保护油层
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子长油区油层保护钻井液工艺技术分析【摘要】钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分,它在确保安全、优质、快速钻井中起着关键的作用。
子长油区属于低压、低渗透油区,并且存在中等水敏和较强碱敏的特征,油区钻井液污染比较严重。
本文结合子长油区实际情况,对原用钻井液的材料及配方进行优化设计,经现场验证,有效降低了钻井液对油层的损害。
【关键词】子长油区;钻井液;油层保护钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。
钻井液组成可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。
钻井液侵入油层后,致使油层的固有状态发生变化,使油层的渗透率、孔隙度的物性参数下降,进而对油藏的勘探开发产生不利影响,造成油层不同程度的伤害。
因此,油层保护的钻井液及工艺技术研究,是油层保护系统工程中关键环节。
一、油区概况子长油区位于地处陕甘宁盆地东部斜坡地带中部,构造背景为西倾单斜倾角约半度,西部下降幅度大雨东部,境内石油主要富存于三叠系延长组中、下部的长2,长4+5,长6油层组。
油田油质无纯区,油水分异差,原油含水率高于85%,脱水难度大,原油比重为0.866克/毫升,粘度5.8厘泊,凝固度117d,原始油气为36.20m3/t。
境内油层一般具有岩性细,物性差,分布广,储层喉道细的特征。
属于低压(地层压力当量密度0.7~0.8kg/l)、低渗(渗透率<1×10-3μm2)油田。
因此,钻井液容易对油层造成损害,其主要表现在:(1)由于该储层为低压低渗储层,钻井液滤液可产生损害及大分子聚合物滞留效应;(2)钻井液滤液与地层水作用生成沉淀,堵塞喉道;(3)钻井液固相进入较粗的喉道,造成桥堵;(4)表面活性剂产生乳化和润湿反转造成损害。
二、原钻井液材料及配方三、钻井液工艺优化1、增黏剂选择通过实验对比分析,选择复合天然高分子材料znj-1作为钻井液增黏剂随着znj-1的增加,钻井液的马氏漏斗黏度、表观黏度、塑性黏度、动切力增大很快,滤失量降低明显,但单独使用znj-1的钻井液的相关性能不能完全满足油层保护预期的性能要求。
对油层改造中的储层保护研究摘要:储存在受到伤害之后便会出现储层渗透率下降的问题,储层受到伤害很多也是由完井跟试油以及钻井大修等等,这些措施在施工过程中往往会造成出砂跟细菌堵塞,外来颗粒侵入或者分散运移,有机构堵塞等,这些问题共同导致储存基层井壁渗流能力下降厉害。
本文重点分析油层改造中的储层保护,对强化储层保护的必要性进行详细分析。
对目前油层酸化压裂改造过程中对储层带来的一系列危害影响展开详细分析。
基于此,在酸化以及压裂方面提出有针对性的控制措施,以此来对储层起到良好的保护效果,为油层改造的有效推进提供保证。
关键词:油层改造;储层保护;保护措施1、储层保护在油层改造中的必要性在油层改造过程中,如果采取的改造措施不当,亦或是措施不到位,均可能导致储层被伤害,甚至出现被污染的情况,而这不仅难以达到目的,而且还会降低产量。
因而在改造油层时,强化储层保护工作就显得尤为必要。
这是必要性之一。
与此同时,一旦储层被伤害,不仅会导致产量降低,而且还可能导致环境被污染,因而强化储层的保护,不仅能提高自身的经济效益,还能加强环境的保护,这是必要性之二。
当储层被破坏之后,不仅会降低产能和带来环保问题,而且还会增加工作量,在影响采收率的同时还会导致油气资源浪费,尤其是永久性的地层损害带来的损失巨大,无法弥补,而且工程成本较大,所以这是必要性之三。
2、油层改造中对储层带来的严重危害影响在油层改造过程中,因为应力的变化以及大量的压裂液渗入储层,就会导致储层被伤害,且若其不能及时地清除,那么就会降低产能,所以为了加强对储层的保护,必须对危害进行分析。
