保護(hù)油氣層技術(shù)發(fā)展方向及挑戰(zhàn).ppt

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1、 一、保護(hù)油氣層技術(shù)二、保護(hù)油氣層技術(shù)發(fā)展概況三、保護(hù)油氣層技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用及效益四、保護(hù)油氣層技術(shù)發(fā)展方向及挑戰(zhàn) 一 、 保 護(hù) 油 氣 層 技 術(shù) 概 述l保 護(hù) 儲 層 技 術(shù) 是 一 項(xiàng) 多 專 業(yè) 、 多 學(xué) 科的 綜 合 配 套 技 術(shù) ， 簡 單 地 講 就 是 在 油氣 層 勘 探 開 發(fā) 中 防 止 儲 層 傷 害 ， 低 成本 高 效 率 地 勘 探 開 發(fā) 油 氣 層 的 系 列 技術(shù) 。 l儲層、儲集層、油層、油氣層 凡 是 能 夠 儲 集 石 油 和 天 然 氣 等 ， 并 在 其 中 流動 的 巖 層 稱 為 儲 集 層 。（ reservoir, gas or oil

2、 bearing reservoir） l地層損害、地層污染、油氣層污染、油(氣)層傷害（ formation damage) 當(dāng) 鉆 井 、 完 井 、 采 油 、 增 產(chǎn) 、 修 井 等各 種 作 業(yè) 時(shí) ， 在 儲 集 層 近 井 壁 帶 造 成流 體 產(chǎn) 出 或 注 入 自 然 能 力 下 降 的 現(xiàn) 象 l保護(hù)油氣層技術(shù)、保護(hù)儲(集)層技術(shù)、防止地層污染技術(shù) 保 護(hù) 儲 層 技 術(shù) 是 一 項(xiàng) 多 因 素 多 學(xué) 科 的 綜合 配 套 技 術(shù) ， 簡 單 地 講 就 是 在 油 氣 層 勘探 開 發(fā) 中 防 止 儲 層 傷 害 ， 低 成 本 高 效 率地 勘 探 開 發(fā) 油 氣 層

3、 的 系 列 技 術(shù) 。 降 低 產(chǎn) 能 與 產(chǎn) 量 ， 影 響 試 油 與 測 井 資 料 解 釋的 正 確 性 ， 嚴(yán) 重 時(shí) 導(dǎo) 致 誤 診 、 漏 掉 油 氣 層 ，還 會 造 成 儲 層 儲 量 與 產(chǎn) 能 估 算 不 準(zhǔn) 、 影 響 合理 制 定 開 發(fā) 方 案 。增 加 試 油 、 酸 化 、 壓 裂 、 解 堵 、 修 井 等 井 下作 業(yè) 的 工 作 量 ， 增 加 油 氣 生 產(chǎn) 成 本 。影 響 最 終 采 收 率 。消 除 地 層 損 害 的 技 術(shù) 措 施 成 本 高 、 作 用 效 果有 限 。 保 護(hù) 油 氣 層 的 重 要 性勘 探 過 程 中 ， 保 護(hù) 油

4、氣 層 工 作 的 好 壞 直接 關(guān) 系 到 能 否 及 時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 新 的 油 氣 層 ， 油氣 田 和 對 儲 量 的 正 確 評 價(jià) 。保 護(hù) 油 氣 層 有 利 于 油 氣 井 產(chǎn) 量 及 油 氣 田開 發(fā) 經(jīng) 濟(jì) 效 益 的 提 高 。油 田 開 發(fā) 生 產(chǎn) 各 項(xiàng) 作 業(yè) 中 ， 搞 好 保 護(hù) 油氣 層 有 利 于 油 氣 井 的 穩(wěn) 產(chǎn) 和 增 產(chǎn) 。 1、系統(tǒng)性保護(hù)油氣層技術(shù)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科、多部門的系統(tǒng)工程技術(shù)。認(rèn)識儲集層、保護(hù)儲集層和開發(fā)（含改造）儲集層要注意以下四個方面： 認(rèn) 識 儲 集 層 、 保 護(hù) 儲 集 層 和 開 發(fā) 改 造 儲 集 層 都 是 一 項(xiàng) 系 統(tǒng)

