油气层保护第五章
保护油气层技术 第5章 钻井过程中保护油气层技术
4、钻井液滤液组分必须与油气层中流体相配伍
确定钻井液配方时，应考虑以下因素： （1）滤液中所含的无机离子和处理剂不与地层中流体发 生沉淀反应； （2）滤液与地层中流体不发生乳化堵塞作用； （3）滤液表面张力低，以防发生水锁作用； （4）滤液中所含细菌在油气层所处环境中不会繁殖生长。
5、钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要
3、钻井液必须与油气层岩石相配伍
（1）对于中、强水敏性油气层应采用不引 起粘土水化膨胀的强抑制性钻井液。
（2）对于盐敏性油气层，钻井液的矿化度 应控制在两个临界矿化度之间。
（3）对于碱敏性油气层，钻井液的pH值应尽可能控制在 7-8；如需调控pH值，最好不用烧碱作为碱度控制剂，可 用其它种类的、对油气层损害程度低的碱度控制剂。 （4）对于非酸敏油气层，可选用酸溶处理剂或暂堵剂。 （5）对于速敏性油气层，应尽量降低压差和严防井漏。 （6）采用油基或油包水钻井液、水包油钻井液时，最好 选用非离子型乳化剂，以免发生润湿反转等。
教学目标： 掌握钻井过程中造成地层损害的原因；掌握保护油气层 的固井技术；掌握射孔完井、衬管、砾石充填完井、防 砂完井的保护油气层技术
教学重点难点： 钻井过程中造成地层损害的原因，主要采用的完井方式: 射孔完井、裸眼完井、 砾石充填完井等。
钻井过程中防止油气层损害是保护油气层系统工程 的第一个工程环节。其目的是交给试油或采油部门一口 无损害或低损害、固井质量优良的油气井。油气层损害 具有累加性，钻井中对油气层的损害不仅影响油气层的 发现和油气井的初期产量，还会对今后各项作业损害油 层的程度以及作业效果带来影响。因此，搞好钻井过程 中的保护油气层工作，对提高勘探、开发经济效益至关 重要，必须把好这一关。
2、浸泡时间
（精选）保护油气层目录（保卫松原）
（精选）保护油气层目录（保卫松原）第一篇：(精选)保护油气层目录(保卫松原)第一章绪论第一节保护油气层的重要性一、油气层损害的定义 1二、油气层损害的危害（导致的问题）1三、保护油气层的重要性2 第二节保护油气层研究的思路一、油气层损害的特点2二、保护油气层的技术思路3制定保护油气层技术时要做到以下几点4 第三节保护油气层技术发展概况一、国内外保护油气层技术的发展概况4第二章油气层损害的机理油气层损害的内外因7 第一节固相颗粒堵塞造成的油气层损害来源7一、外来固相颗粒对油气层的损害8两类固相颗粒8 影响外来固相颗粒的因素8 三分之一粒径架桥规则8二、油气层内部微粒运移造成的损害10微粒的组成、分散运移和颗粒运移、鉴别方法、影响因素、临界流速11-13对微粒运移损害采取的措施14 第二节外来流体与油气层岩石不配伍所造成的损害14损害机理：水敏、酸敏、碱敏、润湿性反转水敏：粘土矿物构造14、分类16、水敏原因与损害过程19、扩散双电层20、影响水敏因素22酸敏：酸化过程24、原因25、预防26碱敏：27润湿反转：概念及原因28、润湿程度衡量标准28、现象30、影响因素31、岩石润湿性与水驱油的相互影响。
第三节外来流体与油气层流体不配伍所造成的损害37一、无积垢堵塞37无机垢生产37、形成机理38、因素38、预防39、清楚方法44二、有机垢堵塞45有机垢成分（石蜡）45、原因46、防蜡与清蜡47三、乳化造成的损害52表面活性剂在油水界面形成吸附层在乳状液的稳定作用53四、细菌堵塞54类型54、损害55、预防56 第四节岩石毛细管阻力造成的油气层损害58一、岩石毛管力58二、水锁效应60三、贾敏效应60 第五节应力敏感性损害61一、机理62、裂缝开度下降、孔隙收缩62二、影响因素62、内部、外部第三章油气层损害的评价实验64 第一节评价实验的目的、程序及方法一、目的64二、程序65 三方法66 第二节岩心分析实验一、岩石物性实验粒度组成67、分析方法67、岩石比面72、岩石孔隙度（孔隙类型）74、渗透率（绝对、有效）76渗透率的测定79、岩石孔隙结构参数82、孔喉类型83、毛管压力测定84二、岩石学分析薄片分析86、X射线衍射分析(XRD)88、扫描电镜(SEM)90三、岩心流动实验911程序条件91、2实验前的准备：岩样准备94、流体准备96、仪器准备98 3岩心流动实验：速敏96、水敏99、盐敏100、碱敏102、酸敏102、应力敏感性评价104、正反向流动实验105、体积流量评价106、系列流体评价106、五敏实验的结构应用109四、辅助实验108：粘土膨胀实验、阳离子交换实验、酸溶实验、浸泡实验第四章钻井过程中的保护油气层技术第一节钻井过程中油气层损害原因及影响因素110一、钻井过程中油气层损害原因110固相颗粒堵塞油气层、钻井液与油气层岩石不配伍、钻井液滤液与油气层流体不配伍、含水饱和度及油气水分布变化引起的损害、负压过大造成的油气层损害。
油气层保护
1钻井过程中的油气层保护在钻井过程中, 采用保护油气层配套技术, 以减少对油气层的损害。
首先, 合理选用钻井液, 使钻井液性能与油气层岩石相配伍, 与油气层流体相配伍, 这样才能正确解释储层的渗透率、孔隙度、油水饱和度等参数。
