保护储层技术.ppt

1、保护储层技术,TheTechniqueoftheFormationProtection,联系方式,保护储层技术,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。特点：新技术、专业综合课,保护油气层技术徐同台等编著石油工业出版社2010年,主要教学参考书,1、保护储集层技术，张绍槐、罗平亚编著，石油工业出版社出版，1993年5月2、油气田地质特征与钻井液技术，徐同台主编，石油工业出版社出版，1998年7月,第一章绪论3学时第二章岩心分析3学时第三章油气层损害的室内评价4学时第四章油气层损害机理4学时第五章钻井过程

2、中的保护储层技术4学时第六章完井过程中的保护储层技术4学时,学时安排,第七章油气田开发过程中的保护储层技术2学时第八章油气层损害的矿场评价技术1学时第九章保护储层技术发展方向1学时认识实验4学时复习考试2学时合计32学时,学时安排,1、了解保护储层技术在石油天然气勘探开发中的重要性、必要性和紧迫性；2、掌握保护储层技术的主要技术思路、分析研究及应用方法；3、掌握保护储层技术的基本原理、主要技术内容、主要实验内容；4、将保护储层技术和所学的专业知识有机融合，并在实践中应用。,教学目的目标,1、作业：2-4次；2、课堂教学：28-30学时；3、实验教学：2-4学时，认识实验；4、考试资格：作业：大

3、部分完成（无抄袭）实验：参加并完成实验报告课堂教学：24学时以上,教学要求,一、保护储层技术的概念与基本内容二、保护储层技术发展概况三、保护储层技术现场应用及效益四、几个基本概念,第一章绪论,一、保护储层技术概述,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,gasoroilbearingreservoir）,地层损害、地层污染、油气层污染、油(气)层伤害（formationdamage

4、)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。,例：用有效井眼半径表示地层损害程度

5、,假设试井参数的有效井眼半径为rw，井眼半径为rw,则rw=rw*e-s，进一步假设，rw=15.24cm，s=19.78则有rw=39.0110-9cm,用有效半径表示地层损害程度,例：江汉油田王平一井,该井目的层为江汉特有的盐间非砂岩地层。储层裂隙发育、岩石矿物成份复杂，钻井过程中泥浆伤害油气层严重，该井投产后日产3-30吨，但产量迅速下降，通过土酸酸化、冲检作业产量才有所恢复，酸化冲洗作业过程中返出了大量的泥浆、重晶石，表明钻井完井过程中储层受到了严重的污染损害。,保护储层的重要性,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

6、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。,保护储层技术的特点,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。认识储集层和保护储集层和开发（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

7、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

8、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(ComputerizedTomograph)、核磁共振扫描成象技术NMRI(NuclearMagneticResonanceImaging),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,岩心分析和储层特征研究技术,储层特征分析研究技术,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

9、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,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泥浆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,

10、选用与油气层相配伍的钻完井液水基、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

11、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

12、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

13、评价损害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000裂缝性非均质-3-3-3对于均质油气藏S=0221010轻微较严重严重,油气层损害诊断与控制的软件系统,保护油气层技术数据库敏感性预测软件实验结果处理软件损害模拟软件伤害源分析系统,工作液设计软件试井分析集成软件优化射孔软件直井、水平井产能预测软件欠平衡钻井设计软件,保护储层技术的研究

14、方法（技术思路）,1、分析所研究储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

15、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。,储层特征,储层潜在损害因素,诱发因素,地层损害机理、原因及程度,保护油气层技术,现场试验,推广应用,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排污困难、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、保护储层技术的发展概况四个阶段：第一

16、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,国外研究历程Fancher(1933)实验发现K空气与K水不一致JohnsonandBeeson(1945)发现K淡水与K盐水也不一样，受粘土含量和蒙脱石含量控制Monaganetal(1959)提出地层损害的概念，如何恢复淡水损害的渗透性，防止淡水与粘土作用Jonnes(1964)发现高矿化度变化为淡水产生土锁(clayblocking)LandandBaptist(1965)数百块岩心实验未能建立蒙脱石与水敏损害程度的关系，表明粘土膨胀不是产生水敏的主要原因Mungan(

