使前面各項作業(yè)中的保護油氣層所獲得的成效部分或全部喪失）,緒論,系統(tǒng)工程各項技術涉及礦物學、巖相學、 地質學、油層物理、鉆井工程、試油工程、開 發(fā)工程、采油工程、測井、

7、油田化學、計算機 等多學科,緒論,案例 ?某低壓、低滲油田，勘探初期，鉆9口探井，僅5口獲工業(yè)油流，日產僅4～6噸 ?所鉆地層屬多壓力層系，上部地層壓力系數1.15～1.20；下部0.95～1.0 ?為搞清該構造的產能和儲量，技套下至低壓油層頂部；換用密度1.03g/cm3優(yōu)質無膨潤土生物聚合物鉆井液，并加入暫堵劑,緒論,?鉆開油層后中途測試，日產油69.9m3， 表皮系數-0.31，

8、證明油層未受損害 ?完井試油時，采用與地層不配伍的清水 （該油層具較強的水敏性）作射孔液，射孔 工藝亦未優(yōu)化設計 ?結果日產油僅14.3m3，表皮系數30，油 層嚴重受到損害,緒論,?緊接又被壓裂另一組油層時竄入的壓裂液 浸泡7個月，測試油產量下降至6.4m3，表皮系 數達81.7 ?采用壓裂解堵措施，仍無法恢復原始產 能，表皮系數依然高達30,緒論,具有很強的針對性

9、（保護油氣層技術的研究對象是油氣層，油氣層的特性資料是研究此技術的基礎；不同的油氣層具有不同的特性。）,緒論,案例 ?清潔鹽水是很好的射孔液和壓井液 ?某油田試油時采用密度1.17 g/cm3的工業(yè) 鹽和燒堿配制的、PH值為12 的鹽水作為壓井 液，壓井過程中漏失110m3鹽水 ?該油層屬堿敏地層，高PH鹽水使油層嚴 重受損，表皮系數由壓井前-1.35增加至 12.12，原油

10、日產從837m3降為110m3,緒論,在研究方法上采用三個結合 （微觀研究與宏觀研究相結合；機理研究與應用規(guī)律研究相機會；室內研究與現場實踐相結合。）,緒論,保護油氣層系統(tǒng)工程具體作業(yè)原則預防為主，解堵為輔原則針對性原則配伍性原則效果與效益相結合原則實施油氣層保護技術，既考慮和技術的先進性 有效性，更考慮經濟上的可行性,保護油氣層技術,巖心分析,巖心分析,巖心分析是認識油氣層地質特征的必要 手段巖心分析是保護油

11、氣層技術所有研究內 容的基礎為了在鉆開油氣層之前準確判斷油氣層 損害的類型和程度以便及時采取相應保 護措施,巖心分析,巖石油層物理性質,巖石油層物理性質,油氣層巖石的滲透率儲油氣巖石均為多孔介質 ◇多數孔隙相互連通巖石的滲透性---在一定的壓差下，流體可以通過巖石中的連通孔隙而產生流動的性質巖石的滲透率---表示巖石滲透性大小的量度,巖石油層物理性質,達西定律均勻人工砂體水滲透規(guī)律實驗 人

12、工砂體單位面積水流的體積流量與砂體 進出口兩端水頭差成正比，與砂體長度成反比,巖石油層物理性質,巖石油層物理性質,Q---水的體積流量 A---過水斷面 L---砂體長度 ?H---砂體兩端水頭差 K---比例常數,巖石油層物理性質,將達西定律用于描述地層流體滲透規(guī)律，考慮 到表征流體流動特性的參數— µ

13、 ，忽略重力 作用，則有,巖石油層物理性質,或 ——單位長度上的壓力降（壓力梯度）,巖石油層物理性質,◇當有一長度為L ，橫截面積為A的巖心，使 其充滿粘度為µ的流體，并在壓力p1下流過巖 心，若出口壓力為p2，對應的流量為Q。由 達西定律，有,巖石油層物理性

14、質,或 ◇若粘度為1mPa·s的流體，在105Pa的壓力降 下，通過橫截面積為1cm2、長度為1cm的巖心，當流量為1cm3/s時，巖心滲透率為1 µm2， 稱為達西；常用10-3 µm2表示,巖石油層物理性質,絕對滲透率達西定律的假設條件 ◇多孔介質中只有一種流體存在 ◇流體與多孔介質之間不發(fā)生任何物理-化學 作用滿足上述條件測得的滲透率為