在钻井过程中根据具体情况, 在钻遇地层时及时使用与油气层特性相匹配的低密度两性离子聚合物、水包油屏蔽暂堵钻井液钻开油层, 而避免用普通钻井液进入油气层后产生水锁和化学反应引起的油气层损害, 完井后采用压裂投产, 可起到对油气层的保护。
2固井过程中的油气层保护若环空封固质量不好, 不同压力系统的油气水层相互干扰和窜流, 易诱发油气层中潜在损害因素, 如形成乳化堵塞、相对渗透率变化、有机垢、无机垢、水锁反应等, 从而损害了油气层; 其次, 环空封固质量不好, 还会使油气上窜至非油气层, 引起油气资源的损失。
为防止油气层在固井过程中遭到损害, 就必须提高注水泥技术, 改善水泥浆性能, 降低水泥浆滤失量, 实行合理压差固井, 减少水泥浆流动阻力, 合理选择静液柱压力, 防止由于失重造成的环空压力降低, 同时提高水泥浆顶替效率, 并防止由于水泥浆失重而造成油气水窜槽。
3完井过程中的油气层保护完井方法的选择, 也是直接影响油气层油气产量的指标之一。
如果完井方法选用不合理, 则有可能造成对油气层的损害, 从而降低油气层的产能。
根据该井的油藏类型、油层物性、开采方式的经济指标进行综合分析, 不同断块、不同层位具体情况具体对待。
例如, 中原油田属复杂断块油气田, 油气层埋藏深, 区块层间的地层压差大, 容易造成井喷、卡钻等事故, 同时由于复杂盐间的极不稳定性, 且下部有高压层。
因次, 井下高温、高压和塑挤条件对套管强度、水泥浆性能等均有特殊要求, 应根据其特殊性选择适宜的完井方法。
4采油过程中的油气层保护油气开采过程中, 无论采用气举, 还是自喷式机械采油, 都将因采油工作制度不合理、采油速率过大和生产压差下降而导致油气层损害。
油气层渗流力学第二版第五章(张建国版中国石油大学出版社)资料
气体渗流理论
一 气体渗流微分方程 二 气体稳定渗流理论 三 气体不稳定渗流理论
第二节 气体稳定渗流理论
一、平面径向达西稳定渗流 1、物理模型（地质模型） 设有一均质圆形等厚地层，中心有一口完善井以定产量生产，边界
上有充足的气源供给，地层几何模型如图所示，供给边界半径为re，边 界压力为pe，气井半径为rw，井底压力为pw，气层厚度为h。
一、气体不稳定渗流数学模型 建立气体不稳定渗流数学模型时需如下假设
(1)均质（K、Φ为常数）、水平、等厚、各 向同性中心一口井以定
产量投产； (2)单相气体流动，压力梯度很小，其渗流满足达西定律； (3)忽略气层内温度变化与重力作用。
第三节 气体不稳定渗流理论
气体不稳定渗流数学模型的微分方程的通式：
第二节 气体稳定渗流理论
流线方程：根据流线和等压线正交的性质，气体平面径向渗流的
流线是一簇指向气井的径向线。在井附近，由于过水断面减少，
流线越密集。
等压线
流线
气体平面径向流的水动力学场图
第二节 气体稳定渗流理论
液体：
气体：
第二节 气体稳定渗流理论
➢ 在相同压差条件下，靠近井 底附近，气体压力梯度比液 体大，其压降漏斗比液体更 陡。
qsc
774.6K e
T ln re
wf
rw
式中：
qsc—标准状况下的气井产量，m3/d pw—井底压力，MPa； h—气层厚度，m；
re—排泄半径，m；
qsc
774.6K TZ
pe2 ln re
pw2f
rw
pe—外边界压力，MPa； K—气层渗透率，10-3μm2； T—气层温度，K； rw—气井半径，m。
保护油气层技术 第五章 保护油气层的钻井完井技术
第一节 钻井过程中造成油气层损害的
原因及保护油气层的钻井技术
3、搞好中途测试
中途测试是一项最有效打开新区勘探局面，指导下一步 勘探工作部署的技术手段。采用中途测试，可以在钻井过程 中早期及时发现油气层，准确认识油气层的特性，正确评价 油气层的产能。
4、搞好井控，防止井喷、井漏对油气层的损害
钻井过程一旦发生井喷就会诱发大量油气层潜在损害因 素，若压井措施不当会加剧对油气层的损害，因而在钻井过 程搞好井控工作。
3、水泥浆中无机盐结晶沉淀对油气层的损害。
第二节 保护油气层的固井技术
三、保护油气层的固井技术
为了减少固井作业中对油气层的损害，可采取以下措施：
1、提高固井质量
①推广API标准油井水泥和各种优质水泥添加剂，改善水泥 浆性能，提高顶替效率；
②依据地层孔隙压力和破裂压力，选择合理的水泥浆密度， 控制合理固井压差，严防固井过程发生油气侵和井漏；
第一节 钻井过程中造成油气层损害的 原因及保护油气层的钻井技术
二、钻井过程影响油气层损害程度的工程因素
1、压差
压差是造成油气层损害的主要因素之一。通常钻井液的 滤失量随压差的增大而增加，因而钻井液进入油气层的深度 和损害油气层的严重程度均随正压差的增加而增大。
此外，当钻井液有效液柱压力超过地层破裂压力或钻井 液在油气层裂缝中的流动阻力时，钻井液就有可能漏失至油 气层深部，加剧对油气层的损害，负压差可以阻止钻井液进 入油气层，减少对油气层的损害，但过高的负压差会引起油 气层出砂和有机垢的形成，反而会对油气层产生损害。
井漏会使大量钻井液进入油气层，造成固相堵塞，钻井 液与油气层岩石或流体作用，诱发潜在损害因素，因而要严 防在油气层中发生井漏，一旦发生井漏，尽量采用能用物理 或化学解堵的堵漏剂来进行堵漏。
油气储层保护5
1 完井方式概述
