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1、1一、国内外油气层保护技术调研一、国内外油气层保护技术调研（一）国内外油气层保护技术发展概况（二）疏松砂岩油田开发中的油层保护技术二、孤东三区储层基本概况二、孤东三区储层基本概况（一）孤东三区概况（二）储层特征（三）存在问题三、储层潜在损害因素分析三、储层潜在损害因素分析（一）储层潜在损害因素分析（二）运用储层保护专家系统分析储层的潜在损害四、储层敏感性评价四、储层敏感性评价（一）岩心的制备（二）敏感性评价实验五、配伍性研究五、配伍性研究（一）静态配伍性研究（二）动态配伍性研究六、常规入井液对储层伤害研究六、常规入井液对储层伤害研究（一）常规入井液性能指标测定（二）入井液综合评价七、油层保护措
2、施七、油层保护措施（一）入井液指标确定（二）推荐的洗井作业屏蔽暂堵技术（三）推荐的疏松砂岩稳定技术2一、国内外油气层保护技术调研一、国内外油气层保护技术调研（一）（一）国内外油气层保护技术发展概况国内外油气层保护技术发展概况1 1、国外油气层保护技术发展概况、国外油气层保护技术发展概况1974 美国石油工程师学会（SPE）召开了第一届“控制地层损害国际会议” ，使国际油气层保护研究工作纳入了正规化的发展轨道。国际油气层保护技术的发展大致可以分为三个阶段：（1）70 年代前以钻井、完井泥浆基本成份伤害特征为主要研究内容的油气层保护技术起步阶段这一阶段中，人们在实践中认识到，粘土膨胀和孔隙堵塞可能
3、是损害油气层的原因，储层裸露于淡水中，那怕是很短时间的正钻井，也会使其受到严重的永久性损害。这些渗透率损害归咎于岩石中的粘土膨胀和孔隙空间的堵塞。在那个阶段中，人们还对静态、动态条件下对被钻井液侵入或裸露于流体中的岩心引起的孔隙堵塞进行了研究，开始评价泥浆固相侵入储层，引起渗透率下降的危害。试验发现，水敏性砂岩岩心有胶体状粘土排出，至此人们首次把渗透率损害不仅和粘土膨胀而且和颗粒运移及某些化学作用联系起来。因此，人们开始研制新型钻井液和粘土稳定剂。随着钻井新工艺、新技术的发展，钻井液体系也不断被改进。其中最突出的是不分散低固相钻井液。其它的象深井钻井液、石膏钻井液、氯化钾钻井液及乳化钻井液都是
4、在这一阶段发展起来的。此外，人们还发现，射孔作业中固相侵入和损害较为严重。为了防止这些问题的发生，人们开始研究失水速率低、比重可控制的清洁无固相流体，如非堵塞性乳化液等。（2）80 年代以机理性研究兴起为标志的发展阶段1986 年，Basan 系统总结了储层的定性损害机理，从毛细现象、固相侵入、结垢及岩石储层自身损害因素等几方面进行了全面的论述。强调储层孔喉结构和敏感性矿物空间分布的重要性，在此基础上提出损害储层的 10 项指标。并对储层潜在损害因素作了排序。他认为微粒运移是造成储层损害最普遍的原因，其次是乳状液/水锁堵塞，第三是润湿反转及结垢等问题。正因为微粒运移对储层损害影响最大，所以七十
5、年代以来对此进行了大量研究工作。主要结论有：地层中运移的微粒是大量细小的颗粒，其成分既有粘土矿物，也有非粘土矿物，包括各种化学沉淀物；泥浆架桥尺寸必须满足 1/3 规则，即要求桥堵颗粒的直径必须大于或等于地层介质孔隙尺寸的 1/3，其浓3度至少为泥浆固相颗粒的 5；二种以上不混合流体流过孔隙时，流体相对流量和微粒润湿性界面张力对移动有强烈的影响，只有在润湿相流动时微粒才能移动；影响微粒运移的因素中，既有化学因素的影响，也有物理及力学因素的影响。后来，Giorgi（樊世忠，1995）系统总结了 50 年代以来储层损害的机理研究工作，他认为应从以下五点开展机理研究工作：首先搞清楚地层损害基本影响成