油层改造对储层造成的伤害可能产生的恶果主要有以下几个方面:降低储层的产能及产量;增加酸化、压裂、解堵、修井等井下作业的工作量,因而提高油气生产成本:影响最终采收率,造成油气资源的损失和浪费;地层损害是永久性的造成其它无法弥补的损失。
2.1压裂措施方面首先,在压裂低渗透区块的储层时,流体会从岩心通过,并对其形成围压,进而导致其被压缩而导致渗透率被降低,而且低渗的储层经常伴随着低渗和低孔出现,所以此类油藏中的泥质胶结物含量较多,含水的饱和度较高,毛细管压力较小,此时压裂时的破裂压力较高,因此在高黏、高压和携带支撑剂的压裂液的压缩下,导致储层的岩石颗粒互相挤压,而粒间孔隙就会缩小,导致渗透率被降低。
葡西油田低渗透油层污染因素及保护措施X周 娟(大庆油田公司第九采油厂,黑龙江大庆 163853) 摘 要:针对葡西油田低渗透油层污染导致油井产量下降甚至停产的问题,通过现场实际分析了油井洗井、作业对油层产生的影响,介绍了几种油层保护及解堵措施方法,即振动解堵技术、微生物解堵技术、油层保护技术等,对油田现场生产具有一定的指导意义。
关键词:低渗透油层;油层污染;油层保护 中图分类号:T E348 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)11—0040—011 葡西油田低渗透油层污染因素分析1.1 储层岩性分析根据油层保护研究的要求[1],对地层损害的潜在因素进行分析,从速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏等方面进行试验研究,试验结果见表1。
表1葡西油田五敏统计表敏感类型临界值伤害率(%)敏感程度水敏5000mg/l83.87强酸敏51.76强碱敏pH=6.028.69弱速敏0.26ml/min 4.75无压敏20MPa8.07弱1.2 水性分析葡西油田地层水为重碳酸钠水型,总矿化度9153~11835mg/l,其中Cl-为2567~4449mg/l,pH 值7.2~8.4,在地层中极易形成碳酸钙垢,地面管线结垢中的主要成分即为碳酸钙。
1.3 油井洗井的影响洗井液在地面泵压和井筒内水柱静压的作用下进入地层,改变了近井地层内油相的相对渗透率,使油的有效渗透率下降,水的有效渗透率上升[2],常常使油井含水上升,恢复期长,甚至不能恢复,影响产量。
1.4 作业压井的影响油井作业清除管杆内的死油、结蜡时要进行压井以防止井喷。
作业压井时的入井液机杂颗粒常造成粘土膨胀堵塞渗流通道,产量影响大。
2 油层解堵技术的应用及效果2.1 振动解堵技术HNW777-ES自振解堵增油装置检泵时随泵下入井内,将油管和抽油杆的动能和弹性势能转化为平行于油层的横向多种频率的振动波,激励油层发生共振,从而改善油层的渗流状况,操作简单。
氯化钾聚合醇保护油层钻井液研究与应用彭春耀何睿黄桂洪骆小虎刘德胜(中油长城钻井有限责任公司钻井液分公司,北京)摘要:储层岩心敏感性实验结果表明,JABUNG区块储层潜在损害的主要因素是水敏和盐敏。
为此室内优选出了具有较强抑制性和较高矿化度的氯化钾聚合醇钻井液体系。
现场应用结果表明,井壁稳定,井眼扩大率显著降低,钻井周期缩短40%,表皮系数降低了83.9%。
关键词:氯化钾聚合醇钻井液表皮系数保护油层一、储层物性和特点JABUNG区块位于印度尼西亚苏门塔拉岛的南部,由六个油田组成,埋深1768~1950m。
各油田储层都为砂岩油藏,储层岩性主要为粉砂岩和细砂岩,岩石中的碳酸盐含量为4.95~24%,泥质含量为10~25%,胶结物以泥质和钙质为主,储层的孔喉渗透率中等,非均质性严重且层间非均质较强。
储层粘土矿物组成差别不大,都以伊利石为主,相对含量为54~70%,其次为伊/蒙混层,相对含量为25~41%,平均含量为34.44%,蒙托石层比占5~28%,高岭石和绿泥石的含量相对较低,其平均含量分别为1.7%和2.2%。
