保护储层技术总论

保护油气层技术——总论游利军西南石油大学/石油工程学院油井完井技术中心扁雀见魏王魏王说：“听说你们家兄弟三人都擅长医术，谁的医术最高明啊？”扁雀老老实实地回答：“我大哥医术是最高的，我二哥其次，我的医术最差。”魏王惊讶地问到：“那为什么你天下闻名，而他们两人却默默无闻呢？”扁雀见魏王（续）扁雀说：“因为我大哥给人治病，总能做到防患于未然，病还没有显出征兆，他就手到病除。而病人都不知道，他在给别人去除预先的病。我二哥给人治病，是在病兆初起之时，他一用药就把病给除去了，大家总认为他能治的是小病，却不知道这个病发展下去会要命的。我的技术最差，因为我只能在人生命垂危时，才出手治病，往往能够起死回生，所以名扬天下。”唐代大医家孙思邈的治病理念：“上医医未病之病，中医医欲病之病，下医医已病之病。”在1992年初邓小平在视察南方时提出“三个有利于”来衡量一切工作是非得失的判断标准：有利于发展社会主义社会生产力、有利于增强社会主义国家的综合国力、有利于提高人民的生活水平。保护油气层技术一个新的理念一门新的知识一套新的技术一类新的建制一次新的机会一种新的挑战文化性和工具性保护储层技术系统及环境保护储层技术系统地球表层自然环境经济技术环境油气藏工程地质环境社会环境保护储层技术系统及环境油气藏评价技术系统油气藏开发技术系统油气藏改造技术系统保护储层技术系统油气藏保护技术系统油气藏开发技术系统油气藏评价技术系统油气藏改造技术系统油气藏保护技术系统与其它系统的关系油井完井技术中心大楼RepresentativesfromUNDP,CNPCandSWPIontheStar-upMeeting(CPR/88－051)一、背景资料“七五”国家项目“保护油层的钻井完井技术”。西南石油学院作为牵头单位，全面参加了五个油田各个技术环节的科技攻关联合国援助中国能源发展项目：CPR/088/051，开发计划署（UNDP）资助126万美元，CNPC配套投入1000万元CNPC决定通过引进国外先进技术和资金组建“油井完井技术中心”，1989年CNPC开发生产局批示，CWCT隶属CNPC，成为其专业技术中心之一目的：面向全国油田提供储层保护与完井工程技术支撑中国含油气盆地分布油井完井技术中心科学技术领域——地层损害机理——储层保护技术——完井工程技术三大职能——科学研究基地——技术服务中心——技术培训中心任务和作用梯队构成：段永刚，杨宪民，练章华，刘向君，熊友明陈一健，李洪建，熊汉桥，游利军，万里平林铁军，梁利喜，李相臣，唐洪明，梁大川邓小刚，邓明毅，罗兴树博士生导师7人,博士生/后人员10-20人,硕士生50-70人学术带头人：罗平亚院士孟英峰教授康毅力教授学科带头人罗平亚院士1940年生，1963年毕业于四川石油学院钻井工程专业。现任西南石油学院院长、教授、博士导师、中国工程院院士、油井完井技术中心主任技术领域：油田化学工程、石油与天然气工程学术特长：深井泥浆、油田化学用剂、储层保护技术、新型聚合物、提高采收率学术带头人孟英峰教授1954年出生，1976年毕业于西南石油学院钻井工程专业。现任教授、博士研究生导师、石油工程学院副院长技术领域：石油与天然气工程学术特长：欠平衡钻井技术、井壁稳定机理研究、特殊流体储层保护技术康毅力教授1964年出生，1986年毕业于大庆石油学院。1989年在西南石油学院获石油地质与勘探专业硕士学位，1998获石油与天然气工程博士学位，现任教授、博士研究生导师技术领域：油气藏地质与勘探，石油与天然气工程学术特长：粘土矿物、非常规天然气、储层损害机理与保护技术练章华教授1964年出生，1986年毕业于西南石油学院油气储运工程专业。1989、1993年分获石油机械工程硕士和博士学位。现任西南石油学院教授、博士研究生导师技术领域：石油机械工程，岩石力学学术特长：油田地应力场研究、套管破坏机理与防治、计算机仿真技术学术骨干杨宪民教授1954年出生，1977年毕业于西南石油学院钻井工程专业。