《保护油气层》PPT课件
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保护油气层
Technology for Formation Damage Control
西南石油学院 油井完井技术中心
总论
保护储集层技术重要性和特点 保护储集层技术的主要内容 如何做好保护油气层工作 保护油气层技术新发展
钻井完井过程中地层损害示意图
开发开采过程中的地层损害示意图
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 普通岩心分析——孔隙度、渗透率、饱和度、
薄片分析、SEM、XRD、化学分析、能谱/电 子探针、压汞毛管压力曲线测定 特殊岩心分析 流体性质 目的——物性、孔喉、结构和矿物 内部环境和外部环境 潜在损害问题分析和预测
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 UNDP援助建立油井完井技术中心
保护储集层技术重要性
及时发现油气层—荣兴屯油田 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
2.４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
油气层损害机理（据Giorgi)
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
堵塞过程，理论阐明机理 如何控制微粒运移发生是有商业前景的技术：
研制粘土稳定剂 1974年始，SPE召开专题会议 观念更新：损害后补救———预防损害
1 保护储集层技术重要性和特点
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）
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。
2.２保护储集层技术—基本原则
在保护中开发，在开发中保护 立足以预防为主，解除损害为辅 不该进入油气层的工作液（固相，液相），要
保护储集层技术的特点
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
2 保护储集层技术的主要内容
研究思路 基本原则 系统工程 研究程序 技术内容
2.1保护储集层技术—研究思路
2.1保护储集层技术—研究思路
锁(clay blocking) Land and 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
1 保护储集层技术重要性和特点
国外研究历程（70年代—明朗化阶段） 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 实验直观显示微粒移位（脱落）、运移、沉积、
尽量避免进入，至少要少进入 不可避免要进入的工作液，应该与油气层配伍，
并且不含固相 凡进入油气层的固相、液相，都能用物理、化
学或生物化学方法实现解堵、反排——（屏蔽） 暂堵技术思想 力争减少井下事故和各种复杂情况发生
2.３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
储集层损害过程是一个系统——储集层伤害源 系统
储集层损害的诊断、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
2.４保护储集层技术—研究程序
潜在损害研究—岩性、物性分析 敏感性评价，配伍性验证 选择特殊实验项目 损害机理 作业优化设计和施工 现场试验 技术经济效果评价 反馈和循环
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、MWH
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
1998年欧洲地层损害专题会议
1 保护储集层技术重要性和特点
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
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Байду номын сангаас降 的现象
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
1 保护储集层技术重要性和特点
国外研究历程（60年代前-—起步阶段） Fancher(1933)实验发现K空气与K水不一致 Johnson and 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 et al(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
1 保护储集层技术重要性和特点
国外研究历程（60年代—奠基阶段） 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 Jonnes(1964)发现高矿化度变化为淡水产生土
Technology for Formation Damage Control
西南石油学院 油井完井技术中心
总论
保护储集层技术重要性和特点 保护储集层技术的主要内容 如何做好保护油气层工作 保护油气层技术新发展
钻井完井过程中地层损害示意图
开发开采过程中的地层损害示意图
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 普通岩心分析——孔隙度、渗透率、饱和度、
薄片分析、SEM、XRD、化学分析、能谱/电 子探针、压汞毛管压力曲线测定 特殊岩心分析 流体性质 目的——物性、孔喉、结构和矿物 内部环境和外部环境 潜在损害问题分析和预测
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 UNDP援助建立油井完井技术中心
保护储集层技术重要性
及时发现油气层—荣兴屯油田 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
2.４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
油气层损害机理（据Giorgi)
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
堵塞过程，理论阐明机理 如何控制微粒运移发生是有商业前景的技术：
研制粘土稳定剂 1974年始，SPE召开专题会议 观念更新：损害后补救———预防损害
1 保护储集层技术重要性和特点
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）
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。
2.２保护储集层技术—基本原则
在保护中开发，在开发中保护 立足以预防为主，解除损害为辅 不该进入油气层的工作液（固相，液相），要
保护储集层技术的特点
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
2 保护储集层技术的主要内容
研究思路 基本原则 系统工程 研究程序 技术内容
2.1保护储集层技术—研究思路
2.1保护储集层技术—研究思路
锁(clay blocking) Land and 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
1 保护储集层技术重要性和特点
国外研究历程（70年代—明朗化阶段） 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 实验直观显示微粒移位（脱落）、运移、沉积、
尽量避免进入，至少要少进入 不可避免要进入的工作液，应该与油气层配伍，
并且不含固相 凡进入油气层的固相、液相，都能用物理、化
学或生物化学方法实现解堵、反排——（屏蔽） 暂堵技术思想 力争减少井下事故和各种复杂情况发生
2.３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
储集层损害过程是一个系统——储集层伤害源 系统
储集层损害的诊断、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
2.４保护储集层技术—研究程序
潜在损害研究—岩性、物性分析 敏感性评价，配伍性验证 选择特殊实验项目 损害机理 作业优化设计和施工 现场试验 技术经济效果评价 反馈和循环
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、MWH
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
1998年欧洲地层损害专题会议
1 保护储集层技术重要性和特点
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
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Байду номын сангаас降 的现象
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
1 保护储集层技术重要性和特点
国外研究历程（60年代前-—起步阶段） Fancher(1933)实验发现K空气与K水不一致 Johnson and 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 et al(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
1 保护储集层技术重要性和特点
国外研究历程（60年代—奠基阶段） 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 Jonnes(1964)发现高矿化度变化为淡水产生土