保护油气层技术发展方向及挑战

,一、保护油气层技术二、保护油气层技术发展概况三、保护油气层技术现场应用及效益四、保护油气层技术发展方向及挑战,主要内容,一、保护油气层技术概述,保护储层技术是一项多专业、多学科的综合配套技术，简单地讲就是在油气层勘探开发中防止储层伤害，低成本高效率地勘探开发油气层的系列技术。,几个重要的概念,储层、储集层、油层、油气层凡是能够储集石油和天然气等，并在其中流动的岩层称为储集层。（reservoir, gas or oil bearing reservoir）,地层损害、地层污染、油气层污染、油(气)层伤害（ formation damage)当钻井、完井、采油、增产、修井等各种作业时，在储集层近井壁带造成流体产出或注入自然能力下降的现象,保护油气层技术、保护储(集)层技术、防止地层污染技术保护储层技术是一项多因素多学科的综合配套技术，简单地讲就是在油气层勘探开发中防止储层伤害，低成本高效率地勘探开发油气层的系列技术。,地层损害导致的危害,降低产能与产量，影响试油与测井资料解释的正确性，严重时导致误诊、漏掉油气层，还会造成储层储量与产能估算不准、影响合理制定开发方案。增加试油、酸化、压裂、解堵、修井等井下作业的工作量，增加油气生产成本。影响最终采收率。消除地层损害的技术措施成本高、作用效果有限。,保护油气层的重要性,勘探过程中，保护油气层工作的好坏直接关系到能否及时发现新的油气层，油气田和对储量的正确评价。保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高。油田开发生产各项作业中，搞好保护油气层有利于油气井的稳产和增产。,保护油气层技术的特点,1、系统性保护油气层技术是一项涉及多学科、多部门的系统工程技术。认识储集层、保护储集层和开发（含改造）储集层要注意以下四个方面：认识储集层、保护储集层和开发改造储集层都是一项系统工程各个作业环节都存在地层损害，因此保护油气层技术要互相配合，按系统工程进行整体优化；储集层损害的诊断、预防和处理、改造也是一项系统工程；保护油气层的技术和经济效益也是一项系统工程。,2、针对性保护油气层技术的针对性很强。储层特征不同（储层岩石、矿物组成、物性特征、流体性质等）作业特征及其开发方式不同储层产能不同,3、高效性保护油气层技术是一项少投入、多产出的新技术。保护储层单井投入相对较低实施保护技术后对于一个高产井每提高的产量就意味着巨大的经济效益；降低生产井改造成本；延长油气井生产寿命；提高油气田最终采收率；提高注水井注水效益，降低其成本。,岩心分析和储层特征研究油气层损害的室内评价损害机理诊断（潜在或已经发生）保护油气层钻井技术保护油气层固井技术保护油气层完井、投产技术油气田开发生产中的保护技术油气层损害的矿场评价技术油气层损害诊断与控制的软件系统,主要研究内容,主要研究内容,岩心分析和储层特征研究技术 常规岩心分析技术：常规岩心分析、X-衍射分析、扫描电镜分析、薄片分析、毛管压力分析油气水分析特殊岩心分析技术：微模型可见技术、CT(Computerized Tomograph)、核磁共振扫描成象技术NMRI(Nuclear Magnetic Resonance Imaging),分析手段,资料收集、岩心观察宏观描述，裂缝普通岩心分析孔隙度、渗透率、饱和度、薄片分析、SEM、XRD、化学分析、能谱/电子探针、压汞毛管压力曲线测定特殊岩心分析流体性质目的物性、孔喉、结构和矿物内部环境和外部环境潜在损害问题分析和预测,岩心分析和储层特征研究技术,油气层损害的室内评价,静态、动态敏感性实验油（水）速敏、 