油气田开发新技术论文
学号:
姓名: 何毅
专业: 石油工程
中国地质大学( 北京) 能源学院
12月
油气层保护新技术
摘要: 储层损造成油气井产量下降和注入能力减弱, 当前还没有一种能够解决一切储层损害问题的通用技术。
但要保护储层, 首先要选择钻井完井液体系, 其次要采取一系列工程技术措施。
针对油气井产量下降、注入能力减弱、注入压力的增加等问题, 采取相应的油气层保护技术是提高油井产量的重要途径。
本文主要从钻井液新技术和防砂完井技术两个方面系统介绍当前国内保护油气层新技术。
1.钻井液油气层保护新技术
当前国内对于油田的油气层保护研究与应用, 形成了配套成熟强抑制性纳米封堵钻井液完井液、无固相钻井液完井液、渗透压成膜钻井液完井液、生物酶可解堵钻井液完井液技术。
1) 强抑制性纳米封堵钻井液完井液
此技术屏蔽暂堵技术、钻井液抑制技术、纳米防塌技术、钻井液成膜技术, 主要是由物理作用的惰性材料与化学作用的活性矿物综合作用来保护油气层, 适用地层高、中渗储层及强水敏的油气层。
2) 生物酶可解堵钻井液体系
这种新型解堵钻井液体系能自动降解, 其解堵的速度和时间能够经过配方的调整人为控制, 对地层低污染、低伤害, 地层的渗透性恢复值达到90％以上, 相对于常规钻井液, 能明显地提高油气井
的产量。
其特点是钻进时: 生物酶可解堵钻井液在近井壁形成一个渗透率几乎为零的封堵层, 稳定井壁和保护油气层; 钻进结束后: 钻井液在生物酶催化作用下发生生物降解, 粘度逐渐下降, 先前形成的泥饼自动破除, 产层孔隙中的阻塞物消除, 从而使地下流体通道畅通, 恢复储层渗透率
3) 渗透压成膜钻井液技术
①渗透压成膜钻井液技术特色
这种技术使钻井液具有半透膜性能, 在井壁的外围形成保护层, 提高泥页岩的膜效率; 阻止水及钻井液进入地层引起水化膨胀, 封堵地层层理裂隙; 防止地层内粘土颗粒的运移; 防止井壁坍塌, 保护油气层。
②施工技术措施
钻井液在井壁周围形成封闭圈, 防止有害物质侵入油气层, 减少对油气层的污染。
严格控制钻井液密度, 实现近平衡钻井, 减少固相损害油气层。
储层段控制钻井液的API失水≤3mL, 减少钻井液滤液对油气层损害。
全井采用超细碳酸钙、非渗透处理剂等对油层起保护作用的材料, 防止有害物质侵入油气层
4) 无固相钻井液、完井液技术
此类钻井液技术特色主要表现在密度范围宽、页岩抑制能力强、热稳定性好、与地层配伍、不损害产层、无毒无污染根据不同盐类的溶解度和密度, 确定并完善了不同密度下无固
相钻井液的配置工艺, 形成了等多套无固相钻井液完井液体系配方;
表1 不同盐的密度范围
2.保护油气层的防砂完井技术
1) 地层是否出砂的判断
按岩石力学观点, 地层出砂是由于井壁岩石结构被破坏所引起的。
而井壁岩石的应力状态和岩石的抗张强度( 主要受岩石的胶结强度——也就是压实程度低、胶结疏松的影响) 是地层出砂与否的内因。
开采过程中生产压差的大小及地层流体压力的变化是地层出砂与否的外因。
如果井壁岩石所受的最大张应力超过岩石的抗张强度, 则会发生张性断裂或张性破坏, 其具体表现在井壁岩石不坚固, 在开发开采过程中将造成地层出骨架砂。
生产过程中地层出砂的判断就是要解决油井是否需要采用防砂完井的问题。
其判断方法主要有现场观测法、经验法及力学计算方法等。
2) 砾石充填防砂保护油气层技术
充填在井底的砾石层起着滤砂器的作用, 它只允许油层流体经过, 而不允许油层砂粒经过。
其防砂的关键是必须选择与油层岩石颗粒组成相匹配的砾石尺寸。
其选择原则是: 既要能阻挡油层出砂, 又要使砾石充填层具有较高的渗透性能。
因此, 砾石的尺寸、砾石的质量、充填液的性能是砾石充填防砂的技术关键。
①砾石质量要求
砾石质量直接影响防砂效果及完井产能。
因此, 砾石的质量控制十分重要。
砾石质量包括: 砾石粒径的选择、砾石尺寸合格程度、砾石的圆球度、砾石的酸溶度、砾石的强度等。
a．砾石粒径的选择
国内外通用的砾石粒径D g是油层砂粒度中值d50的5～6倍, 即: D g=( 5～6) d50。
D g确定后, 再根据工业砾石参数表, 选择一种其粒度中值大致与D g相等的工业砾石。
b．砾石尺寸合格程度
砾石尺寸合格程度的标准是: 大于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样总重量的0.1%, 小于要求尺寸的砾石重量不得超过砂样总重量的2％。
c．砾石的强度
砾石强度的标准是: 抗破碎试验所测出的破碎砂重量含量不得超过表2-1所示的数值:
d．砾石的圆度和球度
砾石圆球度的标准是: 砾石的球度应大于0.6, 砾石的圆度也应大于0.6。
图6-9, 图6-10是评估砾石圆球度的视觉对比图。
e．砾石的酸溶度
砾石酸溶度的标准是: 在标准土酸( 3％HF＋12％HCI) 中, 砾石的溶解重量百分数不得超过l％。
表2-1 砾石抗破碎推荐标准
②砾石充填液对油气层的影响及其保护技术
砾石充填液也称为携砂液, 是将砾石携带到筛管和井壁( 或筛管和套管) 环形空间的液体。
又因为在砾石充填过程中部分充填液将进入油层, 因此对充填液的性能应严格要求。
从携带砾石的角度考虑, 要求它的携砂能力强, 即含砂比高以节省用量。
并希望砾石在充填液中不沉降, 使之形成紧密的砾石充填层, 避免在砾石层内产生洞穴, 以至在生产过程中发生砾石的再沉降, 而使筛管出露失去防砂作用。
还要求充填液在井底温度的影响下, 或在某些添加剂的影响下, 能自动降粘稀释而与砾石分离, 以免在砾石表面包裹一层较厚的胶膜, 使砾石堆积不实而影响填砂质量。