保护储层技术总论
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本节主要内容
储层环境井筒环境
(储层流体、岩石、孔隙压力、温度等)(井筒流体、流体压力、温度)
钻完井作业导致储层原有系统平衡的破坏,地层流
固相侵入堵塞(含固相液基工作液、压裂残渣)工作液不配伍损害(水敏、盐敏、碱敏、酸敏)固井(P w >P p )
固井液
固井水泥浆
固井胶塞
压井液
钻井
(P w >P p 或P w <P p )
钻杆
套管泥浆
水泥环
本节主要内容
1.基本要求
工作液密度可调,满足不同孔隙压力储层井筒
工作液的组分与性能能满足保护储层的其它需
2.配伍性要求
盐敏性储层:控制工作液的矿化度在临界矿
,最好不用烧碱;
2.配伍性要求
2.润湿性要求
油藏岩石颗粒表面有亲油或亲水的特性,气藏岩石
免流体进入储层。
3.其他要求
☐减轻或避免固相颗粒对储层的损害
亲油岩石流体作用示意图
本节主要内容
地层
架桥粒子
孔隙性储层屏蔽暂堵示意图
P w P p 工作液混合流体(工作液、地层流体)
液体欠平衡钻完井示意图
纯气体雾化充气泡沫
气体钻井主要循环介质示意图。
浅析修井作业中的储层保护储层保护技术是贯穿于石油开采和开发过程之中一直得到重视,油田在开采过程中各种各样的因素都有可能对储层造成一系列的损坏,我们可以通过保护储层、防止污染的方法,来使储层伤害减少到最低。
对于井下作业公司来说如何更好的在修井作业中减少储层伤害是修井工作中必须要解决的问题。
二、修井液对储层的影响所谓的储层伤害就是指在井下的各种作业中,在储层近井壁带造成流体(包括液流、气流和多相流,也可能是流体中还含有固体颗粒)产出或注入自然能力的任何障碍。
在修井作业中修井液性能是关系到是否能实现储层保护的关键。
它的性质对储层的损坏影响较大。
其中影响的因素较多:(1)修井液与储层岩石矿物等不配伍引起的伤害,因为地层中都含有一定比例的粘土矿物,粘土矿物具有比表面积大和易分散等特点。
特别是一些极容易发生水敏反应的粘土,会产生水化膨胀。
还有就是一些岩石矿物与外界流体接触易发生物理和化学作用并导致渗透率大幅度下降,对储层造成严重的伤害;(2)固体颗粒堵塞引起的储层伤害,固体颗粒来源于各种修井液中所携带的颗粒,还有就是地层本身的颗粒。
对于储层来说固体颗粒本身就是污染物。
由于修井液中有可能含有大量的固体颗粒,有可能侵入到地层,进入孔隙和喉道之中,影响地层的孔隙度;(3)外来液体与地层流体不配伍一起的伤害。
当外来的修井液的矿化度低于地层水的矿化度时,则可能引起粘土矿物的膨胀和分散,也有可能两种液体发生物理化学作用产生结垢和化学沉淀造成储层伤害;(4)毛细现象引起的伤害。
地层中的孔道可以看作是无数个大小不等,形状各异的,彼此相通的毛细管。
当外来水相流体侵入亲水的油藏孔道后,会形成一种毛细管阻力,如果储层无法克服,油将无法流向井筒,最终导致油相渗透率降低,对储层造成严重的伤害;(5)由于钻井残余的污物,氧化物,沥青等的有机物,细菌分解物等,在修井作业中可能堵塞射孔孔眼,地层孔隙,孔洞和裂缝等。
由于各种各样的储层伤害最终导致的结果就是降低了储层的渗透率(包括绝对渗透率以及油、气层的有效渗透率)。
如何针对某储层进行储层保护技术研究如何针对某储层进行储层保护研究随着研究的深入,人们深刻地认识到保护储层在油气勘探开发中的重要性。
研究损害机理、储层保护技术也成为石油勘探开发过程中的重要措施之一。
储层损害是由于内外因共同作用的结果。
内因主要是储层内部存在敏感性物质如粘土矿物等, 外因主要是由于外界流体的侵入导致储层内部的平衡受到破坏。
1. 钻井过程中的储层损害1.1 钻井液中分散相颗粒堵塞油气层钻井液中不可避免地存在各类固相粒子,如膨润土、加重剂、堵漏剂、暂堵剂等,它们侵入储层后必然会在储层的喉道造成堵塞。
损害的严重的程度随钻井液中固相含量的增加而加剧,其损害程度还与固相颗粒尺寸大小、级配及固相类型有关。
