完井和采油生产过程油保技术.pptx

完井工程的概念 从钻开油层开始，包括下套管注水泥固井、从钻开油层开始，包括下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、直至油井投产的一项射孔、下生产管柱、直至油井投产的一项系统工程。系统工程。完井质量直接影响油井投产后的生产能力完井质量直接影响油井投产后的生产能力和油井寿命。和油井寿命。完井方式概述各种完井方式的特点及适用条件射孔完井射孔完井能有效封隔含水夹层、易塌地层等能有效封隔含水夹层、易塌地层等能分隔和选择性射开不同压力、不同物性的储层，能分隔和选择性射开不同压力、不同物性的储层，避免层间干扰避免层间干扰可实施分层注采可实施分层注采可防止井壁坍塌可防止井壁坍塌但应注意防止射孔作业自身对储层的损害。射孔完井示意图 套管射孔完井套管射孔完井 尾管射孔完井尾管射孔完井 完井方式概述各种完井方式的特点及适用条件裸眼完井裸眼完井油层完全裸露，具有最大渗流面油层完全裸露，具有最大渗流面积，有利于提高产能积，有利于提高产能但不能防砂，不能避免层间干扰，但不能防砂，不能避免层间干扰，不能有效实施分层注采不能有效实施分层注采 适用条件：井壁稳定、岩性坚硬、无气顶或底水、无含水夹层的块状碳酸盐岩或硬质砂岩油藏。先期裸眼完井示意图先期裸眼完井示意图 完井方式概述各种完井方式的特点及适用条件砾石充填完井砾石充填完井特点：特点：是有效的防砂完井方式是有效的防砂完井方式适用条件：适用条件：胶结疏松、易出砂的砂岩油藏，特别是胶结疏松、易出砂的砂岩油藏，特别是稠油砂岩油藏。稠油砂岩油藏。类型：类型：裸眼砾石充填完井裸眼砾石充填完井 套管砾石充填完井套管砾石充填完井砾石充填完井示意图裸眼砾石充填完井裸眼砾石充填完井 套管砾石充填完井套管砾石充填完井 射孔完井的保护油气层技术损害因素分析：损害因素分析：一、成孔过程对油气层的损害一、成孔过程对油气层的损害聚能射孔弹将套管、水泥环及部分储层击穿后，聚能射孔弹将套管、水泥环及部分储层击穿后，形成孔眼，与此同时形成压实带。形成孔眼，与此同时形成压实带。Sanucier的研究表明，在孔眼周围约的研究表明，在孔眼周围约0.5”厚的压厚的压实带处，渗透率仅为原始渗透率的实带处，渗透率仅为原始渗透率的10。射孔完井的保护油气层技术损害因素分析：损害因素分析：二、射孔参数不合理或储层打开程度不完善二、射孔参数不合理或储层打开程度不完善射孔参数：孔密、孔深、孔径、步孔相位角、步孔格式等。射孔参数：孔密、孔深、孔径、步孔相位角、步孔格式等。当径向流当径向流非径向流时，流动阻力增大，产生附加压降。非径向流时，流动阻力增大，产生附加压降。如果以上参数选择不合理，产生附加压降如果以上参数选择不合理，产生附加压降。如果油层有气顶和底水，油层段不能全部射开，增大附加阻如果油层有气顶和底水，油层段不能全部射开，增大附加阻力。力。射孔完井的保护油气层技术损害因素分析：损害因素分析：三、射孔压差选择不当三、射孔压差选择不当射孔压差：射孔液的液柱压力与射孔压差：射孔液的液柱压力与P P孔孔之差。之差。正压差射孔（正压差射孔（P P液液 P P孔孔）可能引起的损害：）可能引起的损害：l射孔液进入射孔孔道，侵入油层射孔液进入射孔孔道，侵入油层l“压持效应压持效应”使孔眼被固相颗粒、射孔弹残渣堵塞使孔眼被固相颗粒、射孔弹残渣堵塞l形成形成K K很低的压实损害带（尤其是气层）很低的压实损害带（尤其是气层）负负压差射孔（压差射孔（P P液液 P P孔孔）可能引起的损害：）可能引起的损害：l若负压差过大，引起地层出砂、坍塌若负压差过大，引起地层出砂、坍塌l套管挤毁套管挤毁l封隔器失效封隔器失效射孔完井的保护油气层技术损害因素分析：损害因素分析：四、射孔液对储层的损害四、射孔液对储层的损害 固相颗粒侵入，堵塞孔眼和储层孔喉。