油气层损害评价

第8章油气层损害的矿场评价技术油气层损害的矿场评价技术是保护油气层系统工程的重要组成部分使用此项技术，可以判断和评价钻井、完井直到油气田开发生产（包括二次采油和三次采油）各项作业过程中油气层的损害程度，评价保护油气层技术在现场实施后的实际效果，分析存在的问题正确使用矿场评价枝术，可以及时发现油气层，正确评价油气层，减少决策失误此外，还可以利用矿场评价所获得油气层损害程度的信息，及时研究解除油气层损害的枝术措施，并可以结合井史分析判断油气层损害原因，进一步研究修改各项作业中保护油气层技术措施及增产措施矿场评价不同于室内岩心评价。室内岩心评价，分析的受损害情况范围小，且又多是静态的。而矿场评价是对油气井实际情况进行动态分析，其评价范围大，可反映井筒附近几十米甚至几百米范围内的油气层有效渗透率和受损害程度8.1油气层损害的矿场评价方法油气层损害的矿场评价包括试井评价、产量递减分析及测井评价等，见图8.1.1油气层损害的试井评价油气层损害程度可以通过对试井过程中所获得的测试压力曲线分析，定性或定量地加以确定。图8-2是典型地层测试压力曲线图，图中曲线A为低压低渗透（干层）曲线；曲线B为低渗透曲线；曲线C为能量衰竭曲线；曲线D1、D2为地层损害堵塞曲线；曲线E为高压低渗透曲线初流动期初关井期终关井期终流动期图8-3是存在损害的高渗透层典型DST测试曲线，它具有以下特征：①开井流动压差较大②关井压力恢复初期，恢复压力上升速率大，且有明显的转折点（如图标注的A点和B点）图8-3损害堵塞典型压力的典型曲线8.1.1油气层损害的试井评价依据以上特征可以定性判断油气层损害程度。压力恢复曲线转折点（A、B）处曲线越接近直角，开井流动压差越大，油气层损害越严重项目类型流体性质产能地层压力渗透率表皮系数堵塞比附加压降边界距离边界性质驱动类型储量注水前缘备注中途测试√√√√√√√—————测试时间不易过长，控制在8～24h，避免卡钻完井试油测试√√√√√√√√√———非自喷井开井阶段避免自行关井，以恢复资料质量开发井测试油（气）井√√√√√√√√√√√—气井要完成两次完整的开关井，以保证无阻流量和真实表皮系数求取注水井——√√√√√√√——√要保证恒量注入作业评价测试√√√√√√√√√√√—8.1.1油气层损害的试井评价在勘探开发不同阶段，运用试井分析方法，经过对测试取得的压力、产能、流体物性等资料的分析处理，便可得到表征油气层损害程度的表皮系数（S）、堵塞比（DR）、附加压降（ΔPs）等重要参数及表征油气层特征的其它参数，见表8-1使用试井过程所获得的压力曲线进行解释时，在均质油藏单相流动情况下，如测压时间足够长，压力～时间半对数曲线出现直线段（即达到径向流阶段），可用霍纳法求出油气层有效渗透率和表皮系数。但对于某些非均质性、多相流的油气层，达到直线段的时间可长达数月，而实际试井时间只有3～5天，因此无法使用霍纳法近十几年，发展了多种现代试井解释方法，前文仅列出了其中常用的几种，例如典型曲线拟合法、灰色指数法等。利用试井早期资料，根据地层情况选用不同解释方法可求得地层参数及油气层损害参数8.1.1油气层损害的试井评价8.1.2油气井产能递减曲线分析根据油气井或油气井产量的正常递减规律，当油气田或油气井的年（月）产量递减率过大时，或者是在油井开采的初期或修井作业后出现产量锐减，都可根据产量递减动态分析来判断是油气层损害还是地层能量衰减或水淹造成的油气井的生产动态随着时间的推移而变化，进行油气井产量递减分析对于正确诊断和识别油气层损害是非常有用的（1）产能递减动态分析是正确识别油气层损害的重要手段（2）产量递减分析方法●产量～时间关系曲线●产量～时间半对数关系曲线●产量～累积产出量关系曲线●产量～累积产出量半对数关系曲线8.1.2油气井产能递减曲线分析图8-4（a）是一口井产量与时间的半对数关系曲线，图中表明了产量的正常和异常递减情形，可以用来诊断油气层损害。