二、储层敏感性实验按照“砂岩储层敏感性评价试验方法”SY/T 5358-94中的步骤,评价了该区块的储层敏感性。
实验结果表明,水敏性实验岩心渗透率恢复值为18.94%,属于强水敏性范围;随注入水的矿化度降低,岩心的渗透率也明显降低,岩心临界矿化度为36720 mg/L,渗透恢复值为20.81%;流速敏感性中等;酸敏性实验岩心渗透率恢复值为79.98 %;pH大于10后,岩心的渗透率明显降低,因而储层岩心的临界pH值pHc为10。
注碱液后岩心的渗透率恢复值为85.27%,显示弱碱敏性。
如果储层为气层,水锁发生后在初始平衡压差下很难将水锁段塞驱开,提高驱替压差到初始平衡压力的3.78倍,水锁段塞被驱开,但气流量低。
如果储层为油相,岩心的渗透率损失为7%左右,最终的水锁损害程度较小。
三、钻井液体系研究由于JABUNG区块储层潜在损害以水敏为主,盐敏次之,所以,选用的钻井液体系应具备以下特征:具有很强的抑制性,较高的矿化度,较低的滤液表面张力和较高的抗温能力(地温梯度5-7℃/100m)。
探讨作业过程中油层损害原因与保护对策[摘要]本文通过对油层损害机理的分析,指出了油层损害的实质就是油层中流体阻力的增加、渗透率的下降,在修井作业过程中,工程技术人员和现场施工人员必须时刻有保护油层的意识,需要针对不同的作业目的,不同的作业内容,不同的施工措施合理地选择油层保护的方法。
本文就井下作业中诸多施工工序产生油气层损害原因做一论述,并针对性地提出预防措施。
现场应用效果表明,用的油层保护措施得当,对提高单井产量和提高最终采收率等具有重要作用。
[关键词]油层损害;油层保护;射孔;压井中图分类号:te132.1 文献标识码:a 文章编号:1009-914x (2013)14-0026-01前言油层保护技术在国外开展的比较早。
50年代开始着手机理研究,80年代末、90年代初,数值模拟和人工智能专家系统进入地层损害研究领域,胜利油田油层保护新技术不断在现场投入应用,增产效果十分显著,获得了明显的经济效益。
油层保护研究已从实验室研究向现场研究和现场应用转变,真正使地层损害研究深入到钻采的各个阶段,油层保护研究工作进入一个迅猛发展的全新阶段。
油气层保护是一项系统工程,它不仅涉及到多学科、多专业、多部门,而且贯穿于油田开发的全过程。
从钻井勘探到井下作业,从地质、工艺方案设计到采油注水的开发管理的每一个过程无不涉及到油气层保护工作,并且各个环节既相互联系又相互独立。
本文重点对井下作业过程中的油气层伤害的影响因素以及保护措施逐一进行了阐述和探讨,对同类作业施工具有一定的借鉴意义。
1 入井液对疏松砂岩油藏油层的伤害与保护胜利油区为典型的松散砂岩储层,以馆陶组和沙一段、沙三段为主,储集层砂岩胶结物少,胶结性差,而且胶结物中以含较大的蒙脱石为主,其成份与泥岩段中粘土矿物成分基本一致。
沙岩储层属于高或特高渗透层,最大渗透率高达4000mpa.s,而且这类油藏一般埋藏较浅,压力系数1.0左右。
在开发过程中普遍存在水敏、酸敏、碱敏、速敏、盐敏以及压力和温度的敏感性。
1、油气层损害:在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中,造成油气层渗透率下降的现象通称为油气层损害。
2、岩心分析:是指利用能揭示岩石本性的各种仪器来观测和分析岩石一切特性的一类技术。
3、粘土矿物:细分散的晶质含水层状硅酸盐矿物和含水非晶质硅酸盐矿物的总称。
4、速敏性:流体在油气层中流动时,因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、堵塞喉道,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。