15、絕對滲透率實驗室中統(tǒng)一用氣體測巖心絕對滲透率,巖石油層物理性質,衡量油氣層巖石滲流能力大小的參數絕對滲透率是巖石自身性質，取決于巖石的孔 隙結構在層流、巖石不與流體起反應且100%為流體 飽和，巖石的絕對滲透率與所通過流體性質無 關,巖石油層物理性質,有效滲透率和相對滲透率油藏多為油水、油氣、水氣或油氣水共存的多相流有效滲透率（相滲透率）—--巖石中有多相流 體共存時允許其中某相流體通過的能力有效滲

16、透率與巖石自身性質、流體飽和度有關,巖石油層物理性質,相對滲透率---巖石的有效滲透率與絕對滲透 率的比值同一巖心的相對滲透率之和小于100%,巖石油層物理性質,巖石孔隙度油氣層多由孔隙性砂巖或裂縫性灰?guī)r組成；巖石孔隙度---巖石的孔隙體積和巖石總體積 的比值，又稱絕對孔隙度衡量巖石儲集空間多少及儲集能力大小的參數有效孔隙體積---總孔隙體積中不連通的“死”,巖石油層物理性質,孔隙和孔隙體積非常小以致流體不能在其中流

17、 動的孔隙之外所剩的孔隙體積有效孔隙度（連通孔隙度）—參與滲流的連通 孔隙體積與巖石外表體積（視體積）的比值流體飽和度巖石孔隙中油氣、水各自所占據體積的大小稱 為巖石中油、氣、水的飽和度,巖石油層物理性質,油氣層損害后井眼附近滲透率的變化油氣層損害的核心問題是滲透率下降井底附近地帶被損害后油氣層可劃分為兩個滲透率不同的毗鄰區(qū) ◇近井地帶的損害區(qū)有效滲透率為Ka ◇遠離井底的未受損害區(qū)有效滲透率為

18、K ◇ Ka < K,巖石油層物理性質,達西公式在徑向流上的應用 實際油藏滲流可看成是徑向流動 Re Rw h Pe

19、 Pw,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,巖石油層物理性質,如圖為井筒示意 Rw－井眼半徑 h－儲層厚度 Pw－井底流動壓力 Pe－儲層供給邊界壓力 Re－油層供給半徑 K－油層滲透率,巖石油層物理性質,達西公式的微分形式,巖石油層物理性質,在實際油藏徑向流條件下，dx應為

20、dR，截 面積A應為2?hR，隨半徑不同而改變，于是,巖石油層物理性質,即,巖石油層物理性質,以R=Rw,P=Pw和R=Re,P=Pe為邊界條件積分得,巖石油層物理性質,于是,巖石油層物理性質,油氣層損害后平均滲透率的計算 　◇ 當井底附近地帶的油氣層受到損害時，在 半徑為Re的范圍內，地層滲透率由K下降為Ka。 　◇此時井底流動壓力由P/wf下降為Pwf 　◇即井底附近地帶的油氣層受到損害后，產 生的附加壓力下降

21、值?Pa= P/wf- Pwf 　◇油氣井的生產壓差此時為Pe- Pwf,巖石油層物理性質,油氣層受到損害井筒附近壓力分布,巖石油層物理性質,(1) 式中 Pe － 供給邊界壓力 Pa － 損害區(qū)與未損害區(qū)界面處地層壓力 Pwf －井眼周圍損害后井底流動壓力 （未損害時為P/wf ）,巖石油層物理性質,由于是穩(wěn)定流動，任意半徑處的流量為常數 根據達西公式

22、，上式兩邊分別可寫成,巖石油層物理性質,其中， 為地層受到損害后的平均有效滲透 率將（2）、（3）、（4）式代入（1）式，有,巖石油層物理性質,即,巖石油層物理性質,所以,巖石油層物理性質,（5）式的分母可寫成：,巖石油層物理性質,則（5）式可寫成：,巖石油層物理性質,上式即為油氣層受到損害后平均有效滲透率的計算公式 若設 則,巖石油層物理性質,◇一般而言，井的供給半徑及井底半徑是已

