【正文】 Def e rm e n t a n d I n c re a s e d Re s e rv e L o s s e s a t Ec o n o m i c L i m i tPractical Workover Fluids 修井過程中 油層保護(hù)的常規(guī)修井液技術(shù) 西南石油學(xué)院完井技術(shù)中心 一九九九年九月 保護(hù)儲(chǔ)層的修井液技術(shù) 一、修井液的種類 修井液：修井過程中所有入井流體的總稱 ? 清潔鹽水體系 KCl體系： NaCl體系： CaCl2體系： CaBr2體系： ZnBr2體系： 保護(hù)儲(chǔ)層的修井液技術(shù) ? 有固相鹽水修井液體系 水溶性體系：聚合物飽和鹽水＋鹽粒 酸溶性體系：聚合物鹽水＋酸溶性顆粒 油溶性體系：聚合物鹽水＋油溶性顆粒 保護(hù)儲(chǔ)層的修井液技術(shù) ? 氣基修井液體系 空氣、霧、泡沫、充氣液 ?用于低壓井的完井和修井 ?需專用的地面設(shè)備 ? 油基修井液體系 合成基、油包水和水包油乳狀液 保護(hù)儲(chǔ)層的修井液技術(shù) 二 、 修井液基液的篩選 ? 海水的礦化度大于地層水的總礦化度 ， 用海水后如存在損害則屬于升高礦化度引起的敏感性損害 ? 海水浸泡后巖心的滲透率存在~27%的損害 ， 按損害程度分類為弱損害 ? 要用過濾后的海水作為修井液的基液 ， 必須篩選使用與產(chǎn)層配伍的粘土穩(wěn)定劑 ? 推薦采用兩級(jí)過濾 ， 將海水中大于 2?m的固相去掉 表 1 海水巖心流 動(dòng)試驗(yàn)數(shù) 據(jù)表巖心號(hào) 油組 Kf103? m2K海水103? m2損害率％8 3 Nm 4 2 1 . 6 3 3 6 8 . 8 7 1 2 . 58 4 Nm 4 0 0 . 9 3 5 0 5 . 4 1 2 66 6 Nm 5 8 . 3 7 4 2 . 5 3 27表 2 海水水分析 結(jié) 果K++ Na+Ca++Mg++ClS O4=H C O3總礦化度 水型101 13 517 1 132 17865 2470 201 32298 Mg Cl2保護(hù)儲(chǔ)層的修井液技術(shù) 三 、 粘土穩(wěn)定劑的篩選 表 3 秦皇 島 32 － 6 油田粘土 穩(wěn) 定 劑篩選試驗(yàn)結(jié) 果巖心號(hào) 油組 Kf103? m2K完井液103? m2損害率％完井液配方6 7 Nm 9 3 . 5 8 8 5 . 3 9 8 . 7 5 過濾海水＋ 1 ％ BC － 511 5 4 Nm 6 0 5 . 1 2 4 9 8 . 0 4 1 7 . 3 過濾海水＋ 1 ％ BC － 511 2 8 Nm 1 1 6 . 6 4 1 0 0 . 7 8 1 3 . 6 過濾海水＋ 1 ％ KHC － 014 1 2 Nm 1 6 0 . 8 3 1 4 3 . 7 0 1 0 . 7 過濾海水＋ 1 ％ KHC － 011 2 3 Nm 1 2 6 . 1 4 1 0 5 . 4 8 1 6 . 0 過濾海水＋ 1 ％ KCS － 184 1 1 Nm 2 1 0 . 1 5 2 1 3 . 3 6 2 . 0 過濾海水＋ 1 ％ KCS － 181 5 2 Nm 5 5 8 . 8 4 3 6 8 . 9 2 3 4 . 0 過濾海水＋ 1 ％ KCS － 287 4 Nm 9 7 8 . 4 4 6 6 5 . 7 3 3 2 . 0 過濾海水＋ 1 ％ KCS － 286 5 Nm 1 5 0 . 4 6 1 5 0 . 8 9 0 . 3 過濾海水＋ 1 ％ CPCS － 18 1 Nm 2 9 3 . 9 2 2 7 7 . 5 8 5 . 5 4 過濾海水＋ 1 ％ CPCS － 1 保護(hù)儲(chǔ)層的修井液技術(shù) 1． 粘土穩(wěn)定劑種類的篩選 ? 所選用的粘土穩(wěn)定劑除能防止粘土礦物的膨脹和分散 ， 還應(yīng)能控制敏感性礦物的運(yùn)移 ， 所以選用的粘土穩(wěn)定劑是聚季胺和短鏈聚合物類的產(chǎn)品 ? 加量 1%的 KCS－ 28的損害程度最大 ， 達(dá)到 32～ 34％ ? 1%KHC－ 0l的效果也不太理想 ， 使用后會(huì)產(chǎn)生 %～ %的弱損害 ? BC51加量達(dá)到 1％ 以后 ， 其損害率為 ~% ? KCS18濃度達(dá)到 1%后 ， 效果較好 ， 儲(chǔ)層巖心的損害范圍在 ~%之間 ? 而 CPCS－ 1在加量達(dá)到 1%以后 ， 與秦皇島 32－ 6油田的礦物的配伍性最好 ， 損害范圍為 ~% ? 