5、临界流速:岩石渗透率或有效渗透率随着流速的增加开始有较大幅度下降时所对应前一个点的流速。
6、水敏性:因流体盐度变化(储层岩石与淡水接触后)引起储层岩石中粘土水化膨胀、分散、运移,导致渗透率或有效渗透率下降的现象。
7、水敏指数:岩石损害前后的渗透率或有效渗透率之差与损害前渗透率或有效渗透率之比。
8、临界盐度:岩石的渗透率或有效渗透率随着注入流体粘度的下降开始有较大幅度下降(或上升)时所对应前一个点的盐度。
9、盐敏性:当高于地层水矿化度的工作液进入油气层后,将可能引起粘土的收缩、失落、脱落;当低于地层水矿化度的工作液进入油气层后,则可能引起粘土的膨胀和分散,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。
10、碱敏性:碱性液体与储层矿物或流体接触发生反应,产生沉淀或释放出颗粒,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。
11、碱敏指数:岩石接触碱性液体前后的渗透率或有效渗透率之差与接触碱性液体前的渗透率或有效渗透率之比。
12、临界 pH:随着注入液pH 值的不断上升(pH=6~14),岩石的渗透率或有效渗透率开始有较大幅度下降时所对应前一个点的 pH 值。
13、酸敏性:酸液与储层矿物或流体接触发生反应,产生沉淀或释放出颗粒,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。
13、酸敏指数:岩石接触酸液前后的渗透率或有效渗透率之差与接触酸液前的渗透率或有效渗透率之比。
14、净围压:岩石所受围压与上游压力的差值。
15、临界应力:随着应力的变化,所对应的岩石渗透率损害系数出现明显拐点(下降)时所对应的应力值。
16、应力敏感性:岩石所受净压力改变时,孔喉通道变形、裂缝闭合或张开,导致岩石渗流能力变化现象。
17、水敏和盐敏(性)矿物:是指储集层中与水溶液作用产生晶格膨胀或分散堵塞孔喉并引起渗透率下降的矿物。
具有阳离子交换容量较大的特点。
有蒙脱石、伊利石/蒙脱石间层矿物、绿泥石/蒙脱石间层矿物等。
18、酸敏性矿物:是指储集层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出的微粒引起渗透率下降的矿物。
19、碱敏性矿物:指油气层中与高 pH 值外来液作用产生分散、脱落或新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体,并引起渗透率下降的矿物。
主要有长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石。
20、速敏矿物:是指油气层中在高速流体流动作用下发生运移,并堵塞吼道的微粒矿物。
21、表皮效应:设想在井筒周围有一个很小的环状区域。
由于种种原因,使这个小环状区域的渗透率与油层不同。
当原油从油层流入井筒时,在这里会产生一个附加压降ΔPS ,这种现象叫做表皮效应。
22、表皮系数:把井筒周围很小的环状区域内产生的附加压降无因次化,得到无因次附加压降,称为表皮系数,它表征一口井表皮效应的性质和油气层损害的程度。
二、填空题(20 分)1、油气层损害的实质:包括绝对渗透率和相对渗透率下降。
2、岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段,是取得油气层地质资料的一项基础工作。
油气层敏感性评价、损害机理研究、损害的综合诊断、保护油气层技术方案的设计都必须建立在岩心分析的基础之上。
3、三大常规常规岩心分析技术包括:X 衍射、扫描电镜、岩石薄片。
4、由于岩石是矿物的集合体,所有这些分析技术主要对组成岩石的矿物成分、形态、大小相互排列关系以及岩石孔隙类型、形态、大小、面孔率、孔喉配位关系(孔隙结构)等进行分析鉴定。
