1、保护油气层技术保护油气层技术 中国石油长庆培训中心中国石油长庆培训中心一、绪论一、绪论二、油气层损害机理二、油气层损害机理三、保护油气层所需资料及其取得方法三、保护油气层所需资料及其取得方法四、保护油气层评价技术四、保护油气层评价技术五、保护油气层的完井液技术五、保护油气层的完井液技术六、保护油气层的试油工艺技术六、保护油气层的试油工艺技术一、绪论一、绪论（一）保护油气层的重要性（一）保护油气层的重要性（二）保护油气层的特点及主要内容（二）保护油气层的特点及主要内容（三）试油保护油气层技术的思路与原则（三）试油保护油气层技术的思路与原则 （一）保护油气层的重要性- -总论总论 各个作业过程都可
2、能损害储层: 钻井、完井、试油等，固相/滤液进入储层发生作用，不适当工艺，引起有效渗透率降低,损害储层 储层损害的危害性: 降低产出或注入能力及采收率，损失宝贵的油气资源，增加勘探开发成本 保护储层的作用与意义： 是加快勘探速度、提高油气采收率和增储上产的重要技术组成部份，是保护油气资源的重要战略措施，对促进石油工业“少投入、多产出”和贯彻股份公司“以效益为中心”的方针都具有十分重要的作用 （一）保护油气层的重要性 - -有利于发现和正确评价油气层有利于发现和正确评价油气层 探井损害储层，可将有希望的储层被误判为干层或不具开采价值,搞好钻井、完井、试油保护油气层有利于发现油气层和正确评价油气层
3、 辽河荣兴油田：1980年之前钻9口探井，均因储层损害判为没有工业价值；1989年，采用保护储层配套技术重新钻探17口井，均获工业油流，新增含油气面积18.5km2，探明原油储量上千万吨，天然气几十亿立方米。 华北岔37井第16和19层，钻井污染，电测解释为水层，射孔试油分别排出59m3和37m3钻井液滤液后，都基本出纯油，分别产油16.5t/d和11.7t/d。 （一）保护油气层的重要性- -有利于提高产能及开发效益有利于提高产能及开发效益 保护储层可减少储层损害，有利于提高储层产能及勘探开发效益 新疆夏子街油田，勘探初期用普通钻井液钻井，日产油仅36t；投入开发时，用保护储层钻井液钻开油层
4、，完井后投产，日产油一般89t，最高达每天24t，储层级别从三类提高到二类。 吐哈温米油田，开发方案设计需压裂投产才能达到所需产能，但钻167口开发井时，全面推广使用与储层特性配伍的钻井完井保护油层技术，射孔后全部井自喷投产，单井产能比设计产量提高20-30%。使用的保护储层技术每口井多投入10000元，却省掉了压裂工序，节省费用几十万元。 （二）保护油气层的特点及主要内容（二）保护油气层的特点及主要内容试油保护油气层技术的主要内容试油保护油气层技术的主要内容（1）基础资料的收集与储层潜在损害分析（2）储层敏感性与钻井完井液损害评价技术（3）储层损害机理研究（4）保护储层射孔压井液所须处理剂研
5、制与评选（5）保护储层的射孔压井液技术（6）保护储层的试油工艺技术（7）油气层损害现场诊断与矿场评价技术 （二）保护油气层的特点及主要内容（二）保护油气层的特点及主要内容保护油气层技术的主要特点保护油气层技术的主要特点1、涉及多学科、多专业和多部门的系统工程 由于油气层损害的普遍性和相互联系性，使钻开油层、测试、完井、试油、增产、投产等每一个生产作业过程均可能使油气层受到损害，而且，前一过程的油气层损害会影响后一过程的生产作业效果，后一过程没有搞好保护油气层工作，就有可能使前面各项作业中获得的保护油气层成效部分或全部丧失。所以，保护油气层技术是一项系统工程。 （二）保护油气层的特点及主要内容（
