保护油气层技术.docx
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1、保护油气层技术保护油气层技术徐同台、赵敏、熊友明等编目录第一章绪论第一节保护油气层的重要性及主要内容第二节保护油气层技术的特点与思路第二章岩心分析第一节岩心分析概述第二节岩心分析技术及应用第三章油气层损害的室内评价第一节概述第二节油气层敏感性评价第三节工作液对油气层的损害评价第四节储层敏感性预测技术第四章油气层损害机理第一节油气层潜在损害因素第二节外因作用下引起的油气层损害第五章钻井经过中的保护油气层技术第一节钻井经过中造成油气层损害原因分析第二节保护油气层的钻井液技术第三节保护油气层的钻井工艺技术第四节保护油气层的固井技术第六章完井经过中的保护油气层技术第一节完井方式概述第二节射孔完井的保护
2、油气层技术第三节防砂完井的保护油气层技术第四节试油经过中的保护油气层技术第七章油气田开发生产中的保护油气层技术第一节概述第二节采油经过中的保护油气层技术第三节注水中的保护油气层技术第四节增产作业中的保护油气层技术第五节修井作业中保护油气层技术第六节提高采收率中的保护油气层技术第八章油气层损害的矿场评价技术第一节油气层损害的矿场评价方法第二节油气层损害的评价参数第三节油气层损害的测井评价第九章国外保护油气层技术发展动向参考文献张绍槐,罗平亚保护储集层技术北京:石油工业出钟松定,张人和,樊世忠油气层保护技术及其矿场管理实例北京:石油工业出版社,1999第一章绪论在钻井、完井、井下作业及油气田开采全
3、经过中,造成油气层浸透率下降的现象通称为油气层损害。油气层损害的本质包括绝对浸透率下降和相对浸透率下降。我国石油工作者早在年代就开场注意到此问题,川中会战时,就提出钻井液密度不宜过高,以免压死油气层。年代大庆会战时,为了减少对近井地带的油气层损害,对钻开油气层钻井液的密度和滤失量也提出了严格要求。70年代,国外开场从分析油气层岩心入手来研究油气损害的机理和防治措施,并将试验室研究成果应用于油气田钻井、完井和开发方案的设计及生产实践中,构成了保护油气层的系列技术。长庆油田在70年代开场进行了岩心分析和敏感性分析,但由于遭到仪器与技术条件限制,再进一步深化下去有困难。直到80年代,在引进国外保护油
4、气层技术的基础上,我国才全面开展了保护油气层技术的研究工作,并在“七五期间将保护油气层钻井完井技术列为国家重点攻关项目,原中国石油工业部科技司、开发司、钻井司共同组织辽河、华北、长庆、四川、中原等五个油田和石油大学、西南石油学院、江汉石油学院、石油勘探开发科学研究院、工程技术研究所等单位共同进行攻关,使我国保护油气层技术不仅在理论研究上,而且在生产实践中均获得较大进展,构成了合适我国的保护油气层系列技术。“八五期间,此项技术得到进一步推广应用和发展,并获得较好的效果。第一节保护油气层的重要性及主要内容一、保护油气层的重要性保护油气层是石油勘探开发经过中的重要技术措施之一,此项工作的好坏直接关系
5、到勘探、开发的效果。保护油气层的重要性有下面几方面。勘探经过中,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探井钻井完井经过中,如没有采取有效的保护油气层措施,油气层就可能遭到严重损害,使一些有希望的油气层被误判为干层或不具有工业价值,延误新的油气田或油气层的发现。例如辽河荣兴油田,1980年之前先后钻了口探井,均因油气层遭到损害而误判为没有工业价值。1989年,重新钻探此构造,采用保护油气层配套技术,所钻17口井均获得工业油流,钻探结果新增含油气面积18.5,探明原油储量上千万吨,天然气几十亿立方米。此外,在钻井完井经过中,假如油气层遭到钻井液、完井液的损害
6、,往往会影响测井资料与试油结果对油气层浸透率、孔隙度、油水饱和度等参数的正确解释,进而影响油气层的判别,有时误把油气层判定为水层,进而影响油气储量的正确计算。例如华北油田岔37井,见图。该井的16层,井深26892695,电测解释为水层。射孔试油经过中排出钻井液滤液59m3后才出纯油,试油结果日产油16.5。该井的第19层,井深,电测解释也是水层。射孔试油经过中排出钻井液后基本上出纯油,日产油11.7,水1.4,结论为含水油层。又如新疆夏子街油田,勘探初期采用普通钻井液钻进,油井产量较低,仅。该油田投入开发时,采用与油气层特性相匹配的低密度两性离子聚合物水包油屏蔽暂堵钻井液钻井油层,完井后采用