6、份。研究井眼与储层间的物理、化学和生物现象的性质、延续时间和作用的强度。研究发生的这些现象和损害机理性质、强度的关系。研究改变影响损害机理性质强度的岩石流体体系。研究这些改变对生产产量的影响。此外，Giorgi 还着重介绍了润湿性改变，水锁，凝析气层液锁，气锥或水锥，毛细管压力的改变，粘土膨胀，微粒运移，无机盐沉淀，注 CO2导致无机物沉淀，酸化引起的沉淀，碳酸盐的溶解、沉淀，外来固相的堵塞，储层固相物堵塞，机械力学方面的损害，酸渣，蜡堵，乳状液堵塞，细菌损害，沥青沉淀等 22 项损害因素。并指出储层损害最基本的场所是岩石储层流体系统，研究重点是储层特征。为了防止泥浆滤液和固相颗粒的侵入，稳定
7、地层中的粘土，国外研制了多种增粘剂、降滤失剂和粘土稳定剂，如羟乙基淀粉、羟乙基纤维素、生物聚合物、有机磷化合物等。80 年代中后期又开发了新型磺化聚合物、乙烯基酰胺和乙烯基磺酸盐聚合物等新型聚合物降滤失剂。为了保护低压油气层发展了气体型钻井完井液。（3）90 年代油层保护各项技术大发展阶段。这一阶段中，在机理性油气层保护分析方面，已由定性、半定量向着完全定量发展。损害机理着重讨论了三个基本过程，即微粒的产生、微粒的捕集和孔隙的清扫。并着重研究粘土的膨胀，外来固相的入侵，微粒的产生、运移和滞留等造成的地层损害。随着电子技术的不断发展，90 年代初，X 衍射荧光分析技术、CT 扫描技术、核磁共振和
8、岩相图像分析技术等不断用于岩相分析。X 衍射荧光分析技术主要用来观察固结和未固结岩心中重晶石和钻井泥浆损害的程度和范围；CT 可以在不改变岩样外部形态，也不改变其内部结构的条件下定量分析岩心的内部结构及其变化。核磁共振可以微观地测试岩石孔隙或裂缝中流体的分布状况及流动情况，定量研究流体与流体、流体与岩石之间的相互作用，确定润湿性等界面特性等。这些分析手段为油气层保护技术的发展提供了许多新的机遇。另外，90 年代初开始，水平井油层保护和稠油热采过程中的油层保护越来越受到人们的重视。由于水平井钻井、完井液在其设计上有若干特殊要求，因此它的性能、用途以及组成等也有别于普通钻井完井液。水平井钻井完井液
9、4的发展趋势是发展水基暂堵型体系。负压钻井、好的完井方法和完井液是减小水平井储层损害的有效措施。对稠油热采过程中地层损害机理的研究表明，矿物转换、矿物溶解、润湿性转变和乳化物形成是稠油热采过程中最主要的损害类型。并且温度起至关重要的作用。专家预测，今后几年，保护油气层技术发展的重点为：油气层损害机理的快速诊断技术、针对裂缝性油藏的钻井液暂堵技术、探井保护油气层技术以及欠平衡钻井技术等。2 2、国内油气层保护工作的进展情况、国内油气层保护工作的进展情况我国的油气层损害机理研究工作始于 80 年代初期，1986 年油气层保护工作被正式列为“七五”国家重点科技攻关项目，开展了“保护油气层钻井完井技术
10、”研究。选择了华北油田、辽河油田、中原油田、四川油田、长庆油田等五个油田七种储层类型进行机理研究。研究中首次采用了 X 衍射全岩定量分析和扫描电镜冷冻干燥制样及通过测定毛细管压力快速评价岩心损害的方法；开发了人工包封制备松散岩心样品的技术及微观模型可视技术；制定了砂岩储层敏感性评价岩心流动试验程序标准 。通过对实验区块系统的剖析及定量研究，抓住了主要损害因素，为后继保护技术的制定提供了依据。与国外相比，我国的机理研究更为深入，具有自己的特色。主要表现在以下几个方面：在钻井液动、静滤失规律的研究中，不仅对内外泥饼的形成与对油气层损害的影响，泥饼的结构和动静滤失的差别以及在钻开油气层过程中影响固相
11、颗粒侵入的主要因素做了深入研究，而且提出了将影响固相颗粒侵入储层不利因素转变为有利因素的辩证思路；在用数学模型分析储层中微粒运移的机理时，针对国外专家研究工作的局限性，对 37m 以下的地层微粒所受的力进行了研究，从而对微粒水化膨胀造成分散的临界浓度微粒起动的临界速度及其影响因素有了新认识；将理化分析与扫描电镜、微观模型等可视技术紧密结合，用于酸敏及水锁损害研究。在“七五”攻关的基础上，90 年代我国油气层保护技术逐渐完善并进入推广应用阶段。比较成熟的技术有以下 5 种：（1）油气层保护分析、评价技术与 80 年代相比，90 年代储层伤害分析评价技术有以下特点：室内试验评价技术更加符合油藏实际
