3采油工程方案设计讲稿2011

采油工程方案设计中国石油大学(华东)石油工程学院2011年2月陈德春Tel:0546-8395655、13963389196E_mai:[e-mail][e-mail]第三章系统保护油层油气层保护的目的：保证油气水井在各项工程技术措施中储层内流体渗流阻力不增加。油气层损害的后果：●影响新区的勘探和新油气层的发现。●影响油气水井的生产（产量和注水量）。●影响油气田勘探开发的经济效益。第三章系统保护油层油气层保护的范围：钻井、完井、采油、注水、修井作业、增产措施等油气田开发所采取的各项工程技术措施。油气层保护的作用：根据油田地质和油藏工程设计提供的储层敏感性矿物分析资料和“五敏”试验评价结果，对可能造成油层损害的各种潜在因素进行系统的分析研究，优选入井流体，优化实施工艺，从而减轻油层损害程度、充分发挥油层潜能，减少为解除油层损害的作业量，提高油田开发效益。3.1开发全过程中系统保护油层工作的内容(1)钻井、完井过程中保护油层的要求及措施；(2)射孔、修井作业中保护油层的要求及措施；(3)注水过程中保护油层的要求及措施；(4)增产措施中保护油层的要求及措施；(5)油层保护措施及实施建议。第三章系统保护油层系统保护油层研究钻井、完井过程中保护油层的要求及措施主要损害因素分析：①钻井液、完井液滤液和固相侵入损害分析（SY/T5358）②压差对屏蔽环形成质量的影响研究钻井液、完井液优选推荐的保护油层措施及要求射孔、修井作业中保护油层的要求及措施主要损害因素分析射孔液、修井液优选推荐的保护油层措施及要求注水过程中保护油层的要求及措施注入水引起水敏损害程度分析粘土稳定剂溶液对岩石渗透率的损害分析推荐的保护油层措施及要求增产措施中保护油层的要求及措施压裂过程中保护油层的要求及措施酸化过程中保护油层的要求及措施其它增产措施中保护油层的要求及措施主要损害因素分析主要损害因素分析压裂液及支撑剂选择酸液体系选择推荐的保护油层措施及要求保护油层的措施及实施建议系统保护油层研究过程第三章系统保护油层所有的保护油层措施都建立在储层岩性特征分析、岩心分析、入井流体敏感性试验以及对可能造成油层损害的主要因素分析的基础上，其关键是优选入井介质和优化作业工艺，提出适用、有效、可操作且经济可行的保护油层要求及措施。在钻开油气层、注水泥、射孔、试油、酸化、压裂、采油、注水、修井等施工过程中都会不同程度地破坏油气层原有的平衡状态，入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现象。3.2油气层损害第三章系统保护油层序号作业过程导致油气层损害的原因及因素1钻开油气层1．钻井液与储层不配伍2．压差控制不当3．浸泡时间过长4．钻井液流速梯度过大5．快速起下钻6．钻具刮削井壁1．滤液可引起粘土膨胀，水锁，乳化，固相引起堵塞等2．促使钻井液及固相易于进入地层3．增大滤液浸入量4．冲蚀井壁破坏滤饼，不仅促使滤液进入产层，而且易造成井眼扩大，影响固井质量5．快速起钻的抽汲效应，可破坏滤饼，快速下钻的冲击可增大压差，从而促使钻井液浸入储层量的增加6．一方面可破坏滤饼，使钻井液易于进入储层，另一方面泥抹作用，使固相嵌入渗流通道2注水泥1．水泥浆滤液进入储层2．固井质量不好1．(1)造成粘土膨胀分散；(2)水泥的水化作用使氢氧化物过饱和重结晶沉淀在孔隙中；(3)滤液中氢氧化物与地层硅起反应生成硅质熟石灰成为粘结性化合物2．后继工作液会沿水泥环渗漏入地层造成损害油气井作业过程中可能导致油气层损害的原因及因素第三章系统保护油层3射孔试油1．压实带的形成2．射孔液与储层不配伍3．固相堵塞4．射孔压差过大5．高压差高排量试油1．射孔工艺固有的特征，压实带厚度约为6.5~13mm，压实带内岩石力学性质及渗流性能受到破坏，其渗透率仅有原始值的7％~12％2．射孔液化学性质与储层不配伍可引起粘土膨胀与水锁等3．射孔液(压井液)中有害固相含量高，管线中钻井液絮块、聚能射孔产生的碎片等，可在正压差射射孔时压入地层，产生损害4．射孔正压差比负压差易产生损害5．(1)引起储层内微粒运移；(2)在井眼周围地带形成压力亏空带，再次压井可引起大量渗漏；(3)若地下原油气油比高或含蜡量高，则在井眼周围区域压力很快下降，使原油脱气，结蜡堵塞渗流通道；(4)对一些物性差、埋藏深的储层，易产生压实作用，产生压力敏感4酸化1．酸反应物产生再次沉淀2．外来固相堵塞3．