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(5)计算机预测、诊断、评价和动态模拟。
(6)组织管理与监督。
◆研究和实施保护油气层技术的原则
(1)以经济效益为中心,以提高油气层产能和采收率为目标;
(2)技术进步、经济效益和环境保护要统筹考虑;
(3)任何保护技术都应有利于及时发现、有利于准确评价、有利于高效开发;
(4)立足以预防损害为主,解除损害为辅;
(5)各作业环节的保护技术要前后照应,做到系统整体优化,实现全过程保护;
(6)在保护中开发油气藏,在开发中保护油气藏;
(7)不该进入储层的工作液尽量避免进入,至少要少进入;
(8)凡进入储层的固相和液相都能够通过物理、化学和生物化学方法予以解除;
(9)不可避免要进入的工作液,应该与油气藏配伍,且不含固相;
(10)力争减少井下事故,避免各种复杂情况发生,否则前功尽弃。
第二章
◆岩心分析的目的和意义
1.岩心分析的目的
(1)全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、产状、含量及分布特点;
(2)确定油气层潜在损害类型、程度及原因;
(3)为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议。
2.岩心分析的意义
岩心分析是保护油气层技术的基础和重要组成部分。
◆岩心分析揭示的内容及所用的方法
◆扫描电镜
1.扫描电镜分析技术原理
扫描电镜通常由电子系统、扫描系统、信息检测系统、真空系统和电源系统五大部分构成(图2-4),它是利用类似电视摄影显像的方式,用细聚焦电子束在样品表面上逐点进行扫描,激发产生能够反映样品表面特征的信息来调制成像。
2.扫描电镜在保护油气层中的应用
1)油气层中地层微粒的观察2)粘土矿物的观测3)油气层孔喉的观测4)含铁矿物的检测
5)油气层损害的监测
◆薄片技术
1、薄片分析技术
制作铸体薄片的样品最好是成形岩心,将岩心按需要方向切磨成厚度为0.03mm,能让可视光通过薄片,进行岩石学分析的技术。
2、薄片分析技术在保护油气层中的应用
1)岩石的结构与构造2)骨架颗粒的成分及成岩作用3)孔隙特征4)不同产状粘土矿物含量的估计
5)荧光薄片应用
◆压汞法测定岩石毛管压力曲线
由毛管压力曲线可以获得描述孔喉分布及大小的系列特征参数,确定各孔喉区间对渗透率的贡献。
1.基本原理
原理是汞对大多数造岩矿物为非润湿,对汞施加压力后,当汞的压力和孔喉的毛管压力相等时,汞就能克服阻力进入孔隙,计量进汞量和压力,根据进入汞的孔隙体积百分数和对应压力就得到毛管压力曲线。
压力和孔喉半径的关系为:
2.毛管压力曲线在保护油气层中的应用
1)储集岩的分类评价2)油气层损害机理分析3)钻井完井液设计4)入井流体悬浮固相控制
5)评价和筛选工作液
◆几种主要岩心分析技术的特点及应用
第三章
◆五敏的概念、实验目的、实验原理、实验数据、评价指标
油气层敏感性评价包括:
速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏等五敏实验。
一、速敏评价实验
1、概念:
油气层的速敏性是指在钻井、测试、试油、采油、增产作业、注水等作业或生产过程中,当流体在油
气层中流动时,引起油气层中微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象。
2、目的:
(1)找出速敏临界流速和速敏损害程度;
(2)为其它敏感性实验提供实验流速依据;
(3)为确定合理的注采速度提供科学依据;
3、原理:
以不同的注入速度向岩心中注入实验流体,水速敏用地层水,油速敏用油(煤油或实际地层原油),并
测定各个注入速度下岩心的渗透率,从注入速度与渗透率的变化关系上,判断油气层岩心对流速的敏
感性,并找出渗透率明显下降的临界流速。
如果流量Qi-1对应的渗透率Ki-1,与流量Qi对
