【正文】 ...................................................... 25 指數(shù)模型的建立 .................................................................................................... 27 模型算法 .............................................................................................................. 28 編程計(jì)算 .............................................................................................................. 29 輸入已知參數(shù) .............................................................................................. 29 導(dǎo)出傷害半徑 數(shù)據(jù) ....................................................................................... 30 繪制 關(guān)系 坐標(biāo)圖 .......................................................................................... 30 7. 結(jié)論 .............................................................................................................................. 32 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 34 附 錄 ............................................................................................................................... 36 注水井傷害范圍及傷害程度模擬研究 1 1. 緒論 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的背景及目的 油田投入開發(fā)后，隨著開采時(shí)間的增長(zhǎng)，油層 本身能量將不斷地被消耗，致使油層壓力不斷地下降，地下原油大量脫氣，粘度增加，油井產(chǎn)量大大減少，甚至?xí)娡．a(chǎn)，造成地下殘留大量死油采不出來。 對(duì)注水井傷害評(píng)價(jià)的主要參數(shù)有表皮系數(shù)、滲透率、傷害半徑。注水井傷害研究的重點(diǎn)是評(píng)價(jià)注水井傷害程度和傷害范圍。 本文首先對(duì)造成注水井傷害的原因進(jìn)行研究分析，對(duì)注水井從開鉆到注水各過程的傷害機(jī)理逐一進(jìn)行論述。本文對(duì) 兩 大參數(shù)如何在傷害過程中變化做了敘述，闡述了在傷害前后 兩 大參數(shù)是如何變化 的 。在油氣藏開發(fā)中，利用地下原油天然能量的一次采油階段。注水是利用注水井把水注入油層，以補(bǔ)充和保持油層壓力。 所以，對(duì)油田注水會(huì)造成地層傷害。為了繼續(xù)有效的對(duì)地下儲(chǔ)層進(jìn)行開采增加經(jīng)濟(jì)收益、避免污染地層，對(duì)地層傷害做出預(yù)測(cè)，評(píng)價(jià)、控制和防治是很重要的。 所以，對(duì)注水井傷害進(jìn)行預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)對(duì)油藏開發(fā)也具有必要性。但 西南石油大學(xué) 2020 屆（本科）畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 如果需要對(duì)傷害程度和傷害范圍進(jìn)行較為準(zhǔn)確定量描述，或者數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，手工計(jì)算就無法解決或者說不可靠。本文主要就是通過建立注水井傷害程度和傷害模型，編程計(jì)算以求得到給定條件下造成的傷害范圍和傷害程度。油藏中地層傷害有三種基本作用：物理化學(xué)作用，化學(xué)作 用，水動(dòng)力作用，熱力作用，生物作用。 目前國(guó)內(nèi)外用于評(píng)價(jià)儲(chǔ)層傷害程度和傷害范圍的參數(shù)主要有：表皮系數(shù)、污染指數(shù)、流動(dòng)效率、產(chǎn)能比、有效半徑、堵塞比等。即存在一個(gè)附加壓降，這個(gè)附加壓注水井傷害范圍及傷害程度模擬研究 3 降就稱為表皮效應(yīng)，表示無限薄表皮區(qū)上的壓降。將孔隙介質(zhì)認(rèn)為是由 N 條連接巖心出入口且具相同平均水力等值直徑 D 的管子所代表的彎曲路徑組成。