從效果上看可排序?yàn)椋?CPCS1KCS18BC51KHC01KCS18。 四、修井作業(yè)所面臨的問題 1. 油氣田開發(fā)后期，地層能量不足，井底壓力低于靜水柱壓力。 ５、井眼擴(kuò)大：合理的泥漿體系（抑制性、造壁 性、和失水性能）； 合理的水力參數(shù)和噴嘴尺寸和形 狀； 合理的鉆井參數(shù)（鉆壓和轉(zhuǎn)速） 三、地層損害的診斷分析技術(shù) １、巖心分析技術(shù)：儲(chǔ)層特征和敏感性研究 ＊礦物類型、數(shù)量及分布 ＊孔喉類型及尺寸分布 ＊粘土類型、分布及產(chǎn)狀 ＊各種敏感性程度和臨界值 ＊地層油氣水性質(zhì) ＊儲(chǔ)層溫度和壓力 為篩選鉆完井液體系和配方提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)，最大程度的減少地層損害。 影響因素： 修井液比重、環(huán)空返速、起下鉆速度、流變 邊參數(shù)、氣侵、攜巖能力等。 水泥環(huán) 泥漿 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 處理劑的吸附損害 特別是聚合物的吸附損害（對中低滲透率油氣藏。 ?堵漏原則： 必須是淺層的； 必須是能加以解除的。 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ? 井漏引起的損害 壓力敏感問題 ?滲透性漏失易控制，損害也易控制； ?裂縫性漏失不易控制，大量固相進(jìn)入裂縫。 激發(fā)因素：波動(dòng)壓力； 失水量過大； 流動(dòng)相態(tài)的變化； 潤濕性反轉(zhuǎn)等。 Case 1 ?1 ?2Water Oil ??? ? ?1 2? ?Pc Pc ?? ? ? ? ?P P rc c 2 2 1? ? ?( c o s c o s ) /毛細(xì)管附加阻力 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ? 賈敏效應(yīng) 毛細(xì)管中非潤濕相流體液滴對潤濕相液體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的附加阻力的現(xiàn)象，即潤濕相驅(qū)動(dòng)非潤濕相時(shí)，會(huì)出現(xiàn)賈敏效應(yīng)。Ｋ越大， ?Pmin越小，反之越大； ?要形成好的泥餅，除級(jí)配外，應(yīng)存在一個(gè)最佳的合理上返速度。保護(hù)油氣層的修井液技術(shù) 西南石油大學(xué)油井完井技術(shù)中心 楊憲民 修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 地層損害的定義 在油氣鉆井、完井、生產(chǎn)、增產(chǎn)、EOR、修井等全過程中的每一個(gè)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 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 （一）地層損害的類型和機(jī)理 １、固相堵塞 ?類型：深部堵塞 d粒 ＜ 1/7d孔 淺部堵塞 2/3 d孔 ＞ d粒 ＞ 1/7 d孔 無堵塞 d粒 ＞ d孔 ，或無固相 ?堵塞機(jī)理 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ? Fy ? ?, Va, n, k,….. ? Fx ? ?P, A, ?, q, K…… ? 當(dāng) Fx ? Fy 時(shí) 泥餅開始形成。 ? 瞬態(tài)濾失階段： q大， Fx大，橋堵粒子侵入 ? 內(nèi)泥餅形成階段： q小， Fx小，逐級(jí)填充 Fx Fy 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ?結(jié)論： ?當(dāng)缺乏架橋這個(gè)粒級(jí)的固相會(huì)造成深部損害； ?當(dāng)級(jí)配不合理時(shí)，不可能形成質(zhì)量好的內(nèi)外泥餅； ?要形成好的內(nèi)外泥餅，除級(jí)配外，應(yīng)存在一個(gè)最小的正壓差。 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ２、地層內(nèi)粘土礦物的水化和去水化（水敏、鹽 敏、堿敏、處理劑分散作用等） 水鎖效應(yīng) Water Pc Oil 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ３、毛細(xì)管作用 ? 