23、知的，而Ra未知 ◇從式（5）可看出，只知道損害區(qū)的滲透 率并不能了解到油層的損害程度 ◇損害深度也是非常重要的參數 ◇在上述推導過程中，引入了一個新的參數S,巖石油層物理性質,◇此參數稱為表皮系數 ◇由其定義式知，其中既包含損害區(qū)的 滲透率，也包含損害深度 ◇表皮系數S能很好反映儲層的損害程度 ◇表皮系數S是評價油氣層損害程度的重 要參數,巖心分析,巖心分析概述,巖心分析概述,巖心分析的目的全

24、面認識油氣層的巖石物理性質及巖石中敏感 性礦物的類型、產狀、含量及分布確定油氣層潛在損害類型、程度及原因為各項作業(yè)中保護油氣層工程方案設計提供依 據和建議,巖心分析概述,巖心分析的意義礦物的性質 （特別是敏感性礦物的類型、產狀和含量）滲流多孔介質的性質 （孔隙度、滲透率、裂隙發(fā)育程度、孔隙喉道大小及形狀、分布和連通性）巖石表面的性質 （比表面、潤濕性）,巖心分析概述,地層流體的性質 （油、氣、水的組

25、成、高壓物性、析蠟點、凝固點、原油酸值）油氣層所處環(huán)境 （內部環(huán)境、外部環(huán)境）礦物、滲流介質、地層流體對環(huán)境變化的敏感 性及可能的損害趨勢和后果,巖心分析,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,X射線衍射(X-ray diffraction, XRD)基本概念 ◇全巖礦物和粘土礦物部分可用X射線衍射 迅速而準確的測定 ◇ XRD分析借助于X射線衍射儀來實現 ◇主要由光源、測角儀、X射線檢測和記錄儀

26、 構成,巖心分析技術及應用,(XRD)物相分析原理 ◇每一種結晶體（包括晶質礦物）都有自己 獨特的化學組成和晶體結構 ◇當x射線通過晶體時，每一種結晶物質都有 自己獨特的衍射花樣 ◇它們的衍射特征可以用各個反射面網的面網 間距（d值）和反射的相對強度（I/I0）來表示,巖心分析技術及應用,◇根據它們在衍射圖譜上表現出的不同衍射角 和不同的衍射峰值高（強度）可以鑒別各類 結晶物質，包括巖石中各種礦

27、物的組成,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,X-射線 衍射在保護油氣層中的應用 ◇地層微粒分析 （地層微粒是指小于37?m的細粒物質，粘土、長石、石英、菱鐵礦、方解石、白云石、石膏等。這些物質與地層微粒運移、水化膨脹、分散等地層損害密切有關）,巖心分析技術及應用,◇全巖分析 （主要是對大于5 ?m的非粘土礦物進行分析，如云母、碳酸鹽礦物、黃鐵礦、長石的相對含量，與研究儲層的酸敏損害及酸化設計密切相關

28、） ◇粘土礦物類型鑒定和相對含量計算 （ X-射線衍射在石油工業(yè)中應用的最主要內容。利用粘土礦物 特征峰的d值，鑒定粘土礦物的類型，利用出現礦物對應的衍射峰的強度，定量分析粘土礦物的相對含量。常見的粘土礦物：蒙脫石、伊利石、綠泥石、高嶺石）,巖心分析技術及應用,◇間層礦物的鑒定和間層比的計算（油氣層中常見的間層礦物大多數是由膨脹層和非膨脹層粘土相間構成。伊利石/蒙皂石間層礦物、綠泥石/蒙皂石間層礦物較常見 間層比：

29、指膨脹性粘土層在層間礦物中所占的比例，以蒙皂石的百分含量表示）,巖心分析技術及應用,局限性 ◇不易鑒定微量組分礦物； ◇不能給出礦物的產狀和分布； ◇不能給出孔隙和孔喉的結構和分布,巖心分析技術及應用,掃描電鏡(SEM)技術基本概念 ◇掃描電鏡技術即是掃描電子顯微技術 ◇利用類似電視攝影顯像的方式,用細聚焦電子 束在樣品表表面上逐點進行掃描成象 ◇分析孔隙內充填物類型、產狀,巖心分析技術及應用,掃描

