1、The Technique of the Formation Protection石油开采-保护油气层技术b涉及多学涉及多学 科、多科、多 专专 业、多业、多 部部 门、贯门、贯 穿穿 整整 个个 作作 业业 过过 程程b具具 有有 很很 强强 的的 针针 对对 性性b研研 究究 方方 法法 上上 需需 要要 微微 观观 和和 宏宏 观、观、机机 理理 和和 应应 用用 规规 律、律、室室 内内 和和 现现 场场 相相 结结 合合b岩岩 石石 及及 地地 层层 流流 体体 特特 性性 分分 析析b机机 理理 分分 析析 及及 保保 护护 措措 施施 制制 定定b现现 场场 测测 试试 与与 诊
2、诊 断断b计计 算算 机机 模模 拟拟 仿仿 真真 预预 测、测、诊诊 断、断、评评 价价b可可 行行 性性 与与 经经 济济 性性 分分 析析b 选选 择择 合合 适适 的的 工工 作作 液液 密密 度、度、类类 型、型、组组 分、分、固固 相相 颗颗 粒粒 材材 料料 类类 型型 、尺、尺 寸寸 和和 含含 量、量、工工 作作 液液 作作 用用 时时 间间b 以以 防防 为为 主，主，解解 堵堵 为为 辅辅b 合合 理理 选选 择择 测测 试试 和和 开开 采采 压压 差差b 注注 意意 工工 作作 液液 流流 体体 与与 地地 层层 流流 体体 的的 配配 伍伍 性性b 优优 选选 各各
3、 项项 技技 术术 措措 施，施，综综 合合 考考 虑虑 有有 效效 性、性、可可 行行 性、性、经经 济济 性性孔隙体积骨架颗粒VVpfVVpf-,-,孔隙体积岩石视体积 包括孔隙体积和骨架体积孔隙内表面骨架颗粒骨架颗粒孔隙孔喉SVVllfSl -某 液 相 的 饱 和 度；Vl -某液相所占空间体积；KQ LA PPmP sLAQsa压降流体粘度，流过的长度横截面积，流量，渗透率，。,.;/;100kp,cm;cmcm K-ma;232P QP QP QPQoo1122KQ PLA PPgoo21222()KpQPPPQPgoo平均压力和平均流量下测得的气体渗透率标准状态下气体的体积流量标
4、准大气压1212()KKKgbP1KbP不同气体不同压力下的渗透率 油相：，水相：KQLA PKQLA PooowwwKKKwgwg 90。90。90。r球面：柱面：PrPrcc22cosPrc毛 细 管 力；表 面 张 力；毛 细 管 半 径；接 触 交 角 1212 PPrcc221(coscos)/rtrpPrrctp211(/)KdKSKKrrddw 1 ln/SSSS000:;近井壁损透率增高；无损害；有损害越大，损害程度就越高RQQDolQQol理论流量；实际流量Chapter Two The Core Analysis 第二章 岩心分析Section 2.1 The Overvi
5、ew on Core Analysis第一节第一节 岩心分析概述岩心分析概述_目的_意义b矿物性质：敏感性矿物的类型、产状和含量；_油气层地质研究的主要内容b孔隙介质的特性：孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙及孔喉大小、形状、分布和连通性；b岩石表面性质：比表面、润湿性；b孔隙流体性质：油气水组成，高压物性，析蜡点，凝固点，原油酸值；b岩石所处环境：岩石所出的内外环境；b岩石对环境变化的敏感性：矿物、孔隙特性、孔隙流体对环境变化的敏感性2 The Methods&contents of Core Analysis岩心分析方法和内容l 方法l 内容骨架颗粒孔隙孔喉孔隙孔喉骨架颗粒充填物3.Cor
6、ing Sample 取岩样30303030303030Section 2.2 The Core Analysis Technique&Application第二节第二节 岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用I.X-Ray Diffraction(RXD)X射线衍射l定量分析定量分析-确定矿物含量确定矿物含量 根据矿物成含量与衍射峰值强度成正比的关系来确定根据矿物成含量与衍射峰值强度成正比的关系来确定矿物含量矿物含量XIKIXiii石英石英XIXIKiii测定矿物含量；矿物相特征峰衍射强度；样中石英含量；石英特征峰衍射强度；矿物相特征峰相对于石英特征峰的强度因子。石英石英II.Scanning
