油气层损害的机理

10/20一、油气层损害的根本观点油气层损害：任何阻挡流体从井眼四周流入井底的现象。油气层损害的主要表现形式：油气层浸透率的降低，包含油藏岩石确定浸透率和油气相对浸透率的降低。发生油气层损害的主要作业环节：在钻井、完并、修井、实行增产举措和油气开采等发生油气层损害的机理：工作流体与储层之间物理的、化学的或生物的相互作用。二、保护油气层的重要性①在油气勘探过程中，直接关系到可否实时觉察油气层和对储量的正确估算。②保护油气层有益于提升油气井产量和油气田开发经济效益。能够大大削减试油、酸化、压裂和修井等井下作业的工作量，降低生产本钱。③有益于油气井的增产和稳产。三、保护油气层涉及的技术范围八方面内容：①岩心剖析、油气水剖析和测试技术；②油气层敏感性和工作液损害室内评论技术；③油气层损害机理争论和保护油气层技术系统方案设计；④钻井过程中的油气层损害要素剖析和保护油气层技术；⑤完井过程中的油气层损害要素剖析和保护油气层技术；⑥开发生产中的油气层损害要素剖析和保护油气层技术；⑦油气层损害现场诊疗和矿场评论技术；⑧保护油气层整体成效评论和经济效益综合分折技术。四、油气层损害机理油气目的埋伏损害要素油气层储渗空间孔喉种类和孔隙构造参数与油气层损害关系很大油气层的敏感性矿物xx、盐敏、酸敏、碱敏3〕油藏岩石的潮湿性4〕油气层流体性质固体颗粒拥塞造成的损害流体中固体颗粒拥塞油气层造成的损害地层中微粒运移造成的损害工作液与油气层岩石不配伍造成的损害水敏性损害碱敏性损害酸敏性损害油气层岩石潮湿反转造成的损害工作液与油气层流体不配伍造成的损害无机垢拥塞有机垢拥塞乳化拥塞细菌拥塞油气层岩石毛细管阻力造成的损害评论油气层损害的试验方法评论试验是指在争论油层损害问题时，在试验室内进展的定性或定量剖析测定的试验。该评论试验由一系列综合性的岩心剖析试验构成。一、评论试验的目的：保护油气层。〔1〕弄清储层埋伏要素；〔2〕弄清外因对储层的影响；〔3〕在内因外因的作用下，弄清储层损害种类及程度〔4〕选择合理的防治举措。二、评论程序三、岩心剖析油气层的敏感性评论、损害机理的争论、对油气层损害的综合诊疗和保护油气层技术方案的拟订等都肯定成立在岩心剖析的根底之上。主要目的：全面生疏油藏岩石的物理性质及岩石中敏感性矿物的种类、产状、含量及散布特色，确立油气层埋伏损害的种类、程度及原由，从而为各项作业中保护油气层工程方案的设计供给依照和建议。1〕X-射线衍射〔XRD〕剖析依据：X-射线的衍射特征来鉴识物质的方法。没有任何两种结晶物质在晶胞大小、质点种类以及质点在晶胞中的摆列方式X-射线经过某一晶体时，必定会显示出该晶体独有〔d〕和反射线的相对强度〔I/I0〕。用于：4mm4mm的非黏土矿物，特别适于确立岩样中各样黏土矿物的种类和含量。测准时不需整块岩心。缺乏之处：是不行以确立各样敏感性矿物在孔隙中的产状及散布，所以肯定与薄片、扫描电镜技术配套使用，才能全面揭露敏感性矿物的特色。薄片剖析方法：将岩心制成薄片，置于光学显微镜下进展观看。用于：测定油藏岩石中骨架颗粒、基质和胶构造的构成和散布，描绘孔隙的种类、性质及成因，生疏敏感性矿物的散布及其对油气层可能惹起的损害。薄片样品制备：将岩石顺必定方向切割成薄板，将一面磨平后用树胶将其粘在载玻片上；而后磨另一面、直至矿片厚约为0.03mm，并能透过可见光时为止，最终将盖破片粘在矿片外表即制成。