此外钻井液中如果存在细菌,这些细菌可能会在地层孔隙中进行繁殖,繁殖的产物将会堵塞储层渗流通道。
1.2 钻井液滤液与储层岩石和流体不配伍引起的损害钻井液与储层岩石不配伍时常见的损害包括以下“五敏”:水敏、盐敏、碱敏、盐敏和速敏损害等。
不配伍的滤液侵入储层后产生粘土水化膨胀、粘土颗粒及矿物颗粒的分散运移及微粒运移,导致储层有效渗透率下降而损害储层。
此外钻井液与油气层流体不配伍时可诱发以下潜在伤害因素:产生无机盐沉淀、形成处理剂不溶物、发生水锁效应、形成乳化堵塞等。
1.3 相渗透率变化引起的损害钻井液进入油气层,改变了井壁附近地带油气水分布,导致油相渗透率下降,增加油流阻力。
1.4 负压差急剧变化造成的油气层损害中途测试或负压差钻井时,如选用的负压差过大,可诱发油气层速敏,引起油气层出砂及微粒运移。
1.5 压差对储层的损害为了确保钻井安全,一般采用过平衡钻井,在钻井过程中钻井液液柱压力通常高于地层压力,钻井过程中可以通过调整钻井液的密度来调整钻井液液柱压力,从而配制与地层压力匹配的钻井液,高的钻井液密度虽然保证了钻井安全,但也易导致钻井液侵入地层。
1.6 钻井液返速和钻具摩擦对储层的损害在钻井过程中循环钻井液对井壁的冲蚀和切削作用,会妨碍并破坏泥饼的形成,从而使钻井液大量侵入地层;当钻井液环空返速过大时,会冲蚀井壁造成井眼扩大,甚至脱落、坍塌,影响固井及后期射孔质量;同一钻井液,反速越大,钻井液对井底的压力越大;此外若井身或钻具弯曲,钻具与井壁的摩擦也会破坏井壁已形成的泥饼。
保护储集层技术重要性一.保护储集层技术重要性:1.及时发现油气层2.准确评价油气层3.提高初始产量4.提高增产措施成功率5.提高原油最终采收率6.最大限度利用油气资源7.少投入,多产出,显著提高经济效益.二.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)三.保护储层技术的特点:1.跨越多学科、多专业,贯穿油气生产全过程 2.具有很强的针对性——地质对象和作业3.研究方法三结合:宏观与微观,机理研究与应用技术,室内与现场四.十项原则--:(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,否则前功尽弃五.岩心分析的目的:1.评价油气层岩石物理性质2.揭示岩石中敏感性矿物类型、产状、含量和分布特点3.确定潜在损害类型、程度和原因4.为保护方案设计提供依据和建议六.岩心分析的内容:1.岩心分析是指利用各种仪器设备来观测和分析岩心一切特性的系列技术2.岩心是地下岩石(层)的一部分,所以岩心分析是获取地下岩石信息的十分重要的手段3.应用中要根据具体的油气层特点进行选择分析,做到既能抓住主要矛盾,解决实际问题,又要经济实用,注意发挥不同技术的优点,配套实施七.岩石物理性质:1.常规物性:孔隙度、渗透率、比表面、相对渗透率、润湿性2.孔隙结构:孔隙和喉道的类型、大小、形态、分布、连通性;孔喉大小及分布八.岩石结构与矿物:1.骨架颗粒:石英、长石、岩屑、云母2.填隙物:粘土矿物、非粘土矿物3.岩石结构:层理、接触关系、粒度大小及分布九.敏感性评价:速敏分析、水敏分析、盐敏分析、酸敏分析、碱敏分析、应力敏感分析十.速敏评价实验目的:1.确定临界流速和速敏损害程度2.为其它敏感性实验和损害评价实验确定合理的流速(0.8倍临界流速)提供依据3.确定合理的注采速度原理和实验程序4.以不同的注入速度向岩心注入实验流体5.测定各个注入速度下岩心的渗透率6.绘制注入速度~渗透率关系曲线7.确定临界流8.计算速敏程度. 速敏程度评价指标:弱损害Dk≤0.3 中等损害0.3<Dk≤0.7 强损害Dk>0.7 十一.油气层损害机理:1.润湿性改变2.水锁3.凝析液锁4.液相圈闭(水,油)5.气锥或水锥6.毛管压力的改变7.乳状液堵塞8.粘土膨胀9.微粒运移10.云母解体11.无机垢12.注CO2导致的无机垢13.酸化引起的二次沉淀14.