7、 Electron Micrograph(SEM)扫描电镜u观测岩心的主要性能观测岩心的主要性能形态观测形态观测 骨架颗粒观测岩石骨架特征观测岩石骨架特征 矿物颗粒的大矿物颗粒的大小、产状和分布；小、产状和分布；孔隙孔喉孔面颗粒观测孔隙和喉道表面特征观测孔隙和喉道表面特征 表面松散颗粒表面松散颗粒的大小和分布、光滑性；的大小和分布、光滑性；孔隙骨架颗粒观测孔喉结构特征观测孔喉结构特征 孔隙几何形态、孔隙类型（粒间孔孔隙几何形态、孔隙类型（粒间孔隙、微孔隙）隙、微孔隙）喉道类型（缩径喉道、点状喉道、片状喉道类型（缩径喉道、点状喉道、片状喉道）、孔喉直径；喉道）、孔喉直径；孔喉充填物观测孔隙中胶结
8、物观测孔隙中胶结物 胶结物类型胶结物类型（粘土胶结、碳酸盐胶（粘土胶结、碳酸盐胶结、硫酸盐胶结、硫化物胶结）结、硫酸盐胶结、硫化物胶结）、产状、产状(充填式、衬垫充填式、衬垫式）式）充填式胶结物产状衬垫式胶结物产状含铁矿物检测含铁矿物检测（结合（结合X射线能谱仪射线能谱仪)观测损害过程中矿物的变化形态过程观测损害过程中矿物的变化形态过程 微粒运移、沉积堵塞、喉道变化微粒运移、沉积堵塞、喉道变化u样品要求样品要求 III.Slice Technique of Rock薄片技术薄片技术u主要用途主要用途 -形态观测形态观测骨架颗粒特征骨架颗粒特征 颗粒大小、粒度分布、颗粒接触关颗粒大小、粒度分布、
9、颗粒接触关系、粒间胶结物类型与结构系、粒间胶结物类型与结构(估计岩石强度估计岩石强度防砂防砂);孔隙结构特征孔隙结构特征 孔隙形状、大小、分布、连通性，孔隙形状、大小、分布、连通性，喉道形状、尺寸、分布喉道形状、尺寸、分布；孔隙和喉道表面特征孔隙和喉道表面特征 表面粗糙度、表面粘土矿物表面粗糙度、表面粘土矿物分布、含量分布、含量裂缝特征裂缝特征 宽度、发育程度宽度、发育程度IV.Mercury Injection Method for Rock Capillary Pressure Curve压汞法测定岩石毛细管压力曲线压汞法测定岩石毛细管压力曲线 测试原理Inject mercury孔径与毛
10、细管压力关系SHg 汞饱和度0Sminpcpd100%50 毛细管压力 PcPrc2cos48014020达因/cmPrrPcc.735735Pmprmca毛 细 管 压 力，毛 管 半 径，;主要用途主要用途孔隙结构特征孔隙结构特征孔喉半径分布频谱图孔喉半径分布频谱图0SHg 汞饱和度Sminpc50pd100%50毛细管压力 PcrPc.735孔隙结构特征参数孔隙结构特征参数 K 三个关键特征参数排驱压力排驱压力Pd 饱和度中值毛管压力饱和度中值毛管压力 Pc50最小非饱和孔隙体积百分数最小非饱和孔隙体积百分数Smin 0Sminpc50pd100%50SHg 汞饱和度毛细管压力 Pc排驱
11、压力排驱压力Pd 最大尺寸连通孔隙所对应的毛管压力。反映了最大尺寸连通孔隙所对应的毛管压力。反映了孔隙和喉道的集中程度和大小，是划分岩性好坏的重要指标之孔隙和喉道的集中程度和大小，是划分岩性好坏的重要指标之一。一。饱和度中值毛管压力饱和度中值毛管压力 Pc50 注汞量达到孔隙体积注汞量达到孔隙体积50时对时对应的毛细管压力。反映了孔隙中存在油水两相时，产油能力的应的毛细管压力。反映了孔隙中存在油水两相时，产油能力的大小大小,Pc50越小，岩石对油的渗透性越好，产能越高。越小，岩石对油的渗透性越好，产能越高。最小非饱和孔隙体积百分数最小非饱和孔隙体积百分数Smin 注汞压力达到仪器的最注汞压力达
12、到仪器的最大压力时，未被汞饱和的孔隙体积百分数。大压力时，未被汞饱和的孔隙体积百分数。Smin 越大，小孔隙越大，小孔隙占的孔隙体积越多，对油气渗透不利。占的孔隙体积越多，对油气渗透不利。K 三个关键特征参数含义K 孔隙结构特征参数V.其它岩心分析技术 u核磁共振成象技术 Nuclear Magnetic Resonance Imaging(NMRI)观测孔隙、裂隙中流体分布与流动情况；观察流体间、流体与岩石间的作用过程；润湿性、润湿反转u配能谱仪的扫描电镜技术 Energy Dispersive X-Ray Detector (EDS)对矿物作半定量元素分析Summary of This C