应的渗透率Ki满足:
4、评价指标:
渗透率损害程度%
≤5
5—30
30—50
50—70
>
70
速敏程度
无
弱
中等偏弱
中等偏强
强
损害程度的计算:
实验中要注意的是:
对于采油井,要用煤油作为实验流体,并要求将煤油先经过干燥,再用白土除去其中的极性物质,然后用G5砂心漏斗过滤。
对于注水井,应使用经过过滤处理的地层水(或模拟地层水)作为实验流体。
二、水敏评价实验
油气层中的粘土矿物在原始的地层条件下处在一定矿化度的环境中,当淡水进入地层时,某些粘土矿
物就会发生膨胀、分散、运移,从而减小或堵塞地层孔隙和喉道,造成渗透率的降低。
油气层的这种
遇淡水后渗透率降低的现象,称为水敏。
是了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运移过程,找出发生水敏的条件及水敏引起的油气层损害程
度,为各类工作液的设计提供依据。
首先用地层水测定岩心的渗透率Kw2,然后再用不同浓度的盐水(不得少于五种)测定岩心的渗透率,
根据矿化度曲线形态确定临界矿化度点Sc,最后用淡水测定岩心的渗透率Kw,从而确定淡水引起岩
心中粘土矿物的水化膨胀及造成的损害程度。
其水敏指数计算:
水敏指数%
70—90
90
水敏程度
极强
三、盐敏评价实验
由于油气层遇不同矿化度水后引起渗透率下降的现象。
1)找出发生盐敏的临界矿化度和盐敏损害程度;
2)为各类工作液设计提供依据;
3、原理及评价指标
通过向岩心注入不同矿化度等级的盐水(按地层水的化学组成配制),并测定各矿化度下岩心对盐水的渗透率,根据渗透率随矿化度的变化来评价盐敏损害程度,找出盐敏损害发生的条件。
根据实际情况,一般要作升高矿化度和降低矿化度两种盐敏评价实验。
对于升高矿化度的盐敏评价实验,第一级盐水为地层水,将盐水按一定的浓度差逐级升高矿化度,直至找出临界矿化度Cc2或达到工作液的最高矿化度为止。
对于降低矿化度的盐敏评价试验,第一级盐水仍为地层水,将盐水按一定的浓度差逐级降低矿化度,直至注入液的矿化度接近零为止,求出的临界矿化度为Cc1。
如果矿化度Ci-1对应的渗透率Ki-1与矿化度Ci对应的渗透率Ki之间满足下述关系:
说明已发生盐敏,并且矿化度Ci-1,即为临界矿化度Cc。
按此标准,在升高矿化度实验时可以确定临界矿化度Cc2,而在降低矿化度实验时可以确定临界矿化度Cc1。
损害程度的计算方法同水敏指数计算公式,评价指标同水敏。
该评价方法增加了升高矿化度的盐敏评价过程,但对地层水矿化度较高的油气层,由于工作液的矿化度一般不会超过地层水的矿化度,因此可以不评价矿化度升高产生的盐敏问题。
四、碱敏评价实验
由于油气层中的粘土矿物遇到高PH值工作液时,分散和溶解形成微粒以及氢氧根离子与某些二价阳
离子生成微粒沉淀堵塞孔喉,从而导致渗透率降低的现象。
1)找出发生碱敏的临界PH值和碱敏损害程度;
通过注入不同pH值的地层水并测定其渗透率,根据渗透率的变化来评价碱敏损害程度,找出碱敏损
害发生的条件。
以pH值为横坐标,不同pH值碱液测定的岩羊渗透度为纵坐标,绘出渗透率—pH曲
线,在渗透率—pH曲线上,岩心渗透率开始下降时,相应点的前一个pH值为临界pH值。
pH值变化产生的碱敏指数计算公式:
渗透率损害率%
碱敏程度
五、酸敏评价实验
酸液进入油气层后与油气层中的矿物及地层流体反应产生沉淀并堵塞油气层的孔喉从而使渗透率降低
的现象。
1)研究各种酸液的酸敏程度(其本质是配伍性);
2)为基质酸化和酸化减堵设计提供依据。
酸敏实验包括鲜酸(一定浓度的盐酸、氢氟酸、土酸)和残酸(可用鲜酸与另一块岩心反应后制备)
的敏感实验,具体作法是:
(1)用地层水测基础渗透率,再用煤油测出酸作用前的渗透率Kf(正向);
(2)反向注入0.5~1.0倍孔隙体积的酸液;
(3)用煤油正向测出恢复渗透率Kad。
酸敏指数计算:
0—15
15—30
50
酸敏程度
流体敏感性实验数据的应用:
◆工作液静态损害评价
该法主要利用各种静滤失实验装置测定工作液滤入岩心前后渗透率的变化,来评价工作液对油气层的损害程度并优选工作液配方。
实验时,要尽可能模拟地层的温度和压力条件。
用下式来计算工作液的损害程度:
第四章
◆油气层损害类型
物理损害
定义;
指在钻井、完井、压井、增产措施中设备和工作液直接与储层发生物理作用造成的渗透率下降。
(1)微粒运移
(2)固相侵入(3)相圈闭损害(4)机械损害(5)射孔损害(6)应力损害
化学损害:
(1)岩石—外来流体不配伍
(2)地层流体—外来流体不配伍(3)地层流体的平衡状态破坏
生物损害:
(1)分泌聚合物
(2)腐蚀损害(3)流体酸性化
第五章
◆钻井完井过程中油气层损害原因
1)钻井液中分散相颗粒堵塞油气层;
2)钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害;
3)钻井液滤液与储层流体不配伍引起的损害;
4)相渗透率变化引起的损害;
5)负压差急剧变化造成的油气层损害;
◆钻井完井液类型
水基钻井完井液油基钻井完井液气基类流体或钻井完井流体
◆保护油气层屏蔽暂堵钻井技术原理
屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术,即利用钻进油气层过程中对油气层发生损害的两个不利因素(压差和钻井液中固相颗粒),将其转变为保护油气层的有利因素,达到减少钻井液、水泥浆、压差和浸泡时间对油气层损害的目的。
屏蔽暂堵技术的技术构思:
利用油气层被钻开时,钻井液液柱压力与油气层压力之间形成的压差,在极短时间内,迫使钻井液中人为加入的各种类型和尺寸的固相粒子进入油气层孔喉,在井壁附近形成渗透率接近于零的屏蔽暂堵带,从而有效地阻止钻井液、水泥浆中的固相和滤液继续侵入油气层。
其厚度必须大大小于射孔弹射入深度,以便在完井投产时,通过射孔解堵。
◆固井液对油气层的损害分析及相应的保护措施
水泥浆对油气层损害原因分析
1)水泥浆中固相颗粒堵塞油气层2)水泥浆滤液与油气层岩石和流体作用而引起的损害
3)水泥浆滤液无机构对油气层的损害
保护油气层的固井技术
1.提高固井质量:
1)改善水泥浆性能2)合理压差固井3)提高顶替效率
4)防止水泥浆失重引起环空窜流5)推广应用注水泥计算机辅助设计软件
2.降低水泥浆失水量
3.采用屏蔽暂堵钻井液技术
第六章
◆几种完井方式及适用范围和特征
适用范围
特点
射孔完井
复合油层、封固易塌油层
便于分层开采
裸眼完井
单一油气层、井壁坚固油层、碳酸盐裂缝油气层
井壁渗流面积大,产能高
砾石充填完井
胶结疏松、出砂严重的油气层
井壁渗流面积大,防砂效果好
欠平衡打开产层完井
裂缝性碳酸盐岩或变质岩地层、火山喷发岩地层、低渗致密砂岩
井下钻井液产生的液柱压力小于地层压力,可以避免钻井液对地层产生伤害
◆选择完井方式的原则
(1)油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件,油、气层所受的损害最小;
(2)油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积,油、气入井的阻力最小;
(3)应能有效地封隔油、气、水层,防止气窜或水窜,防止层间的相互干扰;
(4)应能有效地控制油层出砂,防止井壁坍塌,确保油井长期生产;
(5)应具备进行分层注水、注气、压裂、酸化等分层措施以便于分工举升和井下作业等条件;
(6)稠油开采能达到注蒸汽热采的要求;
(7)油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件;
(8)施工工艺简便,成本较低。
◆射孔对油气层的损害分析及相应的保护技术
一、射孔对油气层的损害:
1、成孔过程中对油气层的损害2、射孔参数不合理或油气层打开程度不完善对油气层的损害
3、射孔压差不当对油气层的损害4、射孔液对油气层的的损害