將一塊巖心劃分為 n 個(gè)隔艙。 （ 3）堵塞 — 未堵塞平行路徑偏微分模型（ Gruesbeck 和 Collins 1982） 。 應(yīng)用模型 在實(shí)際進(jìn)行注水井傷害模擬中，需要對(duì)注水井傷害進(jìn)行宏觀的模擬，以求得實(shí)際地層傷害參數(shù)。再利用 Hawkins 公式 ，優(yōu)化計(jì)算真表皮系數(shù)和污染半徑，從而利用污染帶滲透率、污染半徑和真表皮系數(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層傷害試井評(píng)價(jià)。 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線 研究?jī)?nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)： ① .了解注水井各種傷害機(jī)理。 ⑤ .評(píng)價(jià)該因素對(duì)注水井傷害程度和傷害范圍的影響情況。鉆井過程中的鉆井液所含懸浮物對(duì)地層是非常有害的，如：鉆屑、粘土、加重劑和降粘劑。 ② 地 層有微隙和天然裂縫。 ⑥ 高鉆井液密度加大過平衡壓力。 ② 高正壓。分散劑能加劇粘土擾動(dòng)或沉淀在孔隙內(nèi)。其所引起的冷卻將激起石蠟或?yàn)r青質(zhì)的沉淀。因此，固相顆粒的侵入將更加嚴(yán)重。 固井傷害 清洗液與隔離液 在注水固井過程中，第一次注水泥作業(yè)的目的在于用堅(jiān)硬、致密和不滲透的水泥束密封環(huán)隙，以達(dá)到層間的完全隔離。這些液體侵入泥質(zhì) 地層將導(dǎo)致附加的就地粘土運(yùn)移和分散。 水泥漿 粗的水泥顆粒大小分布范圍與高效降失水劑的應(yīng)用相結(jié)合，使水泥漿顆粒及濾液侵入受到限制然而，在三種情況下滲透率傷害仍能發(fā)生。② 水泥濾液與富含鈣的原生水相 接觸，能引起碳酸鈣、氫氧化鈣或硅酸鈣水合物的沉淀。 擠水泥 有研究指出，擠水泥很容易對(duì)高滲透砂巖儲(chǔ)層造成傷害。射孔是一個(gè)附加傷害的原因。 ④ 當(dāng)欠平衡壓力被要求獲取無傷害的孔眼時(shí)，若該壓力被估計(jì)錯(cuò)誤的話，將會(huì)限制傷害的消除。 ③ 被防濾失材料侵入。 修井傷害 修井傷害的形成原理： ① 地層巖石滲透率損壞和包括細(xì)菌和聚合物殘?jiān)趦?nèi)懸浮固體使孔眼產(chǎn)能傷害。 巖石中的空隙微粒松散的吸附在骨架砂的表面，束縛水成為保護(hù)。當(dāng)水驅(qū)前沿到達(dá)進(jìn)井區(qū)時(shí)，流速進(jìn)一步增大。因此注水過程中的儲(chǔ)層保護(hù)必須以預(yù)防為主。注入水在注入井井筒流動(dòng)時(shí)，雖然沒有水額混合作用發(fā)生，但隨著深度增加，溫度、壓力亦相應(yīng)升高；注入水進(jìn)入油層后，由于熱擴(kuò)散 、水動(dòng)力擴(kuò)散及巖石非均質(zhì)導(dǎo)致的分散作用，在注水井近井地帶油層中產(chǎn)生一個(gè)熱過渡帶和油層內(nèi)部某處形成一個(gè)水混合帶，隨注水的不斷進(jìn)行，水混合帶向生產(chǎn)井方向推進(jìn)；生產(chǎn)井近井地帶和生產(chǎn)井井筒溫度變化不大，但壓力大幅度降低。固體顆粒對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害程度與注入水中固相顆粒的粒徑和含量有關(guān) 。 為此開展了注水井固相懸浮物傷害模擬研究。室內(nèi)巖樣流動(dòng)實(shí)驗(yàn)可以看作線性模型，實(shí)際地層以注水井為中心，應(yīng)用徑向流模型研究顆粒堵塞作用。 （ 1）水敏性損害。高 PH 值的外來液體侵入儲(chǔ)層時(shí)，與其中的堿敏性礦物發(fā)生反應(yīng)造成分散、脫落、新的硅酸鹽沉淀和硅凝膠體生成，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透 率下降。儲(chǔ)層酸化處理后，釋放大量微粒，礦物溶解釋放的離子還可能再次生成沉淀，這些微粒和沉淀將堵塞儲(chǔ)層的孔道導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率的降低。水潤(rùn)濕儲(chǔ)層轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜐?rùn)濕儲(chǔ)層后，可使油相滲透率降低 15%— 85%。 西南石油大學(xué) 2020 屆（本科）畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 從中外許多學(xué)者專家的對(duì)儲(chǔ)層巖石速敏性研究研究可得： ① 儲(chǔ)層速敏性傷害的機(jī)理是儲(chǔ)層微粒運(yùn)移。 ④ 對(duì)于一定的儲(chǔ)層，流體類型不同，其臨界流 速也不相同。下面就傷害造成的注水井地層四性變化來進(jìn)行分類敘述。 儲(chǔ)層的電性變化 電性參數(shù)主要是指自然電位、自然伽馬、聲波時(shí)差。 