6、二）保护油气层的特点及主要内容2、具有很强的针对性 尽管油气层特性有共性的东西，其损害机理与防治措施也有共同之处。但是，由于不同油气层的沉积环境与沉积时代的差异，导致了不同油气层具有各自的个性；即使是同一油气层，处于不同的开发阶段，其特性参数亦会发生变化；此外，相同作业在不同工矿下所诱发的油气层损害也不完全相同，由此造成的储层损害机理也不一定相同，这就决定了保护油气层技术具有很强的针对性。因此，在确定每项作业的保护油气层技术措施时，应依据施工时油气层的特性和工况条件来研究确定针对性的保护油气层技术，否则，可能不会收到预期的效果，甚至可能会导致相反结果。 （三）试油保护油气层技术的思路与原则（三
7、）试油保护油气层技术的思路与原则试油保护油气层的技术思路试油保护油气层的技术思路可以归纳为以下四个方面：（1）获取试油保护油气层技术研究所需的基础资料，分析潜在损害因素与机理（2）分析评价钻井完井过程损害储层的类型、程度及原因（3）研究评价针对性的保护储层试油技术（4）试油保护油气层技术现场试验、效果评价与完善推广 （三）试油保护油气层技术的思路与原则（三）试油保护油气层技术的思路与原则试油保护油气层应遵循的原则试油保护油气层应遵循的原则1 1、解除钻井损害，减少试油损害原则、解除钻井损害，减少试油损害原则2 2、针对性原则、针对性原则3 3、配伍性原则、配伍性原则4 4、效果与效益结合原则、
8、效果与效益结合原则二、损害机理二、损害机理 ( (一）概述一）概述（二）油气层损害内因（二）油气层损害内因（三）油气层损害外因（三）油气层损害外因（四）外因作用下的油气层损害机理（四）外因作用下的油气层损害机理（五）油气层损害特点（五）油气层损害特点( (一）概述一）概述1、油气层损害机理定义2、研究油气层损害机理的目的意义3、油气层损害实质4、油气层损害类型1、油气层损害机理定义油气层损害的油气层损害的原因原因、过程过程和和结果结果原因原因：什么因素引起油气层损害 过程：过程：怎样发生的油气层损害 纯物理作用 纯化学作用 物理/化学共同作用 生物作用 物理化学生物共同作用结果：结果：油气层损
9、害会产生什么后果 2、研究油气层损害机理的目的意义认识和诊断油气层损害原因、过程和结果为制定针对性的保护或解除措施提供依据3、油气层损害实质 内因+ +外因 有效渗透率下降内因内因：油气层潜在损害因素 油气藏类型 油气层敏感性矿物 油气层储渗空间特性 油气层岩石表面性质 油气层流体性质外因：外因：引起油气层损害的条件 工作液的性质 生产或作业压差 温度 生产或作业时间 环空返速有效渗透率下降：有效渗透率下降： 渗流空间缩小 绝对渗透率降低 流动阻力增加 相对渗透率降低4、油气层损害类型缩小或堵塞渗流空间的损害缩小或堵塞渗流空间的损害 外界固相颗粒侵入堵塞 储层微粒水化膨胀/分散 微粒运移 出砂
10、 无机沉淀(包括二次沉淀) 有机沉淀 应力敏感压缩岩石 细菌堵塞 射孔压实 增加流动阻力的损害增加流动阻力的损害 水锁效应 贾敏效应 乳化堵塞 高粘液体损害 润湿性反转 流体分布状态改变（二）油气层损害内因（二）油气层损害内因1、油气藏类型-分类分类1)按岩性分为: 碎屑岩(主要为砂岩)油气藏 碳酸岩油气藏 砾岩油气藏2)按储集空间特点分为： 粒间孔隙型，如砂岩油气藏 裂缝孔隙型，如碳酸岩油气藏 裂缝性油气藏，如变质岩、火成岩3)按储层渗透性分为： 特高渗油气藏: K2000md 高渗油气藏：500mdK2000md 中渗油气藏： 100mdK500md 低渗油气藏: 10mdK100md 特
11、低渗油气藏; K10md4)按储层流体性质分为： 气藏 凝析气藏 稀油油藏 稠油油藏1、油气藏类型-与储层损害关系与储层损害关系1)高渗透和裂缝性油气藏易发生较严重的固相堵塞损害， 不易发生水锁损害原因：流动通道较大，固相颗粒可侵入很深，液相侵入易 于返排2)稠油油藏和高渗透油藏易产生出砂损害原因：这两类油藏一般胶结不好，受流体流动冲击易散架3)低渗和特低渗油气藏易发生较严重的水锁和水敏损害， 不会发生严重的固相堵塞损害原因：这两类油气藏一般孔喉小，泥质含量高，固相不易 进入，液相进入难以返排和易引起粘土膨胀2、油气层渗流空间-概念概念 储层岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质占据的空间称