5、 工 程 各 個 作 業(yè) 環(huán) 節(jié) 都 存 在 地 層 損 害 ， 因 此 保 護(hù) 油 氣 層 技 術(shù) 要 互 相 配 合 ，按 系 統(tǒng) 工 程 進(jìn) 行 整 體 優(yōu) 化 ； 儲 集 層 損 害 的 診 斷 、 預(yù) 防 和 處 理 、 改 造 也 是 一 項(xiàng) 系 統(tǒng) 工 程 ； 保 護(hù) 油 氣 層 的 技 術(shù) 和 經(jīng) 濟(jì) 效 益 也 是 一 項(xiàng) 系 統(tǒng) 工 程 。 2、針對性保護(hù)油氣層技術(shù)的針對性很強(qiáng)。儲 層 特 征 不 同 （ 儲 層 巖 石 、 礦 物 組 成 、 物 性特 征 、 流 體 性 質(zhì) 等 ）作 業(yè) 特 征 及 其 開 發(fā) 方 式 不 同儲 層 產(chǎn) 能 不 同 3、高效性保護(hù)油氣層

6、技術(shù)是一項(xiàng)少投入、多產(chǎn)出的新技術(shù)。保 護(hù) 儲 層 單 井 投 入 相 對 較 低實(shí) 施 保 護(hù) 技 術(shù) 后 對 于 一 個 高 產(chǎn) 井 每 提 高 的 產(chǎn) 量就 意 味 著 巨 大 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 ；降 低 生 產(chǎn) 井 改 造 成 本 ；延 長 油 氣 井 生 產(chǎn) 壽 命 ；提 高 油 氣 田 最 終 采 收 率 ；提 高 注 水 井 注 水 效 益 ， 降 低 其 成 本 。 l巖心分析和儲層特征研究l油氣層損害的室內(nèi)評價(jià)l損害機(jī)理診斷（潛在或已經(jīng)發(fā)生）l保護(hù)油氣層鉆井技術(shù)l保護(hù)油氣層固井技術(shù)l保護(hù)油氣層完井、投產(chǎn)技術(shù)l油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的保護(hù)技術(shù)l油氣層損害的礦場評價(jià)技術(shù)l油氣層損害診斷

7、與控制的軟件系統(tǒng) n巖心分析和儲層特征研究技術(shù) 常規(guī)巖心分析技術(shù)：常 規(guī) 巖 心 分 析 、 X-衍 射 分 析 、掃 描 電 鏡 分 析 、 薄 片 分 析 、 毛 管 壓 力 分 析油氣水分析特殊巖心分析技術(shù)：微 模 型 可 見 技 術(shù) 、CT(Computerized Tomograph)、 核 磁 共 振 掃 描 成 象技 術(shù) NMRI(Nuclear Magnetic Resonance Imaging)分析手段 資料收集、巖心觀察宏觀描述，裂縫普通巖心分析孔隙度、滲透率、飽和度、薄片分析、SEM、XRD、化學(xué)分析、能譜/電子探針、壓汞毛管壓力曲線測定特殊巖心分析流體性質(zhì)目的物性、孔

8、喉、結(jié)構(gòu)和礦物內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境潛在損害問題分析和預(yù)測n巖心分析和儲層特征研究技術(shù) n油氣層損害的室內(nèi)評價(jià)靜態(tài)、動態(tài)敏感性實(shí)驗(yàn)油（水）速敏、 水敏、鹽敏、堿敏、酸敏、應(yīng)力敏感正反向流動實(shí)驗(yàn)體積流量評價(jià)系列流體滲透率評價(jià)酸液評價(jià)潤濕性評價(jià)相對滲透率 離心機(jī)法毛管壓力曲線快速評價(jià)鉆井完井液體系評價(jià)實(shí)驗(yàn)（模擬損害實(shí)驗(yàn)） n 損 害 機(jī) 理 診 斷 （潛在或已經(jīng)發(fā)生）巖心組成、結(jié)構(gòu)、物性分析、潛在問題作業(yè)環(huán)節(jié)、施工條件、工作流體性質(zhì)調(diào)查中途測試、測井、完井測試（試油）分析模擬實(shí)際工況下流體巖石相互作用實(shí)驗(yàn)巖心的代表性損害機(jī)理 n 鉆井過程中的損害損害類型固相顆粒侵入粘土礦物水化、去水化水敏、鹽敏、堿敏