13、hapterHOMEWORKu为了控制工作液中的固相颗粒尺寸和尺寸级配，防止固相颗粒进入油层造成损害或采用屏蔽暂堵技术保护油气层，需要知道岩石孔喉的最大直径、平均直径，问可通过哪种岩心分析方法得到？为什么？Chapter Three The Lab Evaluation of Formation DamageSection 3.1 Overview 第一节 概述概述Section 3.2 The Sensitivity Evaluation of Formation Damage 第二节 油气层损害的敏感性评价No.1 速敏评价实验KQ LA Piii10 KKKiii11100%5%DwKK
14、Kmaxminmax100%KKmaxmin，分别为实验中最大和最小渗透率损害程度3070敏感程度弱中强Q P1Q P2Q P1Q P2Q P1Q P2Kw/Kf0.30.7水敏程度强中弱当，时KKKiii11100%5%DwKKKmaxminmax100%KKmaxmin，分别为实验中最大和最小渗透率损害程度3070敏感程度弱中强当，时KKKiii11100%5%DwKKKmaxminmax100%KKmaxmin，分别为实验中最大和最小渗透率损害程度3070敏感程度弱中强K2/K10.30.7酸敏程度强中弱Section 3.3 The Evaluation of Formation Da
15、mage Caused by Working Fluid工作液包括钻井液、水泥浆、完井液、压井液、洗井液、修井液、射孔液、压裂液等入井流体。u工作液损害评价实验目的u工作液损害评价实验内容工作液损害评价实验内容u静态损害评价实验u动态损害评价实验RKKsopo(/)1100%RKmKmsoop 损 害 程 度，未 损 害 岩 心 油 相 渗 透 率，损 害 岩 心 油 相 渗 透 率，22RS3070损害程度弱中强No.1 工作液静态损害评价No.2 工作液动态损害评价KiNo.3 测定损害深度不同部位的损害程度RKKsiopioi(/)1100%KiKioiopi损害前第 点的渗透率；损害后
16、第 点的渗透率No.4 其它损害评价 Summary of this Chapter岩心长度cm51015202530Koi 10-3m2.350.351.349.350.350.350Kopi10-3m2.100.200.250.260.280.350损害程度Exercise in Classhomework00.050.10.150.20.250.30.350.45101520253035core length cmpermeabilitykokopChapter Four Mechanism of Formation Damageb油气层损害的内因b油气损害的外因b油气损害的内外作用形式
17、油气损害的内外作用形式Section 4.1 The Potential Factors of Formation Damage 第一节第一节 油气层潜在损害因素油气层潜在损害因素一一.敏感性矿物敏感性矿物对损害的影响对损害的影响 1.矿物类型对油气层的损害矿物类型对油气层的损害二.孔隙和喉道结构对损害的影响三.岩石表面性质对损害的影响四四.孔隙流体孔隙流体对损害的影响对损害的影响Section 4.2 The Formation Damage Due to External Cause第二节 主要内容一一.外来液固导致的损害外来液固导致的损害分解水解吸热吸热吸热吸热放热放热uPH值升高值升高
18、导致沥青絮凝；导致沥青絮凝；u与酸反应与酸反应形成胶状污泥；形成胶状污泥；u气体进入气体进入不容性烃类衍生物增多不容性烃类衍生物增多(O2所致所致)，沥，沥青质沉淀（青质沉淀（CO2所致）所致）;u表面张力降低表面张力降低沥青质沉淀形成；沥青质沉淀形成；u温度降低温度降低温度于石蜡初凝点时，石蜡析出；温度于石蜡初凝点时，石蜡析出；u轻质组分和溶解气轻质组分和溶解气使石蜡溶解能力和初凝点降使石蜡溶解能力和初凝点降低，出现析蜡；低，出现析蜡；u晶核量的增多晶核量的增多微粒形成和外来固相颗粒侵入，微粒形成和外来固相颗粒侵入，为蜡析出提供了结晶中心。为蜡析出提供了结晶中心。u当乳状液液滴尺寸大于孔喉尺
19、寸时，形成液滴堵当乳状液液滴尺寸大于孔喉尺寸时，形成液滴堵塞和增加附近毛管阻力；塞和增加附近毛管阻力；u乳状液的粘度高，流动阻力大，导致液体堵塞。乳状液的粘度高，流动阻力大，导致液体堵塞。u硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌：厌氧菌，体积小，繁殖快；通过氧化有：厌氧菌，体积小，繁殖快；通过氧化有机物和气态氢将硫酸盐还原成二价硫获取繁殖能量。机物和气态氢将硫酸盐还原成二价硫获取繁殖能量。u腐生菌腐生菌：好氧菌，通过氧化有机质获取新陈代谢能量。：好氧菌，通过氧化有机质获取新陈代谢能量。u铁细菌：铁细菌：好氧菌，将好氧菌，将Fe2氧化成氧化成Fe3，生成，生成 Fe(OH)3 沉淀。沉淀。u细菌新陈代谢产生C