2 射孔完井的保护油气层技术
3 防砂完井的保护油气层技术
1 完井方式概述
1.1 各种完井方式的特点及其运用条件 完井作业是油气田开发总体工程的重要组成部分。目前 国内外主要采用的完井方式有：射孔完井、裸眼完井、砾石 充填完井等。
完井：根据油气层的地质特征和开发开采的技术要求，
C）水侵的影响
①水侵使岩石的强度降低；
②水侵破坏孔隙内油流的连续性；
③产生水锁效应，增加油流阻力； d）气侵对出砂的影响 ①油气两相流动增加油流阻力； ②发生空化作用，冲蚀岩石颗粒；
③形成气耗，气体进入井眼，使井眼压力降低，加
速井壁的剪切破坏。
3.2 保护油气层的防砂完井技术
工序。
（2）负压差射孔的保护油气层技术
①应通过筛选实验，采用与油气层相配伍的无固相射孔液
②科学合理地制定负压差。 2.2.3 合理射孔负压差值的确定 若负压差值太低，使不能保证孔眼完全清洁畅通，降低了 孔眼的流动效率，但若负压差值过高，又可能引起地层出砂
或套管被挤毁。目前最流行的确定方法是美国conoco公司的
2.1.4 射孔液对油气层的损害
正压差射孔必然造成射孔液对油气层的损害。即使是负 压差射孔，射孔作业后有时由于种种原因需要起下更换管 柱，射孔液也就称为压井液了。射孔液对油气层的损害机 理：
（1）固相颗粒侵入，降低油气层渗透率，堵塞孔眼
（2）液相侵入降低绝对渗透率和相对渗透率，伤害区甚 至超出钻井液损害区。因此应根据油气层物性，通过室内筛 选，选择合理的射孔液。
流线仍然还平行于油气层的顶部与底部，这称为非径向流1
相，此时已生产了部分附加压降。在靠近井筒的某一位置， 流线开始汇集流向孔眼，因套管、水泥环的封闭成为流动障 碍，故在垂直面内的流线也不再平行于油气层顶部和底部 了，这称为非径向流2相，在水平面和垂直面内流线都汇集 于孔眼，附加压降急剧增加。
油气层保护
第一章绪论1.如何理解保护油气层技术的系统性、针对性和高效性？保护油气层技术是一项涉及多学科、多部门的系统工程技术。
认识储集层和保护储集层和开发（含改造）储集层要注意以下四个方面：• 认识储集层、保护储集层和开发改造储集层都是一项系统工程• 各个作业环节都存在地层损害，因此保护油气层技术要互相配合，安系统工程进行整体优化；• 储集层损害的诊断、预防和处理、改造也是一项系统工程；• 保护油气层的技术和经济效益也是一项系统工程。
针对性：保护油气层技术的针对性很强。
• 储层特征不同（储层岩石、矿物组成、物性特征、流体性质等）• 作业特征及其开发方式不同• 储层产能不同高效性：保护油气层技术是一项少投入、多产出的新技术。
• 保护储层单井投入相对较低• 实施保护技术后对于一个高产井每提高１％的产量就意味着巨大的经济效益；• 降低生产井改造成本；• 延长油气井生产寿命；• 提高油气田最终采收率；• 提高注水井注水效益，降低其成本。
2.油气层保护的重要性及特点及主要内容。
⑴重要性①勘探过程中，采用油气层保护技术有利于及时发现油气层、准确评价油气层，直接关系到勘探目标资源潜力的评估和油气储量评估②在开发过程中，实施油气层保护技术有利于充分解放油气层生产能力，有利于提高油气田开发经济效益。
③在油气田开发生产各项作业中，搞好保护油气层工作有利于油气井生产或注入能力的长期高位保持和长寿命安全运行。
⑵特点①涉及多科学、多专业和多部门的系统工程②具有很强的针对性③在研究方法上采用三个结合：微观研究与宏观研究结合，室内研究与现场实践结合，理论研究与技术应用相结合。
⑶油气层保护的主要内容①基础资料的收集与储层潜在损害分析②储层敏感性与钻井完井液和射孔压井液保护储层效果评价技术③钻井完井液和射孔试油损害储层机理研究④保护储层射孔压井液所须处理剂研制与评选⑤保护储层的射孔压井液技术⑥保护储层的射孔试油工艺技术⑦油气层损害现场诊断与矿场评价技术3.保护储集层技术十项原则(1)以经济效益为中心，以提高油气产能和采收率为目标(2)技术进步、经济效益和环境保护要统筹考虑(3)任何保护技术都应有利于及时发现、有利于准确评价、有利于高效开发(4)立足以预防损害为主，解除损害为辅(5)各作业环节的保护技术要前后照应，做到系统整体优化(6)在保护中开发油气藏，在开发中保护油气藏(7)不该进入储层的工作液要尽量避免进入，至少要少进入(8)凡进入储层的固相和液相都能够通过物理、化学和生物化学方法予以解除(9)不可避免要进入的工作液，应该与油气层配伍，且不含固相(10)力争减少井下事故，避免各种复杂情况发生，否则前功尽弃第二章岩心分析1岩心分析的目的及意义。
油气层产能保护 第5章 钻井过程中的保护油气层技术
第5章 钻井过程中的保护油气层技术
5.1 钻井过程中造成油气层损害原因分析
5.1.2 钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素
（2） 浸泡时间 当油气层被钻开时，钻井液固 相或滤液在压差作用下进入油气层， 其进入数量和深度及对油气层的损 害程度均随钻井液浸泡气层时间的 增长而增加，浸泡时间对油气层损 害程度的影响不可忽视
第5章 钻井过程中的保护油气层技术
5.1 钻井过程中造成油气层损害原因分析
5.1.1 钻井过程中油气层损害原因
钻开油气层时，在正压差、毛管力的作用下，钻井液的固相进入油气层造
