【正文】 保護(hù)油氣層技術(shù) 保護(hù)油氣層技術(shù) 緒 論 緒論 ? 上世紀(jì) 30年代初提出了損害、損傷、污染這個(gè)名詞。 70年代，國(guó)外保護(hù)油氣層防止損害的鉆井、完井技術(shù)有較快發(fā)展， 1974年（ SPE） 召開(kāi)第一屆防止地層損害國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，此后每?jī)赡暾匍_(kāi)一次 緒論 ?我國(guó)在上個(gè)世紀(jì) 50年代就注意到保護(hù)油氣層解 放油氣層的重要意義， “ 七五 ” 期間將保護(hù)油 氣層鉆井完井技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目并建 立了中國(guó)石油天然氣總公司油井完井技術(shù)中心， 1989年得到聯(lián)合國(guó)的援建，開(kāi)展了與國(guó)外的技 術(shù)合作。 “ 八五 ” 期間此項(xiàng)技術(shù)得到進(jìn)一步推 廣應(yīng)用和發(fā)展 緒論 ?油氣層損害的基本概念 ? 進(jìn)行鉆井、完井、生產(chǎn)、增產(chǎn)及提高采收率和修井等全過(guò)程中任一作業(yè)環(huán)節(jié)時(shí)，在油氣層近井壁帶或深部造成流體產(chǎn)出或注入自然能力的任何障礙 ? 油氣層損害的主要表現(xiàn)形式為 油氣層滲透率的降低 （包括地層巖石絕對(duì)滲透率油氣相對(duì)滲透率的降低） 緒論 ? 本定義所指的范圍是石油工程 全過(guò)程的每一個(gè) 環(huán)節(jié) 都會(huì)發(fā)生油（氣）層損害 ? 損害一旦發(fā)生則 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(jìn)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(chǔ)上 緒論 ? 損害的本質(zhì)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(nèi) ? 流動(dòng)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(yán)重 ? 油氣層損害源于 “ Formation Damage” ? 地層損害、儲(chǔ)層損害、儲(chǔ)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 ?油氣層損害可以控制 ?任何油藏都應(yīng)該實(shí)施保護(hù) ?保護(hù)油氣層 防止和避免油氣層受到不應(yīng)有的損害 ?保護(hù)油氣層源于“ Formation Damage Control “ 緒論 ?保護(hù)油氣層的重要性 ? 關(guān)系到能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層和對(duì)儲(chǔ)量的正確估算 ? 利于油氣井產(chǎn)量和油氣田開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)效益的提高 ? 利于油氣井的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn) ? 充分利用和保護(hù)油氣資源 緒論 ?保護(hù)油氣層技術(shù)就是 防止油氣層損害 的技術(shù)和措施 ? 保護(hù)油氣層技術(shù)是配套的系列化技術(shù) ? 在儲(chǔ)層損害研究的基礎(chǔ)上，采用的一套保護(hù)儲(chǔ)層或減輕、控制儲(chǔ)層損害的技術(shù)措施和程序 緒論 ?保護(hù)油氣層技術(shù)范圍 ? 巖心分析、油氣水分析和測(cè)試技術(shù) ? 油氣層敏感性和工作液損害室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù) ? 油氣層損害機(jī)理研究和保護(hù)油氣層技術(shù)系統(tǒng)方 案設(shè)計(jì) ? 鉆井、完井過(guò)程中油氣層損害因素和保護(hù)油氣層技術(shù) （鉆井、固井、射孔、試油） 緒論 ? 油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中油氣層損害因素和保護(hù)油氣 層技術(shù) （采油、注水、增產(chǎn)作業(yè)、修井） ? 油氣層損害現(xiàn)場(chǎng)診斷和礦場(chǎng)評(píng)價(jià)技術(shù) ? 