固相颗粒侵入，堵塞孔眼和储层孔喉。液相侵入：产生粘土水化膨胀、结垢、水锁等多液相侵入：产生粘土水化膨胀、结垢、水锁等多种损害。种损害。应根据储层特性，通过室内评价，优选出能与储层配伍，并能满足施工要求的射孔液。孔眼周围压实带的形成CementCasingCharge and Core DebrisPulverization ZoneGrain Fracturing ZoneCompacted Zone(with Damaged Permeabilityfrom Perforating,kc)UndamagedPermeability,k DamagedPermeability,kdOpen Perforation破碎带渗透率明显低于储层原始渗透率Permeability of the crushed zone is 1/3 to 1/10 of formation permeability保护储层的射孔完井技术一、正压差射孔的保护油气层技术一、正压差射孔的保护油气层技术l正正D Dp 2MPal使用与储层配伍的无固相射孔液使用与储层配伍的无固相射孔液二、负压差射孔的保护油气层技术二、负压差射孔的保护油气层技术l使用与储层配伍的无固相射孔液使用与储层配伍的无固相射孔液l确定合理的负压差值确定合理的负压差值l负压差射孔的特点：在成孔瞬间，储层流体流向井筒，对孔眼有清负压差射孔的特点：在成孔瞬间，储层流体流向井筒，对孔眼有清洗作用，但负压差值必须合理。洗作用，但负压差值必须合理。l目前我国多数油田采用负压差射孔，但并不是在任何情况下都可实目前我国多数油田采用负压差射孔，但并不是在任何情况下都可实施这项技术。施这项技术。合理负压差值的确定美国岩心公司经验公式（针对油层）：美国岩心公司经验公式（针对油层）：Ln(Dpmin)=5.471 0.3688 ln(K)式中，式中，D Dpmin 射孔最小负压（射孔最小负压（10-1MPa)K 油层渗透率，油层渗透率，10-3m mm2负压射孔示意图保护储层的射孔完井技术三、保护储层的射孔液三、保护储层的射孔液l射孔液：射孔液：既是射孔作业中井筒的工作液，也是射既是射孔作业中井筒的工作液，也是射孔作业完成后，进行生产测试的压井液。孔作业完成后，进行生产测试的压井液。l对射孔液的基本要求：对射孔液的基本要求：与储层岩石、流体相配伍与储层岩石、流体相配伍满足射孔及后续作业的要求（具有合适的密度，以及适满足射孔及后续作业的要求（具有合适的密度，以及适当的流变性以满足循环清洗炮眼的需要）当的流变性以满足循环清洗炮眼的需要）常用的射孔液体系一、无固相清洁盐水一、无固相清洁盐水1、组成：、组成：清洁盐水清洁盐水无机盐无机盐调节射孔液密度，增强抑制性调节射孔液密度，增强抑制性缓蚀剂缓蚀剂减弱盐水腐蚀性减弱盐水腐蚀性pHpH值调节剂值调节剂保持适宜的酸碱性，防止碱敏损害保持适宜的酸碱性，防止碱敏损害表面活性剂表面活性剂降低滤液界面张力，利于进入油层的滤液降低滤液界面张力，利于进入油层的滤液反排反排2、优点：、优点：基本无固相损害；可抑制水敏损害；液相粘度低，基本无固相损害；可抑制水敏损害；液相粘度低，易反排。易反排。3、缺点：、缺点：对清洗的要求高（罐车、管线、井筒等）；滤失对清洗的要求高（罐车、管线、井筒等）；滤失量较大，对易漏储层不宜；粘度低，清洗炮眼效果较差量较大，对易漏储层不宜；粘度低，清洗炮眼效果较差.