20、O2、H2S、S2、OH与Ca2+、Fe3+离子反应生成FeS、CaCO3、Fe(OH)3无机沉淀。l细菌繁殖和损害随细菌繁殖和损害随矿化度矿化度、温度温度、含油饱和度含油饱和度的的降低而增加。降低而增加。NO.1 作业压差导致的损害作业压差导致的损害导致微粒运移堵塞导致微粒运移堵塞/作业压差是液相和固相颗粒进入油层的驱动作业压差是液相和固相颗粒进入油层的驱动力。正压差驱使井内液固进入地层，负压差力。正压差驱使井内液固进入地层，负压差驱使地层流体和微粒向井内流动。驱使地层流体和微粒向井内流动。/压差越大，流速越快，容易速敏。压差越大，流速越快，容易速敏。/正压差越大，外来固相颗粒进入越深，进入
21、正压差越大，外来固相颗粒进入越深，进入的液相越大，外来液固损害越严重。的液相越大，外来液固损害越严重。导致无机和有机沉淀堵塞导致无机和有机沉淀堵塞/正压差：正压差：液相进入油层，与孔隙流体作用生液相进入油层，与孔隙流体作用生成无机和有机沉淀。成无机和有机沉淀。/负压差：负压差：地层压力降低，使地层压力降低，使CO2析出，析出，PH值升高，值升高，HCO3分解，分解，CO32浓度增加，导浓度增加，导致致CaCO3无机沉淀形成；使石蜡溶解度降低无机沉淀形成；使石蜡溶解度降低，形成石蜡有机沉淀。，形成石蜡有机沉淀。导致应力敏感损害导致应力敏感损害/除原地应力外，井眼周围应力取决于井内压力除原地应力外
22、，井眼周围应力取决于井内压力。近井壁的切向压应力随井内压力增大而减小，。近井壁的切向压应力随井内压力增大而减小，径向应力随井内压力增大而增大。因此，井内压径向应力随井内压力增大而增大。因此，井内压力增大使径向孔喉直径增大，切向孔喉缩小，有力增大使径向孔喉直径增大，切向孔喉缩小，有利于井内流体和固相进入地层；利于井内流体和固相进入地层；3 3 1 1 1 1 3 3PmPo r r r 压漏地层导致损害压漏地层导致损害/井内压力增大使径向应力增大，切向压应力减井内压力增大使径向应力增大，切向压应力减小；当井内压力增大到某一值时，切向应力变为小；当井内压力增大到某一值时，切向应力变为拉应力。如果拉
23、应力超过岩石的抗拉强度，井壁拉应力。如果拉应力超过岩石的抗拉强度，井壁岩石被拉裂，形成裂缝，导致井内液体漏失。井岩石被拉裂，形成裂缝，导致井内液体漏失。井内液相和固相漏入地层会导致严重的损害。内液相和固相漏入地层会导致严重的损害。r r地层出砂和井壁坍塌导致损害地层出砂和井壁坍塌导致损害/负压差不当，使松散地层出砂和井壁坍塌。出负压差不当，使松散地层出砂和井壁坍塌。出砂使近井壁喉道被堵，降低渗透率；同时容易导砂使近井壁喉道被堵，降低渗透率；同时容易导致井壁坍塌。致井壁坍塌。Po-PmNO.2 温度变化导致的损害温度变化导致的损害增加损害程度增加损害程度/温度升高，各种敏感性损害程度增加；流体粘
24、度降温度升高，各种敏感性损害程度增加；流体粘度降低，工作液容易进入地层，使损害深度加深。低，工作液容易进入地层，使损害深度加深。导致沉淀生成导致沉淀生成 2温度降低：放热沉淀反应生成无机沉淀温度降低：放热沉淀反应生成无机沉淀(BaSO4)；使；使石蜡析出，生成有机沉淀。石蜡析出，生成有机沉淀。2温度升高：吸热沉淀反应生成无机沉淀温度升高：吸热沉淀反应生成无机沉淀(CaCO3、CaSO4)；导致变温应力敏感导致变温应力敏感2温度升高：产生切向变温压应力，使径向喉道缩小温度升高：产生切向变温压应力，使径向喉道缩小；2温度降低：产生切向变温拉应力，使径向喉道增大温度降低：产生切向变温拉应力，使径向喉
25、道增大或形成微裂纹，有利于液相进入，导致损害。或形成微裂纹，有利于液相进入，导致损害。NO.3 作业时间对损害的影响作业时间对损害的影响工作液接触时间越长损害越严重工作液接触时间越长损害越严重/细菌损害随时间增加；细菌损害随时间增加；/进入液随时间增加。进入液随时间增加。Summary of this ChapterHomeworkChapter Five The Technique of Free Damage Drilling第五章第五章 钻井过程中的保护油气层技术钻井过程中的保护油气层技术Section 5.1 The Analysis of Factors for Formation