7、压裂投产,日产油一般为,最高达。储层级别从三类提高至二类。保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高保护油气层配套技术在钻井完井经过中应用,可减少对油气层的损害,进而提高油气井产量。“七五期间,我国在中原、辽河、华北、长庆等油区的13个油田试验此项配套技术,油气井产量普遍有所提高。1993年,屏蔽暂堵钻井液在13个油区1383口井上推广应用,油井产量亦得到较大幅度的提高。对于一个新投产的油田,进行钻井与开发方案总体设计时,能否按系统工程配套地应用保护油气层技术,直接影响该油田的经济效益。如吐哈温米油田是一个低渗油田,根据开发方案设计,完井后需采用压裂投产。但该油田所钻的167口开发井
8、,从钻井到完井投产,全面推广应用与该油田油层特性相配伍的保护油层技术,射孔后全部井自喷投产,单井产量比原开发方案中设计产量提高。为了减少对油层的损害,该油田钻井时采取屏蔽暂堵钻井液技术,每口井钻井液费用仅增加10000元。老油田钻调整井时,采用保护油气层技术,同样能够收到较好的效果。例如辽河沈95块是低浸透油田,注水井注水见效慢,在2000处,地层孔隙压力系数因注水影响而超过上覆岩层的压力梯度,造成地层蠕变,并使部分地层蹩高压,构成了多套压力层系,给该区块钻调整井施工带来极大困难。1991年所钻口井,钻井液密度高达1.74/cm3,在该井部分低压浸透层处构成高压差,造成压差卡钻而报废。1993
9、年,该区块需钻27口调整井,辽河油田根据保护油气层系统工程优选各项技术措施。为了减少对油气层的损害,决定在该区块调整井施工前个月,整个区块停注泄压,降低高压层压力。钻进时,钻井液密度降为1.261.28g/cm3,大大降低了压差引起的油气层损害问题,并采用低损害优质钻井液和射孔液以及与之相匹配的各项保护油气层技术措施,顺利钻穿了沙三段目的层。由于降低了钻井液密度而减少井下复杂情况,提高了机械钻速,钻井费用比投标节约934万元。更为突出的效益是油井投产后平均日产油达14t,比该区老井平均日产油8t提高81.25%。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在油气开采的漫长经过
10、中,各项生产作业对油气层的损害不仅会发生在近井地带,往往还涉及到油气层深部,影响油气井的稳产。例如,北美州阿拉斯加普鲁德霍湾油田,投产后个月发现部分油井的年产量以50%-70%快速递减。分析其原因是射孔和修井时采用了氯化钙盐水作为射孔液和压井液,由于氯化钙与油气层中的地层水发生作用构成水垢堵塞油层,引起油井产量急剧下降。我国部分油田在开采经过中也出现过油井产量在压井作业后下降,表皮系数上升的现象。如某井在完井测试时表皮系数为1.78;再次进行井下作业时,采用盐水压井,然后再次测试,表皮系数增加为5.72。增产、注水和热采作业中,假如油气层遭到损害就会影响增产效果。例如,对强酸敏油气层采用无防止
11、酸敏损害的酸化作业,其结果非但没增产反而减产。对于水敏油层,若注水时没有采用防水敏措施,则随着注水工作的进行,注水压力会不断升高,吸水指数不断下降,最终达不到配注要求。总之,在油田开发生产的每一项作业中,搞好保护油气层工作将有利于油井稳产和增产,实现少投入多产出,获得较好的经济效益。二、保护油气层技术的主要内容保护油气层技术主要包括下面八方面内容:岩心分析、油气水分析和测试技术;油气层敏感性和工作液损害室内评价试验技术;油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方案设计;钻井经过中油气层损害因素和保护油气层技术;完井经过中油气层损害因素和保护油气层及解堵技术;油气田开发生产中的油气层损害因素和保护
