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保護油氣層技術 發(fā)展方向及挑戰(zhàn),,,,,一、保護油氣層技術 二、保護油氣層技術發(fā)展概況 三、保護油氣層技術現(xiàn)場應用及效益 四、保護油氣層技術發(fā)展方向及挑戰(zhàn),主要內容,,一、保護油氣層技術概述,保護儲層技術是一項多專業(yè)、多學科的綜合配套技術，簡單地講就是在油氣層勘探開發(fā)中防止儲層傷害，低成本高效率地勘探開發(fā)油氣層的系列技術。,幾個重要的概念,儲層、儲集層、油層、油氣層 凡是能夠儲集石油和天然氣等，并在其中流動的巖層稱為儲集層。 （reservoir, gas or oil –bearing reservoir）,地層損害、地層污染、油氣層污染、油(氣)層傷害（ formation damage) 當鉆井、完井、采油、增產、修井等各種作業(yè)時，在儲集層近井壁帶造成流體產出或注入自然能力下降的現(xiàn)象,,保護油氣層技術、保護儲(集)層技術、防止地層污染技術 保護儲層技術是一項多因素多學科的綜合配套技術，簡單地講就是在油氣層勘探開發(fā)中防止儲層傷害，低成本高效率地勘探開發(fā)油氣層的系列技術。,地層損害導致的危害,降低產能與產量，影響試油與測井資料解釋的正確性，嚴重時導致誤診、漏掉油氣層，還會造成儲層儲量與產能估算不準、影響合理制定開發(fā)方案。 增加試油、酸化、壓裂、解堵、修井等井下作業(yè)的工作量，增加油氣生產成本。 影響最終采收率。 消除地層損害的技術措施成本高、作用效果有限。,,保護油氣層的重要性,勘探過程中，保護油氣層工作的好壞直接關系到能否及時發(fā)現(xiàn)新的油氣層，油氣田和對儲量的正確評價。 保護油氣層有利于油氣井產量及油氣田開發(fā)經濟效益的提高。 油田開發(fā)生產各項作業(yè)中，搞好保護油氣層有利于油氣井的穩(wěn)產和增產。,保護油氣層技術的特點,1、系統(tǒng)性 保護油氣層技術是一項涉及多學科、多部門的系統(tǒng)工程技術。 認識儲集層、保護儲集層和開發(fā)（含改造）儲集層要注意以下四個方面： 認識儲集層、保護儲集層和開發(fā)改造儲集層都是一項系統(tǒng)工程 各個作業(yè)環(huán)節(jié)都存在地層損害，因此保護油氣層技術要互相配合，按系統(tǒng)工程進行整體優(yōu)化； 儲集層損害的診斷、預防和處理、改造也是一項系統(tǒng)工程； 保護油氣層的技術和經濟效益也是一項系統(tǒng)工程。,2、針對性 保護油氣層技術的針對性很強。 儲層特征不同（儲層巖石、礦物組成、物性特征、流體性質等） 作業(yè)特征及其開發(fā)方式不同 儲層產能不同,3、高效性 保護油氣層技術是一項少投入、多產出的新技術。 保護儲層單井投入相對較低 實施保護技術后對于一個高產井每提高１％的產量就意味著巨大的經濟效益； 降低生產井改造成本； 延長油氣井生產壽命； 提高油氣田最終采收率； 提高注水井注水效益，降低其成本。,巖心分析和儲層特征研究 油氣層損害的室內評價 損害機理診斷（潛在或已經發(fā)生） 保護油氣層鉆井技術 保護油氣層固井技術 保護油氣層完井、投產技術 油氣田開發(fā)生產中的保護技術 油氣層損害的礦場評價技術 油氣層損害診斷與控制的軟件系統(tǒng),主要研究內容,主要研究內容,巖心分析和儲層特征研究技術 常規(guī)巖心分析技術：常規(guī)巖心分析、X-衍射分析、掃描電鏡分析、薄片分析、毛管壓力分析 油氣水分析 特殊巖心分析技術：微模型可見技術、CT(Computerized Tomograph)、核磁共振掃描成象技術NMRI(Nuclear