常用的射孔液体系二、阳离子聚合物（粘土稳定剂）射孔液二、阳离子聚合物（粘土稳定剂）射孔液1、组成：、组成：淡水或低矿化度盐水淡水或低矿化度盐水 阳离子聚合物阳离子聚合物2、特点：、特点：可增强对水敏的抑制性可增强对水敏的抑制性三、无固相聚合物盐水钻井液三、无固相聚合物盐水钻井液1、组成：、组成：无固相清洁盐水无固相清洁盐水 高分子聚合物高分子聚合物2、特点：、特点：提高粘度，降低滤失量，可提高清洗炮眼的效果提高粘度，降低滤失量，可提高清洗炮眼的效果四、暂堵型聚合物射孔液四、暂堵型聚合物射孔液1、组成：、组成：淡水或盐水；淡水或盐水；增粘剂增粘剂对储层无明显损害的聚合物对储层无明显损害的聚合物暂堵剂暂堵剂与钻井液暂堵剂相同，分为酸溶性、水溶性、油溶性三种与钻井液暂堵剂相同，分为酸溶性、水溶性、油溶性三种2、特点：、特点：可进一步降低滤失量，投产后可解堵可进一步降低滤失量，投产后可解堵常用的射孔液体系五、油基射孔液五、油基射孔液1、组成：、组成：柴油柴油 添加剂，可以是添加剂，可以是w/ow/o乳化射孔液，也可乳化射孔液，也可以是纯油基射孔液以是纯油基射孔液2、特点：、特点：可避免水敏、盐敏损害可避免水敏、盐敏损害但配制成本高、因而较少使用但配制成本高、因而较少使用应注意防止润湿反转、乳化堵塞及有机垢堵塞应注意防止润湿反转、乳化堵塞及有机垢堵塞常用的射孔液体系六、酸基射孔液六、酸基射孔液1、组成：、组成：HAc（或稀盐酸）（或稀盐酸）缓蚀剂等缓蚀剂等2、特点：、特点：可使存在于孔眼内的堵塞物以及孔眼周围的压实带可使存在于孔眼内的堵塞物以及孔眼周围的压实带得到一定程度溶解，减小油气流动阻力得到一定程度溶解，减小油气流动阻力不宜在酸敏性储层使用不宜在酸敏性储层使用不宜在不宜在H2S含量较高的储层使用含量较高的储层使用应注意防腐蚀（设备、管线、井下管柱等）应注意防腐蚀（设备、管线、井下管柱等）防砂完井的保护油气层技术出砂造成的后果：出砂造成的后果：油气流动阻力增大油气流动阻力增大 井塌井塌 套管损坏（上覆地层下沉，套管变形损坏）套管损坏（上覆地层下沉，套管变形损坏）增加井下工具和地面设备的磨损增加井下工具和地面设备的磨损油层出砂、套管毁坏示意图油层出砂机理（岩石结构破坏）一、岩石胶结方式和强度一、岩石胶结方式和强度1 1、胶结方式：、胶结方式：基底式胶结基底式胶结强（岩石颗粒浸没在胶结物中）强（岩石颗粒浸没在胶结物中）接触式胶结接触式胶结弱（胶结物的量较少）弱（胶结物的量较少）孔隙式胶结孔隙式胶结中（介于二者之间）中（介于二者之间）2 2、岩石胶结强度：、岩石胶结强度：除取决于胶结方式外，还取决于胶结物类型及含量除取决于胶结方式外，还取决于胶结物类型及含量胶结物强度排序：粘土碳酸盐硅质胶结物强度排序：粘土碳酸盐硅质胶结物的量越大，胶结强度越高。胶结物的量越大，胶结强度越高。砂岩胶结方式（a a）基底胶结（）基底胶结（b b）接触胶结（）接触胶结（c c）孔隙胶结）孔隙胶结油层出砂机理（岩石结构破坏）二、油气层应力状态二、油气层应力状态钻井前，岩石处于应力平衡状态钻井前，岩石处于应力平衡状态钻井后，井壁岩石承受最大切向应力，易发生变钻井后，井壁岩石承受最大切向应力，易发生变形破坏形破坏井越深，承受的切向应力越大井越深，承受的切向应力越大三、原油性质三、原油性质密度和粘度越高，对岩石冲刷力越大，携砂能力密度和粘度越高，对岩石冲刷力越大，携砂能力越强。越强。油层出砂机理（岩石结构破坏）四、油藏开采条件（外因）四、油藏开采条件（外因）1、生产压差生产压差(D Dp)：D Dp p越大，渗流速率越高，液流对井壁越大，渗流速率越高，液流对井壁岩石冲刷力越强，出砂可能性增加。岩石冲刷力越强，出砂可能性增加。2、建立生产压差的方式、建立生产压差的方式缓慢建压，井壁处压力分布曲线较平缓，压力梯度小，对缓慢建压，井壁处压力分布曲线较平缓，压力梯度小，对岩石结构的影响较小。岩石结构的影响较小。突然建压，压力梯度大，容易破坏岩石结构，引起出砂。突然建压，压力梯度大，容易破坏岩石结构，引起出砂。保护油气层的防砂完井技术割缝衬管一、缝眼功能：一、缝眼功能：沿衬管轴线的平行方向割成多条缝眼。一沿衬管轴线的平行方向割成多条缝眼。