增加地层微粒4．酸与原油不配伍1．主要是一些酸敏矿物存在时，用不配伍的酸处理地层可产生絮状或胶状沉淀物2．作业管线不干净，则酸可将铁锈、污染物等外来固相溶解后带入地层3．酸溶解了部分岩石骨架及胶结物后，会释放出许多不溶于酸的固体颗粒，使地层微粒运移现象严重4．原油中的沥青质与酸接触形成胶状沉淀5压裂压裂液与储层不配伍支撑剂的质量(1)滤液与粘土作用使粘土发生水化膨胀、乳化等(2)压裂液残渣或固相堵塞支撑剂孔道，降低导流能力(3)支撑剂的质量与充填状况对裂缝导流能力的影响第三章系统保护油层6采油1．采油速度过大2．生产过程中原有地层平衡被破坏造成结垢3．清蜡清沥青方法不当4．化学处理剂的影响1．会使油气层中微粒发生运移2．(1)生产过程中由于储层原始平衡状态的改变可引起地层水生成垢，如果油气井从正常生产层窜槽、套管处漏水，则沉淀的水垢会堵塞井筒、射孔孔眼，堵塞地层(2)高含沥青质或蜡质的原油；在流动过程中温度压力的降低都会引起有机垢3．如正循环时，油管上刮下的石蜡或沥青有一部分泵入射孔孔眼和地层掺流通道，用热油热水清除沥青质时也会堵塞地层的射孔孔眼4．缓蚀剂、防垢剂或防蜡剂若与生产层接触可降低渗透率7注水1．注水水质不合格2．注水强度不当1．(1)化学性质不合格可引起地层粘土膨胀、分散运移、化学沉淀、细菌堵塞等；(2)固相大小及含量不合要求可引起机械杂质堵塞等2．注水强度大使井壁附近地带流速过大引起地层微粒运移8修井修井液与储层不配伍(1)滤液与岩心不配伍引起粘土膨胀、分散、结垢、岩石润湿性反转、原油乳化等(2)残留的钻井液污物、氧化物、沥青、管子涂料、铁锈、沉淀有机物、细菌分散物等均可堵塞渗流通道9三采注入液（剂）与储层不配伍(1)蒸气驱中的凝析液可引起粘土膨胀；(2)表面活性剂驱中，有些注入剂在一定条件下可与地层水或粘土中的可交换高价离子形成不溶物(如石油碳酸盐类)堵塞孔喉或形成乳状液等；(3)使用碱水驱动可引起碱敏；(4)聚合物驱中与地层水不配伍可引起盐析等第三章系统保护油层3.2油气层损害第三章系统保护油层油田的勘探和开发是一个系统工程，如果其中的某个环节造成了严重的油气层损害，都可能使其它工作无效，影响油田开发效果。因此，了解生产过程中可能造成的油气层损害的机理，不但有助于采取保护油气层的措施，而且也是判断油气层损害程度的基础。主要损害机理（1）外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的损害；（2）外来流体与储层流体不配伍造成的损害；（3）毛细现象造成的损害；（4）固相颗粒堵塞引起的损害；（5）微生物及其代谢产物引起的损害。3.3储层敏感性第三章系统保护油层储层敏感性是指储层对可能造成损害的各种因素的敏感程度。为了保护油气储层，充分发挥其潜力，有必要对储层的各种敏感性进行系统评价。储层敏感性评价主要是通过岩心流动实验，考察油气层岩心与各种外来流体接触后所发生的各种物理化学作用对岩石性质，主要是对渗透率的影响及其程度。此外，对于与油气层敏感性密切相关的岩石的某些物理化学性质，还必须通过化学方法进行测定，以便在全面、充分认识油气层性质的基础上，优选出与油气层配伍的工作液，为油气水井各项工程技术措施的设计和实施提供必要的参数和依据。（1）速敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层在钻井、采油、增产作业和注水等作业或生产过程中，流体与地层无任何物理和化学作用的条件下，当流体在油气层中流动时，引起油气层中微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象。速敏评价实验目的：①找出由于流速作用导致微粒运移从而发生损害的临界流速，以及找出由于速敏引起的油气层损害程度；②为水敏、盐敏、碱敏和酸敏等实验确定合理的实验流速提供依据，③为确定合理的注采速度提供科学依据。损害程度0.30.3～0.70.7敏感程度弱中等强速度敏感程度评价指标%100KKKmaxminmax损害程度岩心速度敏感性评价图3.3储层敏感性第三章系统保护油层（1）速敏（2）水敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层油气层中的粘土矿物在原始油藏条件下处于一定矿化度的环境中，当淡水进入储层时，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隙和喉道，造成地层渗透率的降低，油气层的这种遇淡水后渗透率降低的现象称为水敏。