5、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十分重要的手段。
储集层敏感性在很大程度上取决于孔隙中敏感性矿物的类型、含量和所处的位置以及储层孔隙大小、形态、孔喉配位状况等。
6、储层敏感性评价通常包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏感、温度敏感等七敏实验。
7、高岭石是比较稳定的非膨胀性粘土矿物,一般不易水化分散。
在外力作用下,层间会产生分散迁移(速敏),损害储集层渗透率。
8、蒙脱石是易膨胀性粘土矿物,一般与水接触后易产生水化膨胀和分散运移(水敏),损害储集层渗透率!9、伊利石是一种不膨胀的粘土矿物。
10、高岭石和伊利石是典型的速敏性粘土矿物,蒙脱石是水敏性粘土矿物。
11、了解地层孔喉特征的方法有:压汞曲线、半渗透隔板法和离心法。
12、相对渗透率下降包括:水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞。
13、渗透空间(绝对渗透率)的改变包括:外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害。
14、胶结的类型有:基底胶结、孔隙胶结和接触胶结。
15、储层岩石孔隙结构参数与油气层损害的关系:①在其它条件相同的情况下,孔喉越大,不匹配的固相颗粒侵入的深度就越深,造成的固相损害程度可能就越大,但滤液造成的水锁、贾敏等损害的可能性较小;②孔喉弯曲程度越大,外来固相颗粒侵入越困难,侵入深度小;而地层微粒易在喉道中阻卡,微粒分散或运移的损害潜力增加,喉道越易受到损害;③孔隙连通性越差,油气层越易受到损害。
16、孔隙度和渗透率与油气层损害的关系:孔隙度和渗透率是从宏观上表述储层孔隙结构特征的基本参数。
渗透率是孔隙大小、孔隙均匀性和连通性的共同体现。
对于一个渗透性很好的油气层来说,可以推断它的孔喉较大或较均匀,连通性好,胶结物含量低,这样它受固相侵入损害的可能性较大。
对于一个低渗透性油气层来说,可以推断它的孔喉小或连通性差,胶结物含量较高,这样它容易受到粘土水化膨胀、分散运移及水锁和贾敏损害。
17、引入有效半径后,当油层未受污染时有re=rw;油层受到污染 re<rw;油层改善时re>rw18、对于均质储层,当表皮系数 S>0 时,储层受到伤害;S=0 时,未受到伤害;S<0 时,储层得到强化或改善。
通常当S=0-2 时,储层轻微损害;当 S=2-10 时,损害比较严重;当 S>10 时,严重损害。
1、蒙脱石和高岭石各有什么结构特点,它们与油气储层伤害各有什么关系?答:蒙脱石是 2:1 型粘土矿物,由两片 Si-O 四面体片夹一片 Al-O 八面体片结合成一单个单元结构层。
晶层间的作用力只有范德华引力,无氢键力;由于作用力较小,水易进入晶层之间,使层间距变大,产生大量的晶格取代。
蒙脱石是易膨胀性粘土矿物,一般与水接触后易产生水化膨胀和分散运移(水敏),损害储集层渗透率。
高岭石是 1:1 型的粘土矿物,由一片 Si-O四面体片和一片Al-O八面体片叠合成一个单元结构层,晶层间的作用力不仅有范德华引力还有氢键力,相邻两晶层结合紧密,水不易进入晶层之间,晶格取代少,对外显示电中性。
高岭石是比较稳定的非膨胀性粘土矿物,一般不易水化分散。
在外力作用下,层间会产生分散迁移(速敏),损害储集层渗透率。
2、敏感性评价的目的是什么?答:找出油气层发生敏感的条件和由敏感引起的油气层损害程度,为各类工作液的设计、油气层损害机理分析和制定系统的油气层保护技术方案提供科学依据。
3、保护油气层的重要性有哪些?答:①勘探过程中,保护油气层工作的好坏直接关系到能否及时发现新的油气层、油气田和对储量的正确评价;②保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高;③油田开发生产各项作业中,搞好保护油气层有利于油气井稳产和增产。