一方面允许一部分具有一定尺寸的方面允许一部分具有一定尺寸的“细纱细纱”通过，另一方面通过，另一方面将较大尺寸的砂粒阻挡在衬管之外，形成将较大尺寸的砂粒阻挡在衬管之外，形成“砂桥砂桥”。二、缝眼形状：二、缝眼形状：梯形，较小底边的尺寸称为缝口宽度。梯形，较小底边的尺寸称为缝口宽度。三、缝口宽度：三、缝口宽度：e2d10 e 缝口宽度，缝口宽度，mm；d10 累计质量百分数为累计质量百分数为10所对应的颗粒直径，所对应的颗粒直径，mm保护油气层的防砂完井技术割缝衬管四、缝眼数量：四、缝眼数量：缝眼开口总面积缝眼开口总面积 2(衬管外表面积衬管外表面积)缝眼长度缝眼长度 5050300mm300mm缝眼数量缝眼数量：n=(a a F)/(e l)式中：式中：n 缝眼数量缝眼数量 a a 缝眼总面积占衬管外表面积的百分数缝眼总面积占衬管外表面积的百分数(2)F 衬管外表面积，衬管外表面积，(mm)2 e 缝口宽度，缝口宽度，mm l 缝眼长度，缝眼长度，mm割缝衬管示意图 割缝衬管割缝衬管 衬管外所形成的砂桥衬管外所形成的砂桥割缝衬管完井示意图割缝衬管完井割缝衬管完井 悬挂割缝衬管完井悬挂割缝衬管完井 保护油气层的防砂完井技术砾石充填完井是一项用于防砂的完井方式。是一项用于防砂的完井方式。先将绕丝筛管下入油层部位，再用充填液将先将绕丝筛管下入油层部位，再用充填液将砾石泵送到绕丝筛管与井眼（或套管）之间砾石泵送到绕丝筛管与井眼（或套管）之间的环空内，形成砾石充填层。的环空内，形成砾石充填层。保护油气层的防砂完井技术砾石充填完井一、砾石质量一、砾石质量1、砾石粒径：砾石粒径：Dg=(56)d50 Dg砾石直径，mm d50 油层砂粒的粒度中值2、砾石尺寸合格程度：砾石尺寸合格程度：大于要求尺寸的砾石质量不得超过砂样总质量的大于要求尺寸的砾石质量不得超过砂样总质量的0.1%小于要求尺寸的砾石质量不得超过砂样总质量的小于要求尺寸的砾石质量不得超过砂样总质量的2.0%3、砾石圆度和球度：、砾石圆度和球度：球度球度0.6；球度；球度0.64、砾石酸溶度：、砾石酸溶度：在标准土酸中，溶解质量百分数在标准土酸中，溶解质量百分数1 1 圆度和球度标准圆度标准圆度球度目测图球度目测图保护油气层的防砂完井技术砾石充填完井二、砾石充填液对油气层的影响及其保护技术二、砾石充填液对油气层的影响及其保护技术l充填液：将砾石携至筛管与井壁（或套管）之间环空的工作流体。充填液：将砾石携至筛管与井壁（或套管）之间环空的工作流体。l在正压差下，充填液有可能侵入储层，因此对其性能有如下要求：在正压差下，充填液有可能侵入储层，因此对其性能有如下要求：携砂能力强（粘度适当，携砂能力强（粘度适当，500700mPa.s)悬浮能力强悬浮能力强在加入某种添加剂或受温度影响可自动降粘稀释在加入某种添加剂或受温度影响可自动降粘稀释无固相颗粒，对油层损害小无固相颗粒，对油层损害小与储层岩石、流体配伍与储层岩石、流体配伍来源广，配制简便，可回收再利用来源广，配制简便，可回收再利用目前国内外主要采用的水基聚合物：甲叉基聚丙烯酰胺凝胶、羟乙基纤维素与目前国内外主要采用的水基聚合物：甲叉基聚丙烯酰胺凝胶、羟乙基纤维素与锆金属离子交联凝胶等锆金属离子交联凝胶等完井过程保护油气层技术小 结 根据所选择的完井方式采取相应的油气层根据所选择的完井方式采取相应的油气层保护措施；保护措施；首先根据地层情况选择适合的完井方式；首先根据地层情况选择适合的完井方式；各种完井液的优化设计是保护油气层的技各种完井液的优化设计是保护油气层的技术关键（尤其对于裸眼完井）。术关键（尤其对于裸眼完井）。