12、条件；多种评价资料的综合解释及评价方法的进一步优化，特别是机理性油气层保护分析与敏感性特殊岩性分析的综合应用，使保护储层分析技术更加完善；地层伤害微观机理的深化与量化；宏观研究领域的拓宽；机理性分5析保护储层数据库和知识库建立；损害机理研究逐步向数值模拟和智能化软件技术方向发展；机理分析为勘探工程服务的趋势加强。（2）优化钻井液完井液保护油气层技术钻井过程中易造成储层损害的是钻井液与完井液。由于钻井完井液的侵入，破坏了油气层的物理化学平衡状态，使油气层渗透率受到不同程度的损害。损害的恢复是相当困难并且往往要付出昂贵的代价。因此，使用保护油气层的钻井液、完井液是钻井完井中保护油气层的重要措施。目
13、前我国的钻井液、完井液及其处理剂，针对我国七种油气藏特点，已经形成水基、油基、气体型三大类 63 种配方。（3）钻井屏蔽暂堵技术90 年代初期，西南石油学院及新疆油区首次在国内研究成功“屏蔽暂堵技术” ，它适用于各类油藏。在全国油区推广应用后，取得了很好的经济效益。（4）完井射孔作业中保护油气层技术90 年代以来，我国射孔技术迅速发展，在大量推广清水过油管射孔技术的同时，开展了负压射孔及优质射孔液的现场试验。射孔液研制围绕稳定粘土、防止固相侵入、降低滤失、降低表面张力、酸溶解堵等多方面进行，常用的射孔液有：无固相的清洁盐水液，无固相聚合物盐水液，暂堵性聚合物射孔液，阳离子有机聚合物射孔液。低浓
14、度酸液等。（5）注水开发中的保护油气层技术注水开发是我国大多数油田提高采收率的主要措施，取得了很好的开发效果。技术关键就是注意保护储层使其在长期注水中不因水质的影响而受到损害。注水保护储层的关键在于合格的注水水质。（二）疏松砂岩油田开发中的油层保护技术（二）疏松砂岩油田开发中的油层保护技术1、砂岩油层伤害的主要因素油气层保护涉及的影响因素比较多，有先天客观的油藏地质条件原因，也有施工作业中的后天人为因素的影响。先天因素主要是储层物性，地层流体性质，如储层的岩性、骨架颗粒特征、胶结特征、粘土矿物及地层微粒特征、储集空间、地层油气水性质等因素。后天因素主要是指措施作业导致的外来固相、工作液或注入水
15、。主要是钻井、完井、试油、检泵、大修、措施作业等导致储集层近井壁带流体渗流能力的下降。（1）储集层损害的内因储集层岩石学特征的影响6油气藏类型不同，储集层岩石骨架颗粒和填隙物等岩矿组织结构、成份、含量、分布也不同。砂岩油气藏是以粒间孔隙为主的孔隙型储集层。包括四种基本组成部分，即碎屑颗粒、杂基、胶结物和空隙。杂基和胶结物又可合称为填隙物。这四种组成部分直接决定了储集层岩石的基本特征。其中碎屑颗粒是构成碎屑岩储集层空间的框架部分，其成分主要是石英、长石、岩屑。它的成分、形状、大小对油气流态或驱替流体的流态有直接影响。一般情况下，对于洁净砂岩来说骨架颗粒大小与孔隙度成反比，而与渗透率成正比。渗透率
16、还随颗粒分选性而变化，分选性差，渗透率降低。填隙物是填充在骨架颗粒之间的细小物质，包括杂基与胶结物两部分。其中杂基是指碎屑岩中与粗的骨架颗粒（如砾、砂）一起沉积下来的起填隙作用的细粉砂物质和粘土物质，如高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥石等，有时混有碳酸盐灰泥和铁质，并常与粘土杂基混合出现。它们是储集层敏感性的内在因素。胶结物是对骨架颗粒起胶结作用的化学沉淀物。就是指骨架颗粒之间孔隙内各种化学沉淀的结晶或非结晶的自生矿物。这些自生矿物形成于骨架颗粒之间的孔隙中，无论是以充填衬垫或是以桥接的方式分布于孔隙中，它们都是优先与进入地层内的流体接触，并发生物理、化学和物理化学作用导致地层损害。据报导，储层敏感性矿物共分为五类：水敏性矿物：包括有绿泥石/蒙脱石混层、伊利石/蒙脱石混层、蒙脱石、降解伊利石、降解绿泥石、水化白云母等。酸敏性矿物：包括盐酸敏感性矿物和土酸敏感性矿物两类。盐酸敏感性矿物有蠕绿泥石、鲕绿泥石、绿泥石/蒙脱石、海绿石、水化黑云母、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等；土酸敏感性矿物有石灰石、白云石、钙长石、沸石类