30、電鏡在保護油氣層中的應用 ◇油氣層中地層微粒的觀察（微粒的類型、大小、含量等,分析地層微粒運移損害等） ◇粘土礦物的觀測（粘土礦物的類型、產狀和含量，分析地層粘土水化膨脹、分散運移等損害機理）,巖心分析技術及應用,◇油氣層孔喉的觀測（孔喉形狀、大小、與連通關系：分析儲層孔喉結構，為完井液設計提供依據等） ◇含鐵礦物的檢測（利用掃描電鏡的x-射線能譜儀，能對礦物進行半定量分析，確定鐵等敏感性礦物的種類與

31、含量）,巖心分析技術及應用,◇油氣層損害的監(jiān)測（通過對比污染實驗前后巖心孔喉變化、微粒變化，從微觀上分析地層損害機理）局限性 ◇只能作形態(tài)觀察 ◇不能確定礦物含量 ◇不能給出礦物化學成分,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,薄片技術(Slice Techhique of Rock)基本概念S ◇鑄體薄片厚度為0.03mm , 面積不小于 15×15mm，

32、一般用儲層巖心磨制而成 ◇三大常規(guī)技術之一，它應用光學顯微鏡觀察 薄片 ◇直接觀察儲層孔喉大小、分布、連通情況、 地層微粒、地層敏感性礦物、地層膠結情況等,巖心分析技術及應用,薄片分析技術在保護油氣層中的應用 ◇巖石的結構與構造（研究儲層顆粒間接觸關系 膠結情況、膠結物的種類等，初步估計巖石強度） ◇骨架顆粒的成分及成巖作用(沉積作用、壓實作用、膠結作用等對儲層潛在損害因素的影響),巖心分析

33、技術及應用,◇孔隙特征 (薄片分析可獲得孔隙成因、大小、形狀、分布等資料，可用于計算面孔率及微孔隙率等儲層特征參數、研究孔喉尺寸大小、分布和類型，進而研究儲層潛在損害因素) ◇不同產狀粘土礦物含量的估計 (粘土礦物的種類、含量、產狀分析，粘土礦物總量的校正),巖心分析技術及應用,◇熒光薄片應用 提供儲層有效儲集和滲流性質，分析孔隙形狀、大小、連通情況、裂縫發(fā)育情況與裂縫大小、 走向等,巖心分析技術及應用

34、,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,壓汞法測巖石毛管壓力曲線測定原理—表面張力理論 ◇汞不潤濕巖石，汞注入抽空的巖石孔隙喉 道，必須施加外力以克服巖石孔隙中的毛細管 壓力 ◇注入汞的每一點壓力代表一個相應孔隙半徑 下的毛管壓力,巖心分析技術及應用,壓力和孔喉半徑的關系為 pc=0.735/r 或 r=0.735/ pc

35、 pc——毛管壓力，MPa r——毛管半徑，μm ◇不同壓力下進入孔隙系統(tǒng)的汞量代表相應的 孔隙半徑在孔隙系統(tǒng)中所連通的孔隙體積 ◇根據進入孔隙的汞量和對應的壓力得到毛 管壓力曲線,巖心分析技術及應用,毛管壓力曲線用于 ◇儲集巖的分類評價 ◇油氣層損害機理分析 ◇鉆井完井液設計 ◇入井流體懸浮固相控制 ◇評價和篩選工作液,巖心分析技術及應用,特點

36、 由于其儀器裝置固定，測定快速準確，并且壓力可以較高，便于更微小的孔隙測量，因而它是目前國內外測定巖石毛細管壓力的主要手段,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,三個關鍵特征參數 排驅壓力Pd 飽和度中值毛管壓力 Pc50 最小非飽和孔隙 體積百分數Smin,巖心分析技術及應用,參數含義 ◇排驅壓力Pd 最大尺寸連通孔隙所對應的 毛管壓力。反映了孔隙和喉道的集

37、中程度和 大小，是劃分巖性好壞的重要指標之一,巖心分析技術及應用,◇飽和度中值毛管壓力 Pc50 注汞量達到 孔隙體積50％時對應的毛細管壓力。反映了 孔隙中存在油水兩相 時，產油能力的大 小，Pc50越小，巖石對油的滲透性越好，產 能越高,巖心分析技術及應用,◇最小非飽和孔隙體積百分數Smin注 注汞壓 力達到儀器的最大壓力時，未被汞飽和的孔 隙體積百分數。 S