26、Damage Caused by Drilling第一节第一节 钻井过程中造成油气层损害的原因钻井过程中造成油气层损害的原因一.钻井过程中油气层损害的原因滤液与孔隙流体作用导致的损害滤液与孔隙流体作用导致的损害u无机盐沉淀无机盐沉淀u处理剂沉淀处理剂沉淀处理剂盐析形成沉淀处理剂盐析形成沉淀u水锁水锁产生毛管阻力产生毛管阻力u乳化堵塞乳化堵塞产生附加毛管阻力、乳化液流动阻产生附加毛管阻力、乳化液流动阻力大力大u细菌堵塞细菌堵塞菌络、粘液、导致菌络、粘液、导致FeS、CaCO3、Fe(OH)3无机沉淀无机沉淀滤液进入改变油相分布导致的损害滤液进入改变油相分布导致的损害u单相变成两相或多相，增加流动
27、阻力，导致单相变成两相或多相，增加流动阻力，导致相渗透率下降相渗透率下降负压差过大导致的损害负压差过大导致的损害u速敏速敏u析蜡、析蜡、导致导致CaCO3无机沉淀无机沉淀u应力敏感应力敏感压差压差：u滤液进入滤液进入：导致物理和化学作用；：导致物理和化学作用；u固相颗粒进入固相颗粒进入：固相堵塞；：固相堵塞；u改变井壁应力状态：改变井壁应力状态：应力敏感；应力敏感；浸泡时间浸泡时间时间越长，进入的滤液量越多；时间越长，进入的滤液量越多；环空反速环空反速环空还速越高，井壁泥饼越容易被冲环空还速越高，井壁泥饼越容易被冲掉，固相和液相就容易进入地层；掉，固相和液相就容易进入地层；钻井液性质钻井液性质
28、失水性（静、动、失水性（静、动、HTHP失水）、造失水）、造壁性、流变性、抑制性、密度。壁性、流变性、抑制性、密度。1。密度满足近平衡钻井要求。密度满足近平衡钻井要求2。低或无固相含量。低或无固相含量3。滤液性质与地层岩石矿物相配伍。滤液性质与地层岩石矿物相配伍4。滤液性质与孔隙流体相配伍。滤液性质与孔隙流体相配伍5。具有较好的造壁性。具有较好的造壁性6。具有较好的流变性。具有较好的流变性u水基钻井液水基钻井液u油基钻井液油基钻井液u气体钻井液气体钻井液1。水基钻井液。水基钻井液Warteroiloiloiloiloiloiloiloil无膨润土暂堵型聚合物钻井液无膨润土暂堵型聚合物钻井液通过
29、屏蔽暂堵层，通过屏蔽暂堵层，阻止固相颗粒和滤液进入阻止固相颗粒和滤液进入u水聚合物可溶性盐暂堵材料水聚合物可溶性盐暂堵材料u适用：适用：裂缝、低压低渗油层裂缝、低压低渗油层l暂堵材料：u酸溶型酸溶型 u水溶型水溶型氯化钠、硼酸盐氯化钠、硼酸盐u油溶型油溶型油溶性树脂油溶性树脂u单向压力型单向压力型纤维、果壳、木屑纤维、果壳、木屑屏蔽环单压力型低膨润土聚合物钻井液低膨润土聚合物钻井液降低失水、改善流变降低失水、改善流变性性u水膨润土水膨润土(少量少量)聚合物暂堵剂聚合物暂堵剂u适用：适用：低压低渗、碳酸盐裂缝油气层低压低渗、碳酸盐裂缝油气层改性钻井液改性钻井液l降低固相含量；降低固相含量；l提高
30、配伍性调整无机离子种类，提高矿化度；提高配伍性调整无机离子种类，提高矿化度；l选择合适暂堵材料、粒径和含量级配；选择合适暂堵材料、粒径和含量级配；l降低失水降低失水(动、静、动、静、HTHP失水失水)，改善流变性和，改善流变性和 泥饼质量泥饼质量l适用于各种井深结构的油气层适用于各种井深结构的油气层阳离子聚合物钻井液阳离子聚合物钻井液抑制粘土水化膨胀抑制粘土水化膨胀避免了水敏损害避免了水敏损害 缺点：成本高、环境污染大缺点：成本高、环境污染大3。可替代油基泥浆的水基泥浆钻井液。可替代油基泥浆的水基泥浆钻井液（国外）（国外）有效防止滤液进入油气层，避免粘土水化，性能达到油基泥浆效果。易塌层高压层
31、低压层屏蔽层1/22/3桥架离子桥架离子3%1/4充填离子充填离子1.5%可变形离子可变形离子=12%sP sPsPrarw暂堵层rwraPDDrrrrr ewawawPDDrw 2122 12.(/)ln(/).(/)粒孔粒孔压差、孔喉与粒径比、屏蔽层厚度间的关系压差、孔喉与粒径比、屏蔽层厚度间的关系技术要点技术要点四四.?保护油气层的低压钻井液保护油气层的低压钻井液 Underbalanced Drilling Fluid for Free Damage u空气钻井空气钻井Air Drilling Fluid空气、氮气为钻井流体空气、氮气为钻井流体u特殊设备：特殊设备：空气压缩机、增压器、