9、毛細(xì)管作用水鎖、乳化堵塞、潤濕反轉(zhuǎn)化學(xué)沉淀微粒運(yùn)移 處理劑吸附井噴、井漏、井塌影響損害的工藝因素壓差P浸泡時(shí)間環(huán)空流速和流態(tài)鉆井完井液體系及性能 固相含量 粒子級配 液相與地層流體配伍性 液相與儲層巖石配伍性 處理劑性質(zhì) n保護(hù)油氣層鉆井技術(shù)選用與油氣層相配伍的鉆井液 水基、油基、氣體類降低壓差，實(shí)現(xiàn)近平衡鉆井 孔隙、破裂、坍塌壓力和地應(yīng)力剖面 合理井身結(jié)構(gòu)，裸眼段處于同一壓力系統(tǒng)縮短浸泡時(shí)間搞好中途測試防止井噴、井漏、井塌等復(fù)雜情況 n 固井作業(yè)中的損害固井質(zhì)量問題 油氣水層相互干擾和竄流 注入流體在各層中竄流 油氣竄入非產(chǎn)層固相侵入液相侵入水泥漿過早固結(jié)，井漏 n保護(hù)油氣層固井技術(shù)提高固井

10、質(zhì)量 改善水泥漿性能 選用合理密度，控制壓差，防油氣侵和井漏 提高頂替效率 防水泥漿失重引起環(huán)空竄流 推廣應(yīng)用注水泥設(shè)計(jì)軟件降低水泥漿濾失量小于250ml鉆井采用屏蔽暫堵技術(shù) n保護(hù)油氣層完井技術(shù)完井方式 射孔完井 裸眼完成 割縫襯管 礫石充填油氣藏地質(zhì)特性工程措施及開發(fā)要求 n保護(hù)油氣層的射孔完井技術(shù) 損 害 因 素成孔過程損害 固相堵塞射孔參數(shù)不合理射孔壓差不當(dāng) 壓持效應(yīng)射孔液損害 保 護(hù) 技 術(shù)負(fù)壓差射孔，確定合理負(fù)壓值配伍的優(yōu)質(zhì)射孔液射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)與屏蔽暫堵技術(shù)配套實(shí)施 n保護(hù)油氣層試油（氣）技術(shù) 損 害 表 現(xiàn)頻繁起下管柱，增加壓井機(jī)會工序配合不緊湊，延長壓井時(shí)間壓井液性能不良 保

11、 護(hù) 技 術(shù)采用多功能管柱 射孔和測試聯(lián)作 射孔和有桿泵生產(chǎn)聯(lián)作各工序配合緊湊，縮短壓井等候時(shí)間采用優(yōu)質(zhì)壓井液 n保護(hù)油氣層酸化技術(shù) 損 害 方 式酸渣生成水敏溶解膠結(jié)物，出砂微粒運(yùn)移液鎖 Fe(OH)3, CaF2沉淀二次沉淀前置液損害 外加劑損害固相侵入 保 護(hù) 措 施抗酸渣劑、前置液控制濾失，加粘土穩(wěn)定劑優(yōu)選配方控制注入排量和反排速度防乳化預(yù)處理，鐵螯合劑預(yù)處理配伍性，加互溶劑篩選處理劑工作液嚴(yán)格過濾 n保護(hù)油氣層壓裂技術(shù) 損 害 方 式液鎖壓裂液殘?jiān)羧榛滔嗲秩?保 護(hù) 措 施降低油水界面張力，注氣，熱處理優(yōu)選壓裂液加粘土穩(wěn)定劑防乳化劑嚴(yán)格過濾 n 開發(fā)生產(chǎn)中的損害特點(diǎn)l油氣藏動態(tài)

12、性流體、物性、巖性、應(yīng)力l損害周期長可達(dá)油氣田整個生命期l損害范圍大井間任何部位l損害復(fù)雜性設(shè)備多、工藝流程長l損害疊加性系列過程損害疊加l損害累積性使某些微弱的損害強(qiáng)化 n開發(fā)生產(chǎn)中的保護(hù)技術(shù)l注水過程中的保護(hù)技術(shù)l混相驅(qū)過程中的保護(hù)技術(shù)l注蒸汽過程中的保護(hù)技術(shù)l聚合物驅(qū)過程中的保護(hù)技術(shù)l ASP復(fù)合驅(qū)過程中的保護(hù)技術(shù)l采氣過程中的保護(hù)技術(shù) n油氣層損害的礦場評價(jià)技術(shù)l目 的l 評價(jià)損害程度（油氣層保護(hù)程度）l 求取有效滲透率l應(yīng) 用 方 面l 及時(shí)發(fā)現(xiàn)l 正確評價(jià)l 判定損害原因和作業(yè)環(huán)節(jié) l 為解除損害提供依據(jù) n油氣層損害的礦場評價(jià)技術(shù)試井評價(jià)l試井資料分析l 常規(guī)試井l 現(xiàn)代試井l產(chǎn)