水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏感正反向流动实验体积流量评价系列流体渗透率评价酸液评价润湿性评价相对渗透率离心机法毛管压力曲线快速评价钻井完井液体系评价实验（模拟损害实验）,损 害 机 理 诊 断 （潜在或已经发生）,岩心组成、结构、物性分析、潜在问题作业环节、施工条件、工作流体性质调查中途测试、测井、完井测试（试油）分析模拟实际工况下流体岩石相互作用实验岩心的代表性损害机理,钻井过程中的损害,损害类型固相颗粒侵入粘土矿物水化、去水化水敏、盐敏、碱敏毛细管作用水锁、乳化堵塞、润湿反转化学沉淀微粒运移处理剂吸附井喷、井漏、井塌,影响损害的工艺因素压差P浸泡时间环空流速和流态钻井完井液体系及性能 固相含量 粒子级配 液相与地层流体配伍性 液相与储层岩石配伍性 处理剂性质,保护油气层钻井技术,选用与油气层相配伍的钻井液 水基、油基、气体类降低压差，实现近平衡钻井 孔隙、破裂、坍塌压力和地应力剖面 合理井身结构，裸眼段处于同一压力系统缩短浸泡时间搞好中途测试防止井喷、井漏、井塌等复杂情况,固井作业中的损害,固井质量问题 油气水层相互干扰和窜流 注入流体在各层中窜流 油气窜入非产层固相侵入液相侵入水泥浆过早固结，井漏,保护油气层固井技术,提高固井质量改善水泥浆性能选用合理密度，控制压差，防油气侵和井漏提高顶替效率防水泥浆失重引起环空窜流推广应用注水泥设计软件降低水泥浆滤失量小于250ml钻井采用屏蔽暂堵技术,保护油气层完井技术,完井方式射孔完井裸眼完成割缝衬管砾石充填油气藏地质特性工程措施及开发要求,保护油气层的射孔完井技术,损 害 因 素成孔过程损害固相堵塞射孔参数不合理射孔压差不当压持效应射孔液损害,保 护 技 术负压差射孔，确定合理负压值配伍的优质射孔液射孔参数优化设计与屏蔽暂堵技术配套实施,保护油气层试油（气）技术,损害表现频繁起下管柱，增加压井机会工序配合不紧凑，延长压井时间压井液性能不良,保护技术采用多功能管柱射孔和测试联作射孔和有杆泵生产联作各工序配合紧凑，缩短压井等候时间采用优质压井液,保护油气层酸化技术,损 害 方 式酸渣生成水敏溶解胶结物，出砂微粒运移液锁Fe(OH)3, CaF2沉淀二次沉淀前置液损害外加剂损害固相侵入,保 护 措 施抗酸渣剂、前置液控制滤失，加粘土稳定剂优选配方控制注入排量和反排速度防乳化预处理，铁螯合剂预处理配伍性，加互溶剂筛选处理剂工作液严格过滤,保护油气层压裂技术,损害方式液锁压裂液残渣水敏乳化固相侵入,保 护 措 施降低油水界面张力，注气，热处理优选压裂液加粘土稳定剂防乳化剂严格过滤,开发生产中的损害特点,油气藏动态性流体、物性、岩性、应力损害周期长可达油气田整个生命期损害范围大井间任何部位损害复杂性设备多、工艺流程长损害叠加性系列过程损害叠加损害累积性使某些微弱的损害强化,开发生产中的保护技术,注水过程中的保护技术混相驱过程中的保护技术注蒸汽过程中的保护技术聚合物驱过程中的保护技术ASP复合驱过程中的保护技术采气过程中的保护技术,油气层损害的矿场评价技术,目 的评价损害程度（油气层保护程度）求取有效渗透率应 用 方 面及时发现正确评价判定损害原因和作业环节为解除损害提供依据,油气层损害的矿场评价技术,试井评价试井资料分析常规试井现代试井产量递减分析注入能力递减分析表皮系数,测井评价时间推移测井深浅双测向测井和微球形聚焦测井统计回归分析,表皮系数（S）,油气藏类型 损 害 自然状态 强 化孔隙性均质 0 0 0裂缝性非均质 -3 -3 -3对于均质油气藏 S=02 210 10 轻微 较严重 严重 S=02 25 510 10 轻微 中等 较严重 严重,保护油气层技术的研究方法（技术思路）,1、分析所研究油气层的岩石和流体特性，以此为依据来研究该油气层的潜在损害因素与机理。