储层保护技术.ppt
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1、油气层损害及保护技术油气层损害及保护技术讲授内容讲授内容一、油气层损害概念、油气层保护重要性及原则一、油气层损害概念、油气层保护重要性及原则二、油气层损害机理二、油气层损害机理三、三、保护油气层所需资料及其取得方法保护油气层所需资料及其取得方法四、四、钻井过程中储层损害原因及保护技术钻井过程中储层损害原因及保护技术五、小五、小 结结一、油气层损害概念、保护油气层重要性及原则一、油气层损害概念、保护油气层重要性及原则(一)油气层损害概念(一)油气层损害概念 油气层损害是指油井完井及生产阶段,在油气层损害是指油井完井及生产阶段,在 储层中造成的减少油气藏产能或降低注气、注储层中造成的减少油气藏产能
2、或降低注气、注液效果的各种阻碍。液效果的各种阻碍。(二)保护油气层的重要性(二)保护油气层的重要性 各个作业过程都可能损害储层各个作业过程都可能损害储层:钻钻井井、完完井井、试试油油等等油油井井作作业业过过程程中中,固固相相/滤滤液液进进入入储储层层发发生生作作用用,不不适适当当工工艺艺,引引起起有有效效渗渗透透率降低率降低,损害储层损害储层 储层损害的危害性储层损害的危害性:降降低低产产出出或或注注入入能能力力及及采采收收率率,损损失失宝宝贵贵的的油油气资源,增加勘探开发成本气资源,增加勘探开发成本 保护储层的作用与意义:保护储层的作用与意义:是是加加快快勘勘探探速速度度、提提高高油油气气采
3、采收收率率和和增增储储上上产产的的重重要要技技术术组组成成部部份份,是是保保护护油油气气资资源源的的重重要要战战略略措措施施,对对促促进进石石油油工工业业、少少投投入入、多多产产出出、和和贯贯彻彻股股份份公公司司以效益为中心的方针都具有十分重要的作用以效益为中心的方针都具有十分重要的作用 (二)保护油气层的重要性(二)保护油气层的重要性-有利于发现和正确评价油气层有利于发现和正确评价油气层 探探井井损损害害储储层层,可可将将有有希希望望的的储储层层被被误误判判为为干干层层或或不不具具开开采采价价值值,搞搞好好钻钻井井、完完井井、试试油油保保护护油油气气层层有有利利于发现油气层和正确评价油气层于
4、发现油气层和正确评价油气层 辽辽河河荣荣兴兴油油田田:19801980年年之之前前钻钻9 9口口探探井井,均均因因储储层层损损害害判判为为没没有有工工业业价价值值;19891989年年,采采用用保保护护储储层层配配套套技技术术重重新新钻钻探探1717口口井井,均均获获工工业业油油流流,新新增增含含油油气气面面积积18.5km18.5km2 2,探探明明原原油油储储量上千万吨,天然气几十亿立方米。量上千万吨,天然气几十亿立方米。华华北北岔岔3737井井第第1616和和1919层层,钻钻井井污污染染,电电测测解解释释为为水水层层,射射孔孔试试油油分分别别排排出出59m59m3 3和和37m37m3
5、 3钻钻井井液液滤滤液液后后,都都基基本本出出纯纯油油,分分别产油别产油16.5t/d16.5t/d和和11.7t/d11.7t/d。(二)保护油气层的重要性(二)保护油气层的重要性-有利于提高产能及开发效益有利于提高产能及开发效益保保护护储储层层可可减减少少储储层层损损害害,有有利利于于提提高高储储层层产产能能及及勘勘探探开开发发效效益益 新新疆疆夏夏子子街街油油田田,勘勘探探初初期期用用普普通通钻钻井井液液钻钻井井,日日产产油油仅仅3-6t3-6t;投投入入开开发发时时,用用保保护护储储层层钻钻井井液液钻钻开开油油层层,完完井井后后投投产产,日日产产油油一一般般8-9t8-9t,最最高高达
