【正文】 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。 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） 召開第一屆防止地層損害國際學(xué)術(shù)會(huì)議，此后每兩年召開一次 緒論 ?我國在上個(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)列為國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目并建 立了中國石油天然氣總公司油井完井技術(shù)中心， 1989年得到聯(lián)合國的援建，開展了與國外的技 術(shù)合作。 ） 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)場實(shí)踐相結(jié)合。 ， 忽略重力 作用，則有 LHAKQ????巖石油層物理性質(zhì) 或 —— 單位長度上的壓力降（壓力梯度） dxdpAKQ ???dxdp巖石油層物理性質(zhì) ◇ 當(dāng)有一長度為 L ，橫截面積為 A的巖心，使 其充滿粘度為 181。 由 達(dá)西定律，有 LppAKQ21 ?????巖石油層物理性質(zhì) 或 ◇ 若粘度為 1mPam2， 稱為達(dá)西；常用 103 181。 ◇ 此時(shí)井底流動(dòng)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(chǎn) 生的附加壓力下降值 ?Pa= P/wf Pwf ◇ 油氣井的生產(chǎn)壓差此時(shí)為 Pe Pwf 巖石油層物理性質(zhì) 油氣層受到損害井筒附近壓力分布 巖石油層物理性質(zhì) (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(dòng)壓力 （未損害時(shí)為 P/wf ） wfaaewfe PPPPPP ?????巖石油層物理性質(zhì) 由于是穩(wěn)定流動(dòng)，任意半徑處的流量為常數(shù) 根據(jù)達(dá)西公式，上式兩邊分別可寫成 ( 4 ) )R/Rl n (hKQPP( 3 ) )R/l n ( RhKQPP( 2 ) )R/l n ( RKhQPPwaawfaaeaewewfe???????巖石油層物理性質(zhì) 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 K)R/Rl n(KQ )R/l n( RKQ)R/l n( RKQwaaaewe????????巖石油層物理性質(zhì) 即 K)R/Rl n (K)R/l n ( RK)R/l n ( Rawaaewe??巖石油層物理性質(zhì) 所以 ( 5 ) )R/Rl n (K)R/l n ( RK )R/l n ( RKKK waaea wea ??巖石油層物理性質(zhì) （ 5）式的分母可寫成： )R/Rl n ()KK()R/l n ( RK)R/Rl n (K)R/Rl n (K)R/l n ( RK)R/Rl n (KRlnKRlnKRlnKRlnK)R/Rl n (K)R/l n ( RKwaaweawawaaweawawawaaaeawaaea????????????巖石油層物理性質(zhì) 則（ 5）式可寫成： )R/Rl n (K)KK()R/l n ( R)R/l n ( RK )R/Rl n ()KK()R/l n ( RK)R/l n ( RKKKwaaawewewaaweawea??????巖石油層物理性質(zhì) 上式即為油氣層受到損害后平均有效滲透率的計(jì)算公式 若設(shè) 則 )R/Rl n (KKKS waaa??S)R/l n ( R)R/l n ( RKKwewe??巖石油層物理性質(zhì) ◇ 一般而言，井的供給半徑及井底半徑是已 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(shù) ◇ 在上述推導(dǎo)過程中，引入了一個(gè)新的參數(shù) S 巖石油層物理性質(zhì) ◇ 此參數(shù)稱為表皮系數(shù) ◇ 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(shù) S能很好反映儲(chǔ)層的損害程度 ◇ 表皮系數(shù) S是評(píng)價(jià)油氣層損害程度的重 要參數(shù) 巖心分析 巖心分析概述 巖心分析概述 ?巖心分析的目的 ? 全面認(rèn)識(shí)油氣層的巖石物理性質(zhì)及巖石中敏感 性礦物的類型、產(chǎn)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(xiàng)作業(yè)中保護(hù)油氣層工程方案設(shè)計(jì)提供依 據(jù)和建議 巖心分析概述 ?巖心分析的意義 ? 礦物的性質(zhì) （ 特別是敏感性礦物的類型、產(chǎn)狀和含量 ） ? 滲流多孔介質(zhì)的性質(zhì) （ 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(zhì) （ 比表面、潤濕性 ） 巖心分析概述 ? 地層流體的性質(zhì) （ 油、氣、水的組成、高壓物性、析蠟點(diǎn)、凝固點(diǎn)、原油酸值 ） ? 油氣層所處環(huán)境 （ 內(nèi)部環(huán)境、外部環(huán)境 ） ? 