油田开发生产过程中的油气层保护技术 中国石油大学（北京）中国石油大学（北京）20092009年年1111月月采油过程中油气层损害的特点l油气层发生动态变化油气层发生动态变化储集空间内油、气、水重新分布（注水过程）润湿性改变温度、压力改变l损害周期长损害周期长l损害波及的范围宽损害波及的范围宽l更具复杂性和叠加性（作业次数比钻井、完井多）更具复杂性和叠加性（作业次数比钻井、完井多）采油过程中的主要损害机理 采油工作制度欠合理（生产压差过大、开采速率过高）采油工作制度欠合理（生产压差过大、开采速率过高）会导致：会导致：应力敏感损害应力敏感损害微粒运移微粒运移出砂出砂底水锥进或边水指进，生产井过早产水底水锥进或边水指进，生产井过早产水结无机垢（注入水与地层流体不配伍、压力降低）结无机垢（注入水与地层流体不配伍、压力降低）结有机垢（温度、压力、原油组成发生变化）结有机垢（温度、压力、原油组成发生变化）原油脱气（随压力降低）使原油脱气（随压力降低）使Kro降低。降低。采油过程中保护储层技术措施l建立合理的工作制度（生产压差、采油速率的确定）建立合理的工作制度（生产压差、采油速率的确定）l保持能量开采（在原油饱和压力以上）保持能量开采（在原油饱和压力以上）l针对不同储层采取相应预防措施针对不同储层采取相应预防措施低渗油气藏低渗油气藏保持能量开采，避免气锁、液锁和乳化堵塞，防保持能量开采，避免气锁、液锁和乳化堵塞，防止出现多相流止出现多相流中、高渗疏松砂岩中、高渗疏松砂岩选择合理生产压差和采取有效的防砂措施选择合理生产压差和采取有效的防砂措施碳酸盐岩油气藏碳酸盐岩油气藏防防CaCO3垢垢稠油油藏稠油油藏防有机垢生成防有机垢生成采油过程中解除损害的方法 适当控制生产压差及限产适当控制生产压差及限产 采用热洗、酸洗除垢采用热洗、酸洗除垢 采用各种物理方法（磁化、超声波、震荡采用各种物理方法（磁化、超声波、震荡等）解堵等）解堵 采取增产措施（压裂、酸化）采取增产措施（压裂、酸化）注水过程油气层保护技术主要损害原因：水质问题主要损害原因：水质问题一、注入水与储层岩石不配伍一、注入水与储层岩石不配伍粘土矿物水化膨胀、分散、运移（低于地层水矿化度）粘土矿物水化膨胀、分散、运移（低于地层水矿化度）微粒运移（注水速率过高）微粒运移（注水速率过高）机械杂质（浓度、颗粒尺寸）机械杂质（浓度、颗粒尺寸）岩石表面的润湿性改变（含阳离子表活剂）岩石表面的润湿性改变（含阳离子表活剂）二、注入水与储层流体不配伍二、注入水与储层流体不配伍无机垢和有机垢（离子类型及浓度、无机垢和有机垢（离子类型及浓度、pH值、温度与压力变化）值、温度与压力变化）与原油生成乳状液（注入水中固体微粒具有乳化剂作用）与原油生成乳状液（注入水中固体微粒具有乳化剂作用）细菌堵塞（硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌）细菌堵塞（硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌）注水引起的储层损害类型注水引起的储层损害类型损害类型损害类型原因原因后果后果水敏水敏注入水引起粘土膨胀注入水引起粘土膨胀缩小渗流通道，堵塞孔喉缩小渗流通道，堵塞孔喉速敏速敏注水强度过大（工作制度不合理）注水强度过大（工作制度不合理）微粒运移，堵塞渗流通道微粒运移，堵塞渗流通道悬浮物堵塞悬浮物堵塞注入水含过量机杂、油污、细菌等注入水含过量机杂、油污、细菌等运移、沉积、堵塞孔喉运移、沉积、堵塞孔喉结垢结垢与储层流体不配伍生成的无机垢和与储层流体不配伍生成的无机垢和有机垢有机垢堵塞孔喉堵塞孔喉腐蚀腐蚀水质控制不当引起的电化学腐蚀和水质控制不当引起的电化学腐蚀和细菌腐蚀细菌腐蚀损坏设备，产物堵塞渗流通损坏设备，产物堵塞渗流通道道注水过程油气层保护措施一、建立合理的工作制度：控制注水速率一、建立合理的工作制度：控制注水速率V Vc