6、达每每天天24t24t,储储层层级级别别从从三三类类提提高高到二类。到二类。吐吐哈哈温温米米油油田田,开开发发方方案案设设计计需需压压裂裂投投产产才才能能达达到到所所需需产产能能,但但钻钻167167口口开开发发井井时时,全全面面推推广广使使用用与与储储层层特特性性配配伍伍的的钻钻井井完完井井保保护护油油层层技技术术,射射孔孔后后全全部部井井自自喷喷投投产产,单单井井产产能能比比设设计计产产量量提提高高20-30%20-30%。使使用用的的保保护护储储层层技技术术每每口口井井多多投投入入1000010000元,却省掉了压裂工序,节省费用几十万元。元,却省掉了压裂工序,节省费用几十万元。(三)保
7、护油气层技术的原则(三)保护油气层技术的原则1 1、保护为主,解除为辅原则、保护为主,解除为辅原则2 2、针对性原则、针对性原则3 3、配伍性原则、配伍性原则4 4、效果与效益结合原则、效果与效益结合原则二、损害机理二、损害机理(一一)油气层损害实质及类型油气层损害实质及类型(二二)油气层损害内因油气层损害内因(三三)油气层损害外因油气层损害外因(四四)气藏特殊损害气藏特殊损害(五五)油气层损害特点油气层损害特点(一一)油气层损害实质及类型油气层损害实质及类型 油气层损害实质油气层损害实质 内因内因+外因外因 有效渗透率下降有效渗透率下降内因:内因:油气层潜在损害因素油气层潜在损害因素 油气藏
8、类型油气藏类型 油气层敏感性矿物油气层敏感性矿物 油气层储渗空间特性油气层储渗空间特性 油气层岩石表面性质油气层岩石表面性质 油气层流体性质油气层流体性质(一一)油气层损害实质及类型油气层损害实质及类型外因:外因:引起油气层损害的条件引起油气层损害的条件 工作液的性质工作液的性质 生产或作业压差生产或作业压差 温度温度 生产或作业时间生产或作业时间 环空返速环空返速有效渗透率下降:有效渗透率下降:渗流空间缩小渗流空间缩小 绝对渗透率降低绝对渗透率降低 流动阻力增加流动阻力增加 相对渗透率降低相对渗透率降低(一一)油气层损害实质及类型油气层损害实质及类型油气层损害类型油气层损害类型油气层损害类型
9、油气层损害类型1.1.1.1.缩小或堵塞渗流空间的损害缩小或堵塞渗流空间的损害缩小或堵塞渗流空间的损害缩小或堵塞渗流空间的损害 外界固相颗粒侵入堵塞外界固相颗粒侵入堵塞外界固相颗粒侵入堵塞外界固相颗粒侵入堵塞(固相损害固相损害固相损害固相损害)储层微粒水化膨胀储层微粒水化膨胀储层微粒水化膨胀储层微粒水化膨胀/分散分散分散分散(水敏损害水敏损害水敏损害水敏损害)微粒运移微粒运移微粒运移微粒运移(速敏损害速敏损害速敏损害速敏损害)出砂出砂出砂出砂 无机沉淀无机沉淀无机沉淀无机沉淀(包括二次沉淀包括二次沉淀包括二次沉淀包括二次沉淀)有机沉淀有机沉淀有机沉淀有机沉淀 应力敏感压缩岩石应力敏感压缩岩石应
10、力敏感压缩岩石应力敏感压缩岩石 细菌堵塞细菌堵塞细菌堵塞细菌堵塞 射孔压实射孔压实射孔压实射孔压实 (一一)油气层损害实质及类型油气层损害实质及类型2.2.增加流动阻力的损害增加流动阻力的损害 水锁效应水锁效应水锁效应水锁效应 贾敏效应贾敏效应贾敏效应贾敏效应 乳化堵塞乳化堵塞乳化堵塞乳化堵塞 高粘液体损害高粘液体损害高粘液体损害高粘液体损害 润湿性反转润湿性反转润湿性反转润湿性反转毛细管力引起(二)油气层损害内因(二)油气层损害内因1 1、油气藏类型、油气藏类型2 2、油气层渗流空间、油气层渗流空间3 3、油气层敏感性矿物、油气层敏感性矿物4 4、油气层岩石表面性质、油气层岩石表面性质5 5