38、min越大，小孔隙占的孔隙體 積越多，對油氣滲透不利。,巖心分析技術及應用,毛細管壓力曲線在保護油氣層中的應用 ◇儲集巖的分類評價 儲集巖分類是評價油氣層損害的前提，同一損 害因素在不同類型的儲集巖中的表現存在差異 根據毛細管壓力曲線特征參數，用統(tǒng)計法求特 征值，結合巖石孔隙度、滲透率、孔隙類型、巖性 等可以對儲集巖

39、進行綜合分類,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,巖心分析技術及應用,◇用于油氣層損害機理分析 1）儲層喉道特性對儲層損害的影響 相同間層比的伊利石/蒙皂石間層礦物，對細孔 喉型油層的水敏損害比中、粗孔喉型油氣層嚴重 2）孔隙大小及分布對儲層損害的影響油氣層 微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空間分布及與 孔喉大小的匹配關系是分析油氣層損害的

40、關鍵,巖心分析技術及應用,◇屏蔽暫堵鉆井完井液設計 屏蔽暫堵鉆井完井液技術中架橋粒子的選擇，就 是依據壓汞曲線所獲得的孔喉分布及其對滲透率的 貢獻值而確定的。 通過對一個油組或油氣層不同特性級別巖樣的毛 管壓力曲線測定，考慮到主要儲層的儲層特征和最 大孔喉半徑，依據2/3架橋原理設計屏蔽暫堵架橋 粒子之中值直徑,巖心

41、分析技術及應用,◇入井流體懸浮固相控制 射孔液、壓井液、洗井液、修井液、注入水等都 涉及固相顆粒的含量和粒徑大小控制問題，而控制 標準則視油氣層儲層特性而定。研究表明，當顆粒 直徑大于平均孔喉直徑的1/3時，形成外泥餅， 1/3—1/10時會侵入孔喉形成內泥餅，小于1/10時顆 粒能自由移動,巖心分析技術及應用,巖心分析技術應用展望傅里葉變換紅外光譜分析 ◇測定礦物基團、功

42、能團…識別和量化常見 礦物CT掃描技術（ X-Ray Computerized Tomography 計算機處理層析X射線成象技術 ◇顆粒密度 ◇裂隙和孔隙分布 ◇固相侵入深度和孔隙空間的變化,巖心分析技術及應用,核磁共振成象技術（Nuclear Magnetic Resonance Imaging (NMRI) ） ◇觀測孔隙、裂隙中流體分布與流動情況 ◇觀察流體間、流體與巖石間的作用過程

43、 ◇潤濕性、潤濕反轉,巖心分析技術及應用,配能譜儀的掃描電鏡技術 Energy Dispersive X-Ray Detector (EDS) ◇對礦物作半定量元素分析,保護油氣層技術,油氣層損害的室內評價,油氣層損害的室內評價,概述,概述,借助各種儀器設備測定油氣層巖石與外來工作液作用前后滲透率的變化測定油氣層物化環(huán)境發(fā)生變化前后滲透率的改變根據達西滲透定

44、律及巖心流動實驗方法參照《砂巖儲層巖心靜態(tài)流動實驗程序》 （中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5358-94）,概述,室內評價的主要內容油氣層敏感性評價工作液對油氣層的損害評價實驗巖心的正確選擇巖樣的準備巖樣的選取,,油氣層損害的室內評價,油氣層敏感性評價,油氣層損害的室內評價,油氣層損害的室內評價,油氣層敏感性評價,速敏評價實驗速敏概念 在鉆井、測試、試油、采油、增產作業(yè)、注水、修井等作業(yè)或生產過程中，當

45、流體在油氣層中流動時，引起油氣層中微粒運移并堵塞喉道造成油氣層滲透率下降,油氣層敏感性評價,實驗目的 ◇找出發(fā)生速敏的臨界流速 ◇為其它敏感評價實驗確定合理的實驗流速 ◇為確定合理的注采速度提供科學依據,油氣層敏感性評價,原理及作法 (Ki-1－Ki)/Ki-1×100%≥5% 表3—1敏感程度評價指標,油氣層敏感性評價,損害程度計算式 (Kmax－