c二、建立水质保障体系（溶于水中的无机盐、二、建立水质保障体系（溶于水中的无机盐、有机质、气体及含量；水中悬浮物含量及粒有机质、气体及含量；水中悬浮物含量及粒度分布）度分布）三、正确选择各类处理剂（防膨剂、破乳剂、三、正确选择各类处理剂（防膨剂、破乳剂、杀菌剂、防垢剂、缓蚀剂、除氧剂等）杀菌剂、防垢剂、缓蚀剂、除氧剂等）增产作业（酸化）中的保护油气层技术酸化作业中的油气层损害酸化作业中的油气层损害一、酸液与储层岩石不配伍一、酸液与储层岩石不配伍微粒运移微粒运移二次矿物沉淀二次矿物沉淀二、酸液与储层流体不配伍二、酸液与储层流体不配伍与原油不配伍（形成酸渣）与原油不配伍（形成酸渣）与地层水不配伍与地层水不配伍 HF与石英、粘土矿物等反应，生成氟硅酸和氟铝酸。然后与地层中与石英、粘土矿物等反应，生成氟硅酸和氟铝酸。然后与地层中的的Na+反应生成氟硅酸钠和氟铝酸钠沉淀。反应生成氟硅酸钠和氟铝酸钠沉淀。2Na+H2SiF6 Na2SiF6+2H+3Na+H2AlF6 Na3AlF6+3H+增产作业（酸化）中的保护油气层技术酸化作业中的油气层损害酸化作业中的油气层损害三、不合理施工造成的损害三、不合理施工造成的损害铁锈进入储层铁锈进入储层 Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O 当当pH值回升时，值回升时，Fe3+3OH-=Fe(OH)3酸液反排不及时酸液反排不及时 Ca2+CO2+H2O=CaCO3+2H+（酸化产生的过剩Ca2+与地层中的CO2发生反应，生成CaCO3垢）。酸液中常用的添加剂粘土稳定剂粘土稳定剂聚季胺盐类聚季胺盐类助排剂助排剂阴阴/非离子表活剂，可降低酸液表面张力，调整岩石润湿性，非离子表活剂，可降低酸液表面张力，调整岩石润湿性，促使酸液反排。促使酸液反排。络合剂络合剂EDTA等，用于抑制等，用于抑制Fe3+、Ca2+、Mg2+等生成沉淀。等生成沉淀。还原剂还原剂羟胺络合物等，用于将羟胺络合物等，用于将Fe3+还原为还原为Fe2+，以防止以防止Fe(OH)3生生成。成。表活剂表活剂防止酸液与原油发生乳化，降低界面张力，加速发排，防防止酸液与原油发生乳化，降低界面张力，加速发排，防止酸渣生成。止酸渣生成。缓湿剂缓湿剂防止生成铁锈防止生成铁锈互溶剂互溶剂乙二醇单丁谜等，清除岩石表面亲油物质，保持亲水性。乙二醇单丁谜等，清除岩石表面亲油物质，保持亲水性。选择依据：必须与储层相配伍、效果及成本等。选择依据：必须与储层相配伍、效果及成本等。增产作业（酸化）中的保护油气层技术酸化作业中的油气层保护措施酸化作业中的油气层保护措施一、选用与储层岩石和流体相配伍的酸液和添加剂一、选用与储层岩石和流体相配伍的酸液和添加剂油气层岩性特点油气层岩性特点酸液或添加剂酸液或添加剂保护目的保护目的碳酸盐岩碳酸盐岩不宜使用土酸不宜使用土酸避免生成避免生成CaF2蒙脱石、伊蒙混层含量高蒙脱石、伊蒙混层含量高需加入防膨剂需加入防膨剂抑制粘土水化膨胀、分散、运移抑制粘土水化膨胀、分散、运移绿泥石含量高绿泥石含量高加入铁离子稳定剂加入铁离子稳定剂防止生成防止生成Fe(OH)3原油中沥青质、胶质含量高原油中沥青质、胶质含量高使用互溶土酸（砂岩）使用互溶土酸（砂岩）防止和消除酸渣防止和消除酸渣增产作业（酸化）中的保护油气层技术酸化作业中的油气层保护措施酸化作业中的油气层保护措施二、使用前置液（通常选用浓度二、使用前置液（通常选用浓度15的的HCl）隔离地层水隔离地层水l防止土酸中的防止土酸中的HF与地层接触生成与地层接触生成CaF2 l防止与砂岩中的石英等矿物生成防止与砂岩中的石英等矿物生成Na2SiF6和 Na3AlF6溶解含含有溶解含含有Ca2+、Mg2+的胶结物的胶结物减少减少HF残酸生成乳状液的可能性残酸生成乳状液的可能性保持酸度，防止保持酸度，防止Fe(OH)3等沉淀物的生成等沉淀物的生成增产作业（酸化）中的保护油气层技术酸化作业中的油气层保护措施酸化作业中的油气层保护措施三、使用适宜的酸液浓度和注酸量三、使用适宜的酸液浓度和注酸量 浓度过高，会溶解过量的胶结物和骨架颗粒，破坏岩石结浓度过高，会溶解过量的胶结物和骨架颗粒，破坏岩石结构，增加出砂可能性；构，增加出砂可能性；浓度过低，达不到酸化的目的。