32、空气压缩机、增压器、井口旋转头；井口旋转头；u优点优点:钻速快钻速快(310倍倍)，钻头寿命长，井底，钻头寿命长，井底压力压力1Mpa、遇油气立即进入井内。、遇油气立即进入井内。空气钻井流体空气钻井流体u缺点：缺点：易出现井下爆炸起火易出现井下爆炸起火氮气为钻井流体氮气为钻井流体u缺点：缺点：氮气成本费用高氮气成本费用高u空气钻缺点：不适宜出水量大的地空气钻缺点：不适宜出水量大的地层层压风机压风机增压器增压器旋转头旋转头出口出口氮气氮气u雾化钻井液雾化钻井液Mist Drilling Fluid 将少量水、发泡将少量水、发泡剂、防腐剂，以雾状加入气流中，形成雾状流体；剂、防腐剂，以雾状加入气流
33、中，形成雾状流体；u特殊设备特殊设备:雾化器、空气压缩机、增压器、井口旋雾化器、空气压缩机、增压器、井口旋转头转头u适用于出水量小的地层适用于出水量小的地层(23m3/h)u充气钻井液充气钻井液Arerad Drilling Fluid 将空气、氮将空气、氮气充在钻井液中，形成不稳定气液两相流，以降低液柱气充在钻井液中，形成不稳定气液两相流，以降低液柱压力。压力。u泡沫钻井液泡沫钻井液Foam Drilling Fluid 由基液（水）由基液（水）、空气（氮气）、发泡剂、稳泡剂经泡沫发生器形成的、空气（氮气）、发泡剂、稳泡剂经泡沫发生器形成的一种均匀、稳定气液两相流。一种均匀、稳定气液两相流。
34、泡沫钻井的特点：泡沫钻井的特点：泡沫密度低泡沫密度低(0.0320.064g/cm3)，井底压力低；，井底压力低；携屑能量强携屑能量强(10倍于水、倍于水、45于泥浆于泥浆)泡沫强度高、粘度大泡沫强度高、粘度大液量低液量低含水量低于含水量低于25，水被束缚液膜中，水被束缚液膜中流体中无固相流体中无固相具有较好的封堵能力具有较好的封堵能力oil zone 实现近平衡钻井实现近平衡钻井尽可能降低压差尽可能降低压差选择合理密度、限制起下钻速选择合理密度、限制起下钻速度；度；降低浸泡时间降低浸泡时间u快速钻进快速钻进优选钻井参数（钻头选型、钻压、优选钻井参数（钻头选型、钻压、转速、水力参数转速、水力参
35、数泵压、排量、喷嘴组合）；泵压、排量、喷嘴组合）；u安全施工安全施工防喷、防漏、防塌、防卡；防喷、防漏、防塌、防卡；u尽量缩短非钻进时间尽量缩短非钻进时间顺利快速测试，提前作顺利快速测试，提前作好设备保养和维护；好设备保养和维护；搞好中途测试搞好中途测试发现油气，评价产能发现油气，评价产能防止因事故导致的损害防止因事故导致的损害井喷：导致井壁垮塌，速敏，有机和无机沉淀井喷：导致井壁垮塌，速敏，有机和无机沉淀,压井容易导致压漏，引起损害。压井容易导致压漏，引起损害。井漏：导致固相和液相损害井漏：导致固相和液相损害钻复杂地层的保护方法钻复杂地层的保护方法u屏蔽暂堵法：。上部为易塌高压泥页岩层的低压
36、油气层；。多组高坍塌泥页岩层夹多组易漏低压油气层；u预堵漏法：。上部为易漏低压层的高压油气层；高压泥页岩高压泥页岩低压油层低压油层低压低压油层油层高坍塌高坍塌泥页岩泥页岩高压油层高压油层低压易漏层低压易漏层水层水层油层油层一。固井质量与保护油气层的关系一。固井质量与保护油气层的关系u固井质量不好导致层间窜流固井质量不好导致层间窜流u高压水窜入油气层高压水窜入油气层u水化膨胀水化膨胀u生成沉淀生成沉淀u水锁水锁u乳化堵塞乳化堵塞u细菌堵塞细菌堵塞u速敏损害速敏损害u油相渗透率降低油相渗透率降低u油气窜入非产层或地面油气窜入非产层或地面u增产作业液窜流增产作业液窜流u套管损坏套管损坏二。水泥浆对油
37、气层的损害二。水泥浆对油气层的损害u水泥浆固相颗粒损害水泥浆固相颗粒损害u水泥浆正的颗粒进入地层，形成水化固结孔喉和水泥浆正的颗粒进入地层，形成水化固结孔喉和孔隙，导致永久性损害孔隙，导致永久性损害u水泥浆滤液进入地层导致的损害水泥浆滤液进入地层导致的损害u形成无机沉淀堵塞喉道形成无机沉淀堵塞喉道滤液中有较多的滤液中有较多的Ca2+、Mg2+、Fe2+、OH、CO32、SO42离子离子碱敏矿物分散碱敏矿物分散Ca(OH)2、CaCO3、CaSO4沉淀沉淀三。水泥浆损害的特点三。水泥浆损害的特点u压差大压差大u固相含量高固相含量高u滤失时间断、滤失量高滤失时间断、滤失量高u滤液离子浓度高滤液离子
