保护油气层技术

《保护油气层技术》结业论文题目：屏蔽暂堵技术
班级：油气开采技术60905班姓名：龚鼎
学号：200961970
序号：4
屏蔽暂堵技术
一、屏蔽式暂堵技术的提出及其创新技术思路
（1）技术提出的背景
“七五”前提出的技术无法完全解决钻井完井过程中油层保护问题；
由于技术和经济原因，90％以上的井是在正压差被打开；
固井水泥浆的损害无法避免；
多套产层的保护无法实现；
现有的技术或技术路线不能作到对油层的完全保护，这是石油工程急需解决，又无法真正解决的技术难题。

（2）该技术的创新技术思路
条件：泥浆中固相粒子不可消除，对地层正压差不可避免，对地层的损害堵塞客观存在。

设想：利用固相微粒对油层孔喉的堵塞机理和规律，人为地在打开油层时，在油层井壁上快速、浅层、有效地形成一个损害堵塞带。

快速：几分钟到十几分钟内形成；
浅层：堵塞深度在十厘米以内；
有效：损害堵塞带渗透率极低，甚至为零。

结果：阻止泥浆对油层的继续损害，消除浸泡时间的影响，并消除水泥浆的损害
解除措施：由于损害带很薄，可通过射孔解除。

目的：损害带的渗透率随温度和压力的增加而进一步减小，从而把造成地层损害的两个无法消除的因素：正压差和固相粒子，转换成实现这一技术的必要条件和有利因素，从而从根本上（机理上）解决这个国内外一直未解决的技术难题。

这个损害带的作用相当于阻止进一步损害的“屏蔽带”，故将此技术称为改性钻井液的屏蔽式暂堵技术。

二、屏蔽式暂堵技术的机理研究和实验验证
1、屏蔽式暂堵技术的机理研究
（1）固相颗粒对孔喉堵塞的物理模型
“单粒架桥后，逐级填充”
架桥粒子的架桥
单个颗粒随泥浆液相进入油层，在流经孔喉时：
若：d粒<<d孔，则通过孔喉;
d粒>d孔，则沉积在孔喉外;
d粒与d孔相当（大小、尺寸〕，则在孔喉处卡住，称为架桥。

填充粒子的填充
架桥粒子架桥后，孔喉孔隙大量减小，泥浆中更小一级粒子
卡在更小喉道处，这一过程不断重复，这一过程叫单粒逐级填充。

这时堵塞带的渗透率取决于泥浆中最小一级粒子的粒级，但渗透率不会为零。

变形粒子的作用
当最小粒级的粒子是可变形时，则堵塞带渗透率可达到零。

地层孔喉尺寸和泥浆中固相粒级的匹配
屏蔽暂堵的技术要点
⏹测定孔喉分布和孔喉平均值；
⏹选择桥架离子－材料、颗粒尺寸、含量；
⏹选择充填离子－材料、颗粒尺寸、含量；
⏹选择可变形离子－材料、颗粒尺寸、含量；
⏹采用合适压差。

2、堵塞物理模型的验证
（1）产层孔喉结构分析
（2）粒子的堵塞和充填规律
①架桥粒子的堵塞规律
粒喉径比为2/3是形成稳定架桥的匹配条件；
架桥粒子的临界浓度为3％左右；
架桥粒子的堵塞深度在2～3厘米之内；
架桥作用在10分钟内即可完成。

这个规律揭示了如泥浆中的粒子与产层孔喉匹配得当，可在浅层快速地获得稳定的桥堵。

②填充粒子的填充规律
级配合理的填充粒子可进一步降低桥堵的渗透率
填充粒子浓度应大于1％
（3）影响因素
⏹正压差的影响
正压差越大，屏蔽环堵塞效果越好，一般油藏，正压差应大于3.5MPa。

⏹时间的影响
10min内形成屏蔽环，延长时间无影响。

⏹温度的影响
温度的影响取决于变形粒子的软化点；
应根据地层温度选用不同软化点的变形粒子。

⏹屏蔽环形成后，可防止水泥浆对产层的损害
⏹负压条件下，屏蔽环的反排解堵可达到70％以上
3、屏蔽式暂堵技术的技术方案
（1）准确掌握油层孔喉和钻井液中固相颗粒的尺寸及其分布；（2）根据固相颗粒堵塞模型和规律、定量关系和专用软件确定泥浆中必要的架桥、填充和变形粒子的种类、尺寸和含量；（3）按要求用专门研制的暂堵剂调整钻井液中固相颗粒尺寸及含量；
（4）用专用评价装置及评价方法来评价实际暂堵后屏蔽环的有效性、强度、深度和反排效果；
（5）选择合理的正压差和上返速度，不应造成泥浆性能的变化；
（6）必须采用与之配套的优化射孔技术。

4、屏蔽式暂堵技术的创新点及特点
（1）该项成果技术路线构思新颖、巧妙，在此技术路线下的作用机理、物理模型及相关理论成果均有其独特创新之处。

（2）从理论到实践获得了解决用钻井液在正压差下打开油层时保护油层的有效办法，使得完全防止钻井完井过程中的油层损害成为可能，解决了国内外同类技术都未能解决的重大技术
问题。

（3）该项技术有以下独特优点：
适用于各类孔隙性油藏和各种钻井液；
高压差和钻井液中无法消除的固相是技术实施的必要条件，从而使对油层的不利因素转化为有利因素，首次解决了钻井工程和油层保护要求难以调和的矛盾，利于推广；
工艺简单，使用方便，成本低廉；
可消除浸泡时间和水泥浆对油层损害的影响。

三、屏蔽式暂堵技术的推广应用效果
（1）据96年底统计，在全国各大油田推广应用已达3000多口井，平均单井增产原油10～20％，据3个油田的不完全统计，年直接经济效益为1.5～2亿元；
（2）该技术的推广应用省去了部分地区必须进行的投产作业的投入（每口井几万～几十万，如温米油田）；
研制开发了新型专用暂堵剂，3种处理剂年产1000～2000吨；（3）中国石油天然气总公司将此项技术列入“九五”优秀成果八大示范工程之中；
（4）与此项技术配套的继续工程教育项目已培训1.1万人（计划培训3万人），大大促进了该技术的推广，由于推广成绩显著，获得96年总公司十大优秀推广成果奖。

97年获国家级优秀教学成果一等奖；
（5）该技术的研究及推广应用促进了学科发展，出版了3本专著和多种培训教材，培养了多名硕士生和博士生。

40余篇论文在国内外发表。