成孔喉堵塞，其液相进入油气层与油气层岩石和流体作用，破坏油气层原有的
平衡，从而诱发油气层潜在损害因素，造成渗透率下降。钻井过程中油气层损 害原因可以归纳为以下五个方面
第5章 钻井过程中的保护油气层技术
5.1 钻井过程中造成油气层损害原因分析
5.1.2 钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素
（4）钻井液性能 钻井液性能好坏与油气层损害程度高低紧密相关。因为液固相和液相进入油气 层的深度及损害程度均随钻井液静滤失量、动滤失量、高温高压滤失量的增大和泥 饼质量变差而增加 钻井过程中起下钻、开泵所产生的激动压力随钻井液的塑性粘度和动切力增大 而增加 此外，井壁坍塌压力随钻井液抑制能力弱而增加，维持井壁稳定所需钻井液密 度就要随之增高，若坍塌层与油气层在一个裸眼井段，且坍塌压力又高于油气层压 力，则钻井液液柱压力与油气层压力之差随之增高，就有可能使损害加重 在各种特殊轨迹的井眼（定向井、丛式井、水平井、大位移井、多目标井等）的钻井作业中，钻 井液性能的优劣对油气层损害的间接影响更加显著，除了上述已经阐述的钻井液的流变性、滤失 性和抑制性外，钻井液的携带能力和润滑性直接影响着进入油气层井段后作业时间的长短，不合 理的钻井液携带能力和润滑性将使钻井液对油气层的浸泡时间延长，使油气层损害加剧
《保护油气层技术》PPT课件
2006年天然气主要生产国剩余探明可采储量
我国油气储量及开发形势
我国石油储量
21亿吨，占世界的1.3%，排名第13位； 世界人均石油25.6吨，我们只有1.6吨，占世界 人均的6%；
我国天然气储量
3.5万亿m3，占世界的2.5%，排名第20位； 世界人均天然气23200m3，我们只有1080m3，占 世界人均的4.6%。
油气储量分布
世界石油储量及分布
截至2007年，全球石油估算探明储量 为1686亿吨(1.2万亿桶)，欧佩克成员国的 石油储量占全球的78.2% ,沙特阿拉伯位列 世界石油储量之首。
储量换算: 1桶=0.1370吨。 产量换算: 1桶/日=50吨/年。
世界各地石油蕴藏比例（2008）
中国行业研究报告网,2008.6.24
预计2020年全国石油年产量为（1.8～2）×108t； 预计2020年石油消耗量力求控制在（4.3～4.5）×108t。
效益良好、供不应求、形势严峻、原油进口国
中国石油的发展战略
上个世纪末以来，中国石油安全问题 已经跃入国际层面，并逐渐成为我国经济 社会可持续发展的“瓶颈”之一，不论从 国内资源储量，还是生产潜力，都不能满 足国内强劲的石油需求增长的需要。
（损害机理分析、防护措施研究）
第一章 绪论
• 1.2 基本概念
• 保护油气层技术的研究方法（思路）
• 3）系统研究各项作业中所选择的保护油气层 技术措施的可行性与经济合理性，通过综合 研究配套形成系列，纳入钻井、完井与开发 方案设计及每一项作业的具体设计中。（实 施技术研究、方案设计、现场试验）
第一章 绪论
• 相对渗透率 (Relative Permeability
钻井完井过程中的油气层保护技术（精选五篇）
钻井完井过程中的油气层保护技术（精选五篇）第一篇：钻井完井过程中的油气层保护技术钻井完井过程中的油气层保护技术姓名：班级：序号：学号：摘要：钻井完井过程中降低油气层损害是保护油气层系统工程的第一个工程环节，其目的是交给试油或采油部门一口无损害或低损害、固井质量优良的油气井。
本文对钻井完井过程中油气层损害原因以及相应的油气层保护技术进行了简单的总结。
关键词：渗透率、近平衡、固井、保护油气层一、钻井完井过程中油气层损害原因当在油气层中钻进时，在正压差和毛管力的作用下，钻井完井液的固相进入油气层孔喉堵塞，其液相进入油气层与油气层岩石和流体作用，破坏油气层原有的平衡，从而诱发油气层潜在损害，造成渗透率下降。
钻井过程中油气层损害原因可以归纳为四个方面：1、钻井完井液中分散相颗粒堵塞油气层1）固相颗粒堵塞油气层钻井完井液中存在多种固相颗粒，如膨润土、加重剂、堵漏剂、钻屑和处理剂的不容物及高聚物鱼眼等。
钻井完井液中小于油气层孔喉直径或裂缝宽度的固相颗粒，在钻井完井液有效液柱压力与地层孔隙压力之间形成的压差作用下，进入油气层孔喉和裂缝中形成堵塞，造成油气层损害。
2）乳化液滴堵塞油气层2、钻井完井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害水敏损害、盐敏损害、碱敏损害、润湿反转、表面吸附3、相渗透率变化引起的损害钻井完井液滤液进入油气层，改变了井壁附近地带的油气层分布，导致油相渗透率下降，增加了油流阻力。
对于气层，液相侵入（油或水）能在储层渗流通道的表面吸附而减少气体渗流截面积，甚至使气体的渗流完全丧失，即导致“液相圈闭”。
4、负压差急剧变化造成的油气层损害中途测试或负压差钻进时，如选用的负压差过大，可诱发油气层速敏，引起油气层出砂。
对于裂缝性储层，过大的负压差还可能引起井壁附近的裂缝闭合，产生应力敏感损害。
此外，还会诱发有机垢、无机垢沉积。
二、保护油气层钻井完井液钻井完井液是石油工程中最先与油气层接触的工作液，其类型和性能好坏直接关系到对油气层的损害程度，因而保护油气层钻井完井液是搞好保护油气层工作的首要技术环节。