Magnetic Resonance Imaging),,分析手段,資料收集、巖心觀察——宏觀描述，裂縫 普通巖心分析——孔隙度、滲透率、飽和度、薄片分析、SEM、XRD、化學分析、能譜/電子探針、壓汞毛管壓力曲線測定 特殊巖心分析 流體性質 目的——物性、孔喉、結構和礦物 內部環(huán)境和外部環(huán)境 潛在損害問題分析和預測,巖心分析和儲層特征研究技術,油氣層損害的室內評價,靜態(tài)、動態(tài)敏感性實驗—油（水）速敏、 水敏、鹽敏、堿敏、酸敏、應力敏感 正反向流動實驗 體積流量評價 系列流體滲透率評價 酸液評價 潤濕性評價 相對滲透率 離心機法毛管壓力曲線快速評價 鉆井完井液體系評價實驗（模擬損害實驗）,損 害 機 理 診 斷 （潛在或已經發(fā)生）,巖心組成、結構、物性分析、潛在問題 作業(yè)環(huán)節(jié)、施工條件、工作流體性質調查 中途測試、測井、完井測試（試油）分析 模擬實際工況下流體——巖石相互作用 實驗巖心的代表性 損害機理,鉆井過程中的損害,損害類型 固相顆粒侵入 粘土礦物水化、去水化—水敏、鹽敏、堿敏 毛細管作用—水鎖、乳化堵塞、潤濕反轉 化學沉淀 微粒運移 處理劑吸附 井噴、井漏、井塌,影響損害的工藝因素 壓差?P 浸泡時間 環(huán)空流速和流態(tài) 鉆井完井液體系及性能— 固相含量 粒子級配 液相與地層流體配伍性 液相與儲層巖石配伍性 處理劑性質,保護油氣層鉆井技術,選用與油氣層相配伍的鉆井液 ——水基、油基、氣體類 降低壓差，實現(xiàn)近平衡鉆井 ——孔隙、破裂、坍塌壓力和地應力剖面 ——合理井身結構，裸眼段處于同一壓力系統(tǒng) 縮短浸泡時間 搞好中途測試 防止井噴、井漏、井塌等復雜情況,固井作業(yè)中的損害,固井質量問題 ——油氣水層相互干擾和竄流 ——注入流體在各層中竄流 ——油氣竄入非產層 固相侵入 液相侵入 水泥漿過早固結，井漏,保護油氣層固井技術,提高固井質量 ——改善水泥漿性能 ——選用合理密度，控制壓差，防油氣侵和井漏 ——提高頂替效率 ——防水泥漿失重引起環(huán)空竄流 ——推廣應用注水泥設計軟件 降低水泥漿濾失量——小于250ml 鉆井采用屏蔽暫堵技術,保護油氣層完井技術,完井方式 ——射孔完井 ——裸眼完成 ——割縫襯管 ——礫石充填 油氣藏地質特性 工程措施及開發(fā)要求,保護油氣層的射孔完井技術,損 害 因 素 成孔過程損害 ——固相堵塞 射孔參數(shù)不合理 射孔壓差不當 ——壓持效應 射孔液損害,保 護 技 術 負壓差射孔，確定合理負壓值 配伍的優(yōu)質射孔液 射孔參數(shù)優(yōu)化設計 與屏蔽暫堵技術配套實施,保護油氣層試油（氣）技術,損害表現(xiàn) 頻繁起下管柱，增加壓井機會 工序配合不緊湊，延長壓井時間 壓井液性能不良,保護技術 采用多功能管柱 —射孔和測試聯(lián)作 —射孔和有桿泵生產聯(lián)作 各工序配合緊湊，縮短壓井等候時間 采用優(yōu)質壓井液,保護油氣層酸化技術,損 害 方 式 酸渣生成 水敏 溶解膠結物，出砂 微粒運移 液鎖 Fe(OH)3, CaF2沉淀 二次沉淀 前置液損害 外加劑損害 固相侵入,保 護 措 施 抗酸渣劑、前置液 控制濾失，加粘土穩(wěn)定劑 優(yōu)選配方 控制注入排量和反排速度 防乳化 預處理，鐵螯合劑 預處理 配伍性，加互溶劑 篩選處理劑 工作液嚴格過濾,保護油氣層壓裂技術,損害方式 液鎖 壓裂液殘渣 水敏 乳化 固相侵入,保 護 措 施 降低油水界面張力，注氣，熱處理 優(yōu)選壓裂液 加粘土穩(wěn)定劑 防乳化劑 嚴格過濾,開發(fā)生產中的損害特點,油氣藏動態(tài)性—流體、物性、巖性、應力 損害周期長——可達油氣田整個生命期 