特色：直观、花费低，常在X-射线衍射和扫描电镜行进展。留意：只有选择有代表性的岩心制成薄片，剖析结果才有实质价值。扫描电镜〔SEM〕剖析用于：供给孔隙内充填物的矿物种类、产状和含量的直观资料。对油气层中的粘土矿物和其余敏感性矿物进展观看；猎取油气层中孔喉的形态、尺寸、曲折度以及与孔隙的连通性等资料；估量出粒径小于 微粒的种类、含量和散布；对含铁的酸敏性矿物进展检测等。构成：扫描电镜由电子系统、扫描系统、信息检测系统、真空系统和电源系统等局部构成。原理：利用细聚焦的电子束在岩样上逐点扫描，激发产生能够反响样品特色的信息并调制成像。剖析前应将岩样用抽提的方法洗净，而后加工出颖断面作为观看面。样品直径一般不超出1cm。特色：制样简洁、剖析快速。其余岩心剖析方法用压汞法测定岩石的毛管压力曲线AmottUSBM法测定岩石的潮湿性。用红外光谱法测定岩石矿物的构成及所含元素。用图像剖析法观看孔喉的尺寸与散布等也都是岩心剖析中的常用方法。CT扫描和核磁共振〔NMR〕为代表的现代影像技术已经愈来愈多地应用于中。四、油气层敏感性评论1〕速敏评论试验速敏性：油气层的速敏性是指在钻井、完井、试油、灌水、开采和实行增产举措等作业或生产过程中，流体的流淌惹起油气层中的微粒发生运移，以致一局部孔喉被拥塞面以致油气层浸透率降落的现象。目的：一是确立以致微粒运移开头发生的临界流速；二是为后边将要进展的水敏、盐敏、碱敏和酸敏试验以及其余各样损害评论试验供给合理的试验流速。一般状况下，要先进展速敏评论试验，全部后边评论试验的流速应低于临0.8倍。试验装置：速敏和其余敏感性评论的均为岩心流淌试验仪。详尽试验步骤可拜见SY/T5358—2023《储层敏感性流淌试验评论方法》。试验液体：关于采油井，速敏评论试验应承受煤油作为试验流体；关于灌水井，则应使用地层水或模拟地层水作为试验流体。方法：经过测定不一样注入速度下岩心的浸透率，推断储层岩心对流速的敏感性。临界流速的推断标准为：Qi-1对应的浸透率Ki-1Qi对应的浸透率Ki之间知足下式Qi-1即为临界流量临界流速〔vc〕。2〕xx评论试验水敏性：指矿化度较低的钻井液等外来流体进入地层后惹起黏土水化膨胀、分别和运移，从而以致浸透率降落的现象。目的：就是对油藏岩石水敏性的强弱作出评论，并测定最终使储层浸透率降低的程度。测定方法：Kf，而后用次地层水测得岩心KsfKw。Kw/Kf0.30.3~0.7 0.7xx程度强中等弱3〕盐敏评论试验目的：测定当注入流体的矿化度渐渐降低时岩石浸透率的变化，从而确立以致浸透率明显降落时的临界矿化度〔Cc〕。意义：在进展钻井液、完井液等工作流体设计时，应将其矿化度保持在临界矿化度以上，才能防止因黏土矿物水化膨胀、分别而对油气层造成损害。试验程序：第一用模拟地层水测定岩样的盐水浸透率，而后挨次降低地层水的矿化Cc值时为止。临界矿化度确立：4〕碱敏评论试验碱敏性：pH值的工作流体进入储层后，将促使储层中黏土矿物的水化膨胀与分别，并使硅质胶结物构造损坏，促使微粒的开释，从而造成拥塞损害。目的：pH值以及由碱敏惹起油气层损害的程度。意义：在设计各种工作液时，其pH值应掌握在临界pH值以下。方法：pHNaOH溶液配制不一样pHpH12，测定浸透率。pH值确立：5〕酸敏评论试验酸敏性：假设酸化用酸与油气层不配伍，则会与油气层中的某些矿物、流体反响生成积淀或开释出微粒，对孔喉造成拥塞。