第五章 钻井过程中的保护油气层技术
第五章钻井过程中的保护油气层技术第一节钻井过程中造成油气层损害原因分析一、钻井过程中油气层损害原因钻井的目的是交给试油或采油部门一口无损害或低损害的油气井。
钻井中对油气层的损害不仅影响油气层的发现和油气井的产量。
钻开油气层时，在正压差、毛管力作用下，钻井液固相进入油气层造成孔喉堵塞，液相进入油气层与油气层岩石和流体作用，破坏油气层原有的平衡，从而诱发油气层潜在损害因素，造成渗透率下降。
钻井液中固相对地层渗透率的影响二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素影响油气层损害程度的工程因素：压差、浸泡时间、环空返速、钻井液性能（与固相、滤液和泥饼质量密切相关）第二节保护油气层的钻井液技术一、钻井液在钻井中的主要作用钻井液的作用：冲洗井底和携带岩屑；破岩作用；平衡地层压力；冷却与润滑钻头；稳定井壁；保护油气层；获取地层信息；传递功率二、保护油气层对钻井液的要求1.钻井液密度可调，满足不同压力油气层近平衡压力钻井的需要2.钻井液中固相颗粒与油气层渗流通道匹配3.钻井液必须与油气层岩石相配伍4.钻井液滤液组分必须与油气层中流体相配伍5.钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要三、钻开油气层的钻井液类型目前保护油气层钻井液技术已从初级阶段(仅控制钻井液密度、滤失量和浸泡时间)进入到比较高级的阶段。
针对不同类型油气藏形成了系列的保护油气层钻井液技术。
1.水基钻井液由于水基钻井液具有成本低、配置处理维护较简单、处理剂来源广、可供选择的类型多、性能容易控制等优点，并具有较好的保护油气层效果，是国内外钻开油气层常用的钻井液体系。
按钻井液组分与使用范围分：1)无固相清洁盐水钻井液2)水包油钻井液3)无膨润土暂堵型聚合物钻井液4)低膨润土聚合物钻井液5)改性钻井液表5-1 各类盐水溶液所能达到的最大密度6)正电胶钻井液7)甲酸盐钻井液8)聚合醇(多聚醇)钻井液9)屏蔽暂堵钻井液①无固相清洁盐水钻井液密度可在1.0~2.30g/cm3范围内调整。
油气田开发生产中的保护油气层技术
油气田开发生产中的保护油气层技术第一节概述一、油气田开发生产中油气层损害的特点油气田开发生产过程是油气层发生动态变化的过程。
油气层一旦投入开发生产，油气层的压力、温度及其储渗特性都在不断地发生变化。
同时，各个作业环节带给油气层的各类入井流体及固相微粒也参与了以上的变化。
这种变化过程主要包括以下几个方面：（1）在油气层的储集空间中，油、气、水不断重新分布。
例如：注气、注水引起含水、含气饱和度改变；（2）油气层的岩石储、渗空间不断改变。
例如：粘土矿物遇淡水发生膨胀，引起储、渗空间减少，严重时堵塞孔道，外来固相微粒或各种垢的堵塞作用，使储、渗空间缩小；（3）岩石的润湿性改变或润湿反转。
例如：阳离子表面活性剂能改变油层岩石的表面性质；（4）油气层的水动力学场（压力、地应力、天然驱动能量）和温度场不断破坏和不断重新平衡。
例如：注蒸汽使地层压力、温度升高，改善了油的粘度，使油的相对渗透率增加，但是，由于热蒸汽到地下冷却后可凝析出淡水，很可能会造成水敏损害。
诸如上述多种变化常常表现为固相微粒堵塞、微粒运移、次生矿物沉积、结垢、乳化堵塞、润湿反转、细菌堵塞、出砂等等多种损害方式。
其本质是不断地改变油、气、水的相对渗透率。
如果开发生产中措施得当，避免了损害，保护了油气层，就可改善油、气的相对渗透率，可望获得高的采收率；反之，若措施不当，损害了油气层，则可能降低油、气、水的相对渗透率，得到的是一个低的采收率。
因此，油气田开发生产中油气层保护技术的核心是防止油气层的储、渗空间的堵塞和缩小，控制油、气、水的分布，使之有利于油、气的采出。
开发生产过程中油层损害的本质是指油层有效渗透率的降低。
有效渗透率的降低包括了绝对渗透率的降低和相对渗透率的降低。
绝对渗透率的降低主要指岩石储渗空间的改变。
引起变化的原因有：外来固相的侵入、水化膨胀、酸敏损害、碱敏损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害；相对渗透率的降低主要指水锁、贾敏效应、润湿反转和乳化堵塞等引起的。
《保护油气层》课件
欢迎来到《保护油气层》的PPT课件。在本课程中，我们将探讨油气层的定 义、保护措施以及其意义与价值，让我们开始吧！
什么是油气层
• 油气层的定义 • 油气层的特点 • 油气层的作用
油气层的保护
1 为什么要保护油气
层？
油气资源的稀缺性，环 境保护的需要
2 如何保护油气层？ 3 具体保护措施
资源保障
有效保护油气层能够确保油 气资源的可持续发展
战略意义
油气层保护对国家战略安全 具有重要意义
结束语
保护油气层是我们的责任，安全高效开发油气资源是我们的目标。
管理体系建设，技术手段
地质勘探与评价，坑探 技术，压裂技术，井下 防漏技术，油气田开发 与生产中的保护措施
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
持续改进保护措施