11、、油气层流体性质、油气层流体性质1 1、油气藏类型、油气藏类型-分类分类按岩性分按岩性分碎屑岩碎屑岩(主要为砂岩主要为砂岩)油气藏、油气藏、碳酸盐岩油碳酸盐岩油气藏、砾岩油气藏气藏、砾岩油气藏按储集空间特点分按储集空间特点分粒间孔隙型,如砂岩油气藏粒间孔隙型,如砂岩油气藏;裂缝孔隙型,如碳酸盐岩油气藏裂缝孔隙型,如碳酸盐岩油气藏 裂缝性油气藏,如变质岩、火成岩裂缝性油气藏,如变质岩、火成岩按储层渗透性分按储层渗透性分特高渗油气藏特高渗油气藏:K2000md:K2000md 高渗油气藏:高渗油气藏:500mdK2000md500mdK2000md 中渗油气藏:中渗油气藏:100mdK500md1
12、00mdK500md 低渗油气藏低渗油气藏:10mdK100md:10mdK100md 特低渗油气藏特低渗油气藏;K10md;K10md按储层流体性质分按储层流体性质分气藏、气藏、凝析气藏、凝析气藏、稀油油藏、稀油油藏、稠油油藏稠油油藏1 1、油气藏类型、油气藏类型-与储层损害关系与储层损害关系(1)1)高渗透和裂缝性油气藏易发生较严重的固相堵塞高渗透和裂缝性油气藏易发生较严重的固相堵塞损害,不易发生水锁损害损害,不易发生水锁损害原因:流动通道较大,固相颗粒可侵入很深,液相侵入易于返排原因:流动通道较大,固相颗粒可侵入很深,液相侵入易于返排(2)2)稠油油藏和高渗透油藏易产生出砂损害稠油油藏和
13、高渗透油藏易产生出砂损害原因:这两类油藏一般胶结不好,受流体流动冲击易散架原因:这两类油藏一般胶结不好,受流体流动冲击易散架(3)3)低渗和特低渗油气藏易发生较严重的水锁和水敏低渗和特低渗油气藏易发生较严重的水锁和水敏损害,不会发生严重的固相堵塞损害损害,不会发生严重的固相堵塞损害原因:这两类油气藏一般孔喉小,泥质含量高,固相不易进入,液相进入难原因:这两类油气藏一般孔喉小,泥质含量高,固相不易进入,液相进入难以返排和易引起粘土膨胀以返排和易引起粘土膨胀1 1、油气藏类型、油气藏类型-与储层损害关系与储层损害关系(4)(4)低渗透的气藏比低渗透的油藏水锁损害更严重低渗透的气藏比低渗透的油藏水锁
14、损害更严重 原因:水取代气比水取代油更容易,水可进入更小的气藏原因:水取代气比水取代油更容易,水可进入更小的气藏 孔道,返排过程中气又难以驱走小孔道中的水孔道,返排过程中气又难以驱走小孔道中的水(5)(5)高粘油藏易发生有机沉淀堵塞损害高粘油藏易发生有机沉淀堵塞损害原因:高粘原油含较高的蜡质、胶质和沥青质,温度、压原因:高粘原油含较高的蜡质、胶质和沥青质,温度、压 力变化易析出这些物质力变化易析出这些物质(6)(6)多数砂岩油藏都存在程度不同的速敏和水敏损害多数砂岩油藏都存在程度不同的速敏和水敏损害原因:几乎所有砂岩油藏都含有一定的地层微粒和水敏原因:几乎所有砂岩油藏都含有一定的地层微粒和水敏
15、 粘土矿物粘土矿物2 2、油气层渗流空间、油气层渗流空间-概念概念 储层岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质占储层岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质占据的空间称为渗流空间或孔隙空间,渗流空间由据的空间称为渗流空间或孔隙空间,渗流空间由孔隙孔隙和和喉喉道道构成。构成。孔隙:骨架颗粒包围着的较大空间孔隙:骨架颗粒包围着的较大空间 孔隙大小反映储集能力孔隙大小反映储集能力喉道:两个较大空间的收缩部分喉道:两个较大空间的收缩部分 喉道大小和形状控制渗透能力喉道大小和形状控制渗透能力渗流空间反映了储层的渗流空间反映了储层的储集性储集性和和渗透性渗透性孔隙孔隙喉道喉道胶结物胶结物骨架颗粒骨架颗粒