損害范圍大——井間任何部位 損害復雜性——設備多、工藝流程長 損害疊加性——系列過程損害疊加 損害累積性——使某些微弱的損害強化,開發(fā)生產中的保護技術,注水過程中的保護技術 混相驅過程中的保護技術 注蒸汽過程中的保護技術 聚合物驅過程中的保護技術 ASP復合驅過程中的保護技術 采氣過程中的保護技術,油氣層損害的礦場評價技術,目 的 ——評價損害程度（油氣層保護程度） ——求取有效滲透率 應 用 方 面 ——及時發(fā)現(xiàn) ——正確評價 ——判定損害原因和作業(yè)環(huán)節(jié) ——為解除損害提供依據(jù),油氣層損害的礦場評價技術,試井評價 試井資料分析 ——常規(guī)試井 ——現(xiàn)代試井 產量遞減分析 注入能力遞減分析 表皮系數(shù),測井評價 時間推移測井 深淺雙測向測井和微球形聚焦測井 統(tǒng)計回歸分析,表皮系數(shù)（S）,油氣藏類型 損 害 自然狀態(tài) 強 化 孔隙性均質 ?0 0 ? 0 裂縫性非均質 ?-3 -3 ? -3 對于均質油氣藏 S=0－2 2－10 ? 10 輕微 較嚴重 嚴重 S=0－2 2－5 5－10 ? 10 輕微 中等 較嚴重 嚴重,保護油氣層技術的研究方法（技術思路）,1、分析所研究油氣層的巖石和流體特性，以此為依據(jù)來研究該油氣層的潛在損害因素與機理。（潛在損害因素分析） 2、收集現(xiàn)場資料，開展室內試驗，分析研究每組油氣層在各項作業(yè)過程中潛在損害因素被誘發(fā)的原因、過程及防治措施。 （損害機理分析、防護措施研究）,3、按照系統(tǒng)工程研究各項作業(yè)中所選擇的保護油氣層技術措施的可行性與經濟上的合理性，通過綜合研究配套形成系列，納入鉆井、完井與開發(fā)方案設計及每一項作業(yè)的具體設計中。 （實施技術研究、方案設計、現(xiàn)場試驗） 4、各項作業(yè)結束后進行診斷與測試，獲取油氣層損害程度并評價保護油氣層的效果和經濟效益。然后反饋給有關部門，視情況決定是否繼續(xù)研究改進措施或補救措施。（效果檢測與評價、推廣應用） 5、計算機預測、診斷、評價和動態(tài)模擬。,基本原則,1、以預防為主，解堵為輔 地層損害常常是不可逆的 解堵?lián)p害困難、成本高、效果差 2、盡可能不讓入井流體進入或少進入油氣層 入井流體進入后可能造成地層巖石或流體復雜的物理化學變化 入井流體返排常常困難 3、進入的流體應與儲層巖石或流體配伍,4、系統(tǒng)實施保護油氣層技術 防止保護油氣層的效果因后期作業(yè)而前功盡棄 5、優(yōu)選各項保護油氣層技術時，注意技術的先進性、有效性、經濟性和可行性,,二、儲層保護技術的發(fā)展概況 四個階段： 第一階段 1960年前--概念形成階段 國外已開展防止地層損害技術和研究，并在生產中有所應用。 50年代川中會戰(zhàn), 60年代大慶會戰(zhàn),提出診斷水敏性的配套分析技術，包括流動實驗、XRD、膨脹實驗、顯微鏡觀察粘土礦物分布 國內研究歷程 50年代川中會戰(zhàn)，提出鉆井液密度不宜過高 60年代大慶會戰(zhàn)，嚴格要求打開油氣層鉆井液的密度和濾失量,,二、儲層保護技術的發(fā)展概況 第二階段 1960-1980年--初步研究階段 我國石油業(yè)開始注意地層損害問題，并有所應用。長慶油田巖心分析與儲層敏感性分析,掃描電鏡的應用，研究粘土礦物的產狀 進一步明確微粒分散/運移的普遍性 實驗直觀顯示微粒移位（脫落）、運移、沉積、堵塞過程，理論闡明機理 如何控制微粒運移發(fā)生是有商業(yè)前景的技術：研制粘土穩(wěn)定劑 1974年始，SPE召開專題會議 觀念更新：損害后補救———預防損害,,二、儲層保護技術的發(fā)展概況 第三階段 1980-1990年--國內系統(tǒng)研究階段 我國開始全面系統(tǒng)研究地層損害機理及防止污染技術。