38、浓度高u内泥饼能有效降低固液损害内泥饼能有效降低固液损害四。保护措施四。保护措施u提高固井质量提高固井质量u选用合适的水泥选用合适的水泥u改善水泥浆性能改善水泥浆性能u采用合适固井压差采用合适固井压差u提高顶替效率提高顶替效率u降低失水降低失水The Summary of This ChapterThe End Of This Chapteroil zoneoil zoneoil zone3。砾石充填完井。砾石充填完井l适用：适用：n胶结疏松、出砂严重的油气层胶结疏松、出砂严重的油气层l特点：特点：井壁渗流面积大，防砂效果好井壁渗流面积大，防砂效果好oil zone套管砾石充填完井套管砾石充填
39、完井n 适用于复合油气层裸眼砾石充填完井裸眼砾石充填完井n适用于单一油气层oil zoneoil zone4。割缝衬管完井。割缝衬管完井l适用：适用：n胶结疏松、出砂严重的油气胶结疏松、出砂严重的油气层层l特点：特点：井壁渗流面积大，防井壁渗流面积大，防砂效果好砂效果好二。完井方法选择原则l 连通性最佳，油气层损害最小；l渗流面积最大，油流阻力最小；l有效封堵复杂层，防止层间干扰和出水；l有效防塌防砂，有利于长期稳定生产；l具备后期增产措施和修井作业；l工艺简单，成本低，完井速度快。l油气藏类型n孔隙型或裂缝型n单一或复合油气层n上下是否有水层n稠油或稀油油层l油气层特性n岩层坚固性，胶结性n
40、渗透性l工程及施工要求n是否分层注水开采n是否酸化压裂n是否热采三。选择完井方法应考虑的因素一。射孔对油气层的损害机理一。射孔对油气层的损害机理孔眼压实粉碎带压实粉碎带颗粒裂缝带颗粒裂缝带渗透率损害带渗透率损害带炸药和岩炸药和岩心粉碎带心粉碎带二。保护油气层的射孔完井技术二。保护油气层的射孔完井技术l正压差射孔正压差射孔n碳酸盐胶结碳酸盐胶结粘土胶结粘土胶结n胶结物含量：胶结物含量越高，强度越高胶结物含量：胶结物含量越高，强度越高n胶结方式：基底胶结胶结方式：基底胶结孔隙胶结孔隙胶结接触胶结接触胶结n胶结方式：胶结方式：n基底胶结基底胶结颗粒分布于胶结物中颗粒分布于胶结物中n特点特点：胶结强度
41、高，孔隙度和渗透：胶结强度高，孔隙度和渗透率低率低基底胶结n接触胶结接触胶结：胶结物分布于颗粒接触处：胶结物分布于颗粒接触处n特点特点：胶结强度低，孔隙度和渗透率：胶结强度低，孔隙度和渗透率高高,含有粘土胶结物，容易出砂含有粘土胶结物，容易出砂接触胶结n孔隙胶结孔隙胶结：胶结物分布于颗粒接触处：胶结物分布于颗粒接触处和部分孔隙内和部分孔隙内n特点特点:胶结强度和渗透率间于基底和胶结强度和渗透率间于基底和接触胶结之间接触胶结之间孔隙胶结n井壁应力状态井壁应力状态n井内压力越低，井壁切井内压力越低，井壁切向应力越高，径向应力向应力越高，径向应力越低，井壁岩石就容易越低，井壁岩石就容易向井内变形破坏
42、，导致向井内变形破坏，导致出砂和井壁坍塌。出砂和井壁坍塌。n引起出砂的原因引起出砂的原因n粘土和泥青质接触胶结粘土和泥青质接触胶结-胶结强度低胶结强度低n原油粘度高、流速快原油粘度高、流速快流动阻力大，冲刷力和携砂流动阻力大，冲刷力和携砂力强。力强。n井内压力突然降低，负压差大井内压力突然降低，负压差大井壁岩石受到冲击井壁岩石受到冲击载荷和作用力大载荷和作用力大PPPTime IncreasingP3。防砂技术措施防砂技术措施n制定合理的开采措施制定合理的开采措施n合理的开采速度合理的开采速度n防止破坏油层结构和胶结强度酸化，水化破坏防止破坏油层结构和胶结强度酸化，水化破坏n防止井内压力激动防
43、止井内压力激动n正确选择完井方法正确选择完井方法n差异大的复合油气层套管内砾石充填完井差异大的复合油气层套管内砾石充填完井n单一厚层裸眼砾石充填完井单一厚层裸眼砾石充填完井二。保护油气层的防砂完井技术二。保护油气层的防砂完井技术砂桥砂桥缝眼102de elFnoilzoneoilzone2。砾石充填防砂技术。砾石充填防砂技术l技术关键技术关键n砾石尺寸砾石尺寸与岩石砂粒尺寸与岩石砂粒尺寸匹配匹配Dg=(56)d50砾石尺寸选择原则砾石尺寸选择原则l有效防砂有效防砂l有较高的渗透率有较高的渗透率 n砾石质量砾石质量尺寸合格率尺寸合格率9899%磨圆度磨圆度0.6球度球度0.6酸溶度酸溶度1%强度
44、强度:破碎砂粒小于标准破碎砂粒小于标准l砾石质量对产能的影响砾石质量对产能的影响n磨圆度越低，菱角越多，容易破碎，降低渗透率磨圆度越低，菱角越多，容易破碎，降低渗透率n球度越低，砾石越细长扁平，渗透率越低球度越低，砾石越细长扁平，渗透率越低n酸溶度越大，砾石越容易被酸溶解，砾石层就会形酸溶度越大，砾石越容易被酸溶解，砾石层就会形成洞隙，降低防砂效果。成洞隙，降低防砂效果。n强度强度:抗破碎能力。砾石破碎降低渗透率抗破碎能力。砾石破碎降低渗透率Summary of this ChapterChapter seven Technique of Formation Protection During