保護(hù)油氣層總體效果評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)效益綜合分析 技術(shù) 緒論 ?保護(hù)油氣層技術(shù)的特點(diǎn) ? 涉及多學(xué)科、多專業(yè)、多部門(mén)并貫穿整個(gè)油氣生產(chǎn)過(guò)程中的系統(tǒng)工程 （從鉆開(kāi)油氣層、完井、試油、采油、增產(chǎn)、修井、注水、熱采的每一項(xiàng)作業(yè)過(guò)程均可使油氣層受到損害，而且如果后一項(xiàng)作業(yè)沒(méi)做好油氣層保護(hù)工作，就有可能使前面各項(xiàng)作業(yè)中的保護(hù)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(xiàng)技術(shù)涉及礦物學(xué)、巖相學(xué)、 地質(zhì)學(xué)、油層物理、鉆井工程、試油工程、開(kāi) 發(fā)工程、采油工程、測(cè)井、油田化學(xué)、計(jì)算機(jī) 等多學(xué)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(chǎn)僅 4～ 6噸 ?所鉆地層屬多壓力層系，上部地層壓力系數(shù) ～ ；下部 ～ ?為搞清該構(gòu)造的產(chǎn)能和儲(chǔ)量，技套下至低壓油層頂部；換用密度 潤(rùn)土生物聚合物鉆井液，并加入暫堵劑 緒論 ?鉆開(kāi)油層后中途測(cè)試，日產(chǎn)油 ， 表皮系數(shù) ，證明油層未受損害 ?完井試油時(shí)，采用與地層不配伍的清水 （該油層具較強(qiáng)的水敏性）作射孔液，射孔 工藝亦未優(yōu)化設(shè)計(jì) ?結(jié)果日產(chǎn)油僅 ，表皮系數(shù) 30，油 層嚴(yán)重受到損害 緒論 ?緊接又被壓裂另一組油層時(shí)竄入的壓裂液 浸泡 7個(gè)月，測(cè)試油產(chǎn)量下降至 ，表皮系 數(shù)達(dá) ?采用壓裂解堵措施，仍無(wú)法恢復(fù)原始產(chǎn) 能，表皮系數(shù)依然高達(dá) 30 緒論 ? 具有很強(qiáng)的針對(duì)性 （保護(hù)油氣層技術(shù)的研究對(duì)象是油氣層，油氣層的特性資料是研究此技術(shù)的基礎(chǔ)；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(shí)采用密度 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(guò)程中漏失 110m3鹽水 ?該油層屬堿敏地層，高 PH鹽水使油層嚴(yán) 重受損，表皮系數(shù)由壓井前 ，原油日產(chǎn)從 837m3降為 110m3 緒論 ? 在研究方法上采用三個(gè)結(jié)合 （微觀研究與宏觀研究相結(jié)合；機(jī)理研究與應(yīng)用規(guī)律研究相機(jī)會(huì)；室內(nèi)研究與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐相結(jié)合。） 緒論 ?保護(hù)油氣層系統(tǒng)工程具體作業(yè)原則 ? 預(yù)防為主，解堵為輔原則 ? 針對(duì)性原則 ? 配伍性原則 ? 效果與效益相結(jié)合原則 ? 實(shí)施油氣層保護(hù)技術(shù)，既考慮和 技術(shù)的先進(jìn)性 有效性 ，更考慮 經(jīng)濟(jì)上的可行性 保護(hù)油氣層技術(shù) 巖心分析 巖心分析 ?巖心分析是認(rèn)識(shí)油氣層地質(zhì)特征的必要 手段 ?巖心分析是保護(hù)油氣層技術(shù)所有研究?jī)?nèi) 容的基礎(chǔ) ?為了在鉆開(kāi)油氣層之前準(zhǔn)確判斷油氣層 損害的類(lèi)型和程度以便及時(shí)采取相應(yīng)保 護(hù)措施 巖心分析 巖石油層物理性質(zhì) 巖石油層物理性質(zhì) ?油氣層巖石的滲透率 ? 儲(chǔ)油氣巖石均為多孔介質(zhì) ◇ 多數(shù)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(guò)巖石中的連通孔隙而產(chǎn)生流動(dòng)的性質(zhì) ? 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(zhì) ?達(dá)西定律 ? 