12、为渗流空间或孔隙空间，渗流空间由孔隙和喉道构成。孔隙：骨架颗粒包围着的较大空间 孔隙大小反映储集能力喉道：两个较大空间的收缩部分 喉道大小和形状控制渗透能力渗流空间渗流空间反映了储层的储集性储集性和渗透性渗透性2、油气层渗流空间-表征表征 孔隙结构孔隙结构指岩石的孔隙和喉道的类型类型、大小大小、分布分布及相互连通关系连通关系1）孔隙类型 砂岩储集层 粒间孔隙微孔隙 杂基内微孔隙 矿物解理缝和岩屑内微孔隙纹理及层理缝溶蚀孔隙 溶孔 铸模孔 颗粒内溶孔和胶结物内溶孔晶体再生长晶间孔隙裂缝孔隙碳酸岩储集层原生孔隙溶蚀孔隙生物钻孔和潜孔孔隙收缩孔隙裂缝2、油气层渗流空间-表征表征不同类型孔喉的主要特征
13、孔喉类型孔喉主要特征缩颈喉道孔隙大，喉道粗，孔隙与喉道直径比接近于 1点状喉道孔隙大（或较大） ，喉道细，孔隙与喉道直径比大片状或弯片状喉道孔隙小，喉道细而长，孔隙与喉道直径比中到大管束状喉道孔隙与喉道成为一体，且细小2、油气层渗流空间-表征表征3) 孔隙结构参数孔喉大小常用如下参数表示 主要流动喉道半径均值Rz 最大连通喉道半径Rd 喉道半径均值Rm 孔喉中值R50上述参数越大，孔喉越大孔喉分布用下图表示孔隙喉道频率分布直方图横坐标横坐标表示喉道半径纵坐标纵坐标表示相应的分布频率孔隙喉道频率分布曲线直方图各直方顶边中点的连线累计频率分布曲线横坐标横坐标表示喉道半径纵坐标纵坐标为累计频率正态概
14、率曲线横坐标横坐标为-LOG2D纵坐标纵坐标为累计频率孔隙喉道频率分布直方图及频率分布曲线图频率%喉道半径（m)孔隙喉道累计频率分布曲线图非润湿相饱和度%毛细管压力（Kg/cm2)喉道半径（m)孔隙喉道分正态概率曲线图累积频率%孔喉直径2、油气层渗流空间-表征表征3) 孔隙结构参数孔喉弯曲程度用结构系数F表示F值越大，孔喉弯曲程度越大F0.1 平直型喉道 0.1F1.0 弯曲孔喉道孔隙连通程度最小未饱和孔隙体积百分数SminSmin越小，孔隙连通性越好退汞效率WeWe越大，孔隙连通性越好孔喉配位数：一个孔隙连通的喉道数配位数越小，孔隙间连通性越差2、油气层渗流空间-表征表征4)孔隙度和渗透率
15、孔隙度孔隙度和渗透率渗透率是从宏观角度来描述储层的储渗空间特性的参数。孔隙度孔隙度衡量岩石储集空间多少及储集能力大小;渗透率渗透率度量储层岩石渗透流体能力大小孔隙度与渗透率的关系 一般孔隙度高，渗透率大;有些情况孔隙度高，渗透率不一定大;渗透率与油气层损害的关系更密切渗透率与孔隙结构的关系 孔喉大、分布均匀、弯曲程度小和孔隙连通性好,则渗透率较高；否则，渗透率较低2、油气层渗流空间-影响因素影响因素 1)碎屑成分 影响岩石的强度、表面性质和孔隙类型2)骨架颗粒的大小、形状和分选大小：大小：颗粒大，粒间孔隙大，渗透率大形状形状：表面粗糙、颗粒圆度和球度较低， 则孔隙度较小，渗透性较差分选分选：分
16、选越好，孔隙度越大，渗透性越好 3)填隙物的含量和成分成分：成分：影响胶结的紧密程度含量含量：填隙物含量越高，孔隙度越低， 渗透性越差2、油气层渗流空间-影响因素影响因素4)胶结类型 常见砂岩胶结类型A.接触式胶结 胶结物极少，粒间孔，孔隙度和渗透率极好B.薄膜式胶结 胶结物呈带状分布于碎屑颗粒周围，粒间孔，物性好，此类储层少见C.孔隙式胶结 粒间孔绝大部分或全部被胶结物微孔代替，物性主要受胶结物成分影响D.基底式胶结 填隙物含量高，孔隙为微孔，物性极差，主要受胶结物成分影响2、油气层渗流空间-与储层损害关系与储层损害关系1)孔隙类型与油气层损害的关系 粒间孔隙和裂缝型储层，易受固相 损害；微