45、 ExploitationSection 7.1 Overview 第一节第一节 概述概述Section 7.2 Technique of Formation Protection During Production第二节 采油过程中的保护油气层技术一一 采油生产中油层损害的因素分析采油生产中油层损害的因素分析u生产压差不合理生产压差不合理-微粒脱落运移堵塞微粒脱落运移堵塞 压差过大流速快微粒拖曳力大微粒运移堵塞压差过大流速快微粒拖曳力大微粒运移堵塞 压差过大应力敏感压差过大应力敏感 瞬时形成压差瞬时形成压差v导致静止微粒启动运移导致静止微粒启动运移v近井壁岩石受到瞬间指向井内的较大推力出砂、
46、坍塌近井壁岩石受到瞬间指向井内的较大推力出砂、坍塌 压差过大过早出水形成乳化水滴增油流粘度压差过大过早出水形成乳化水滴增油流粘度、乳化堵塞，降低有效流动能力、乳化堵塞，降低有效流动能力u油层结垢油层结垢有机和无机沉淀堵塞和结垢有机和无机沉淀堵塞和结垢u原油脱气原油脱气增加流动阻力，气锁增加流动阻力，气锁?降低泵效降低泵效u油层出砂油层出砂由采油速度和砂岩胶结强度决定由采油速度和砂岩胶结强度决定 出砂原因：砂粒结强度低，生产速度快，压差建立出砂原因：砂粒结强度低，生产速度快，压差建立过猛过猛PPPTime IncreasingP二。采油过程中的保护油气层技术措施常用方法常用方法1控制生产压差和产
47、量控制生产压差和产量 抑制出砂和缓减结垢抑制出砂和缓减结垢2 解垢堵解垢堵 热洗热洗 注抑制剂注抑制剂 酸洗酸洗 磁化磁化 振荡振荡 超声波解除泥青超声波解除泥青采油过程中油层损害的 主要原因注水井采油井Section 7.3 Technique of Formation Protection During Injection Water第二节 注水过程中的保护油气层技术Oil一。注水中油层损害因素分析一。注水中油层损害因素分析注水损害的相互影响注水损害的相互影响u注水速度注水速度：低注水速度低注水速度：有利于细菌和垢的生成：有利于细菌和垢的生成 高注水速度高注水速度：导致微粒运移，加速腐蚀反
48、应：导致微粒运移，加速腐蚀反应u油滴和悬浮物油滴和悬浮物：能大量吸附化学剂，降低化学剂效果：能大量吸附化学剂，降低化学剂效果二。注水中的保护油气层技术二。注水中的保护油气层技术1。建立合理的工作制。建立合理的工作制 控制注水流速低于临界流速控制注水流速低于临界流速防止冲掉颗粒防止冲掉颗粒 注入压力低于地层破裂压力注入压力低于地层破裂压力防止水沿裂缝窜至防止水沿裂缝窜至泥页岩层，引起水化膨胀，使套管变形和破坏。泥页岩层，引起水化膨胀，使套管变形和破坏。控制注水注采平衡控制注水注采平衡缓减水指进和水锥的形成，缓减水指进和水锥的形成，防止乳化堵塞，提高驱油效果。防止乳化堵塞，提高驱油效果。2。控制注
49、水水质。控制注水水质 水质水质：指溶于水中的矿物盐、有机质、气体的总：指溶于水中的矿物盐、有机质、气体的总含量，以及水中的悬浮物含量和粒度分布。含量，以及水中的悬浮物含量和粒度分布。水质指标水质指标：物理指标、化学指标。：物理指标、化学指标。油田注水损害的解除方法Section 7.4 Technique of Formation Protection During Increamental Operation 第四节第四节 增产作业中的保护油气层技术增产作业中的保护油气层技术一。酸化作业中的油层损害及保护措施 酸液冲刷及溶解作用造成微粒运移酸液冲刷及溶解作用造成微粒运移 酸化产生水锁和润湿性
50、改变酸化产生水锁和润湿性改变添加剂选择不当添加剂选择不当酸化设计和施工不当酸化设计和施工不当 施工参数选择不当施工参数选择不当v酸浓度、酸液用量酸浓度、酸液用量腐蚀管道，引入铁离子；破坏腐蚀管道，引入铁离子；破坏骨架强度，导致出砂和油层坍塌骨架强度，导致出砂和油层坍塌v施工泵压施工泵压形成裂缝，酸液沿裂缝流动，不能有效形成裂缝，酸液沿裂缝流动，不能有效清洗井壁附近损害带；酸化后不能排除堵塞物清洗井壁附近损害带；酸化后不能排除堵塞物v排量排量导致速敏导致速敏v关井时间关井时间 酸液中固相颗粒和溶解氧进入地层酸液中固相颗粒和溶解氧进入地层二。压裂作业中的油气层损害及保护技术1。压裂作业中的油层损害
