钻井油气层损害评价新方法

油气层损害评价新方法油气层损害(FormationDamage)是指在油井完井及生产阶段，在储层中造成的油气层产能降低或降低注气、注液效果的各种阻碍。油气层损害的概念岩心分析(coreanalysis)储层敏感性系统评价实验；矿场评价技术；评价油气层损害的常规方法•X-射线衍射（XRD）分析；•薄片（thinsection)分析；•扫描电镜（SEM）分析；岩心分析速敏(flowratesensitivity)评价；水敏(watersensitivity)评价；酸敏(acidsensitivity)评价；碱敏(alkalinesensitivity)评价；盐敏(saltsensitivity)评价；应力敏感(stresssensitivity)评价储层敏感性系统评价•表皮系数(skinfactor)法；•条件比与产能比法；•流动效率法；•污染系数法；•井底污染半径法矿场评价技术表皮系数(skinfactor)是描述由于近井壁地带的油气层损害而导致流体渗流阻力增加的一个常数。表皮系数的计算公式：S=［(Ko/Kop)-1］ln（rd/rw）表皮系数法Ko:污染前岩样的油相渗透率Kop:污染后岩样的油相渗透率rd:油气层的损害半径rw:井眼半径条件比（CR）是指油气井供给半径以内的平均有效渗透率与远离井底、未受损害油气层的有效渗透率之比值。产能比（PR）是指在相同的生产压差条件下，油气层受到损害时的原油产量与未受损害原油产量之比值。CR和PR的值越接近1，则损害程度越小。对于同一油气层，CR和PR值相等。条件比与产能比法流动效率（FlowEfficiency)表示在获得相同原油产量的条件下，油气层受到损害后的采油指数(PI)与未受到损害时的理想采油指数(PI)0之比值。流动效率越驱近于1，表明油气层受到的损害越小。流动效率法一般认为，污染系数等于1与产能比的差值，即DF=1-PR显然，当油气层未受到损害时，DF=0；受到损害时DF0。污染系数法井底污染半径（rd）反映钻井液等外来流体侵入油气层的深度，是表示损害程度的一项重要指标。井底污染半径法改进的X射线衍射分析法；研究水平井储层损害的模拟试验；泥饼机械性能的测量方法；泥饼清除的影响因素及评价方法；冷冻电镜扫描技术；人工神经网络智能技术；气层储层损害的评价方法；多岩心动态滤失装置。油气层损害评价新方法评价粘土水化膨胀对渗透率的影响，以前是通过岩心流动实验来完成的。在岩心流动实验中，通常会出现渗透率下降或注入压力增加，从而反映出储层受到了损害。然而该项实验需要花费大量的时间，还要有充足的岩心作保证。另外，储层损害的机理有很多，往往不能肯定渗透率下降是否由粘土水化膨胀所引起。因此，岩心流动实验并不能完全反映粘土膨胀的情况。而传统的X-衍射分析只能用于测定粘土矿物的组成，而无法对水化程度进行评价。针对这一问题，研究出一种经改进的X-射线衍射方法。一、改进的X射线衍射分析法改进的X射线衍射法的特点对岩样的需要量很少；准确地评价流体组分、粘土组成、温度以及压力等各种因素对粘土水化膨胀的影响；改进的X射线衍射法的实验方法这种方法主要对样品容器进行了改进。容器上、下部由一种镍铬合金制成，X射线从两侧由铍制成的试窗通过。粘土样品表面用聚四氟乙烯薄膜覆盖，与样品相接触的液体置于一个陶瓷盘中。其原理是，由于通过X-射线衍射测得的面间距对粘土的水化十分敏感，所以可以用该值作为在某一给定条件下粘土水化膨胀的量度。二、研究水平井储层损害的模拟试验对于水平井，人们已认识到储层损害是限制其产能的重要因素之一。以往的研究和现场实践表明，岩心流动实验对于评价储层损害、指导如何获得最佳产量是非常重要的。但由于水平井眼所具有的特殊性，使用常规的岩心流动试验仪来评价水平井储层损害是不适宜的。因此研制出一种水平井井眼模拟试验装置，用以模拟实际水平井中的径向流动条件，并可以评价不同条件下储层损害的程度。实验装置的主要组成该装置的主要组成部分是岩心夹持器，它由4英尺（110厘米）长、内径3英寸（7.62厘米）的不锈钢管制成，用来固定水平井圆柱形岩心，其他设备包括一个恒定压力注入系统和一个钻井液循环系统，两个带有双密闭圈和橡胶垫圈的活塞分别安置在夹持器的两边，以密封岩心并使一正压差能完全通过岩心。岩心夹持器上有八个带有阀门开关的出口，用来提供钻井液注入和收集滤液。