（潜在损害因素分析）2、收集现场资料，开展室内试验，分析研究每组油气层在各项作业过程中潜在损害因素被诱发的原因、过程及防治措施。 （损害机理分析、防护措施研究）,3、按照系统工程研究各项作业中所选择的保护油气层技术措施的可行性与经济上的合理性，通过综合研究配套形成系列，纳入钻井、完井与开发方案设计及每一项作业的具体设计中。 （实施技术研究、方案设计、现场试验）4、各项作业结束后进行诊断与测试，获取油气层损害程度并评价保护油气层的效果和经济效益。然后反馈给有关部门，视情况决定是否继续研究改进措施或补救措施。（效果检测与评价、推广应用）5、计算机预测、诊断、评价和动态模拟。,基本原则,1、以预防为主，解堵为辅地层损害常常是不可逆的解堵损害困难、成本高、效果差2、尽可能不让入井流体进入或少进入油气层入井流体进入后可能造成地层岩石或流体复杂的物理化学变化入井流体返排常常困难3、进入的流体应与储层岩石或流体配伍,4、系统实施保护油气层技术防止保护油气层的效果因后期作业而前功尽弃5、优选各项保护油气层技术时，注意技术的先进性、有效性、经济性和可行性,二、储层保护技术的发展概况四个阶段：第一阶段1960年前-概念形成阶段 国外已开展防止地层损害技术和研究，并在生产中有所应用。 50年代川中会战, 60年代大庆会战,提出诊断水敏性的配套分析技术，包括流动实验、XRD、膨胀实验、显微镜观察粘土矿物分布国内研究历程50年代川中会战，提出钻井液密度不宜过高60年代大庆会战，严格要求打开油气层钻井液的密度和滤失量,二、储层保护技术的发展概况第二阶段1960-1980年-初步研究阶段 我国石油业开始注意地层损害问题，并有所应用。长庆油田岩心分析与储层敏感性分析,扫描电镜的应用，研究粘土矿物的产状进一步明确微粒分散/运移的普遍性实验直观显示微粒移位（脱落）、运移、沉积、堵塞过程，理论阐明机理如何控制微粒运移发生是有商业前景的技术：研制粘土稳定剂1974年始，SPE召开专题会议观念更新：损害后补救预防损害,二、储层保护技术的发展概况第三阶段1980-1990年-国内系统研究阶段 我国开始全面系统研究地层损害机理及防止污染技术。,国外研究：实验技术：薄片分析、X-射线衍射、XRD小角散射、扫描电镜、背散射技术（BSD）、高分辨率透射电镜CT-扫描、NMR、环境扫描电镜、原子力显微镜（AFM）损害机理：分散/运移、结构膨胀、云母蚀变、差异溶解、微结构破坏诊断与控制技术：暂堵概念和技术、粘土稳定剂、欠平衡钻井、人造油基泥浆、MMH技术观点：井壁稳定与油气层保护统一，保护与改造相统一，多学科合作1998年欧洲地层损害专题会议,第四个阶段1990年以来-推广应用及新技术研究阶段 全面推广应用保护储集层技术，并取得明显的经济效益。 1、保护储集层技术的正式出版；2、吐哈三间房保护油气层技术系统应用技术研究；3、河南油田下二门保护油气层技术研究。,四、保护油气层技术发展方向及挑战,保护油气层技术的发展现状保护油气层新技术简介保护油气层技术的发展方向,储层保护的发展,高孔高渗砂岩油气层中低渗透砂岩油层裂缝性/低渗特低渗/致密油气层,保护油气层技术的发展现状,保护油气层技术的发展现状,特殊油气藏损害机理研究保护油气藏钻井完井液技术的精准化和系统化保