目的：经过模拟酸液进入地层的过程，用不一样酸液测定酸化前后浸透率的变化，从而推断油气层能否存在酸敏性并确立酸敏的程度。评论试验的步骤：先用地层水测出根底浸透率，再用煤油正向测出注酸前的浸透率K1；反向注入0.5~1.0 倍孔隙体积的酸液，反响1~3h；最终用煤油正向测定注酸后的浸透率率K2。依据两浸透率之比〔K2/K1〕评论。五、工作液对油气目的损害评论评论试验的目的：经过测定工作液侵入油藏岩石前后浸透率的变化，来评论工作液对油气层的损害程度，推断它与油气层之间的配伍性，从而为精选工作液的配方和施工工艺参数供给试验依照。方法：模拟地层的温度和压力条件；用地层水饱和岩样，用中性煤油进展驱替，Ko；在必定压力下反向注入工作液，历时2h，假设2h内不见滤液流出，可延长时间或增大驱替压力；将岩样拿出并刮除滤饼，再次用煤油正向驱替，测定污染后岩样的油相浸透率 Kop浸透率的损害率：Rs=[1—〔Kop/Ko〕]×100%油气层损害的矿场评论目的：对油气层损害进展矿场评论的范围要比室内评论大得多，可反响井筒邻近几十米甚至几百米内油气层的受损程度，同时还可评估保护油气层技术在现场实行后所获得的实质成效。方法：包含对油气层进展试井评论、产量递减剖析和测井评论。不稳固试井法：即在油气井达成以后，经过测定压降曲线或压力恢复曲线时所猎取的不稳固试井数据，对油气层的损害程度作出剖析和评论。表皮系数法表皮系数：是描绘由于近井壁地带的油气层损害而以致流体渗流阻力增加的一个常数。数学表达式：S=[〔Ko/Kop〕-1]1n〔rd/rw〕SS=0，表示油气层无损害，这样的油气井可称为完善井，假设S<0，则以为并底处于超完善条件下，这样的油气井可称为超完善井。均质油气层损害程度的评论标准损害程度略微损害中等损害严峻损害S0~22~10>10条件比与产能比法条件比〔CR〕：re之内的均匀有效浸透率与远离并底、末受损害油气层的有效浸透率之比值产能比〔PR〕：是指在同样的生产压差条件下，油气层遇到损害时的原油产量与未受损害时CRPR1，则损害程度越小。关于同一油气CRPR相等。数学表达式：CR=PR=lg〔re/rw〕/[lgre/rw〕0.4342S]流淌效率法流淌效率表示在猎取同样原油产量的条件下 .油气层遇到损害后的采油指数〔PI〕与未受损害时的抱负采油指数〔PI〕0之比值。计算式：Ef=〔p–pf–0.8684m0S〕/〔p–pf〕式中：Efppfm0表示压力恢复曲线直线段的斜率，S表示表皮系数。由上式可知，假设S值越大，则Ef值越S=0Ef=1污染系数法1DF=1–PR明显，当油气层末受损害DF=0DF>0井底污染半径法井底污染半径〔rd〕反响钻井液等外来流体侵入油气层的深度，是表示损害程度的一项重要指标。以上方法所确立的指标分别从不一样角度反响油气层损害的程度，此中表.也可测得表皮系数。保护油气层的钻井液技术一、对钻井液的要求肯定与油气层岩石相当伍肯定与油气层流体相当伍尽量降低固相含量密度可调，以知足不一样压力油气层近均衡压力钻井的需要二、保护油气层的水基钻井液1〕无固相干净盐水钻井液无机盐：NaCl、CaCl2、KCl、NaBr、KRr、CaBr2ZnBr2等〔1〕NaCl盐水系统1.18g/cm3，增加剂为HEC〔羟乙基纤维素〕和XC生物聚合物。〔2〕KCl盐水系统1.00~1.17g/cm3，KClNaCl、CaCl2复配，构成混淆盐水系KCl3%~7%，其抑制作用就足以猎取充分的发挥。