46、Kmin) 損害程度＝——————×100% Kmax,油氣層敏感性評價,速敏損害機理示意圖,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,水敏評價實驗水敏概念 淡水進入地層時，某些粘土礦物發(fā)生水化膨 脹、分散、運移，減小或堵塞地層孔隙和喉 道，造成地層滲透率降低,油氣層敏感性評價,實驗目的 ◇了解粘土

47、礦物遇水后的水化膨脹分散運移 過程 ◇找出發(fā)生水敏的條件及水敏引起的油氣層 損害程度,油氣層敏感性評價,水敏實驗方法,油氣層敏感性評價,標準砂巖鹽水組成（美感巖心公司）,油氣層敏感性評價,水敏實驗滲透率變化曲線示例,油氣層敏感性評價,水敏實驗曲線,油氣層敏感性評價,鹽敏評價實驗鹽敏概念 進入地層的外來流體的礦化度高于地層水礦化 度時，將促使在地層礦化條件下水化的粘土去 水化、收縮、破裂、

48、脫落，產生微粒運移而引 起地層滲透率降低,油氣層敏感性評價,實驗目的 ◇找出鹽敏發(fā)生的條件及由鹽敏引起的油氣層 損害程度 ◇為各類工作液的設計提供依據水敏實驗是鹽敏實驗的特例，因此，儲層敏感性流動實驗新標準（2002）把水敏、鹽敏實驗合為一個實驗：鹽敏實驗,油氣層敏感性評價,鹽敏實驗種類油氣層損害的室內評價,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,堿敏評價實驗堿敏的

49、概念 當高pH流體進入油氣層后，油氣層中的粘 土礦物和硅質膠結物發(fā)生反應，使其結構遭 到破壞而分散、脫落，造成油氣層的堵塞損 害,油氣層敏感性評價,實驗目的 ◇找出堿敏發(fā)生的條件（主要是pH臨界值）及 由堿敏引起的油氣層損害程度 ◇為各類工作液的設計提供依據,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,酸敏評價實驗酸敏概念 油氣層與酸作用后，溶解膠結物釋放出微粒，

50、 或礦物溶解釋放出的離子再次生成沉淀，而造 成油氣層的堵塞損害實驗目的 ◇研究酸液與油氣層的配伍性 ◇為油氣層基質酸化和酸化解堵設計提供依據,油氣層敏感性評價,實驗內容 鹽酸（HCl）酸敏 鮮酸酸敏實驗 氫氟酸（HF）酸敏 土酸（HCl+HF）酸敏 殘酸酸敏實驗,,

51、油氣層敏感性評價,實驗方法用地層水測巖心Kf反向注入0.5-1.0倍孔隙體積的酸液關閉閥門反應1-3小時用地層水正向測巖心恢復滲透率Ka,油氣層敏感性評價,酸敏實驗程序,油氣層敏感性評價,油氣層敏感性評價,應力敏感性敏評價實驗應力敏感概念 施加一定的有效應力時，巖石的物性參數隨 應力變化而改變的性質（巖石孔隙幾何學及 裂縫壁面形態(tài)對應力變化的響應）實驗目的 ◇通過模擬圍壓條件測定孔隙度可將常規(guī),油氣層

52、敏感性評價,孔隙度值轉換成原地條件 ◇求得巖心在原地條件下的滲透率 ◇為確定合理生產壓差提供依據評價方法與指標 以無量綱滲透率的立方根與應力的對數圖，其線性關系如下 Ki=K1000〔1－Sslg(?I/1000)〕3,油氣層敏感性評價,Ss=〔1－(Ki/K1000)1/3〕/lg(?I/1000) Ss----斜率 ?I ---測量點 K1000-----應力100

53、0psi所對應的滲透率 ? m2 表3—2應力敏感程度評價指標,油氣層敏感性評價,應力敏感原理示意,油氣層敏感性評價,應力敏感實驗結果,油氣層敏感性評價,應力敏感實驗曲線,油氣層敏感性評價,溫度敏感性評價實驗溫度敏感性概念 外來流體進入油氣層引起溫度下降而導致油氣層滲透率發(fā)生變化實驗目的 研究溫度敏感引起油氣層損害程度（外來流體對地層的“冷卻效應”）,油氣層敏感性評價,原理及方

