第一章绪论1.如何理解保护油气层技术的系统性、针对性和高效性?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,安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。
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1%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。
2.油气层保护的重要性及特点及主要内容。
⑴重要性①勘探过程中,采用油气层保护技术有利于及时发现油气层、准确评价油气层,直接关系到勘探目标资源潜力的评估和油气储量评估②在开发过程中,实施油气层保护技术有利于充分解放油气层生产能力,有利于提高油气田开发经济效益。
③在油气田开发生产各项作业中,搞好保护油气层工作有利于油气井生产或注入能力的长期高位保持和长寿命安全运行。
⑵特点①涉及多科学、多专业和多部门的系统工程②具有很强的针对性③在研究方法上采用三个结合:微观研究与宏观研究结合,室内研究与现场实践结合,理论研究与技术应用相结合。
⑶油气层保护的主要内容①基础资料的收集与储层潜在损害分析②储层敏感性与钻井完井液和射孔压井液保护储层效果评价技术③钻井完井液和射孔试油损害储层机理研究④保护储层射孔压井液所须处理剂研制与评选⑤保护储层的射孔压井液技术⑥保护储层的射孔试油工艺技术⑦油气层损害现场诊断与矿场评价技术3.保护储集层技术十项原则(1)以经济效益为中心,以提高油气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(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要尽量避免进入,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,应该与油气层配伍,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1岩心分析的目的及意义。
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、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;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;和建议;2.岩心分析的意义保护油气层技术的研究与实践表明,油气层地质研究是保护油气技术的基础工作,而岩心分析在油气地质研究中具有重要作用。
通过岩芯分析可以获得岩心中矿物性质及多孔介质的特性,体现了岩心分析在油气层地质研究中的核心作用。
岩心分析能够确定某一块实验岩样在整个油气层中的代表性,进而可通过为数不多的实验结果,建立油气层敏感性的整体轮廓,指导保护油气层工作液的研制和优选。
2.常规岩心分析的内容。
(1)岩石物理性质:常规物性:孔隙度、渗透率、比表面、相对渗透率、润湿性孔隙结构:孔隙和喉道的类型、大小、形态、分布、连通性;孔喉大小及分布(2)岩石结构与矿物:骨架颗粒:石英、长石、岩屑、云母;填隙物:粘土矿物、非粘土矿物岩石结构:层理、接触关系、粒度大小及分布3.X射线衍射分析技术及扫描电镜分析应用。
①XRD:(1)地层微粒分析,粒径<37微米组分(2)全岩分析,粒径>5微米组分(3)粘土矿物分析,粒径<5微米组分(4)类型鉴定和含量计算(5)间层矿物鉴定和间层比计算(6)无机垢分析②SEM:(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4.简述XRD、SEM技术的优缺点。
1.XRD优点:1.压片法分析迅速、简便;2.能进行全岩分析;3.鉴定粘土矿物类型、间层作用、多型、结晶度;4.粘土混和物的定量或半定量分析2.SEM:优点1.微量组分不易鉴定出,全岩分析时应加注意;2.只能提供少量的有关各组分的分布方面的信息,不能给出产状;3.对无序物质产状、部分类型同象替代的反映不灵3.XRD缺点:1.耗样少,制样简单,不破坏原样;2.观察视场大,立体感强;3.对孔隙类型、形态、大小、连通关系进行观测;4.给出粘土矿物形态,产状及分布不均匀性方面的信息4.SEM缺点:1不能给出准确的化学成分,2对粘土矿物相对含量只能给出大概的比例3对多型层间作用不易识别4仅根据形态有时会错误判断矿物类型。
5. 油气层常见孔隙类型有;粒间孔、粒内溶孔、晶间微孔。
6. 油气层喉道类型划分为五种:缩颈喉道、点状喉道、片状喉道、弯片状喉道、管束状喉道。
7. 水敏和盐敏矿物主要有蒙皂石、伊/蒙间层矿物和绿/蒙间层矿物;碱敏矿物主要有高岭石等各类粘土矿物、长石和微晶石英;酸敏矿物HF敏感的矿物主要有方解石、白云石、长石、微晶石英、沸石、各类粘土矿物和云母,HCl敏感的矿物常见的包括富铁绿泥石、菱铁矿、黄铁矿、赤铁矿、铁方解石、铁白云石、黑云母、磁铁矿等;速敏矿物主要有粘土矿物及粒径小于37μm的各种非粘土矿物,如微晶石英、、菱铁矿、微晶方解石等。
8. 粘土矿物的产状:栉壳式、薄膜式、桥接式、分散质点式、帚状撒开式、颗粒交代式、裂缝充填式第三章油气层损害的室内评价。