美国UniversityofTexasatAustin高级访问学者，现任教授，硕士研究生导师技术领域：石油与天然气工程学术特长：保护储层技术、工作液技术，具有丰富的陆上和海洋作业现场经验刘向君教授1969年出生，1989年毕业于西南石油学院。1992、95年分获矿场地球物理、石油与天然气工程专业硕士、博士学位。现任教授、博士研究生导师技术领域：石油与天然气工程，地球物理测井学术特长：储层评价和测井解释、石油工程地球物理响应、井壁稳定性评价学术骨干熊友明教授1962年出生，1984年毕业于华东石油学院采油工程专业。1987年在西南石油大学获采油工程硕士学位。现任教授、博士研究生导师技术领域：石油与天然气工程学术特长：现代完井优化设计、油气层增产改造技术段永刚教授1962年出生，1985年毕业于西南石油学院采油工程专业，1988年获油藏工程专业硕士学位，目前在职攻读博士学位。现任教授、博士研究生导师技术领域：油藏工程，石油与天然气工程学术特长：试井与储层损害矿场评价，油藏描述技术——发展历程学习引进（1988-1990）采用请进来，走出去的方法，先后聘请来自国外公司，大学的22位专家，进行了14期讲座。派出两批高级代表团赴欧美考察、三组共10人/次出国进行岗位培训消化提高（1991-1995）更新技术观念，将从国外学到的最新理论、先进技术应用于我国油田的勘探开发实践，发现问题，解决问题自主创新（1996-2000）结合我国油田的具体情况，开展科技攻关和技术推广，从跟踪引进为主逐渐过渡到形成一定程度的自主创新的局面激光粒度仪CWCTAcid-I高温高压酸溶解堵评价仪裂缝三维面形扫描仪二、保护储层技术系统——储层损害概念——技术发展历程——技术系统内容——十项技术原则储层—岩石骨架、储渗空间、流体微裂缝系统储层的物理化学性质主要取决于粘土矿物的结构特性地层损害与对储层质量的影响1储层保护的意义储层（地层）损害的定义在油气钻井、完井、生产、增产、EOR等全过程中的每一个作业环节，发生流体产出或注入能力显著下降的现象或作用多在井壁附近，也可以在井间渗流通道——孔隙和/或裂缝油气或注入的驱替流体国外研究历程60年代前的起步阶段--发现水敏损害现象Fancher(1933)实验发现K空气与K水不一致Johnson和Beeson(1945)发现K淡水与K盐水也不一样，受粘土含量和蒙脱石含量控制Monagan等(1959)提出地层损害的概念，如何恢复淡水损害的渗透性，防止淡水与粘土作用国外研究历程60年代奠基阶段--确立分散/运移机制提出诊断水敏性的配套分析技术，包括流动实验、XRD、膨胀实验、显微镜观察粘土矿物分布Jones(1964)发现高矿化度变化为淡水产生土锁(clayblocking)Land和Baptist(1965)数百块岩心实验未能建立蒙脱石与水敏损害程度的关系，表明粘土膨胀不是产生水敏的主要原因Mungan(1965)揭示不含膨胀性粘土的地层也照样会发生损害，且还会由pH值的变化引起国外研究历程70年代明朗化阶段--探索分散运移的机制和防治技术Hower(1974),Reed（1977）,J.W.Neasham（1977），W.R.Almon(1977),D.K.Davies(1978),H.F.Shaw(1980)扫描电镜的应用，研究粘土矿物的产状,进一步明确微粒分散/运移的普遍性Muecke(1978)实验直观显示微粒移位（脱落）、运移、沉积、堵塞过程，理论阐明机理控制微粒运移是有商业前景的技术：研制粘土稳定剂--羟基铝，粘土包被剂、聚合物、石油重质组分1974年始，SPE召开专题会议观念更新：损害后补救———预防损害国外研究历程80、90年代全面发展阶段实验技术：薄片分析、X-射线衍射、XRD小角散射、扫描电镜、背