实验装置的用途钻井液损害前后水平井裸眼完井流动剖面评价；水平井储层损害特性（表皮系数、污染深度、污染带形状）；水平井裸眼泥饼和未堵塞微粒返排所需压力降。实验装置的特点该装置可以成功地用于模拟水平井完井和生产过程中的流体流动条件；同时由于该装置可模拟钻井液在水平段的循环过程，因此使钻井液对岩心的污染程度比使用常规装置测得的结果要大，从而更接近实际的储层损害情况；通过对整个岩心剖面渗透率的试验评价，可以看出在承受正压差最大的部位，即是受损害更为严重的部位。三、泥饼机械性能的测量泥饼在防止储层损害中起着十分重要的作用。理想的泥饼应该容易形成，具有非渗透性并与井壁岩石有很强的附着力，同时在采油过程中容易通过液流反排而被清除。为了改进钻井液设计，有必要对泥饼的特性有进一步的了解。泥饼机械性能的测量方法I.使用一种特制的Bohlin流度仪可测量泥饼的剪切屈服应力，以及动态的弹性模量、粘附强度和可压缩性等其它相关参数。泥饼机械性能的测量方法Ⅱ.使用由斯伦贝谢公司剑桥研究中心研制的一种刮片装置，测量用锋利的刀片将泥饼刮去0.1mm的薄层时遇到的阻力，然后通过公式计算可将这种阻力转化为泥饼的剪切强度和屈服应力。然后逐渐加大刮层的深度，便可得到剪切强度随泥饼厚度的变化剖面。最后将刀片紧贴岩石表面，此时刮去泥饼的阻力可用于估算泥饼在岩石上的附着强度。泥饼机械性能的测量方法Ⅲ.使用一种针对泥饼的一维压实试验装置，可测得泥饼的动态剪切模量。四、泥饼清除的影响因素及评价在钻井、完井过程中外泥饼的形成被认为是减少储层滤失量的最有效的方法之一，特别在长裸眼完井的油气井中更是如此。通常认为在采油过程中，由于生产压差的作用，形成的泥饼会被自动清除。然而，事实上并非如此。常常只是有小部分被移除，大部分仍残留在地层表面。这会导致井眼变小，表面增大，尤其是在裸眼完井的水平井中尤为重要。泥饼清除的实验方法通过自制的反排试验装置研究了泥饼的清除规律。使用使流体开始流动所需反排压差的大小来衡量清除泥饼的难易程度，这种压差简称为初始流动压差。五、冷冻电镜扫描技术在过平衡压力下，室内储层条件下岩心流动实验用于测定钻井泥浆的清洁效果。可以将干燥和冷冻电镜扫描技术及薄片分析用于诊断储层损害机理。干粉电镜扫描与薄片分析用于确定与固相有关的损害机理，如粘土矿物微粒运移和钻进液固相的侵入等。冷冻扫描电镜分析用于分析液相所导致的储层损害的机理，例如润湿反转，微乳液的形成和水锁效应等。六、人工神经网络智能技术人工神经网络可用来模拟人的求知、对话、预测、控制等能力。这种新的智能化技术初步可以应用于对油藏岩石润湿性和油/水两相相对渗透率进行预测。人工神经网络智能技术的特点人工神经网络通过对所输入数据进行训练，可得到油/水相对渗透率曲线。预测润湿性时仅需输入两个参数，即Swc（初始共生水饱和度）和Sor（残余油饱和度）。与实验结果相比，对于岩石/流体系统，对润湿性的预测精度可达90%，对边界点的预测精度可达85%。其优点是输入参数少，所需成本低，且准确性较高。七、气层储层损害的评价方法对于气层来说，过去还尚未见到一种具体的科学方法能够诊断出储层损害发生的真正原因。近年来国外在这方面做了大量工作，主要贡献是提出了一套诊断气层损害机理的程序。气层储层损害的诊断程序（1）通过对测井资料的分析、解释可定量确定损害的存在；（2）使用井下摄像头观测裸眼井和地层井壁区域的损害情况，这种摄像头是一种诊断损害机理的非常有用的工具；（3）收集井下液体和固体的物理样本进行分析；（4）如采用裸眼完井，可使用旋转式井壁取心工具，观测所取出储层岩样的情况。人工神经网络可用来模拟人的求知、对话、预测、控制等能力。八、多岩心动态滤失装置多岩心动态滤失仪可用来测量钻井液中的固相与滤液侵入对砂岩储层损害的影响，从实验结果可以确定瞬时滤失量、颗粒尺寸、固相浓度与孔隙尺寸分布之间的关系。多岩心动态滤失装置（一次可做4个样），可以用来研究静态和动态滤失，以及评价滤失对反排渗透率的影响。一次实验几个岩样，有助于评估渗透率变化对清洗（洗油）效率的影响。此外，该装置还可对连续测量滤失过程中泥饼厚度的变化。多岩心动态滤失装置的优点常规（标准）实验主要研究钻井液对岩心的损害特征和程度。使用多岩心动态滤失仪，可通过动态条件下在天然岩心上形成的滤饼来得到以下实验结果：（1）瞬时失水条件下和滤饼形成过程中，固、液相的侵入深度及对反排渗透率的影响；（2）滤饼去除后渗透率的对比；（3）盐水钻井液中固相浓度与颗粒尺寸对滤失性的影响。谢谢大家！