4、油气层损害的内因(潜在因素)和外因是什么?答:内因(潜在损害因素):凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素,包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质,是储集层本身固有的特性。
外因:在施工作业时,任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变,并使油气井产能降低的外部作业条件,均为油气层损害外因,主要指入井流体(固相和液相)性质、压差、温度和作业时间等可控因素。
5、外来流体与岩石不配伍造成的损害有哪些?答:①水敏性损害:水敏性矿物含量越大,水敏性损害程度大,高渗比低渗油气层的水敏性损害要低;②碱敏性损害:碱敏性矿物发生反应造成分散、脱落、新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体生成,导致油气层渗透率下降;③酸敏性损害:油气层酸化处理后释放大量微粒,矿物溶解释放出的离子还可能再次生成沉淀,这些微粒和沉淀将堵塞油气层的孔道,轻者可削弱酸化效果,重者导致酸化失败;④岩石由水润湿变成油润湿引起的损害:大大地减少了油的流道;使毛管力由原来的驱油动力变成驱油阻力,渗透率大幅下降。
6、外来流体与地层流体不配伍造成的损害有哪些?答:当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时,将会在油气层中引起结垢(有机垢和无机垢)、乳化堵塞(提高流体粘度,增加流动阻力,堵塞孔喉),或促进细菌繁殖引起孔道堵塞或产生无机沉淀等,最终影响储层渗透性。
7、保护油气层技术对钻井液有什么要求?答: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。
8、生产压差过大或开采速率过高对油气层有什么损害?答:会造成应力敏感、速敏、出砂、底水锥进或边水指进、结垢—无机垢和有机垢、脱气—单相流变为两相流。
9、与钻井及完井的油气层损害相比,油气田开发过程中油气层损害有什么特点?答:①损害周期长:几乎贯穿油气田开发生产的整个生命期;②损害范围宽:涉及油气层的深部而不仅仅局限于近井地带;③具有复杂性:地面设备多,流程长,工艺措施种类多而复杂,极易造成二次损害;④具有叠加性:每一个作业环节都是在前面一系列作业的基础上叠加进行的,加之作业频率比钻完井高,损害的叠加性强。
10、说明室内岩心评价与矿场评价各有什么特点?答:室内岩心评价的特点:①只能进行模拟研究;②评价范围小;③一般只进行静态分析。
矿场评价的特点:①结合矿场实际情况;②评价范围大:可反映井筒附近几十米到几百米范围内的油气层有效渗透率和受损害程度。
③可以进行动态分析。
四、论述题(30 分)1、作业或生产压差引起的油气层损害有哪些?答:①粒运移产生速敏损害:大多数油气层都含有一些细小矿物颗粒,这些微粒在流体流动作用下发生运移,并且单个或多个颗粒在孔喉处发生堵塞,造成油气层渗透率下降;②油气层流体产生无机和有机沉淀物造成损害:油层压力的下降使流体中气体不断脱出,促使生成的 CaCO3 沉淀,石蜡沉积,从而造成堵塞;③产生应力敏感性损害:随着岩石的有效应力的增加,使孔隙流道被压缩,尤其是裂缝一孔隙型流道更为明显,导致油气层渗透率下降;④压漏油气层造成损害:外来流体(钻完井液或压裂液)进入储层造成油气层污染;⑤引起出砂和地层坍塌造成损害:当油气层较疏松时,若生产压差太大,可能引起油气层大量出砂,造成油气层坍塌,产生严重的损害;⑥加深油气层损害的深度:在高压差的作用下,进入油气层的固相量和滤液量必然较大,相应地固相损害和液相损害的深度加深从而加大油气层损害的程度。