浓度过低，达不到酸化的目的。四、及时排液四、及时排液如残酸与储层解除时间过长，会导致如残酸与储层解除时间过长，会导致Fe(OH)3和和Na2SiF6等等沉淀生成。沉淀生成。增产作业（压裂）中的保护油气层技术压裂作业中的油气层损害：压裂作业中的油气层损害：使用水基压裂液常引起水敏、酸敏和水锁损害使用水基压裂液常引起水敏、酸敏和水锁损害机械杂质引起的堵塞机械杂质引起的堵塞压裂液与原油不配伍（形成乳状液）压裂液与原油不配伍（形成乳状液）支撑剂选择不当对裂缝导流能力造成影响支撑剂选择不当对裂缝导流能力造成影响增产作业（压裂）中的保护油气层技术压裂作业中的油气层保护措施：压裂作业中的油气层保护措施：一、优选压裂液体系一、优选压裂液体系 应根据储层岩石和流体的性质选择不同的压应根据储层岩石和流体的性质选择不同的压裂液，还应考虑储层渗透率、温度、压力。裂液，还应考虑储层渗透率、温度、压力。例如：对水敏性储层，可使用油基或泡沫压例如：对水敏性储层，可使用油基或泡沫压裂液，并使用防膨剂；对低孔低渗储层，可使用裂液，并使用防膨剂；对低孔低渗储层，可使用无残渣、低残渣和易反排的压裂液，并添加适宜无残渣、低残渣和易反排的压裂液，并添加适宜的表活剂。的表活剂。增产作业（压裂）中的保护油气层技术压裂作业中的油气层保护措施：压裂作业中的油气层保护措施：二、选择合适的添加剂：二、选择合适的添加剂：原则原则（1）与储层岩石、流体相配伍；）与储层岩石、流体相配伍；（2）添加剂相互配伍；（）添加剂相互配伍；（3）成本可接受。）成本可接受。常用的压裂液添加剂：pH值调节剂值调节剂降滤失剂降滤失剂控制压裂液向油层的滤失控制压裂液向油层的滤失降阻剂降阻剂聚丙烯酰胺、胍胶等聚丙烯酰胺、胍胶等粘土稳定剂粘土稳定剂聚季胺盐类等，防止水敏损害，常加入前置液中聚季胺盐类等，防止水敏损害，常加入前置液中破胶剂破胶剂淀粉酶、过硫酸盐等淀粉酶、过硫酸盐等破乳剂破乳剂选择适宜的表活剂，防止水基压裂液与原油发生乳化。选择适宜的表活剂，防止水基压裂液与原油发生乳化。增产作业（压裂）中的保护油气层技术压裂作业中的油气层保护措施：压裂作业中的油气层保护措施：三、合理选择支撑剂三、合理选择支撑剂1、支撑剂的强度：必须能承受裂缝的闭合应力、支撑剂的强度：必须能承受裂缝的闭合应力 闭合应力闭合应力40MPa40MPa的地层，选用砂粒作为支撑剂的地层，选用砂粒作为支撑剂 为为40406940MPa6940MPa的地层，选用中强度支撑剂的地层，选用中强度支撑剂 69MPa69MPa的地层，选用高强度支撑剂的地层，选用高强度支撑剂2 2、粒径：应尽可能均匀，以提高承压能力及提高填砂缝的渗透性。、粒径：应尽可能均匀，以提高承压能力及提高填砂缝的渗透性。3 3、圆度和球度：尽可能使用圆度、球度好的支撑剂，提高承压能力、圆度和球度：尽可能使用圆度、球度好的支撑剂，提高承压能力提高采收率作业中的油气层保护技术 注蒸汽采油过程的损害因素分析注蒸汽采油过程的损害因素分析（多为稠油油藏、胶结疏松或非固结的砂岩，一般粘土含量较高）微粒运移粘土矿物水化膨胀水热反应（即矿物转化）例如：在pH9、T250时，高岭石转化为蒙脱石。