均勻人工砂體水滲透規(guī)律實(shí)驗(yàn) 人工砂體單位面積水流的體積流量與砂體 進(jìn)出口兩端水頭差成正比，與砂體長(zhǎng)度成反比 巖石油層物理性質(zhì) LHKAQ ??巖石油層物理性質(zhì) Q水的體積流量 A過(guò)水?dāng)嗝? L砂體長(zhǎng)度 ?H砂體兩端水頭差 K比例常數(shù) 巖石油層物理性質(zhì) ? 將達(dá)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(dòng)特性的參數(shù) — 181。 ， 忽略重力 作用，則有 LHAKQ????巖石油層物理性質(zhì) 或 —— 單位長(zhǎng)度上的壓力降（壓力梯度） dxdpAKQ ???dxdp巖石油層物理性質(zhì) ◇ 當(dāng)有一長(zhǎng)度為 L ，橫截面積為 A的巖心，使 其充滿粘度為 181。的流體，并在壓力 p1下流過(guò)巖 心，若出口壓力為 p2，對(duì)應(yīng)的流量為 Q。 由 達(dá)西定律，有 LppAKQ21 ?????巖石油層物理性質(zhì) 或 ◇ 若粘度為 1mPa s的流體，在 105Pa的壓力降 下，通過(guò)橫截面積為 1cm 長(zhǎng)度為 1cm的巖心，當(dāng)流量為 1cm3/s時(shí)，巖心滲透率為 1 181。m2， 稱為達(dá)西；常用 103 181。m2表示 )pp(ALQK21 ???巖石油層物理性質(zhì) ?絕對(duì)滲透率 ? 達(dá)西定律的假設(shè)條件 ◇ 多孔介質(zhì)中只有一種流體存在 ◇ 流體與多孔介質(zhì)之間不發(fā)生任何物理 化學(xué) 作用 ? 滿足上述條件測(cè)得的滲透率為絕對(duì)滲透率 ? 實(shí)驗(yàn)室中統(tǒng)一用氣體測(cè)巖心絕對(duì)滲透率 巖石油層物理性質(zhì) ? 衡量油氣層巖石滲流能力大小的參數(shù) ? 絕對(duì)滲透率是巖石自身性質(zhì)，取決于巖石的孔 隙結(jié)構(gòu) ? 在層流、巖石不與流體起反應(yīng)且 100%為流體 飽和，巖石的絕對(duì)滲透率與所通過(guò)流體性質(zhì)無(wú) 關(guān) 巖石油層物理性質(zhì) ?有效滲透率和相對(duì)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(shí)允許其中某相流體通過(guò)的能力 ? 有效滲透率與巖石自身性質(zhì)、流體飽和度有關(guān) 巖石油層物理性質(zhì) ? 相對(duì)滲透率 巖石的有效滲透率與絕對(duì)滲透 率的比值 ? 同一巖心的相對(duì)滲透率之和小于 100% 巖石油層物理性質(zhì) ?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(duì)孔隙度 ? 衡量巖石儲(chǔ)集空間多少及儲(chǔ)集能力大小的參數(shù) ? 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(zhì) 孔隙和孔隙體積非常小以致流體不能在其中流 動(dòng)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(jù)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(zhì) ?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(wèn)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(gè)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(yuǎn)離井底的未受損害區(qū)有效滲透率為 K ◇ Ka K 巖石油層物理性質(zhì) ? 達(dá)西公式在徑向流上的應(yīng)用 實(shí)際油藏滲流可看成是徑向流動(dòng) Re Rw h Pe Pw 巖石油層物理性質(zhì) 如圖為井筒示意 Rw－ 井眼半徑 h－儲(chǔ)層厚度 Pw－井底流動(dòng)壓力 Pe－儲(chǔ)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(zhì) 達(dá)西公式的微分形式 dxdpKAQ ???巖石油層物理性質(zhì) 在實(shí)際油藏徑向流條件下， dx應(yīng)為 dR， 截 面積 A應(yīng)為 2?hR， 隨半徑不同而改變，于是 dRdPhR2KQ ?????巖石油層物理性質(zhì) 即 dPKdRhR2Q???巖石油層物理性質(zhì) 以 R=Rw,P=Pw和