二、保护油气层的射孔完井技术:
1、正压差射孔的保护油气层技术:
(1)采用与油气层相配伍的无固相射孔液;
(2)应控制正压差值不超过2MPa
2、负压差射孔的保护油气层技术:
(2)应科学合理地制订负压差值
3、合理射孔负压差值的确定:
(1)若负压差值偏低,便不能保证孔眼完全清洁畅通
(2)合理负压差值的计算
a、若油气层没有出砂历史,则ΔPrec=0.2ΔPmin+0.8ΔPmax
若油气层有出砂历史,则ΔPrec=0.8ΔPmin+0.2ΔPmax
b、根据油气层渗透率确定最小负压差值ΔPmin
c、根据油气层的声波时差,确定最大负压差值ΔPmax
ΔPmax(气井)=33.095-0.0524DTas
ΔPmax(油井)=24.132-0.0399DTas
若声波时差DTas<
300ms/m时,ΔPmax(油井)=0.8×
套管抗挤毁压力
4、保护油气层的射孔液:
(1)无固相清洁盐水
(2)阳离子聚合物粘土稳定剂射孔液
(3)无固相聚合物盐水射孔液(4)暂堵性聚合物盐水射孔液
(5)油基射孔液(6)酸基射孔液(7)隐型酸完井液
5、射孔参数优化设计
◆出砂对油气层的损害(了解)
1、如果油气的流速不足以将砂砾带至地面,砂砾就会逐渐在井筒内堆积,砂面上升至掩盖射孔层段,阻碍油气流流入井筒甚至使油井停产。
出砂严重时,也有可能引起井眼坍塌、套管毁坏。
2、油井出砂后,随着油井孔隙压力逐步降低,上覆地层的重量逐渐传递到承载骨架砂上,最终引起上覆地层的下沉,致使套管变形和毁坏。
3、油井出砂也将增加井下工具和地面设备的磨损,因而需要经常更换,增加生产成本。
第七章
◆油气田开发生产中油气层损害的特点及相应保护技术
油气层损害特点:
(1)损害周期长—可达油气田整个生命期
(2)损害范围宽—由一口井到整个油气层
(3)更具有复杂性—设备多、工艺流程长(4)更具叠加性—作业环节的叠加
保护措施:
(1)生产压差及采油采气速率的确定
(2)保持油气层压力开采
(3)对不同的油气层采用不同的预防损害措施
◆注水中的油层损害及保护技术
注水中的油层损害:
1、注水过程中储层潜在损害因素2、注水水质不合格引起的损害
3、注入水与油层不配伍性损害4、注水井作业管理不善对储层造成的伤害
保护技术:
1、建立合理的工作制度2、严格控制注入水水质3、采用粘土控制技术
4、正确评价和选用各种处理剂5、推荐采用矿化度梯度注水技术6、推荐采用强磁处理注入水技术
◆严格控制注入水水质
油田生产对注水水质有以下基本要求:
1)控制悬浮固体浓度与粒径2)控制腐蚀性介质3)控制含油量
4)控制细菌含量5)控制水垢的形成
◆酸化压裂作业中的油气层损害
酸化作业中的油气层损害:
1、酸与油气层岩石和流体不配伍造成的损害
2、由于施工中管线、设备腐蚀物带入储层造成的堵塞
1、选择与油气层岩石和流体相配伍的酸液和添加剂
2、使用前置液
3、使用合适的酸液浓度
4、及时排液
5、酸化增产工艺措施适应性研究
压裂作业中的油气层损害:
1、粘土矿物膨胀和微粒运移引起的损害
2、机械杂质引起的堵塞损害
3、原油引起的乳化损害
4、支撑裂缝导流能力的损害
5、压裂液滤失的损害
1、选择与油气层岩石和流体相配伍的压裂液
2、选择合理的添加剂3、合理选择支撑剂4、采用新型压裂液
第八章
◆表皮系数的含义、表达式及判断式
1、含义:
由于钻井完井及井下作业对地层的污染或改善,近井地层的渗透率将发生变化,因此产生附加阻力。
设想井壁贴一层表皮,流体流过它时所产生的附加阻力正好等于因近井地层渗透率变化所产生的附加阻力。
引入表皮后可以认为近井地层的渗透率未发生变化,从而避免了因近井地层渗透率发生变化所造成的数学处理困难。
表皮所造成的阻力大小由表皮系数S表示,其表达式为:
2、判断式:
评价指标
符号
损害
未损害
强化
表皮系数
S
<
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- 保护 油气 技术