1.油气层潜在损害因素⑴.油气层储渗空间①.孔隙度和渗透率②.储层孔隙结构油气层常见孔隙类型有:粒间孔、粒内溶孔、晶间微孔。
碎屑岩储层通常粒间孔的含量越高,储层物性越好。
⑵.油气层敏感性矿物敏感性矿物的类型(五类),砂岩储层粘土矿物的产状一般说来,粘土含量越高,由它造成的油气层损害程度也越大;在其它条件相同的情况下,油气层渗透率越低,粘土矿物对油气层造成损害的可能性就越大。
尽管粘土含量影响储层的损害程度,但粘土矿物产状的作用更明显。
⑶.油气层岩石的润湿性岩石表面被液体润湿(铺展)的情况称为岩石的润湿性。
岩石的润湿性一般可分为亲水性、亲油性和两性润湿三大类。
油气层岩石的润湿性取决于矿物的晶体结构、地层流体的活性组分性质,工作液侵入也可以改变岩石的润湿性。
①控制孔隙中油气水分布。
②决定岩石孔道中毛管压力的大小和方向。
③制约微粒运移的损害程度。
⑷.油气层流体性质1.地层水性质2.原油性质:原油性质主要包括粘度、含蜡量、胶质、沥青、析蜡点和凝固点。
3.天然气性质:与损害有关的天然气性质主要是相态特征和H2S、CO2腐蚀气体的含量。
⑸.油气藏环境地层损害是在特定的环境下发生的。
内部环境包括油气藏温度、压力、原地应力和天然驱动能量;外部环境有工作液的流速、化学性质、固相颗粒分布、压差、流体的温度等。
(表2—7 )2.室内损害评价目的。
(1)搞清油气层潜在损害因素和程度(2)为损害机理诊断提供实验依据(3)为保护油气层方案的制订提供依据(4)优化施工作业2、敏感性评价(1)速敏分析(2)水敏分析(3)盐敏分析(4)酸敏分析(5)碱敏分析速敏性概念:钻井、测试、试油、采油、增产作业、注水作业或其它注入作业过程中,当流体在储层中流动时,引起微粒运移并堵塞喉道,造成储层渗透率下降的现象。
水敏概念:油气层中的粘土矿物在原始的地层条件下与地层水处于一种稳定的平衡状态。
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道,造成渗透率的降低。
油气层遇淡水后渗透率降低的现象,称为水敏。
盐敏概念:(1)当高于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后,将可能引起粘土的收缩、失稳、脱落。
(2)当低于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后,则可能引起粘土膨胀和分散。
这些都将导致油气层孔隙空间和喉道的缩小及堵塞,引起渗透率的下降从而损害油气层。
酸敏概念:指储层岩心与酸作用后渗透率降低的现象。
碱敏概念:当高PH值流体进入油气层后,将造成油气层中粘土矿物和硅质胶结物结构的破坏从而造成油气层堵塞损害,称为碱敏。
3.工作液损害评价:(1)工作液滤液评价(2)工作液的静态损害评价(3)系列流体损害评价(4)工作液动态损害评价4.损害程度计算:1临界流速,2临界矿化度第四章油气层损害机理1.油气层损害的总机理。
在油气钻井、完井、生产、增产、EOR 等全过程中的每一个作业环节,发生流体产出或注入能力显著下降的现象或作用油气井生产或注入井注入能力下降现象的原因及其作用的物理、化学、生物变化过程称为油气层损害机理,其本质就是储层孔隙结构变化导致的渗透率下降。
2.油气层损害类型(1)物理损害(2)化学损害(3)生物损害(4)热力损害物理损害:(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—外来流体反应(2)地层流体—外来流体反应(3)润湿性反转生物损害:(1)分泌聚合物、(2)腐蚀损害、(3)流体酸性化热力损害:(1)矿物溶解、(2)矿物转化、(3)润湿性变化物理作用损害指钻井、完井、压井、增产措施中设备和工作液直接与地层发生物理变化造成的渗透率下降(表4-1)第五章钻井完井保护油气层技术1、钻井过程油气层损害原理。
(1)钻井液固相颗粒堵塞油气层(2)钻井液滤液与油气层岩石不配伍(3)钻井液滤液与油气层流体不配伍(4)界面现象和相渗透率损害(5)负压剧烈变化造成的损害2、控制损害的钻井工程因素(1)压差:滤失、漏失(2)浸泡时间(3)环空返速高,滤失量增大,损害加剧(4)钻井液体系3.对钻井完井液的要求。
①钻井完井液密度可调,满足不同压力油气层近平衡压力钻井的需要。
②钻井完井液中固相颗粒与油气层渗流通道匹配。
③钻井完井液与油气层岩石相配伍。
④钻井完井液滤液成分与油气层中流体配伍。
⑤钻井完井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要。
4.保护油气层钻井完井工艺(1)建立四个压力剖面,为井身结构和钻井液密度设计提供科学根据(2)确定合理的井身结构是实现近平衡压力钻井的基本保证(3)实现近平衡钻井,控制油气层的压差处于安全的最低值(4)近平衡压力钻井,井内钻井液静液柱压力略高于孔隙压力(5)降低浸泡时间(6)搞好中途测试(7)搞好井控,防止井喷井漏第六章完井过程中的保护油气层技术1.常用完井方式射孔完井:射孔完井方式能有效的封隔含水夹层、易塌夹层、气顶和底水;能完全分隔和选择性地射开不同压力、不同物性的油气层,避免层间干扰;能具备实施分层注、采和选择性增产措施的条件,此外也可防止井壁垮塌。