16、2 2、油气层渗流空间、油气层渗流空间-损害关系损害关系损害关系损害关系1)1)孔喉大小与油气层损害的关系孔喉大小与油气层损害的关系 孔喉越大,越易受到固相侵入损害孔喉越大,越易受到固相侵入损害 孔喉越小,越易受到液相的损害孔喉越小,越易受到液相的损害2)2)孔喉弯曲度和孔隙连通性与油气损害的关系孔喉弯曲度和孔隙连通性与油气损害的关系 孔喉弯曲度越大,孔隙连通性越差孔喉弯曲度越大,孔隙连通性越差,储层储层 孔喉越易受到损害孔喉越易受到损害3)3)渗透性与油气层损害的关系渗透性与油气层损害的关系 渗透性好的储层,易受到固相侵入损害;渗透性好的储层,易受到固相侵入损害;渗透性差的储层,易受到水敏、
17、水锁和微粒堵塞损害渗透性差的储层,易受到水敏、水锁和微粒堵塞损害3 3、油气层敏感性矿物、油气层敏感性矿物-定义与特点定义与特点定义:定义:油气层中易与流体发生物理、化学和物理油气层中易与流体发生物理、化学和物理/化学作用,而导致油气层渗透率下降的矿化学作用,而导致油气层渗透率下降的矿物,称之为敏感性矿物。物,称之为敏感性矿物。特点:特点:(1)(1)粒径很小,一般小于粒径很小,一般小于37m 37m (2)(2)比表面积大比表面积大 (3)(3)多数位于易与流体作用的部位多数位于易与流体作用的部位3 3、油气层敏感性矿物、油气层敏感性矿物-类型类型按引起油气层损害类型分为:按引起油气层损害类
18、型分为:水敏性矿物:水敏性矿物:蒙脱石、混层矿物、降解伊利石和降解绿泥石、水蒙脱石、混层矿物、降解伊利石和降解绿泥石、水化白云母晶格水化膨胀化白云母晶格水化膨胀/分散引起损害分散引起损害盐酸酸敏性矿物:盐酸酸敏性矿物:富含铁绿泥石、含铁碳酸岩富含铁绿泥石、含铁碳酸岩 、赤铁矿等二次、赤铁矿等二次沉淀和释放微粒引起损害沉淀和释放微粒引起损害土酸酸敏性矿物:土酸酸敏性矿物:方解石、白云石、钙长石、沸石、粘土等生方解石、白云石、钙长石、沸石、粘土等生成成CaFCaF2 2、非晶质非晶质SiOSiO2 2和其它化学沉淀和其它化学沉淀碱敏性矿物:碱敏性矿物:长石、微晶石英、蛋白石、粘土矿物等生成凝胶沉长
19、石、微晶石英、蛋白石、粘土矿物等生成凝胶沉淀和增加粘土负电荷淀和增加粘土负电荷速敏矿物:速敏矿物:各类固结不紧的粒径各类固结不紧的粒径37m37m的敏感性矿物微粒运移堵的敏感性矿物微粒运移堵塞塞3 3、油气层敏感性矿物、油气层敏感性矿物-与储层损害关系与储层损害关系敏感性矿物类型决定损害的类型敏感性矿物类型决定损害的类型蒙脱石:水敏;绿泥石:酸敏;蒙脱石:水敏;绿泥石:酸敏;高岭石和伊利石:速敏高岭石和伊利石:速敏敏感性矿物含量影响油气层损害程度敏感性矿物含量影响油气层损害程度敏感性矿物含量越高,损害越严重敏感性矿物含量越高,损害越严重敏感性矿物产状影响油气层损害程度敏感性矿物产状影响油气层损
20、害程度敏感性矿物越接近孔隙中心,聚集颗粒越小或越细,受流敏感性矿物越接近孔隙中心,聚集颗粒越小或越细,受流体的冲击力越大和与流体接触的面积越大,则引起的速敏体的冲击力越大和与流体接触的面积越大,则引起的速敏和其它敏感性损害的程度越大。和其它敏感性损害的程度越大。4 4、岩石表面性质、岩石表面性质-比表面积比表面积1)1)定义及单位定义及单位 定义:单位体积岩石内颗粒的总表面积定义:单位体积岩石内颗粒的总表面积 单位:平方厘米单位:平方厘米/立方厘米立方厘米2)2)岩石的比表面与颗粒大小的关系岩石的比表面与颗粒大小的关系 岩石的颗粒越细,比表面越大岩石的颗粒越细,比表面越大 砂岩:砂岩:比表面比
