石油勘探开发过程中油层保护与改造新技术研究与应用

石油勘探开发过程中油层保护与改造新技术研究与应用,2007年度,中国石油大学(华东)中国石化胜利油田分公司中国石油大港油田分公司,国家科技进步奖项目,主要汇报内容,一、立项背景二、总体思路三、创新点和关键技术四、经济效益及社会效益五、完成人情况,一、立项背景,石油勘探开发中的油层损害会严重影响新油田的发现和油井产量。勘探开发全过程的油层保护一直是国际石油工程界最为关注的重大技术攻关方向之一，是有待解决的重大国际难题。,比胜利油田的年产油量还多。,一、立项背景,1、油气勘探中钻井液对油层的损害,目前全国每年新钻2万多口井。,所采取的保护油气层钻井液技术主要有：,2、修井、注水过程中对油层的损害,目前全国有10多万口井（约占总井数的5060以上）需要频繁修井和长期注水。,3、对已损害井的解堵技术方面,而诊断油层损害是实施解堵的关键。,目前全国有10万口左右的井（约占总井数的5060以上）已发生损害(油层被堵塞)，必须实施解堵，恢复或增加产量。,4、出砂井的治理方面,目前全国有6万口左右出砂井（约占总井数的3040以上），使油井产量下降幅度大，甚至无法正常生产。,钻井液技术,修井、注水过程,已损害井,出砂井,油膜法,水解法、极化法,多要素融合法,定量模拟和优化设计法,研发“零损害”钻井液新技术,研发可水解高弹性修井液、脉冲电磁水处理新技术,研发油层改造新技术,研发出砂治理新技术,建立全过程的系列油层保护与改造新技术，形成系统工程。,二、总体思路,(一)“零损害”钻井液技术的研究,难点,1、油层的孔喉直径分布不清楚、分布范围宽，非均质性非常严重。2、目前的屏蔽暂堵和无侵入钻井液技术，不能对全油层实现很好封堵、损害率大等。,三、主要研究内容及创新点,根据“吸附”、“成膜”理论，采用“油膜”法，发明了钻井液“油膜”暂堵剂，通过在井壁上形成高强度油膜，该油膜可通过射孔或原油溶解而解除，实现了对油层接近“零损害”。,原理,(一)“零损害”钻井液技术的研究,在井壁上快速形成一层韧性强、渗透性极低的“油膜”。,关键技术,(一)“零损害”钻井液技术的研究,对比表明：在相同条件下提高产量1.5倍以上。,效果,(一)“零损害”钻井液技术的研究,创建了对不同渗透性油层接近“零损害”的钻井液新技术体系。,创新点,(一)“零损害”钻井液技术的研究,与国内外同类技术对比,(一)“零损害”钻井液技术的研究,(二)修井、注水过程中保护油层技术研究,1、岩石特性、储渗空间、流体性质等已发生变化。2、要求水质处理费用低、高效等。,难点,1、采用“水解”法，通过在井壁上形成封堵带，修井作业完成后，该封堵带可自行水解，研发了可水解高弹性修井液。,原理,(二)修井、注水过程中保护油层技术研究,1、在井壁上快速形成一层强度高、渗透性极低、水解时间可控的封堵带。2、对注入水进行“强极化”处理。,关键技术,(二)修井、注水过程中保护油层技术研究,对比表明，产量提高2倍以上。,效果,(二)修井、注水过程中保护油层技术研究,实现了修井液接近“零漏失”和注入水“强极化”。分别创建了可水解高弹性修井作业和注水过程中脉冲电磁水处理保护油层新技术。,创新点,(二)修井、注水过程中保护油层技术研究,1、已授权发明专利1项(200510066577.3)2、已通过实审的发明专利1项(200510072118.6)。,专利,(二)修井、注水过程中保护油层技术研究,脉冲电磁水处理装置,与国内外同类技术对比,(二)修井、注水过程中保护油层技术研究,1、油水井经历的时间长(有的长达几十年)，作业环节众多、复杂。2、油层物性和环境不断发生变化。3、油水井损害机理、原因复杂(往往十几种损害机理同时存在)。,难点,(三)对已损害井的诊断和解堵技术研究,采用“可视化”、“定量化”、“多要素融合法”，研发了油层损害类型和程度的定量诊断和解堵优化新技术。,原理,(三)对已损害井的诊断和解堵技术研究,1、研发定量评价仪器。2、油层损害类型和程度的定量诊断。,关键技术,(三)对已损害井的诊断和解堵技术研究,1、国内十大油田的现场应用证明，诊断成功率95%、准确率92%以上。2、对比表明，日产量增加4.2倍、累计增油量提高7.7倍以上。,效果,(三)对已损害井的诊断和解堵技术研究,1、发明了模拟油层条件、可视化损害机理评价仪器，以及抗剪切强度检测仪。2、研发了模拟油层条件的损害原因、类型和程度定量诊断及解堵优化新技术。,创新点,(三)对已损害井的诊断和解堵技术研究,已授权发明专利1项。,专利,与国内外同类技术对比,(三)对已损害井的诊断和解堵技术研究,(四)对出砂井的预防和治理研究,1、油层经历的过程复杂；2、地层流体的性质、岩石性质、出砂空间等不断变化。3、油层出粉细砂越来越严重。,难点,1、采用岩石力学等理论，研发了油层连续出砂空间定量模拟和防砂方法优选新技术；2、研发了系列防砂技术方法和配套的系列防砂工具。,原理,(四)对出砂井的预防和治理研究,出砂井连续出砂空间的定量模拟。,关键技术,(四)对出砂井的预防和治理研究,1、国内十大油田现场应用证明，定量模拟成功率95%、准确率93%以上。2、对比表明，防砂有效期和累计增油量提高2倍以上。,效果,(四)对出砂井的预防和治理研究,创建了出砂空间定量模拟新技术，研发了系列防砂新工具和系列防砂新方法。,创新点,(四)对出砂井的预防和治理研究,1、已授权实用新型专利5项；2、已通过实审的实用新型专利1项。,专利,(四)对出砂井的预防和治理研究,与国内外同类技术对比,(四)对出砂井的预防和治理研究,发明了“零损害”钻井液,创新了模拟油层条件的定量诊断、解堵优化新技术,发明了可水解高弹性修井作业暂堵剂和脉冲电磁水处理技术,发明了模拟油层条件、可视化损害机理评价方法和仪器，并发明了抗剪切强度检测仪,创新了油层连续出砂空间定量模拟和防砂优化新方法、新工具,1,2,3,4,5,敬请专家批评指正并提出宝贵意见谢谢！,四、经济效益及社会效益,1、20012006年已在国内十大油田应用,四、经济效益及社会效益,目前我国总井数约为16万口，本项目已在10大油田累计实施1.06万井次，占总井数的7左右，仍有广阔的推广空间。本项目累积增油368万吨。增收节支总额30.9亿元。总的投入产出比达到1：6.54。,2、应用效果,3、知识产权情况,四、经济效益及社会效益,已授权的专利,已通过实审和进入实审的专利,3、知识产权情况,4、论文、专著、获奖、人才培养,近几年发表论文178篇，其中被SCI、EI等收录21篇，被引用达79次以上，出版专著2部。,获省部级科技进步一等奖2项。,培养了23名博士生、近百名硕士研究生。,四、经济效益及社会效益,四、经济效益及社会效益,5、对行业技术进步促进作用,本项目经历6年的产、学、研紧密联合攻关，使创新技术经受考验，日趋成熟，目前形成了69项新规范、58项企业标