碳酸盐溶解—沉淀15.酸渣16.有机垢—石蜡,沥青沉积17.外来固相的堵塞18.油气层固相物堵塞,出砂19.细菌损害20.应力损害十二.屏蔽式暂堵技术原理,技术实施方案:(1)准确掌握油层孔喉和固相颗粒的尺寸及其分布(2)确定架桥、填充和变形粒子的种类、尺寸和加量(3)专用暂堵剂调整钻井液中固相颗粒尺寸及含量(4)评价屏蔽环的有效性、强度、深度和反排效果(5)选择合理的正压差和上返速度(6)必须采用优化射孔技术与之配套十三.射孔作业储层损害:1.钻井过程遗留的地层损害2.汇流产生的附加阻力3.射孔孔眼部位的压实损害4.部分孔眼的堵塞5.射孔液的损害十四.采油损害分析:(1)生产压差过大:采油工作制度不合理或选用过大的油嘴,或生产压差过大,会导致一系列的危害(地层微粒运移,形成速敏损害,降低地层有效渗透率;严重时会造成地层出砂,这种情况在低渗、低压稠油油藏最容易出现)(2)应力敏感损害:由于生产压差过大,有效应力增加,使储层孔喉压缩、裂缝闭合,从而使渗透率下降;对于低孔低渗储层、低孔特低渗储层、致密气层、裂缝性储层尤为重要(3)结垢损害:出现地层压力下降和地温下降(无机垢,压力下降将可能导致盐类沉淀和结垢CaCO3 ,CaSO4,BaSO4;有机垢,原油中的石蜡和沥青质会从液相中分离出来,沉积在井壁附近地层中或井筒里,造成地层堵塞)(4)润湿反转/乳化堵塞:随着地层压力的下降,水驱油藏的井含水率上升,进而引起储层润湿反转或乳化堵塞地层现象(5)脱气:当油气层压力降低到低于饱和压力时,气体不断地从油中析出,流体在储层中的渗流由单相流变成多相流,油的相对渗透率下降,油井总产液量和产油量均下降十五.注水损害类型及原因:损害类型原因损害程度外来颗粒堵塞悬浮物含量过高****次生颗粒堵塞腐蚀产物、有机垢、无机垢**细菌堵塞细菌及其代谢产物***粘土膨胀注入水与地层岩石不配伍(如淡水)****微粒运移注水压力波动、流速过高***胶结颗粒扩散、溶解乳化堵塞/水锁表面活性剂、粘性流体侵入***润湿反转表面活性剂**出砂*十六.注水水质要求:1.悬浮物含量及粒度分布不堵塞油层孔喉2.溶解氧、细菌的腐蚀产物、沉淀不堵塞油层3.与地层水配伍,结垢问题不影响正常注入4.与油层矿物配伍5.与原油配伍6.含油量低深井高温井油气层的损害。
大情字井地区储层损害机理及保护储层技术
大情字井地区储层损害机理及保护储层技术是一个重要课题,由于大情字井地区油气资源储集系统特点复杂,渗流物料丰富,地质环境复杂,加之钻井作业过程中的操作失误、启停不当等因素,使得油气生产过程中损害成为不可避免的。
因此,对大情字井地区油气储层损害机理及保护储层技术的研究显得尤为重要。
首先,大情字井地区油气储层损害的主要原因有以下几类:①油气开采过程中由于钻井作业时的操作失误、启停不当等原因,造成井壁损坏,完井砂滤被破坏等,分布型渗流环境交替变化,造成井口压力、油气回采率、油层压力下降、地层破裂等情况;
②活性孔渗透率变大,易引发整体渗流反应,使油层渗水,降低油气回采率;③新油层被采出过早,影响节流;④井筒和地层受到其他不良影响,如水淹、侵蚀、井壁破坏等也会在一定程度上导致储层损害。
其次,保护大情字井地区油气储层损害的技术主要包括以下方面:①井斜定向技术。
针对不同段岩心渗流特性,结合井斜定向技术,控制井斜采油成果最佳,减少渗流损耗;②规范作业。
把控作业规范,采用正确有效的完井技术,尽量避免损坏井壁;
③多层数据融合。
采用三维地震资料、地层分析、地测测深资料等各种数据进行融合,能有效的发现和识别油气藏;④完井基位监测技术。
采用基位监测技术,了解完井状态,分析技术水平,确定控制措施,及时调整完井工艺,拯救损坏的储层;⑤提高节流量。
实施理论节流,提高油气回采率,减少损失。
综上所述,大情字井地区油气储层损害机理及保护储层技术具有多种因素,必须做好井斜定向技术、规范作业、多层数据融合、完井基位监测技术和提高节流量的工作,以期确保大情字井地区油气储层的安全开发和有效利用。