12、油气层技术;油气层损害现场诊断和矿场评价技术;保护油气层总体效果评价和经济效益综合分析技术。上述八方面内容构成一项配套系统工程,每项内容是独立的,但相互又是相关联的。第二节保护油气层技术的特点与思路一、保护油气层技术的特点保护油气层技术是一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气生产经过中的系统工程从钻开油气层、完井、试油、采油、增产、修井、注水、热采的每一项作业经过中均可能使油气层遭到损害,而且假如后一项作业没搞好保护油气层工作,就有可能使前面各项作业中的保护油气层所获得的成效部分或全部丧失。因而保护油气层技术是一项系统工程,此项工程涉及地质、钻井、测井、试油、采油、井下作业等多个部门,只
13、要这些部门密切配合,协同工作,正确对待投入与产出,才能收到良好效果。例如,某油田是一个低压、低渗油田,勘探初期钻了9口探井,仅5口井获工业油流,但产量很低,日产仅46T。上述探井所钻遇地层属于多压力层系,上部地层孔隙压力系数最高达1.151.20,大大高于下部油层的压力系数0.951.0。为了搞清该构造的产能与储量,决定改变井身构造,技术套管下至低压油层顶部,然后换用密度为1.03g/cm的优质无膨润土相生物聚合物钻井液,并参加暂堵剂。钻开油层后立即进行中途测试,日产油69.9,表皮系数为0.31,证实油层没有遭到损害。但完井试油时,采用与油层不配伍的清水该油层具有较强水敏作为射孔液,射孔工艺
14、也未进行优化设计,结果日产油仅14.34,表皮系数增到30,讲明油层已遭到严重损害。接着该油层又被压裂另一组油层时窜入的压裂液浸泡个月,再次进行测试时,日产量下降至6.4,表皮系数进一步增到81.7,使油层遭到更为严重的损害。尽管后来采用了压裂解堵措施,也无法恢复油层原始产能,表皮系数仍然高达30。上述例子充分讲明了保护油气层技术必须系列配套,任何一个环节的失误都会影响保护油气层的总体效果。从第一节所阐述的保护油气层技术所包含的内容不难看出,要开展此项系统工程中各项技术的研究,必然涉及到矿物学、岩相学、地质学、油层物理、钻井工程、试油工程、开发工程、采油工程、测井、油田化学和计算机等多种学科专
15、业,只要充分运用这些学科的相关知识与最新研究成果,才能构成高水平的保护油气层配套技术。保护油气层技术具有很强的针对性保护油气层技术的研究对象是油气层,油气层的特性资料是研究此项技术的基础。由于不同的油气层具有不同的特性,因而从油气层特性出发研究出的保护油气层技术也具有很强的针对性。尽管油气层特性有共同点,其损害机理与防治措施也有共性之处。但不同类型油藏和油气层的特性又有很多不同之处;即便同一个油气层,如处于不同开发阶段,其特性参数亦会发生变化;此外,一样作业在不同工况下所诱发的油气层损害也不完全一样。因而在确定每项作业的保护油气层技术措施时,应根据所研究的油气层处于不同开发阶段的特性来确定,否
16、则会得到相反效果。例如清洁盐水是一种很好的射孔液和压井液。但是某油田在试油中采用密度为1.17的工业盐和烧碱配制成值为12的盐水作为压井液,压井经过中漏失110盐水。由于该组油层属于碱敏油层(室内试验结果表明,使用值12的高碱性盐水,其浸透率恢复值仅为,漏入油层的高碱性盐水使油层遭到严重损害,表皮系数从压井前1.35增为12.12,原油产量从837降为110,气产量从5852降为778。假设该井根据油层特性采用水合肼作为防腐剂的清洁盐水作为压井液室内试验表明其浸透率恢复值可高达,油气层损害程度就有可能大大地减轻。保护油气层技术在研究方法上采用三个结合保护油气层技术在研究方法上采用三个结合:微观
17、研究与宏观研究相结合;机理研究与应用规律研究相结合;室内研究与现场实践相结合。二、保护油气层系统工程的技术思路保护油气层系统工程的主要技术思路可归纳为五个方面:分析所研究油气层的岩石和流体特性,以此为根据来研究该油气层的潜在损害因素与机理。采集现场资料,开展室内试验,分析研究每组油气层在各项作业经过中潜在损害因素被诱发的原因、经过及防治措施。根据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,通过综合研究配套构成系列,纳入钻井、完井与开发方案设计及每一项作业的详细设计中。各项作业结束后进行诊断与测试,获取油气层损害程度的信息,并评价保护油气层的效果和经济效益。然后反应
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