13、量遞減分析l注入能力遞減分析 l表皮系數(shù)測井評價(jià)l時(shí)間推移測井l深淺雙測向測井和微球形聚焦測井l統(tǒng)計(jì)回歸分析 n表皮系數(shù)（S）油氣藏類型 損 害 自然狀態(tài) 強(qiáng) 化孔隙性均質(zhì) 0 0 0裂縫性非均質(zhì) -3 -3 -3對于均質(zhì)油氣藏 S=02 210 10 輕微 較嚴(yán)重 嚴(yán)重 S=02 25 510 10 輕微 中等 較嚴(yán)重 嚴(yán)重 1、分析所研究油氣層的巖石和流體特性，以此為依據(jù)來研究該油氣層的潛在損害因素與機(jī)理。（潛 在 損 害 因 素 分 析）2、收集現(xiàn)場資料，開展室內(nèi)試驗(yàn)，分析研究每組油氣層在各項(xiàng)作業(yè)過程中潛在損害因素被誘發(fā)的原因、過程及防治措施。 （損 害 機(jī) 理 分 析 、 防 護(hù) 措

14、施 研 究） 3、按照系統(tǒng)工程研究各項(xiàng)作業(yè)中所選擇的保護(hù)油氣層技術(shù)措施的可行性與經(jīng)濟(jì)上的合理性，通過綜合研究配套形成系列，納入鉆井、完井與開發(fā)方案設(shè)計(jì)及每一項(xiàng)作業(yè)的具體設(shè)計(jì)中。 （實(shí) 施 技 術(shù) 研 究 、 方 案 設(shè) 計(jì) 、 現(xiàn) 場 試 驗(yàn)）4、各項(xiàng)作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行診斷與測試，獲取油氣層損害程度并評價(jià)保護(hù)油氣層的效果和經(jīng)濟(jì)效益。然后反饋給有關(guān)部門，視情況決定是否繼續(xù)研究改進(jìn)措施或補(bǔ)救措施。（效 果 檢 測 與 評 價(jià) 、 推 廣 應(yīng) 用）5、計(jì)算機(jī)預(yù)測、診斷、評價(jià)和動態(tài)模擬。 1、以預(yù)防為主，解堵為輔 地 層 損 害 常 常 是 不 可 逆 的 解 堵 損 害 困 難 、 成 本 高 、 效

15、果 差2、盡可能不讓入井流體進(jìn)入或少進(jìn)入油氣層 入 井 流 體 進(jìn) 入 后 可 能 造 成 地 層 巖 石 或 流 體 復(fù) 雜 的 物 理化 學(xué) 變 化 入 井 流 體 返 排 常 常 困 難3、進(jìn)入的流體應(yīng)與儲層巖石或流體配伍 4、系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)油氣層技術(shù)防 止 保 護(hù) 油 氣 層 的 效 果 因 后 期 作 業(yè) 而 前 功 盡 棄5、優(yōu)選各項(xiàng)保護(hù)油氣層技術(shù)時(shí)，注意技術(shù)的先進(jìn)性、有效性、經(jīng)濟(jì)性和可行性 二 、 儲 層 保 護(hù) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 概 況四個階段：第一階段1960年前-概 念 形 成 階 段 國 外 已 開 展 防 止 地 層 損 害 技 術(shù) 和 研 究 ， 并 在生 產(chǎn) 中 有

16、 所 應(yīng) 用 。 50年 代 川 中 會 戰(zhàn) , 60年 代 大 慶 會 戰(zhàn) 提 出 診 斷 水 敏 性 的 配 套 分 析 技 術(shù) ， 包 括 流 動 實(shí)驗(yàn) 、 XRD、 膨 脹 實(shí) 驗(yàn) 、 顯 微 鏡 觀 察 粘 土 礦 物 分 布國 內(nèi) 研 究 歷 程l50年代川中會戰(zhàn)，提出鉆井液密度不宜過高l60年代大慶會戰(zhàn)，嚴(yán)格要求打開油氣層鉆井液的密度和濾失量 二 、 儲 層 保 護(hù) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 概 況第二階段1960-1980年-初 步 研 究 階 段 我 國 石 油 業(yè) 開 始 注 意 地 層 損 害 問 題 ， 并 有 所應(yīng) 用 。 長 慶 油 田 巖 心 分 析 與 儲 層 敏 感