21、表面950 cm2300 cm2300 cm2 2/cm/cm3 33)3)岩石的比表面与油气层损害的关系岩石的比表面与油气层损害的关系 比表面越大,岩石孔道越小,岩石与流体接触比表面越大,岩石孔道越小,岩石与流体接触 面积越大,作用越充分,引起的油气层损害越大面积越大,作用越充分,引起的油气层损害越大4 4、岩石表面性质、岩石表面性质-润湿性润湿性1)1)定义及表示定义及表示定义:液体在岩石表面的铺展情况定义:液体在岩石表面的铺展情况,能铺展润湿,能铺展润湿,否则,不润湿否则,不润湿润湿示意图非润湿示意图润湿程度的表示润湿程度的表示:接触角完全润湿:0o润 湿:90o全不润湿:180o4 4
22、、岩石表面性质、岩石表面性质-润湿性润湿性2)2)油层岩石的润湿性油层岩石的润湿性 油层岩石的润湿变化很大油层岩石的润湿变化很大油层岩石的润湿变化很大油层岩石的润湿变化很大:有水润湿有水润湿有水润湿有水润湿(亲水亲水亲水亲水)油层:亲水为主,也亲油油层:亲水为主,也亲油油层:亲水为主,也亲油油层:亲水为主,也亲油 有油润湿有油润湿有油润湿有油润湿(亲油亲油亲油亲油)油层:亲油为主,也亲水油层:亲油为主,也亲水油层:亲油为主,也亲水油层:亲油为主,也亲水 有中间润湿有中间润湿有中间润湿有中间润湿(中性中性中性中性)油层:亲油亲水程度相近油层:亲油亲水程度相近油层:亲油亲水程度相近油层:亲油亲水程
23、度相近3)3)润湿性与油气层损害的关系润湿性与油气层损害的关系 影响油水的微观分布影响油水的微观分布影响油水的微观分布影响油水的微观分布 影响相对渗透率大小影响相对渗透率大小影响相对渗透率大小影响相对渗透率大小 影响油层的采收率影响油层的采收率影响油层的采收率影响油层的采收率 影响毛细管力的大小和方向影响毛细管力的大小和方向影响毛细管力的大小和方向影响毛细管力的大小和方向 影响微粒的运移情况影响微粒的运移情况影响微粒的运移情况影响微粒的运移情况两性润湿油润湿水润湿5 5、油气层流体性质、油气层流体性质-地层水地层水地层水地层水1)1)与油气层损害有关的地层水性质与油气层损害有关的地层水性质 矿
24、化度:矿化度:矿化度:矿化度:地层水中的含盐量地层水中的含盐量地层水中的含盐量地层水中的含盐量 范围:几千几十万范围:几千几十万范围:几千几十万范围:几千几十万mg/Lmg/Lmg/Lmg/L 离子成分:离子成分:离子成分:离子成分:阳离子:阳离子:阳离子:阳离子:NaNaNaNa+、K K K K+、CaCaCaCa2+2+2+2+、MgMgMgMg2+2+2+2+、BaBaBaBa 2+2+2+2+、SrSrSrSr2+2+2+2+等等等等 阴离子:阴离子:阴离子:阴离子:ClClClCl-、SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-、HCOHCOHCOHCO3 3 3 3-、COCO
25、COCO3 3 3 32-2-2-2-、F F F F-等等等等 水型:水型:水型:水型:CaClCaClCaClCaCl2 2 2 2、NaHCONaHCONaHCONaHCO3 3 3 3、MgClMgClMgClMgCl2 2 2 2、NaNaNaNa2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 4 pH pH pH pH值值值值2)2)地层水性质与油气层损害的关系地层水性质与油气层损害的关系 影响无机沉淀损害情况影响无机沉淀损害情况影响无机沉淀损害情况影响无机沉淀损害情况 影响有机沉淀损害情况影响有机沉淀损害情况影响有机沉淀损害情况影响有机沉淀损害情况 影响水敏损害程度影响水敏损害程度影响
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