17、1965)揭示不含膨胀性粘土的地层也照样会发生损害，且还会由pH值的变化引起,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

18、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。,两个重要标志：,-国家75重点科研项目的建立与攻关：保护油气层防止污染的钻井、完井技术研究-1989年，联合国计划开发署（UNDP)援建的油气井完井技术中心（CWCT/SWPI)正式成立。,油井完井技术中心,国内外著名的唯一的专门从事保护油气层和完井技术科学研究、技术培训、技术服务的中心，国内外著名的一流的保护油气层技术权威机构和技术原创性科技研究中心。先后承担了国内外各种重大保护油气层项目100多项，先后获得

19、国家级、省部级及校局级成果500多项，专著、论文计几百篇部。在国内外20多个油田或公司进行过技术合作和和技术服务，培养国内外保护油气层技术专门人才20000名以上。,电镜/能谱岩矿定性组份、微观结构、液体作用动态变化,完井中心部分实验设备,图像分析仪岩矿组份、结构、孔喉结构、成岩作用,完井中心部分实验设备,X射线衍射岩矿组份、粘土矿物、晶体结构变化,完井中心部分实验设备,完井中心部分实验设备,裂缝扫描仪（自制）开度、导流能力、应力敏感性、渗透率贡献,激光粒度仪分析有害固相、设计合理固相粒度级配与浓度,液相组份与性质分析有害组份与不合理性质，优化工作液,完井中心部分实验设备,HTHP动态损害仪（

20、自制）模拟工况下评价完井液损害的岩心动态流动实验,固相损害实验(自配)可视性分析固相颗粒的损害程度，优化工作液,完井中心部分实验设备,低密度压井液（修井液）试验装置（自制）,裂缝损害评价装置（自制）,完井中心部分实验设备,HTHP酸化解堵评价仪（自制）,HTHP完井液损害评价仪（自制）,完井中心部分实验设备,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

21、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。,三、保护储层技术的现场应用及效益,应用范围：已应用于石油勘探开发的各个技术环节，尤其是保护油气层的各种钻井完井液技术。钻井以屏蔽暂堵钻井完井液为特色，以相应的钻井完井工艺措施为辅助完井优化射孔技术、试油射孔液、完井液技术，修井、洗井液技术、酸化、压裂过程中的保护油气层技术,采

22、油采油生产过程中的保护油气层技术、提高采收率（蒸汽驱、表面活性剂驱）作业中的保护油气层技术、修井洗井过程中的保护油气层技术注水注水井预处理技术、配伍性注水技术、梯度注水技术、水质控制与水质保证体系,应用井数1992-2001年10000口（应用井）1992-2003年西南石油大学试验井1500口熊汉桥参与的试验井：300口88-9120口（华北、土哈）91-9330口(南阳、辽河、渤海、中原）94-98100口（塔里木、南阳、四川、滇黔贵、中原等）99-03150口（中石化华北、土哈、塔里木、江汉、南阳、塔里木、中原、四川等）效益平均增产原油10-20%，直接经济效益2亿元/年,成功应用实例,

23、吐哈油田（中低渗砂岩储层）塔里木宝浪油田（中低、特低渗砂岩储层）塔里木依南油田（低渗特低渗裂缝性高压气藏）江汉建南气矿（特低渗裂缝低压气藏水平井）长庆油田河南下二门油田深层系（低渗砂岩油气储层）,吐哈油田,试验形式：合作研究项目时间：91-94试验井：189口效益：平均增产原油30.4%获集团公司科技进步成果一等奖,宝浪油田,试验形式：合作研究项目时间：95-98试验井：12口表皮系数5.17-1.94采油指数平均提高106.4%,建平井的成功应用,建平井碳酸盐岩地层水平井（裂缝性地层）创水平井段长度国内记录水平井井段长度1044.30m，创国内最长记录,全井钻井完井液性能良好钻井完井液性能良好，钻进顺利，泥浆基本无漏失，无卡钻等油气显示正常钻开气层时显示强，随后迅速变弱油井产量喜人无阻流量46万方，稳定产