54、法 ◇溫度敏感性評價比較復雜，整個實驗裝置須 在恒溫箱內完成 ◇實驗流體可分別用地層水或地層原油進行 1）選擇實驗巖心，測量長度和直徑等 2）選擇溫度實驗點6個點，T1為地層溫度，T6為地面溫度，每點之間溫差?T=(T6-T1)/5,油氣層敏感性評價,3）在實驗溫度點時，在低于臨界流速條件下用地層 水測出巖心穩(wěn)定的滲透率K1 4）改變實驗溫度（必須恒溫2小時以上）重復上一 步，直至測出

55、最后一個實驗溫度點所對應的巖心穩(wěn) 定滲透率K6 評價及指標 ◇若溫度 Ti-1 對應的 Ki-1與Ti對應的Ki 滿足 (Ki-1－Ki)/Ki-1×100%≥5% 說明儲層發(fā)生了溫度敏感損害，即儲層具有 溫敏性,油氣層敏感性評價,◇我們把發(fā)生溫敏損害的前一個溫度點的溫 度（ Ti-1 ）稱為臨界溫度Tc ◇損害程度的計算及評價指標同速敏

56、 ◇當實驗流體為原油時，巖心抽真空飽和地 層水，用原油驅替巖心建立束縛水飽和度， 再用原油測,油氣層損害的室內評價,工作液對油氣層的損害評價,工作液對油氣層的損害評價,工作液概念鉆井液、水泥漿、完井液、壓井液、洗井液、 修井液、射孔液、壓裂液、酸、注入水等工作液靜態(tài)損害評價靜濾失實驗裝置測定工作液濾入巖心前后滲透 率的變化評價工作液對油氣層的損害程度,工作液對油氣層的損害評價,優(yōu)選工作

57、液配方損害程度評價 Rs=(1－Kop/Ko) ×100% Rs —損害程度 Kop—損害后巖心的油相有效滲透率 ? m2 Ko —損害前巖心的油相有效滲透率 ? m2,工作液對油氣層的損害評價,輔助評價實驗 ◇粘土膨脹實驗 ○膨脹率——粘土樣品膨脹后的體積增量與 原體積之比 ?v=(v2－v1)/v1×100%

58、 ?v—— 粘土膨脹率 % v1 ——樣品原體積 v2——樣品膨脹后體積,工作液對油氣層的損害評價,◇ 陽離子交換實驗 ○陽離子交換吸附——吸附在粘土礦物表 面的陽離子可以和溶液中的陽離子發(fā)生 交作用 ○陽離子交換容量（CEC)——在pH值為7 的條件下，粘土顆粒表面所能交換的陽 離子總量，單位是 mmol/100

59、g土,工作液對油氣層的損害評價,◇ 酸溶實驗 ○巖石中含有一定量的酸可溶物 ○可用化學分析方法測定巖石中含有的可 溶物的相對含量 ◇ 浸泡實驗 ○酸液使巖石中粘土顆粒分散脫落、礦物 溶蝕及骨架顆粒解體 ○實驗通過觀察巖石表面變化情況判斷 巖石敏感性及液體與巖石的配伍性,工作液對油氣層的損害評價,工作液動態(tài)損害評價靜態(tài)評價實驗 ◇采用

60、“靜壓入”及“端面流動”方法 ◇以巖心受工作液污染前后的滲透率變化值 判斷損害程度動態(tài)評價實驗,工作液對油氣層的損害評價,◇工作液在井內循環(huán)或攪動產生對地層的 壓力激動 ◇影響井壁上形成的濾餅質量和形成速度， ◇增大工作液對油氣層的損害程度 ◇動態(tài)評價實驗工作液處于循環(huán)或攪動狀態(tài) ◇更真實模擬井下實際工況 ◇損害過程更接近現場實際,工作液對油氣層的損害評價,◇實驗結果對現場更具指導意義

61、 ◇評價方法同靜態(tài)實驗旋轉剪切模擬法 ◇工作液在井內動態(tài)流動為出發(fā)點 ◇流變學角度來解決動態(tài)問題 ◇JHDS-高溫高壓動失水儀 ◇SW-Ⅱ動態(tài)損害評價儀,工作液對油氣層的損害評價,◇旋轉剪切模擬法實驗簡圖,工作液對油氣層的損害評價,全尺寸動態(tài)模擬法 ◇完全模擬鉆井、完井時井內實際工作條件 下地層損害過程 ◇模擬參數包括井內液柱壓力、地層孔隙 壓力、上覆巖層壓力、地層溫度、工作液