图8-4（b）是某井产量与时间的关系曲线图8-4油气井产量递减曲线产量与时间半对数关系曲线某井产量与时问关系曲线8.2油气层损害的评价参数随着对油气层认识的深入，油气层损害已引起人们的高度重视，对于油气层损害矿场评价参数，国内外的研究者提出了十一个参数来评价油气层损害。下面对目前常用的几种评价参数进行说明设想在井筒周围有一个很小的环状区域。由于种种原因，如钻井液的侵入，射孔不完善，酸化、压裂见效等，使这个小环状区域的渗透率与油层不同，图8-5图8-5井筒附近损害示意图（1）表皮效应与表皮系数8.2.1几种常用的评价参数因此，当原油从油层流入井筒时，在这里会产生一个附加压降（图8-6），这种现象叫做表皮效应。把这个附加压降（ΔPs）无因次化，得到无因次附加压降，称为表皮系数，用S表示，它表征一口井表皮效应的性质和油气层损害的程度图8-6具有ΔPs的生产压力剖面8.2.1几种常用的评价参数31.84210sKhSpqBK为未损害地层渗透率；q为井地面产量；B为流体体积系数；μ为流体粘度；h为油层有效厚度8.2.1几种常用的评价参数表皮系数的大小表示油气层受损害或改善的程度试井求出的表皮系数并不一定是钻井完井或其它井下作业中纯损害引起的表皮系数，它要包含一切引起偏离理想井的各种拟损害，这些拟损害与纯损害不同，称之为拟表皮系数。由试井测量出的表皮系数称作总表皮系数或视表皮系数1lnsdswrKSKr纯表皮系数Sd。K为未损害地层渗透率；Ks为损害区地层渗透率；rs损害区半径；rw油井半径8.2.1几种常用的评价参数'0APNDPFSSSSSSS0井斜表皮系数；SA油藏形状产生的表皮系数；Sp部分打开油气层的表皮系数；SND非达西流产生的表皮系数；SPF射孔产生的表皮系数8.2油气层损害的评价参数（2）有效半径8.2.1几种常用的评价参数lnlneecwrrSrr或Scwrrere油井排液半径油气层未受损害时，rc=rw；油气层受损害时，rc＜rw；油气层改善时，rc＞rw在已知K、rw、sd、条件下，用纯表皮系数计算式并不能同时求得rs、Ks。为了解决这个问题，引入井筒有效半径rc的概念，设此半径能使理想（未改变渗透率）井的压降等于实际井（具有表皮效应）的压降8.2油气层损害的评价参数（3）流动效率和堵塞比8.2.1几种常用的评价参数流动效率的定义为ewfsaewftppppFEppppe为地层静压；pwf为井底流动压力；Δps为实际井的压差；Δps为理想井的压差。Δps=0时，FE=1；Δps为＜0时，FE＞1；Δps＞0，FE＜1堵塞比定义为理论产量Qt与实际产量Qa之比，Jt实际生产指数；Ja理论生产指数ttaaQJDRQJ堵塞比与流动效率成倒数关系1DRFE流动效率FE和堵塞比DR描述了理论产能与实际产能之间的关系，这两个参数在油气层、油气井损害评价中及增产措施设计中有广泛的应用，其定量地反映了油气层、油气井损害程度。8.2.2油气层损害的评价标准油气层损害的评价参数分别是表皮系数、流动效率、井壁阻力系数、完善程度、产率比等。这些参数的物理定义及数学描述虽不相同，但它们的本质是一样的，各参数之间是有相互联系的，其通式为11(88)2.303lg1.151.1511.15111.1511(89)ttaawscpCIFEPFPRCRDFDRpCIrpSCDFCIPRCIFECIrmFE为流动效率；PF为完善程度；PR为产率比；CR为条件比；DR为堵塞比；C为井壁阻力系数；S为表皮系数；DF为损害系数；rC为有效半径；CI为完善指数；m为压力恢复直线段斜率；△pS为附加压降；rW为井眼半径。下角t代表理想井；a代表实际井；w代表井显然，有了这两个通式，只要已知其中一个参数，则可通过通式求得所需的各种参数。有了这些参数以后就可给出评价油气层损害的评价标准（表8-2），评价参数（表8-3），并作出损害程度的评价（表8-4）。