1
监测评估
及时检测油气层保护状况以及效果评估
2
技术创新
不断引进新技术、新方法，提高保护效果
3
人才培养
培养专业人才，推动油气层保护研究及实践
油气层保护的意义与价值
环保效益
保护油气层有助于减少环境 污染、保护生态平衡
石油开采-保护油气层
Water
Pc Oil 水锁效应
11 Jamin Effect 贾敏效应
定义: 毛细管中非润湿相流体液滴对润湿相液体运 动产生的附加阻力的现象。
毛细管附加阻力
Case 1
Pc Pc 2(cos2 cos1) / r
Water
Q P1
Q P2
For Gas
A
L
气体状态方程
P1Q1 P2Q2 PoQo PQ
2QoPoL
Kg
A( P12
P
2 2
)
Kg 平均压力 p和平均流量Q下测得的气体渗透率
1 P ( P1 P2)
2 Qo 标准状态下气体的体积流量 Po 标准大气压
6-2 Klinkenberg Permeability
2 The Methods & contents of Core
Analysis 岩心分析方法和内容
方法
X-Ray Diffraction (XRD) X射线衍射; Scanning Electron Micrograph(SEM) 扫描电镜; Slice Technique 薄片技术; Mercury Injection Method for Rock Capillary
含铁矿物检测（结合X射线能谱仪) 观测损害过程中矿物的变化形态过程
微粒运移、沉积堵塞、喉道变化
样品要求
尺寸大小适中(标准岩心) <33×100mm； 有良好的导电性； 观察面清洁新鲜；
局限性：
只能作形态观察； 不能确定矿物含量； 不能给出矿物化学成分；
油层保护技术
2)地层水性质与油气层损害的关系
影响无机沉淀损害情况 影响有机沉淀损害情况 影响水敏损害程度
5、油气层流体性质-原油与天然气
原油
1)与油气层损害有关的性质 1)与油气层损害有关的性质 含蜡量，粘度，胶质、沥 青质和硫含量，析蜡点， 凝固点 2) 与油气层损害的关系 影响有机沉淀的堵塞情况 引起酸渣堵塞损害 引起高粘乳状液堵塞损害
3、油气层敏感性矿物-定义与特点 定义与特点
定义：油气层中易与流体发生物理、化学和物理/化 定义 学作用，而导致油气层渗透率下降的矿物，称 之为敏感性矿物。 特点： 特点：(1)粒径很小，一般小于37μm (2)比表面积大 (3)多数位于易与流体作用的部位
3、油气层敏感性矿物-类型
按引起油气层损害类型分为：
其它外因
2、作业或生产压差
微粒运移损害 压力敏感损害 无机沉淀损害 有机沉淀损害 储层出砂和坍塌 压漏地层 增加损害的程度
3、作业流体与地层流体温差
影响有些敏感性损害的程度 影响无机沉淀的生成 影响有机沉淀的生成 影响细菌损害情况
（二）保护油气层的重要性
-有利于提高产能及开发效益
保护储层可减少储层损害，有利于提高储层产 能及勘探开效益
新疆夏子街油田，勘探初期用普通钻井液钻井，日产油仅3-6t； 3 投入开发时，用保护储层钻井液钻开油层，完井后投产，日产油一 般8-9t，最高达每天24t，储层级别从三类 8 24t 三类提高到二类 二类。 24 三类 二类 吐哈温米油田，开发方案设计需压裂投产才能达到所需产能， 但钻167口开发井时，全面推广使用与储层特性配伍的钻井完井保护 20油层技术，射孔后全部井自喷投产，单井产能比设计产量提高2020 30% 30%。使用的保护储层技术每口井多投入10000元，却省掉了压裂工 序，节省费用几十万元。
保护油气层技术
4、严格控制注入水水质
(1)控制悬浮固体浓度与粒径(2)控制腐蚀性介质(3)控制含油量
(4)控制细菌含量(5)控制水垢的形成
第八章 油气层损害的矿产评价技术
1、原油从油层流人井筒时，在这里会产生一个附加压降，这种现象叫做表皮效应。
(3)实现近平衡钻井，控制油气层的压差处于安全的最低值
(4)近平衡压力钻井，井内钻井液静液柱压力略高于孔隙压力
(5)降低浸泡时间(6)搞好中途测试(7)搞好井控，防止井喷井漏
6、屏蔽暂堵技术
在钻井完井液中添加适当数量与大小的固相颗粒，以便在钻开油气层后能快速有效地在油气井近井壁带形成致密的桥堵带，从而防止钻井完井液固相颗粒与滤液继续侵入地层，然后通过射孔等完井方式打开屏蔽环。这种保护油气层的技术称屏蔽暂堵钻井完井液技术。
(3)保护油气层的射孔液(4)射孔参数优化设计
第七章 开发生产油气层保护技术
1、开发生产油气层损害特点
(1)损害周期长——可达油气田整个生命期(2)损害范围大——井间任何部位
(3)损害复系列过程损害叠加
(5)损害累积性——使某些微弱的损害强化
3、注水损害机理
7、水泥浆对油气层的损害
(1)水泥浆固相颗粒损害(2)水泥浆滤液进入地层导致的损害
8、保护油气层的固井技术
(1)提高固井质量改善水泥浆性能(2)合理压差固井(3)提高顶替效率
(4)防止水泥浆失重引起环空窜流。(5)推广应用注水泥计算机辅助设计软件。
(6)降低水泥浆失水量(7)采用屏蔽暂堵钻井液技术
第六章 完井过程中的保护油气层技术
4、对钻井完井液的要求
(1)控制储层流体压力，保持正常钻进(2)满足工程要求的流变性