62、 施工溫度、鉆井液上返循環(huán)速度、鉆具轉 速,工作液對油氣層的損害評價,◇實驗所得評價結果更加客觀、實用 ◇實驗過程具有更加完善的模擬功能 ◇DSE高溫高壓全尺寸動態(tài)模擬巖心污染 試驗儀,工作液對油氣層的損害評價,動態(tài)污染模擬試驗是一套系統(tǒng)試驗 ◇測定污染前巖心滲透率 ◇在動態(tài)條件下污染巖心 ◇測定污染后的巖心滲透率 ◇比較污染前后巖心滲透率的變化 ◇判斷巖心污染程度,工作液對

63、油氣層的損害評價,多點滲透儀測量損害深度和程度靜態(tài)和動態(tài)評價結果反映沿整個巖心長度 上的平均損害程度工作液侵入巖心的真實程度沿整個巖心長度 不一定均勻多點滲透率儀可準確測出真實損害深度,工作液對油氣層的損害評價,多點滲透率儀示意圖,工作液對油氣層的損害評價,◇損害前后滲透率曲線對比求損害深度和 分段損害程度,工作液對油氣層的損害評價,Koi------損害前基線滲透率曲線 Kopi----

64、損害后恢復滲透率曲線 損害深度 L = L1+L2+L3+l4+0.5L5 分段污染程度 Rsi=(1－ Kopi/ Koi) ×100% 式中 i=1,2,3···6,工作液對油氣層的損害評價,其它評價實驗,工作液對油氣層的損害評價,油氣層損害室內評價技術的發(fā)展方向全模擬實驗，模擬井下溫度、壓力、剪切 等實際工況條件下的油氣層損害評價多點滲透

65、率儀的應用，短巖心向長巖心發(fā)展小尺寸巖心向大尺寸巖心發(fā)展計算機數學模擬與室內物理模擬結合實驗自動化，引入計算機數據采集用實際流體、模擬實際工況做油氣層損害實驗,油氣層損害的室內評價,儲層敏感性預測技術,儲層敏感性預測技術,儲層敏感性快速診斷和預測技術儲層敏感性實驗評價技術可取得較準確的儲層敏感性資料需要大量天然巖心花費大量人力、物力、時間不能滿足快速勘探開發(fā)實際生產需要,儲層敏感性預測技術,無法滿足老油田的穩(wěn)產保護油氣層

66、工作所需 大量天然巖心預測方法的基本原理儲層敏感性是儲層內部性質的外部表現儲層敏感性必定與儲層巖石礦物性質、孔隙 性質、儲層流體性質有關,儲層敏感性預測技術,預測方法步驟按不同敏感性范圍對儲層分組用多元統(tǒng)計分析方法求出各組判別函數儲層資料代入相應判別函授求出所屬各組的 置信概率值待判別儲層歸類于概率值最大一組，以該組 敏感性對儲層敏感性做出預測,儲層敏感性預測技術,預測技術預測內容和所需資料儲層的

67、五敏性 ◇水敏性、速敏性、鹽敏性、鹽酸酸敏性、 土酸酸敏性 ◇17個儲層組成和結構特性資料,儲層敏感性預測技術,相關軟件砂巖儲層敏感性快速預測軟件for Windows V2.0 油科院鉆井所石油大學、西南石油學院、西安石油學院,保護油氣層技術,油氣層損害機理,油氣層損害機理,基本概念,基本概念,油氣層損害機理就是油氣層損害的產生原因和伴隨損害發(fā)生的物理、化學變化過程機理研究工作基礎巖心分析技術室內巖心流動評價

68、實驗結果有關現場資料分析,基本概念,機理研究的目的認識和診斷油氣層損害原因及損害過程為推薦和制定各項保護油氣層和解除油氣層 損害技術措施提供科學依據油氣層損害的實質是油氣層中流體的滲流阻力增加、滲透率下降,基本概念,油氣層被打開過程中，各種作業(yè)過程都會改變油氣層的原始環(huán)境條件，使原來的物理、化學平衡狀態(tài)發(fā)生改變，有可能造成油氣井產能下降，導致油氣層損害油氣層損害機理的研究是保護油氣層技術一項必不可少的基礎工作,基本概念,