水鎖 當(dāng)水進(jìn)入油層后由毛細(xì)管阻力引起的液體堵塞，即非潤濕相驅(qū)動(dòng)潤濕相，會(huì)出現(xiàn)水鎖現(xiàn)象。 A. 油滴在毛細(xì)管中 Oil Oil Oil Oil Oil Oil Oil r 2?/r rtrp2?/rt 2?/rp ? P r rc t p? ?2 1 1? ( / / )油滴通過孔喉處的附加阻力 Case 2 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 B. 油滴在孔喉處 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ４、乳化堵塞 穩(wěn)定乳狀液 乳狀液 表面活性劑、微粒 非穩(wěn)定乳狀液 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ５、潤濕反轉(zhuǎn) 可使有效滲透率下降 15~85%，平均下降 40% 砂巖：陽離子表面活性劑 油潤濕 陰離子表面活性劑 水潤濕 碳酸鹽巖：陰離子表面活性劑 pH8 油潤濕 pH? 水潤濕 陽離子表面活性劑 pH＝ 3 水潤濕 pH? 油 潤濕 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ６、微粒運(yùn)移 外來微粒、地層內(nèi)原有次生微粒、化學(xué)沉淀微粒。 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 油流方向 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ７、化學(xué)沉淀 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ８、井噴和井漏 ? 井噴造成的損害 ? 井噴越厲害，速敏損害區(qū)和改善區(qū)越大； ? 井噴后壓井，加重材料會(huì)侵入改善區(qū)，造成射孔難以穿透的固相損害帶，造成無產(chǎn)能的情況； ? 井噴后，深部速敏損害區(qū)的堵塞難以恢復(fù)。 裂縫 滲流通道； 孔隙 儲(chǔ)集空間。 油氣層 一、修井過程中造成儲(chǔ)集層損害的因素 ９、井眼擴(kuò)大造成的損害 ? 固相增多； ? 固井質(zhì)量差，特別是第二界面的固井質(zhì)量差，引起油氣水竄； ? 造成射孔打開油層不完善，引起附加的表皮系數(shù)，造成產(chǎn)能下降； ? 疏松砂巖井眼擴(kuò)大，由于孔眼穿深淺，在同樣的產(chǎn)能下，造成滲流面積小，滲流流速大，孔眼內(nèi)流速大，引起出砂。 1細(xì)菌堵塞 厭氧菌、硫酸還原菌等 二、修井過程中影響地層損害的因素 內(nèi)因：不可控制；外因：可控制 １、壓差 ?Ｐ＝０ 理想狀態(tài)，難以實(shí)現(xiàn)； ?Ｐ＞０ 損害加劇，嚴(yán)重時(shí)引起井漏； ?Ｐ＜０ 技術(shù)難度大，受儲(chǔ)層條件限制，引 起井噴。 二、修井過程中影響地層損害的因素 ２、浸泡時(shí)間 ３、環(huán)空返速 ４、固相含量：減少固相，保證合理的粒度分布。 ２、地層壓力預(yù)測 地層孔隙壓力、井壁坍塌壓力、地層破裂壓力等 為確定合理的鉆完井液密度和井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等提供依據(jù)?；蚪?jīng)長期注水開發(fā)有多個(gè)壓力層系； 2. 修井作業(yè)時(shí)避免外來流體傷害產(chǎn)層，改變水飽和度，導(dǎo)致油和氣相滲透率的下降； 3. 壓井后產(chǎn)能大幅度降低甚至無產(chǎn)能 ,或長期不能復(fù)產(chǎn)； 4. 確保施工安全，特別是含 H2S的油氣井和海洋油氣井壓井和修井； 5. 滿足環(huán)保要求； 6. 降低綜合成本。 ? 據(jù)此選用 KCS－ 18和 CPCS－ 1為主選粘土穩(wěn)定劑 保護(hù)儲(chǔ)層的修井液技術(shù) 2． 粘土穩(wěn)定劑加量的篩選 表 4 秦皇 島 32 － 6 油田粘土 穩(wěn) 定 劑 加量的 篩選結(jié) 果巖心號(hào) 油組 Kf103? m2K完井液103? m2損害率％完井液配方8 5 Nm 5 1 9 . 4 0 6 4 3 . 2 0 2 4 . 0 過濾海水＋ ％ K C S － 184 8 Nm 9 1 . 9 4 9 9 . 4 2 8 . 0 %