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合成基钻井液(SBM)
—合成人工有机体为连续相的钻井完井液
第二节 保护油气层钻井完井液技术
水基钻井液
目前国内外使用最广泛、首选的一大类钻井完井液 配制成本低 所需处理剂来源广 可供选择类型多 性能比较容易控制
1)无固相清洁盐水钻井液
按 钻 井 液 组 分 与 使 用 范 围 分
油溶性暂堵剂
单向压力暂堵剂
改性纤维素、果 壳、木屑等
第二节 保护油气层钻井完井液技术
低膨润土聚合物钻井液
使用膨润土的优点:流变性易控制、滤失量低、处理剂用量少、 钻井液成本低 体系特点：尽可能降低膨润土含量，使钻井液既能获得安全钻 进所必须的性能，又不会对油气层产生较大的损害。 配伍性及所必须的流变性能与滤失性能可通过选用不同种类的
使用范围：适用于套管下至油层顶部的低压、裂缝发育、易发生漏
失的油气层。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
无膨润土暂堵型聚合物钻井液
组成：由水相、聚合物和暂堵剂固相粒子配制而成。 密度：采用不同种类和加量的可溶性盐来调节 (需注意不要诱发盐敏) 流变性能控制：通过加入低损害聚合物和高价金属离子来调控。 滤失量控制：通过加入各种与油气层孔喉直径相匹配的暂堵剂来控 制，这些暂堵剂在油气层中形成内泥饼，阻止钻井液中固相或滤液
表面吸附 滤液中的部分处理剂被油气层孔隙或裂缝表面吸附
，缩小孔喉或孔隙尺寸。
一、钻井过程中油气层损害原因
钻井液滤液与油气层流体不配伍
无机盐沉淀 滤液中所含无机离子与地层中无机离子作用形成不溶于 水的盐类。 HCO3- H++ CO32Ca2+（地层） + CO32- （滤液） CaCO3 形成处理剂不溶物 地层水的矿化度和钙、镁离子浓度超过滤液中处 理剂的抗盐和抗钙、镁能力，处理剂会盐析而产生沉淀 NaHm+ Ca2+ CaHm+Na+ 水锁、贾敏效应 低孔、低渗气层优为严重 乳化堵塞 油基钻井液、乳化钻井液中含有多种乳化剂的滤液与地 层中原油或水发生乳化而造成堵塞。 细菌堵塞 滤液中含有细菌，进入地层遇到适合其繁殖的环境，造成 孔喉堵塞。
钻井液滤液组分必须与油气层中流体相配伍
滤液中所含的无机离子和处理剂不与地层中流体发生沉淀反应； 滤液与地层中流体不发生乳化堵塞作用； 滤液表面张力低，以防发生水锁作用； 滤液中所含细菌在油气层所处环境中不会繁殖生长。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
钻井液的组分和性能都能满足保护油气层的需要。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
钻井液在钻井中的主要作用
冲洗井底和携带岩屑 破岩作用
钻 井 液 的 作 用
平衡地层压力 冷却与润滑钻头
稳定井壁
保护油气层 获取地层信息 传递功率
第二节 保护油气层钻井完井液技术
保护油气层对钻井液的要求
钻井液密度可调，满足不同压力油气层近平衡压力钻井的需求。 压力系数：0.4～2.87 钻井液密度：空气～3.0g/cm3 钻井液中固相颗粒与油气层渗流通道匹配；
1.8 1.6
初始滤失区
1。D =250 S -1 2。D=200 S -1 3。D=150 S -1 4。D=100 S -1 5。D= 50 S-1
动滤失速率，mL/cm2· h
1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
稳定滤失区 滤饼形成区
0
50
时间，min
100
150
不同流速梯度下动滤失速率与时间的关系曲线
正电胶钻井液
用混合层状金属氢氧化物 处理的钻井液，具备“固液”两相性 正电胶钻井液保护油气层的机理为:
a. 正电胶钻井液特殊的结构与流变学性质-亚微粒子很少，
向“豆腐块”一样整体流动 b. 正电胶对岩心中粘土颗粒膨胀的强烈抑制作用 c. 整个钻井液体系中分散相粒子的负电性减弱
第二节 保护油气层钻井完井液技术
2)水包油钻井液
3)无膨润土暂堵型聚合物钻井液
4)低膨润土聚合物钻井液
6)正电胶钻井液 7)甲酸盐钻井液 8)聚合醇 (多聚醇)钻井液 9)屏蔽暂堵钻井液
第二节 保护油气层钻井完井液技术
无固相清洁盐水钻井液
滤失量和粘度控制： 加入对油气层无（低）伤害的聚合物来控制
腐蚀控制： 加入缓蚀剂 特 缺 点： 大大降低固相和水敏损害 点： 成本高、工艺复杂、对处理剂和固控设备要求高、腐蚀 较严重、易发生漏失，很少用做钻井液； 使用范围： 套管下至油层顶部的单一压力体系的裂缝性油层或强 水敏油层；广泛作为射孔液、压井液、修井液。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
水包油钻井液
定义： 水包油钻井液是将一定量油分散于水或不同矿化度盐水中， 形成以水为分散介质、油为分散相的无固相水包油钻井液。 组成： 油、水；水相增粘剂；主、辅乳化剂。 密度控制方法： 调节油水比、加入不同数量和种类的盐、最低密度可 达0.89g/cm3 滤失量和流变性控制：由油相或水相中加入的油气层低伤害处理剂 特 点：大大降低固相损害；可以实现低密度。