17、 性 分 析 l掃 描 電 鏡 的 應(yīng) 用 ， 研 究 粘 土 礦 物 的 產(chǎn) 狀l進(jìn) 一 步 明 確 微 粒 分 散 /運(yùn) 移 的 普 遍 性l實(shí) 驗(yàn) 直 觀 顯 示 微 粒 移 位 （ 脫 落 ） 、 運(yùn) 移 、 沉積 、 堵 塞 過 程 ， 理 論 闡 明 機(jī) 理l如 何 控 制 微 粒 運(yùn) 移 發(fā) 生 是 有 商 業(yè) 前 景 的 技 術(shù)： 研 制 粘 土 穩(wěn) 定 劑l1974年 始 ， SPE召 開 專 題 會 議l觀 念 更 新 ： 損 害 后 補(bǔ) 救 預(yù) 防 損 害 二 、 儲 層 保 護(hù) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 概 況第三階段1980-1990年-國 內(nèi) 系 統(tǒng) 研 究 階 段 我

18、國 開 始 全 面 系 統(tǒng) 研 究 地 層 損 害 機(jī) 理 及 防 止 污 染技 術(shù) 。 國 外 研 究 ：l實(shí) 驗(yàn) 技 術(shù) ： 薄 片 分 析 、 X-射 線 衍 射 、 XRD小 角 散射 、 掃 描 電 鏡 、 背 散 射 技 術(shù) （ BSD） 、 高 分 辨 率 透射 電 鏡 CT-掃 描 、 NMR、 環(huán) 境 掃 描 電 鏡 、 原 子 力 顯微 鏡 （ AFM）l損 害 機(jī) 理 ： 分 散 /運(yùn) 移 、 結(jié) 構(gòu) 膨 脹 、 云 母 蝕 變 、差 異 溶 解 、 微 結(jié) 構(gòu) 破 壞l診 斷 與 控 制 技 術(shù) ： 暫 堵 概 念 和 技 術(shù) 、 粘 土 穩(wěn) 定 劑 、欠 平 衡 鉆

19、井 、 人 造 油 基 泥 漿 、 MMHl技 術(shù) 觀 點(diǎn) ： 井 壁 穩(wěn) 定 與 油 氣 層 保 護(hù) 統(tǒng) 一 ， 保 護(hù) 與改 造 相 統(tǒng) 一 ， 多 學(xué) 科 合 作 l1998年 歐 洲 地 層 損 害 專 題 會 議 第四個階段1990年以來-推 廣 應(yīng) 用 及 新 技 術(shù) 研 究 階 段 全 面 推 廣 應(yīng) 用 保 護(hù) 儲 集 層 技 術(shù) ， 并 取 得 明顯 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 1、 保 護(hù) 儲 集 層 技 術(shù) 的 正 式 出 版 ； 2、 吐 哈 三 間 房 保 護(hù) 油 氣 層 技 術(shù) 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 技術(shù) 研 究 ； 3、 河 南 油 田 下 二 門 保 護(hù) 油 氣 層 技

20、術(shù) 研 究 。 l保 護(hù) 油 氣 層 技 術(shù) 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀l保 護(hù) 油 氣 層 新 技 術(shù) 簡 介l保 護(hù) 油 氣 層 技 術(shù) 的 發(fā) 展 方 向 l高孔高滲砂巖油氣層l中低滲透砂巖油層l裂縫性/低滲特低滲/致密油氣層l保 護(hù) 油 氣 層 技 術(shù) 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 l保 護(hù) 油 氣 層 技 術(shù) 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀l特殊油氣藏?fù)p害機(jī)理研究l保護(hù)油氣藏鉆井完井液技術(shù)的精準(zhǔn)化和系統(tǒng)化l保護(hù)油氣層巖心分析技術(shù)l油氣藏開發(fā)過程中的保護(hù)技術(shù)研究l勘探過程中儲層保護(hù)技術(shù)的研究 儲層壓力局部偏低泥質(zhì)含量高水敏性強(qiáng)應(yīng)力敏感性強(qiáng)能量不足易于衰竭動用孔喉尺寸有限反排時(shí)間長，液相滯留“三大”“三低”孔隙度低滲透率低“一高二強(qiáng)”濾失、漏失量大固相液相侵入損害大入井流體密度大 l水 平 井 油 氣 層 保 護(hù) 技 術(shù)l裂縫性（低滲/超低滲）儲層保護(hù)技術(shù)l多級架橋精確暫堵技術(shù)l無滲透保護(hù)儲層技術(shù)l開發(fā)過程中的保護(hù)儲層技術(shù)