〔3〕CaCl2盐水系统1.39g/cm3，CaCl2NaCl协作使用〔4〕CaCl2-CaBr2 混淆盐水系统密度在1.4~1.8g/cm3 范围，只需参加较少许的聚合物。〔5〕CaBr2-ZnBr2与CaCl2-CaBr2-ZnBr2 混淆系统密度均可高达2.30g/cm3。特长：可防止因固相颗粒拥塞而造成的油气层损害；可在必定程度上加强钻井液对黏土矿物水化作用的抑制性，削减水敏性损害；机械钻速可明显提升。弊端：本钱高，工艺较简单，固控要求严格，对钻具、套管腐化较严峻和易发生漏失等问题，所以在使用上遇到较大的限制。当前，国内外主要将无固相干净盐水液用做射孔液和压井液。有室内试验表示，高矿化度盐水钻井完井液对气层的浸透率产生严峻伤90%以上；无固相的高矿化度盐水压井液对气层浸透率的损害率80%左右。其损害机理主要原由是高矿化度盐水钻井液完井液中的盐组分在干气返排过程中的结晶拥塞问题。〔6〕甲酸盐钻井液甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯等配制而成。特色：2.20g/cm3，150℃性能稳固；易于泵送，环空压耗低；易生物降解，有益于环境保护。水包油钻井液油〔寻常承受柴油〕分别在淡水或不一样矿化度的盐水中，形成的一种以水为连续相、油为分别相的无固相水包油乳状液。以及增粘剂、降滤失剂和乳化剂等。最低密度可达0.89g/cm3。特别合用于技术套管下至油气层顶部的低压、裂痕发育、易发生漏失的油气层。同时，也是欠均衡钻井中的一种常用钻井液系统。无膨润土暂堵型聚合物钻井液构成：++暂堵剂固相颗粒，密度经过参加NaClCaCl2等活性盐进展调节。聚合物增加剂有高粘CMC、HEC、HPAMXC生物聚合物等。原理：在必定的正压差作用下，所参加的暂堵剂在近井壁地带形成内泥饼和外泥饼，可阻挡钻井液中的固相和滤液持续侵入。〔1〕酸溶性暂堵剂CaCO3。承受时应留意其粒径肯定与油气层孔径相般配，使其能经过架桥作用在井壁形成内、外泥饼，从而能有效地阻挡钻井液中的固相或滤液持续侵入。假设储层的均匀孔径，可依照“三分之一架桥规章”选择暂堵剂颗粒的大小。不行以在酸敏储层使用。〔2〕水溶性暂堵剂寻常称为悬浮盐粒钻井液系统。它主要由饱和盐水、聚合物、固体盐粒缓和蚀剂等构成，密度范由于1.04~2.30g/cm3 。由于盐粒不再溶于饱和盐水，因此悬浮在钻井液中，常用的水溶性暂堵剂有详目氯化钠和复合硼酸盐等。这种暂堵剂可在油井投产时，用低矿化度水溶解盐粒而解堵。不宜在强水敏性的储层中使用。〔3〕油溶性暂堵剂油溶性树脂。一类是脆性油溶性树脂，在钻井液中主要用于架桥颗粒，如油溶性的聚苯乙烯、改性酚醛树脂和二聚松香酸等；另一类是可塑性油溶性树脂，其微粒在必定压差作用下能够变形，主要作为充填颗粒。油溶性暂堵剂可被产出的原油或凝析油自行溶解而消退，也可经过注入柴4〕低膨润土暂堵型聚合物钻井液低膨润土暂堵型聚合物钻井液的特色是，在构成上尽可能削减膨润土的含量，使之既能使钻井液猎取安全钻进所肯定的性能，又不对油气层造成较大的损害。其流变性和滤失性可经过承受各样与油气层相当伍的聚合物和暂堵剂来掌握。除了含适当膨润土外，其配制原理和方法与无膨润土暂堵型聚合物钻井液相近似。改性钻井液裸眼钻开油气层的井，为了削减油气层损害，在钻开油气层以前，对钻井液进展改性，以知足保护油气层对钻井液的要求。