礦物、滲流介質(zhì)、地層流體對(duì)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(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ?X射線衍射 (Xray 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(zhǔn)確的測定 ◇ XRD分析借助于 X射線衍射儀來實(shí)現(xiàn) ◇ 主要由光源 、 測角儀 、 X射線檢測和記錄儀 構(gòu)成 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ? (XRD)物相分析原理 ◇ 每一種結(jié)晶體（包括晶質(zhì)礦物）都有自己 獨(dú)特的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu) ◇ 當(dāng) x射線通過晶體時(shí)，每一種結(jié)晶物質(zhì)都有 自己獨(dú)特的衍射花樣 ◇ 它們的衍射特征可以用各個(gè)反射面網(wǎng)的面網(wǎng) 間距（ d值）和反射的相對(duì)強(qiáng)度（ I/I0） 來表示 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ◇ 根據(jù)它們?cè)谘苌鋱D譜上表現(xiàn)出的不同衍射角 和不同的衍射峰值高（強(qiáng)度）可以鑒別各類 結(jié)晶物質(zhì)，包括巖石中各種礦物的組成 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ? X射線 衍射在保護(hù)油氣層中的應(yīng)用 ◇ 地層微粒分析 （地層微粒是指小于 37?m的細(xì)粒物質(zhì)，粘土、長石、石英、菱鐵礦、方解石、白云石、石膏等。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(xiàn)礦物對(duì)應(yīng)的衍射峰的強(qiáng)度，定量分析粘土礦物的相對(duì)含量。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：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(shù)及應(yīng)用 ? 局限性 ◇ 不易鑒定微量組分礦物； ◇ 不能給出礦物的產(chǎn)狀和分布； ◇ 不能給出孔隙和孔喉的結(jié)構(gòu)和分布 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ? 掃描電鏡 (SEM)技術(shù) ? 基本概念 ◇ 掃描電鏡技術(shù)即是掃描電子顯微技術(shù) ◇ 利用類似電視攝影顯像的方式 ,用細(xì)聚焦電子 束在樣品表表面上逐點(diǎn)進(jìn)行掃描成象 ◇ 分析孔隙內(nèi)充填物類型 、 產(chǎn)狀 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ? 掃描電鏡在保護(hù)油氣層中的應(yīng)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(yùn)移損害等 ） ◇ 粘土礦物的觀測 （ 粘土礦物的類型 、 產(chǎn)狀和含量 ， 分析地層粘土水化膨脹 、 分散運(yùn)移等損害機(jī)理 ） 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ◇ 油氣層孔喉的觀測 （ 孔喉形狀 、 大小 、 與連通關(guān)系：分析儲(chǔ)層孔喉 結(jié)構(gòu) ， 為完井液設(shè)計(jì)提供依據(jù)等 ） ◇ 含鐵礦物的檢測 （利用掃描電鏡的 x射線能譜儀，能對(duì)礦物進(jìn)行半定量分析，確定鐵等敏感性礦物的種類與含量） 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ◇ 油氣層損害的監(jiān)測 （通過對(duì)比污染實(shí)驗(yàn)前后巖心孔喉變化、微粒變化，從微觀上分析地層損害機(jī)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(xué)成分 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ? 薄片技術(shù) (Slice Techhique of Rock) ? 基本概念 S ◇ 鑄體薄片厚度為 , 面積不小于 15 15mm， 一般用儲(chǔ)層巖心磨制而成 ◇ 三大常規(guī)技術(shù)之一 ， 它應(yīng)用光學(xué)顯微鏡觀察 薄片 ◇ 直接觀察儲(chǔ)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(jié)情況等 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ? 薄片分析技術(shù)在保護(hù)油氣層中的應(yīng)用 ◇ 巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 （ 研究儲(chǔ)層顆粒間接觸關(guān)系 點(diǎn)面接觸 、 點(diǎn)線接觸 、面面接觸等 膠結(jié)情況 、 膠結(jié)物的種類等 ， 初步估計(jì)巖石強(qiáng)度 ） ◇ 骨架顆粒的成分及成巖作用 (沉積作用 、 壓實(shí)作用 、 膠結(jié)作用等對(duì)儲(chǔ)層潛在損害因素的影響 ) 巖心分析技術(shù)及應(yīng)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(jì)算面孔率及微孔隙率等儲(chǔ)層特征參數(shù)、研究孔喉尺寸大小、分布和類型，進(jìn)而研究儲(chǔ)層潛在損害因素 ) ◇ 不同產(chǎn)狀粘土礦物含量的估計(jì) (粘土礦物的種類、含量、產(chǎn)狀分析，粘土礦物總量的校正 ) 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ◇ 熒光薄片應(yīng)用 提供儲(chǔ)層有效儲(chǔ)集和滲流性質(zhì)，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(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 巖心分析技術(shù)及應(yīng)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(xì)管 壓力 ◇ 注入汞的每一點(diǎn)壓力代表一個(gè)相應(yīng)孔隙半徑 下的毛管壓力 巖心分析技術(shù)及應(yīng)用 ? 壓力和孔喉半徑的關(guān)系為 pc= pc—— 毛管壓力， MPa r—— 毛管半徑， μ