17、孔隙储层，易受液相损害2)孔喉类型与油气层损害的关系 缩颈喉道：固相侵入、出砂 点状喉道：微粒堵塞，水锁，贾敏 片状喉道：微粒堵塞，水锁，水敏 管束状喉道：水锁，水敏3) 孔喉大小与油气层损害的关系 孔喉越大，越易受到固相侵入损害 孔喉越小，越易受到液相的损害2、油气层渗流空间-与储层损害关系与储层损害关系4) 孔喉弯曲度和孔隙连通性与油气层损害的关系 孔喉弯曲度越大，孔隙连通性越差储层孔喉越易受到损害5)渗透性与油气层损害的关系 渗透性好的储层，易受到固相侵入损害；渗透性差的储层，易受到水敏、水锁和微粒堵塞损害3、油气层敏感性矿物-定义与特点定义与特点定义定义：油气层中易与流体发生物理、化学
18、和物理化学作用，而导致油气层渗透率下降的矿物， 称之为敏感性矿物。特点：特点：(1)粒径很小，一般小于37m (2)比表面积大 (3)多数位于易与流体作用的部位3、油气层敏感性矿物- -类型类型A.按矿物的化学成分分为：二氧化硅类：石英次生加大、玉髓、蛋白石长石类：钾长石、钠长石沸石类：方沸石、浊沸石、钙沸石、辉沸石等层状硅酸盐：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石混层粘土矿物、地开石、埃洛石、云母等硫酸盐矿物：石膏、重晶石、天青石碳酸岩矿物：方解石、白云石、菱铁矿硫化物：黄铁矿铁氧化物：赤铁矿、钛铁矿氢氧化物：三水铝石、水针铁矿卤化物：萤石3、油气层敏感性矿物- -类型类型B.按是否为粘土矿物分为
19、：粘土矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、混层粘土矿物等非粘土矿物：石英、长石、方解石、云母、白云石、铁矿石等C.按引起油气层损害类型分为：水敏性矿物：蒙脱石、混层矿物、降解伊利石和降解绿泥石、水化白云母晶格水化膨胀/分散引起损害盐酸酸敏性矿物：富含铁绿泥石、含铁碳酸岩 、赤铁矿等二次沉淀和释放微粒引起损害土酸酸敏性矿物：方解石、白云石、钙长石、沸石、粘土等生成CaF2、非晶质SiO2和其它化学沉淀碱敏性矿物：长石、微晶石英、蛋白石、粘土矿物等生成凝胶沉淀和增加粘土负电荷速敏矿物：各类固结不紧的粒径37m的敏感性矿物微粒运移堵塞粒表薄膜式伊利石粒表薄膜式伊/蒙混层粒表栉壳式绿/蒙混层粒表栉壳
20、式绿泥石和薄膜与桥接式伊利石桥接粒间的伊/蒙混层充填粒间的高岭石充填孔隙的绿/蒙混层充填粒间的绿/蒙混层3、油气层敏感性矿物- -产状产状聚集形态：敏感性矿物晶体的聚集形状蜂窝状：蒙脱石 黄铁矿迭片支架状：伊利石、伊利石/蒙脱石混层迭片状（蠕虫状、书本状）、管状：高岭石阶梯状：伊利石、伊利石/蒙脱石混层絮凝状：蒙脱石、伊利石、伊/蒙混层分散状：高岭石、伊利石、伊/蒙混层网状：蒙脱石片状：蒙脱石、伊利石叶片状、针叶状、绒球状：绿泥石撕裂状(丝状、毛发状)：伊利石、坡缕石4、岩石表面性质- -比表面积比表面积1)定义及单位 定义定义：单位体积岩石内颗粒的总表面积 单位单位：平方厘米/立方厘米2)岩
21、石的比表面与颗粒大小的关系 岩石的颗粒越细，比表面越大 砂岩： 比表面2300 cm2/cm33)岩石的比表面与油气层损害的关系 比表面越大，岩石孔道越小，岩石与流体接触面积越大，作用越充分，引起的油气层损害越大4、岩石表面性质- -润湿性润湿性1)定义及表示定义定义：液体在岩石表面的铺展情况,能铺展润湿， 否则，不润湿润湿程度的表示润湿程度的表示：接触角完全润湿： 0o润 湿： 90o全不润湿：180o4、岩石表面性质- -润湿性润湿性两性润湿油润湿水润湿2、作业或生产压差3、作业流体与地层流体温差4、作业或生产时间5、作业流体的环空返速（五）油气层损害特点（五）油气层损害特点普遍存在性 存在于各个生产和作业环节 存在于油井的整个寿命周期原因多样性 同一生产或作业过程,存在多种损害相互联系性 一种损害可加重或引起另一种损害具有动态性 一种损害发生后会引起内因变化 随生产的进行,内因不断变化， 内因变化,损害机理变化不可逆性 油气层发生损害后,要完全解除损害很难谢谢！