常规修井作业中保护储层技术【摘要】油气田在开发过程中,常常会因为结蜡、卡钻、检泵、井口故障等影响正常生产,如果油田在修井施工中没有更好的保护储层,虽然解决了眼前的故障但是会使储层的生产能力受到损害,以致不能达到故障前油田生产能力。
【关键词】修井作业储层保护储层伤害1 修井作业中的储层损害分析目前储层损害类型分为:(1)物理损害;(2)化学损害;(3)生物损害;(4)热力损害。
由于储层损害原因的多样性、相互联系性,更具有动态性,所以要在修井过程中减少储层损害,就要选择效果最佳、经济适用的修井液和修井工艺。
1.1 物理损害—水锁效应的损害修井液侵入储层,容易使微粒在修井液的流动作用下经过孔隙,堵塞孔喉,从而降低油气产量。
使用修井工具时,所产生的机械损害也不可忽视。
如开窗侧钻、套管变形的修复、爆炸解卡等产生的碎屑颗粒,进入储层,使孔隙喉道变小和堵塞,导致有效渗透率下降。
水锁效应是造成储层损害的最重要原因之一。
1.2 化学损害—修井滤液与储层中水敏粘土矿物不配伍修井时修井液不断进入储层,其中添加的各种化学剂就会与储层中的敏感性矿物发生反应,岩石表面性质发生变化,微粒容易移动,形成堵塞,造成同一储层临界流速形成更大差异。
1.3 化学损害—修井液与储层流体不配伍造成的损害进入储层的修井液与储层水不配伍,生成硫酸钡(BaSO4)、硫酸钙(CaSO4)、硫酸锶(SrSO4)、硫酸镁(MgSO4)、氢氧化铁(Fe(OH)3)等无机垢沉淀。
例如:Ca2+ +2HCO3- =CaCO3+CO2 + H2O Mg2++2HCO3- =MgCO3+CO2 + H2O1.4 化学损害—乳化堵塞造成储层损害修井液含有各种化学添加剂,其滤液侵入到储层,可能因为与储层原油不配伍,油水乳化后变成稳定的油水乳化液,比孔喉尺寸大的乳化液滴堵塞孔喉,提高了流体的粘度,大大增加了流动阻力,造成堵塞和流动困难,降低了储层的渗透率,造成储层伤害。
从钻井、压裂过程中常见的储层损害类型和防治措施,归纳总结国内外在这一领域内保护油(气)层技术的研究现状、存在的问题和发展趋势储层损害是指当打开储层时,由于储层内组分或外来组分与储层组分作用发生了物理、化学变化,而导致岩石及内部液体结构的调整并引起储层绝对渗透率降低的过程。
保护技术就是保护储层不受伤害所采用的措施。
作为油气井工程的一个分支,储层损害及保护技术是一个广义概念:不但在钻井,而且在完井、固井、增产压裂或酸化、以及生产等各个环节均存在储层损害和保护问题,其内容涉及到储层损害机理研究、模拟装置研制、评价方法和标准制订及保护技术研究等方面[1]。
1概述国外从50年代开始储层损害的机理研究。
随后的20多年时间里,研究工作却进展缓慢,只见到一些零星的文章报道。
直到70年代,油层保护工作才真正受到重视,开始有针对性地开展保护油层研究工作。
80年代,随着新的测试技术的发展以及对储层损害机理研究的不断加深,开始针对不同储层,应用岩类学、工程学、化学及物理学等方面的知识对储层的损害机理进行定性和定量的研究,并取得很大的进展。
80年代末到90年代,开始用数学模拟方法进行机理研究并取得重大进展,其间形成的主要技术有以下两方面。
1 .1钻井保护储层所需基础资料的取得技术(l)储层孔隙压力、地应力、地层坍塌和破裂压力的预测和监测技术,可为合理的钻井液密度确定提供依据。
(2)储层岩石矿物的组成结构、储层敏感性矿物、孔喉特征参数、孔渗特性、储层流体性质等分析技术,可为保护储层的钻井液研究提供储层特性资料。
(3)常温和模拟地层条件下的储层敏感性等潜在损害评价技术,可为保护储层的钻井液研究提供敏感性资料。
1 .2 储层损害机理研究技术1.2.1 CT扫描、核磁共振成象、电子能谱、电子探针、冷冻干燥升华等实验分析技术可以研究储层损害的原因、损害位置和损害带的空间分布情况。
1 .2.2统计分析、物理模型、数学模型等理论方法可用这些方法通过计算机研究储层损害规律、预测储层的损害程度。