针对裂缝性油藏的损害特点提出的新的矿场评价标准表8-2表皮系数S评价标准地层损害未损害改善均质油气层＞00＜0裂缝性＞-3-3＜-38.2.2油气层损害的评价标准表8-4均质油气层损害裎度评价标准损害程度轻微损害程度比较严重损害严重损害S0～22～10＞10表8-3均质地层评价参数序号评定指标符号损害未损害改善1表皮系数S＞00＜02井壁阻力系数C＞00＜03附加压降Δps＞00＜04损害系数DF＞00＜05堵塞比DR＞l1＜06流动效率FE＜11＞17产率比PR＜ll＞18完善程度PF＜l1＞l9条件比CR＜1l＞110完善指数CI＞87＜611有效半径rc＜rwrw＞rw8.2.2油气层损害的评价标准裂缝性～孔隙性油藏由于储层存在裂缝，一旦作业不当就会造成地层的严重损害甚至给油藏开采带来致命的影响，因此必须正确认识裂缝性油藏的损害机理。其损害机理可以归纳为五类①固相颗粒侵入；②化学剂吸附；③粘土矿物损害；④结垢；⑤应力敏感以上这几种损害类型对渗流的影响主要分为两个方面，一方面造成裂缝渗流能力的降低，另一方面造成基块与裂缝之间的窜流能力降低8.2.2油气层损害的评价标准（1）裂缝～孔隙性油藏损害特点（2）裂缝～孔隙性油藏新的评价参数和评价标淮的提出对于裂缝～孔隙型或孔隙～裂缝型双重介质，目前常规油气藏的矿场评价标准不能满足裂缝性油藏保护与评价需要，因此提出裂缝性～孔隙性储层新的评价标准（见表8-5）表8-5裂缝性双重介质表皮系数新评价标准油藏类型评价参数强化损害未损害均质常规油气藏S＜0＞00裂缝性双重介质Sf＞-3-3＜-3Sma＜0＞00注：Sr为裂缝表皮系数，Sma为基质与裂缝之间窜流表皮系数8.2.2油气层损害的评价标准8.3油气层损害的测井评价油气层损害的测井评价是油气层损害矿场评价的重要组成部分。它与试井评价互为补充。要全面评价油气层损害，应加强试井和测井这两种方法的系统性和配套性8.3.1指示油气层受到钻井液滤液侵入的方法一般地，利用测井资料可准确地判断油气层是否受到钻井液滤液的侵入，并能计算侵入的深度。由于造成油气层损害的因素是多方面的，钻井条件和钻井液是重要因素。严重的油气层损害会给测井评价带来很大困难（1）时间推移测井资料能反映钻井液滤液侵入我国各油田都进行过时间推移测井。在裸眼井中用电阻率测井方法，在不同时间进行测井，根据测井曲线数值变化，可分析出钻井液滤液对油气层的损害。时间推移测井要求采用的测井仪器性能稳定、测量条件一致。否则，时间推移测井资料容易造成假象。梯度电极数值有较大变化，感应测井曲线幅度也有较大变化，自然电位有负异常都说明该地层为渗透性地层，并反映出随着时间的推移，钻井液滤液侵入逐渐加深，井壁形成泥饼。8.3.1指示油气层受到钻井液滤液侵入的方法图8-7时间推移测井曲线8.3.1指示油气层受到钻井液滤液侵入的方法图8-7是一个时间推移测井实例，图中3180～3194m的油气层，微电极曲线有幅度差，前后不同时间测量的0.45m和4m图8-8是塔里木油田轮南57井钻开油层后2天和20天两次测量的感应测井曲线。第二次测井油层电阻率降低了10%左右，而水层的电阻率升高图8-8轮南57井Ⅰ-Ⅱ油组时间推移测井实例8.3.1指示油气层受到钻井液滤液侵入的方法图8-9是华北油田岔河集岔31-26井时间推移测井综合图。第18、19层为油层，第20、21层为水层。可明显地看到，油层电阻率随时间推移略有降低，水层电阻率则明显增加。这是在钻井液滤液电阻率大于地层水电阻率时，时间推移测井电阻率变化的情况。而当钻井液滤液电阻率低于地层水电阻率时，尤其是饱和盐水泥浆时，地层电阻率则明显降低图8-9岔31-26井时问推移测井综合图8.3.1指示油气层受到钻井液滤液侵入的方法8.3油气层损害的测井评价（2）深、浅双侧向测井和微球形聚焦测井求侵入带直径不同的测井方法，其探测范围不相同。深、浅双侧向测井和微球形聚焦测井的探测范围