散射技术（BSD）、高分辨率透射电镜CT-扫描、NMR、环境扫描电镜、原子力显微镜（AFM）损害机理：分散/运移、结构膨胀、云母蚀变、差异溶解、微结构破坏诊断与控制技术：暂堵概念和技术、粘土稳定剂、欠平衡钻井、人造油基泥浆、MMH技术观点：井壁稳定与油气层保护统一，保护与改造相统一，多学科合作1996年欧洲地层损害专题会议我国的研究历程50年代川中会战，提出钻井液密度不宜过高60年代大庆会战，严格要求打开油气层钻井液的密度和滤失量70年代，长庆油田开始进行岩心分析和敏感性实验，仪器限制深入有困难80年代，“七五”国家重点科技攻关，CNPC组织五个油田、五个院所80年代末UNDP援助建立油井完井技术中心油气层损害机理润湿性改变水锁凝析液锁液相圈闭（水，油）气锥或水锥毛管压力的改变乳状液堵塞粘土膨胀微粒运移云母解体无机垢注ＣＯ２导致的无机垢酸化引起的二次沉淀碳酸盐溶解—沉淀酸渣有机垢—石蜡，沥青沉积外来固相的堵塞油气层固相物堵塞，出砂细菌损害应力损害热力损害地层损害延缓资金偿还钻井完井增产生产损害未损害地层损害加快产量递减保护储集层技术重要性及时发现油气层—荣兴屯油田，大港千米桥准确评价油气层—华北地油田岔27井提高初始产量—夏子街油田、温米提高增产措施成功率—川西致密砂岩气藏提高原油最终采收率—辽河沈95块最大限度利用油气资源—非常规油气资源少投入，多产出，显著提高经济效益FinancialPerspective“Inexcessofonebilliondollarsannualy”“Morethan1.5billiondollarsforcurrentlyproducingwells”􀂄“20milliondollars/dayingravelpackedwellsalone”CostOfDamage:CostOfFormationDamageFieldproduction-50,000barrelsofoilperday􀂄Fieldlife-15yearsFormationdamage-1%ofproductionratePriceofoil-$40/barrelPotentialadditionalrevenueduetoidentificationandavoidanceof1%damage$110,000?$1,100,000?$11,000,000?CostOfFormationDamage$110,000,0002保护储层技术保护储层技术的特点跨越多学科、多专业，贯穿油气生产全过程具有很强的针对性——地质对象和作业研究方法三结合：宏观与微观，机理研究与应用技术，室内与现场保护储集层技术—研究思路从储集层特性分析入手，找出潜在损害因素，以室内敏感性实验和模拟实验为基本依据，综合分析现场作业、生产资料和测井、测试数据，进行全面调查研究，诊断损害机理，用系统工程和最优化的方法来制定施工设计，并指导施工作业。储层保护研究储层描述及潜在损害评价储层损害现状和作业史调查储层损害室内评价储层损害机理与综合诊断储层保护工程技术储层保护现场试验储层损害与经济评价防止储层损害的技术措施试井评价测井评价生产动态保护技术推广应用组织管理与监督储层保护研究路线保护储集层技术—系统工程认识油气藏、保护油气藏、开发油气藏和改造油气藏储层损害过程是一个系统——储集层损害源系统储层损害的诊断、预防、处理、改造各个作业环节都存在损害可能，各个作业环节的保护技术要前后照应，做到整体优化技术进步—经济效益—环境保护统筹考虑保护储集层技术—主要内容油气藏工程地质描述和岩心分析油气层损害的室内评价损害机理诊断（潜在或已经发生）保护油气层钻井技术保护油气层固井技术保护油气层完井、投产技术油气田开发生产中的保护技术油气层损害的矿场评价技术油气层损害诊断与控制的软件系统油气藏工程地质描述和岩心分析资料收集、岩心观察——宏观描述，裂缝普通岩