Na+高岭石 Na-蒙脱石 H2O+H+凝析液与地层水不配伍（乳化或生成沉淀物）注蒸汽采油过程中的储层保护措施控制注汽速率（速率过高导致微粒运移、出砂）控制注入蒸汽的pH值（pH9可控制矿物溶解量及矿物转化）采取合理的防砂措施（特别稠油油藏）提高蒸汽的干度清除蒸汽中的机械杂质选用必要的添加剂（加入NH4Cl等适当降低pH值，以及防膨剂、防垢剂、破乳剂等化学驱油过程中的油气层保护技术化学驱包括：化学驱包括：聚合物驱、表面活性剂驱 碱驱 碱/表活剂/聚合物三元复合驱聚合物驱油过程中的油气层损害聚合物驱常用的聚合物：(1)PHP (2)生物聚合物 主要作用：提高水相粘度，降低油水的粘度比，以提高流体波及效率。聚合物引起油气层损害的原因 溶解性、分散性差，形成鱼眼；溶解性、分散性差，形成鱼眼；与地层中的与地层中的FeFe3 3发生交联反应，形成凝胶（当发生交联反应，形成凝胶（当FeFe3+3+3mg/l 3mg/l 可产生明显堵塞）；可产生明显堵塞）；聚合物分子量或注入速率过大；聚合物分子量或注入速率过大；PHPPHP的盐敏效应；的盐敏效应；高温下高温下PHPPHP的进一步水解，生成聚丙烯酸钙沉淀的进一步水解，生成聚丙烯酸钙沉淀（T70 T70 时，时，CaCa2+2+浓度不可超过浓度不可超过200mg/l200mg/l）注聚过程中防止损害的措施 注聚前应进行单井试注试验；注聚前应进行单井试注试验；对注入管线及油管采取防腐措施，减少对注入管线及油管采取防腐措施，减少FeFe3+3+含量；含量；聚合物溶液应预先通过聚合物溶液应预先通过5mm5mm滤管，除去形成滤管，除去形成的鱼眼和凝胶；的鱼眼和凝胶；不宜采用阳离子型杀菌剂。不宜采用阳离子型杀菌剂。碱驱过程的油气层损害碱水驱和多元复合驱常用的碱剂：碱水驱和多元复合驱常用的碱剂：Na2CO3,Na2SiO3,NaOH,KOH等等主要作用：主要作用：与原油中的有机酸作用，生成天然表面活性剂，与原油中的有机酸作用，生成天然表面活性剂，降低油水界面张力；降低油水界面张力；降低岩石表面对所注入表活剂的吸附降低岩石表面对所注入表活剂的吸附碱驱过程造成油气层损害的原因碱敏性损害：碱敏性损害：增加粘土表面负电荷，吸附更多可水化阳离子，使粘增加粘土表面负电荷，吸附更多可水化阳离子，使粘土矿物水化膨胀加剧。土矿物水化膨胀加剧。Al-O-H+OH Al-O+H2O结垢损害：结垢损害：（1）在高）在高pH条件下，更容易结垢；（条件下，更容易结垢；（2）使石）使石英、粘土矿物发生部分溶解，生成二次沉淀。英、粘土矿物发生部分溶解，生成二次沉淀。HCO3+OH CO32+H2O Ca2+CO32 CaCO3 Ca2+来自于地层水，也可来自粘土的钙、钠交换。例如：来自于地层水，也可来自粘土的钙、钠交换。例如：Ca-蒙脱石蒙脱石+2Na+Na-蒙脱石蒙脱石+Ca2+碱驱过程的油气层保护措施首先确定该地区是否适宜碱水驱（进行碱敏试验）；首先确定该地区是否适宜碱水驱（进行碱敏试验）；选择合适的碱剂，如用选择合适的碱剂，如用KOH代替代替NaOH可减轻水化可减轻水化膨胀的程度；膨胀的程度；用模型预测结垢的可能性，以及可能结垢的量；用模型预测结垢的可能性，以及可能结垢的量；加入防垢剂；加入防垢剂；注入的碱水预先进行软化（除钙）处理。注入的碱水预先进行软化（除钙）处理。表面活性剂驱引起的油气层损害常用的表活剂：常用的表活剂：阴离子型表活剂阴离子型表活剂石油磺酸盐、羧酸盐、木质石油磺酸盐、羧酸盐、木质素磺酸盐素磺酸盐非离子型表活剂非离子型表活剂OPOP系列（羟乙基化烷基苯酚系列（羟乙基化烷基苯酚等）等）主要作用：主要作用：降低油降低油/水界面张力水界面张力 防止水锁防止水锁表面活性剂引起损害的原因 石油磺酸盐与聚合物不配伍，生成沉淀物堵塞储石油磺酸盐与聚合物不配伍，生成沉淀物堵塞储层层 石油磺酸盐石油磺酸盐 +Ca+Ca2+2+石油磺酸钙石油磺酸钙 形成乳状液（形成乳状液（o/wo/w或或w/ow/o乳状液）乳状液）多元复合驱过程中，产生相分离，形成粘稠的表多元复合驱过程中，产生相分离，形成粘稠的表活剂富集相，增大流体的流动阻力。活剂富集相，增大流体的流动阻力。润湿性反转润湿性反转