,國外研究： 實驗技術：薄片分析、X-射線衍射、XRD小角散射、掃描電鏡、背散射技術（BSD）、高分辨率透射電鏡CT-掃描、NMR、環(huán)境掃描電鏡、原子力顯微鏡（AFM） 損害機理：分散/運移、結構膨脹、云母蝕變、差異溶解、微結構破壞 診斷與控制技術：暫堵概念和技術、粘土穩(wěn)定劑、欠平衡鉆井、人造油基泥漿、MMH 技術觀點：井壁穩(wěn)定與油氣層保護統(tǒng)一，保護與改造相統(tǒng)一，多學科合作 1998年歐洲地層損害專題會議,,第四個階段 1990年以來--推廣應用及新技術研究階段 全面推廣應用保護儲集層技術，并取得明顯的經濟效益。 1、《保護儲集層技術》的正式出版； 2、吐哈三間房保護油氣層技術系統(tǒng)應用技術研究； 3、河南油田下二門保護油氣層技術研究。,四、保護油氣層技術發(fā)展方向及挑戰(zhàn),保護油氣層技術的發(fā)展現(xiàn)狀 保護油氣層新技術簡介 保護油氣層技術的發(fā)展方向,儲層保護的發(fā)展,高孔高滲砂巖油氣層 中—低滲透砂巖油層 裂縫性/低滲特低滲/致密油氣層,,,保護油氣層技術的發(fā)展現(xiàn)狀,保護油氣層技術的發(fā)展現(xiàn)狀,特殊油氣藏損害機理研究 保護油氣藏鉆井完井液技術的精準化和系統(tǒng)化 保護油氣層巖心分析技術 油氣藏開發(fā)過程中的保護技術研究 勘探過程中儲層保護技術的研究,低滲/超低滲儲層“一高二強三低三大”特征,,儲層壓力局部偏低,泥質含量高 水敏性強 應力敏感性強,能量不足 易于衰竭 動用孔喉尺寸有限 反排時間長，液相滯留,“三大”,“三低”,孔隙度低 滲透率低,“一高二強”,濾失、漏失量大 固相液相侵入損害大 入井流體密度大,,水平井油氣層保護技術 裂縫性（低滲/超低滲）儲層保護技術 多級架橋精確暫堵技術 無滲透保護儲層技術 開發(fā)過程中的保護儲層技術,保護油氣層新技術簡介,蔣官澄曾獲得的有關油層保護方面的科研成果,1、石油勘探開發(fā)過程中油層保護與解堵新技術開發(fā)與應用，2007年國家科技進步二等獎。 2、廣譜“油膜”暫堵保護油氣層鉆井液研究與應用，2007年山東省人民政府科技進步二等獎。 3、保護油氣層鉆井液新體系研究與應用，2007年10月18日中國石油和化學工業(yè)協(xié)會科技進步一等獎。,4、“石油水平井鉆井成套技術研究”，1998年國家科技進步一等獎。 5、“孤東油田出砂機理及治理對策研究”，2004年山東省科技進步二等獎。 6、“鉆井液引起的油藏巖石潤濕性改變及其機理研究”，1993年山東省科技進步三等獎(省級)。 7、“油田開發(fā)過程中油層保護及解堵技術研究”，2005年山東省科技進步三等獎。 8、“孤東油田油層保護及解堵技術的研究 ”，2005年中國石油和化學工業(yè)協(xié)會科技進步二等獎(省部級)。 9、“砂巖油藏油氣層保護新技術 ”，2006年中國石油和化學工業(yè)協(xié)會科技進步一等獎(部級)。,10、“疏松砂巖油藏開采新技術研究與應用 ”， 2006年中國石油和化學工業(yè)協(xié)會科技進步三等獎(部級) 。 11、“稠油防砂開采及配套技術研究 ”，2006年山東省科技進步一等獎(省級)。 12、“油田開發(fā)過程中油層保護及解堵技術研究”，2005年山東省教育廳科技進步二等獎。 13、“水平井儲層損害的室內評價方法”，1994年山東省教委科技進步三等獎。 14、“水平井產能的影響因素”，1995年山東省教委科技進步三等獎。,其它局級獎18項。,專 著 一 部,