120 100 80 60 40 20 0
损害比，%
砂岩
0
2
4
损害时间，h
6
8
地层损害比与浸泡时间的关系 Δp=5MPa； T=70℃， Vf=0.8m/s
二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素
环空返速：环空返速越大，液流对井壁泥饼冲蚀越严重。
钻井液性能
钻井液固相和液相进入油气层的深度及损害程度均随钻井液静滤失量、动 滤失量的增大和泥饼质量变差而增加。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
气体类钻井液
对于低压裂缝油气田、低压强水敏或易发生严重井漏的油气田及
枯竭油气田，其油气层压力系数往往低于0.8，为了降低压差的
损害，必须降低钻井液的密度。
气体类钻井液 是以气体为主 要组分实现低 种 类 密度。
甲酸盐钻井液
以甲酸钾、甲酸钠、甲酸铯为主要材料 + 盐水 配制的钻井完井液。 密度调节：通过加入的盐酸盐来调节。基液的最高密度可达2.3g/cm3。
可根据油气层的压力和钻井完井液的设计要求予以调节。
特点：高密度下易实现低固相、低粘度； 高矿化度盐水能预防粘土水化膨胀、分散运移；
盐水不含卤化物，不需缓蚀剂，腐蚀速率极低；
聚合物和暂堵剂来达到。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
改性钻井液
采用长段裸眼钻开油气层，技术套管没能封隔油气层以上地层，为 了减少对油气层的损害，在钻开油气层之前，对钻井液进行改性，
使其与油气层特性相匹配，不诱发或少诱发油气层潜在损害因素。
优点：成本低、应用工艺简单、对井身结构和钻井工艺无特殊要 求、对油气层损害程度小、被广泛作为钻开油气层的钻井液。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
改性方法：a. 降低钻井液中膨润土和无用固相含量，调节固相颗粒级配;
b. 按照所钻油气层特性调整钻井液配方，尽可能提高钻井液与油气层岩
石和流体的配伍性; c. 选用合适类型的暂堵剂及加量； d. 降低静滤失量、动滤失量和HTHP滤失量，改善流变性与泥饼质量
第二节 保护油气层钻井完井液技术
除保持必需的膨润土、加重剂、暂堵剂等外，应尽可能降低钻井液
中膨润土和无用固相的含量。 依据所钻油气层的孔喉直径，选择匹配的固相颗粒尺寸大小、级配
和数量，用以控制固相侵入油气层的数量与深度。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
钻井液必须与油气层岩石相配伍；
中、强水敏性油气层:应采用不引起粘土水化膨胀的强抑制性钻 井液;
一、钻井过程中油气层损害原因
相渗透率变化
滤液进入地层，改变井壁附近地带的油气水分布，导致油相渗透率下降 气层中，侵入液相在储层渗流通道的表面吸附而减小气体渗流通道，严重 时可产生“液相圈闭”。
负压差急剧变化造成油气层损害
中途测试或负压钻井时的负压差过大，诱发油气层速敏，引起出砂或微粒 运移。 过大负压在裂缝地层引起井壁表面裂缝闭合，产生应力敏感损害。 诱发地层中原油组分形成有机垢。
二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素
压差 正压差：钻井液的滤失量随压差增大而增加，故钻井液进入油气层的深 度和损害程度均随正压差的增大而增加。 负压差：可以阻止钻井液进入油气层，减少对油气层损害。
但过大的负压差会引起：
油气层出砂 裂缝性地层的应力敏感
120 100
截面损害比， %
砂岩 1 2
盐敏性油气层:钻井液的矿化度应控制在两个临界矿化度之间。 碱敏性油气层:钻井液的pH值应尽可能控制在7～8；
非酸敏油气层:可选用酸溶处理剂或暂堵剂;
速敏性油气层:应尽量降低压差和严防井漏。 采用油基或油包水钻井液、水包油钻井液时，最好选用非离子型
乳化剂，以免发生润湿反转等。
第二节 保护油气层钻井完井液技术
80 60 40 20 0 3 6 9 12 15 18 21 24 岩心长度，cm（截面损害位置）
有机垢的形成
地层渗透率的损害比与压差的关系 1—Δp=0.7MPa； 2—Δp=9MPa； T=70℃， Vf=0.8m/s，t=1h
二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素
浸泡时间
钻井液固相或液相在压差作用下进入油气层的数量和深度及对 油气层的损害随浸泡时间的增长而增加。
钻井液中分散相 颗粒堵塞油气层 钻 井 过 程 中 油 气 层 损 Biblioteka 原 因固相颗粒堵塞油气层
乳化液滴堵塞油气层
钻井液滤液与油气层岩 石不配伍引起的损害
水敏 盐敏 碱敏 润湿反转 表面吸附
无机盐沉淀 形成处理剂不溶物 发生水锁效应 形成乳化堵塞 细菌堵塞
钻井液滤液与储层流体不配伍引起的损害
相渗透率变化引起的损害— 气层产生“液相圈闭” 负压差急剧变化造 成的油气层损害 中途测试或负压差钻井时，负压差 过大可诱发油气层速敏、引起裂缝 闭合产生应力敏感、诱发有机垢