〔1〕荒弃一局部钻井液后用水稀释，以降低膨润土和无用固相含量。〔2〕依据需要调整钻井液配方，尽可能提升钻井液与油气层岩石和流体的配伍性。〔3〕承受适宜的暂堵剂，并确立其加量。〔4〕降低钻井液的APIHTHP滤失量，改进其流变性和泥饼质量。障蔽暂堵钻井液原理：利用正压差，短时间内，使钻井液中起暂堵作用固体颗粒在井壁邻近形成浸透率靠近于零的障蔽暂堵带〔或称为障蔽环〕，从而能够阻挡钻井液以及水泥浆中的固相和滤液持续侵入油气层。由于障蔽暂堵带的厚度〔一般不该超出3cm。〕远远小于油气井的射孔深度，所以在完井投产时，可经过射孔解堵。其技术重点：〔1〕测出油气层孔喉散布曲线及孔喉的均匀直径。〔2〕按均匀孔喉直径的选择架桥颗粒〔CaCO3〕的粒径，并使3%。〔3〕选择粒径更小的颗粒〔或许为均匀孔喉直径的〕作为充填颗粒，其1.5%。〔4〕再参加1%~2%可变形的颗粒，其粒径应与充填颗粒相当，其溶化点应与油气层温度相适应。这种颗粒寻常从磺化沥青、氧化沥青、白腊、树脂等物质中进展选择。成效：经过实行障蔽暂堵保护油气层钻井液技术〔简称障蔽暂堵技术〕，能够较好地解决裸眼井段多套压力层系储层的保护问题。吐哈油田在陵10-18井使用障蔽暂堵钻井液钻开油层，并经过取心进展检测。检测结果表示，障蔽环的浸透率均小于l×10-3mm2，暂堵深度在0.58~2.09cm 之间。当切除岩心的障蔽环后，浸透率根本上可完整恢复。三、保护油气层的油基钻井液原理：主假设油包水乳化钻井液，由于这种钻井液以油为连续相，其滤液是油，所以能有效地防止对油气层的水敏损害。与一般水基钻井液比照，油基钻井液的损害程度较低。可是，使用油基钻井液钻开油气层时应特别留意防范因潮湿反转和乳化拥塞惹起的损害，同时还应防范钻井液中过多的固相颗粒侵入储层。一般来讲，关于砂岩储层，应尽量防止使用亲油性较强的阳离子型外表活性剂，最好是在非离子型和阴离子型外表活性剂中进展选择。四、保护油气层的气体类钻井流体原理：关于低压裂痕性油气层、稠油层、低压强水敏或易发生严峻井漏的油气层，由于其压力系数低〔0.8〕，要削减正压差造成的损害，需要选择密l.0g/cm3的钻井流体来实现近均衡或欠均衡压力钻井。分类：空气、雾、充气钻井液和泡沫。特色：密度小，钻速快，寻常在负压条件下钻进，因此能有效地钻穿易漏失地层，削减由于正压差过大而造成的油气层损害。空气构成：空气〔有时亦使用自然气〕、缓蚀剂和枯燥剂等。合用：常用于钻开已下过技术套管的下部易漏失地层、强水敏性油气层和低压油气层。特色：此种流体密度最低，负压钻进，自己又不含固相和液相，因此可最大限度3~4倍，拥有钻速快、钻时短、钻井本钱较低等特色。限制：遇到井壁不稳固和地层出水等问题的限制。而且需在井场装备大排量的空气压缩机等专用设施。雾构成：空气、发泡剂、防腐剂和少许水混淆构成。合用：合用于钻开低压、易漏失和强水敏性的油气层。特色：使用这种流体钻井是空气钻井和泡沫钻井之间的一种过渡。当钻遇地层液体〔如盐水层〕而不宜再持续使用于空气作为循环介质时，则可转变为此种钻井流体。其保护油气层的原理与空气钻井流体近似。泡沫构成：其液相〔分别介质〕是发泡剂和水，气相是空气。特色：〔1〕密度范围一般为0.03~0.09g/cm3 ，钻井时呈负压状态，再加上泡沫中液体含量少，所以可大大削减滤液和固相进入储层的机遇。〔2〕由于钻进时其环空流速高达30~1