水敏评价实验目的：了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运移过程；找出发生水敏的条件及水敏引起的油气层损害程度；为各类工作液的设计提供依据。主要是测定三种不同盐度（地层水、次地层水、去离子水）液体下岩心的渗透率。首先用地层水测定岩心的渗透率，然后再用次地层水测定岩心的渗透率，最后用淡水（一般为去离子水）测定岩心的渗透率，从而确定淡水引起岩心中粘土矿物的水化膨胀及造成的损害程度。岩心水敏实验曲线（2）水敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层（3）盐敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层在钻井、完井及其它作业中，各种工作液具有不同的矿化度，当高于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后，可能引起粘土的收缩、失稳、脱落，当低于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后，则可能引起粘土的膨胀和分散，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的现象。盐敏评价实验目的：找出渗透率明显下降的临界矿化度，以及由盐敏引起的油气层损害程度。降低矿化度的盐敏评价实验：第一级盐水仍为地层水，将盐水按一定的浓度差逐级降低矿化度，直至注入液的矿化度接近零为止，求出的临界矿化度为Cc1。升高矿化度的盐敏评价实验：第一级盐水为地层水，将盐水按一定的浓度差逐级升高矿化度，直至找出临界矿化度Cc2或达到工作液的最高矿化度为止。（3）盐敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层盐敏损害的入井流体有效矿化度区间降低矿化度的盐敏曲线（3）盐敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层升高矿化度的盐敏曲线（4）碱敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层地层水pH值一般呈中性或弱碱性，而大多数钻井液和水泥浆的pH值在8～12之间，当高pH值流体进入油气层后，促使粘土水化、膨胀、运移或生成沉淀物而造成的地层损害称为碱敏。碱敏评价实验目的：找出碱敏发生的条件，主要是临界pH值，以及由碱敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。通过注入不同pH值的地层水并测定其渗透率，根据渗透率的变化来评价碱敏损害程度，找出碱敏损害发生的条件。碱敏实验曲线（4）碱敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层（5）酸敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层油气层与酸作用后引起的渗透率降低的现象。碱敏评价实验目的：酸液进入油气层后，一方面改善油气层的渗透率；另一方面又与油气层中的矿物及地层流体反应产生沉淀并堵塞油气层的孔喉。因此，酸敏评价实验的本质是研究酸液与油气层的配伍性，为油气层基质酸化时确定合理的酸液配方提供依据。酸敏实验包括原酸（一定浓度的盐酸、氢氟酸、土酸）和残酸（可用原酸与另一块岩心反应后制备）的敏感实验，有现行的部颁标准。酸敏实验曲线(①、③曲线敏感，②曲线不敏感)（5）酸敏3.3储层敏感性第三章系统保护油层项目实验结果及其应用速敏实验（包括油速敏和水速敏）①　确定其它几种敏感性实验（水敏、盐敏、酸敏、碱敏）的实验流速；②　确定油井不发生速敏损害的临界产量；③　确定注水井不发生速敏损害的临界注入速率，若该值太小，不能满足配注要求，应考虑增注措施；④　确定各类工作液允许的最大密度。水敏实验①　如无水敏，则进入地层的工作液之矿化度只要小于地层水矿化度即可，不作严格要求；②　如果有水敏，则必须控制工作液的矿化度大于Cc1；③　如果水敏性较强，在工作液中要考虑使用粘土稳定剂。盐敏实验（升高矿化度