儲(chǔ)層的潤(rùn)濕性變化 儲(chǔ)層經(jīng)注入水的長(zhǎng)期沖刷，儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)、油藏的流體組成發(fā)生變化，儲(chǔ)層的潤(rùn)濕系統(tǒng)相應(yīng)也發(fā)生了變化，主要特征是吸水量占飽和油量的百分?jǐn)?shù)增加，相對(duì)滲透率水 濕特征明顯，束縛水飽和度增加，大于殘余油飽和度，等滲點(diǎn)右移，水相滲透率降低。 表皮系數(shù) 表皮系數(shù)是識(shí)別和診斷地層傷害程度中最重要 的 參數(shù) , 它的大小 直 接反映地 層 傷害和 產(chǎn) 能損 失 情況。 表 1 表皮系數(shù)評(píng)價(jià)地層傷害標(biāo)準(zhǔn) 滲透率 獲取表皮系數(shù)的直接方法是 運(yùn)用 Hawkins 公式 ： wdd rrKKS ln)1( 0 ?? 可見確定滲透率的變化對(duì)于注水井傷害評(píng)價(jià)的重要性。其滲透率關(guān)系一般分為兩組：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。 )1(26 ???? ?? gDK () K 為孔隙介質(zhì)滲透率； ?為孔隙度； Dg 為顆粒直徑，假設(shè)顆粒為圓形； τ為孔隙介質(zhì)的迂曲度，實(shí)際迂曲管長(zhǎng)度與孔隙介質(zhì)長(zhǎng)度之比。 )1(1???? ??????????? gsFK () 該方程適于非均勻流動(dòng)管，引入了形態(tài)因子 Fs。下面主要介紹一下單相流體滲流的傷害模型。巖心的橫截面積和長(zhǎng)度分別為 A 何 L。假定漸變式孔隙縮小是由比孔喉小的顆粒沉淀于孔隙表面而導(dǎo)致流管橫截面積 A 逐漸減小而造成的。所以，盡管每根流管的橫截面積 Ah 不變，但開啟流管數(shù) Nnp減少，見圖 。但在近巖心出口附近的為侵入帶，巖心骨架的滲透率 Km保持不變。 （ 2） 典型診斷方程 經(jīng)過一系列的推導(dǎo) ， Wojtanowicz 等人推導(dǎo)出了典型滲透率傷害機(jī)理公式。但由于與孔喉尺寸相當(dāng)或大于孔喉尺寸的顆粒會(huì)被俘獲在孔隙介質(zhì)內(nèi)，所以離開隔艙液流中的顆粒濃度應(yīng) 注水井傷害范圍及傷害程度模擬研究 19 該是隔艙內(nèi)流體濃度的分?jǐn)?shù)，用 γ表示，稱之為顆粒傳輸效率因子。假設(shè)懸浮液中顆粒和顆粒攜帶液的物理性質(zhì)不變。懸浮液中的顆粒在孔隙介質(zhì)內(nèi)運(yùn)移的過程中可二次沉淀和再次被帶走，二次沉淀顆粒的移動(dòng)速率與孔隙內(nèi)的自生顆粒相比遵循不同的數(shù)量級(jí)。 堵塞未堵塞平行路徑模型 如圖 ，基于顆粒懸浮液通過堵塞和未堵塞路徑的平行流動(dòng)概 論建立一個(gè)偏微分模型。粘性的、不可變形的沉淀物往往會(huì)使流道徑縮部位發(fā)生堵塞。另一重要的問題是孔喉卡堵的標(biāo)準(zhǔn)。 圖 堵塞未堵塞平行路徑模型 考慮到顆粒和顆粒攜帶液的物理性質(zhì)恒定，孔隙介質(zhì)中的顆粒平衡滿足： 0)(/)(/ ??????? uxt ???? （ ） 注水井傷害范圍及傷害程度模擬研究 21 5. 基于傷害機(jī)理模型 通過對(duì)注水傷害記錄的分析研究，可以看出注水傷害的原因是多樣的，各種原因相互影響。 （ 2） 首先對(duì)注水傷害情況進(jìn)行分析，取得主要的傷害因素。而注水井傷害的代表機(jī)理是，注入水與儲(chǔ)層流體不配伍、注入水與儲(chǔ)層巖石不配伍、注入水中固體懸浮物堵塞地層和速敏性地層微粒運(yùn)移。 圖 注入水中固相顆粒堵塞地層地質(zhì)模型 西南石油大學(xué) 2020 屆（本科）畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 考慮半徑 re、厚度為 h 的圓形地層中心有一口注水井，在地層中任取一微元體，其厚度為 h，內(nèi)外半徑分別為 r 和 r+dr，根據(jù)物質(zhì)守恒定律，水相與油相分別有 )()(1 StqrUrr ???????? （ ） )()(10 oStrUrr ??????? （ ） 10??SSw （ ） 邊界條件： 外邊界給定為定壓邊界；內(nèi)邊界給定為定注入量或注入速度邊界。 顆粒在地層孔隙中運(yùn)移時(shí)，有孔隙表面沉積和吼道堵塞兩種滯留方式。 （ 2） 喉道堵塞滯留 粒徑大于孔喉直徑的單顆粒堵塞喉道而被捕集和粒徑小于喉道直徑的幾個(gè)顆粒在孔喉處搭橋堵塞喉道而被捕集，喉道堵塞滯留方程為 pwp CUt ?? ??? （ ） 式中 λ為孔喉堵塞常數(shù)。對(duì)于徑向流，地層中近井地帶壓力梯度大，遠(yuǎn)井地帶壓力梯度小。由此和進(jìn)一步獲得地層傷害的有關(guān)參數(shù)如傷害半徑、傷害區(qū)平均滲透率和表皮因子等。 局部打開擬表皮系數(shù)： ?????????? ????????? 2)(ln)1( 21VHwpPT KKrhhhS （ ） 非達(dá)西滲流擬表皮系數(shù)： DQStu? （ ） 流度變化擬表皮系數(shù)： wbb rrMS ln)11( ??