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1、保护油气层技术主讲人：杨贤友中国石油勘探开发研究院采油所 二00四年八月,讲授内容提纲,一、绪论 二、油气层损害机理 三、保护油气层所需资料及其取得方法 四、保护油气层评价技术 五、保护油气层的完井液技术 六、保护油气层的试油工艺技术,一、绪论,（一）保护油气层的重要性 （二）保护油气层的特点及主要内容 （三）试油保护油气层技术的思路与原则,（一）保护油气层的重要性-总论,各个作业过程都可能损害储层:钻井、完井、试油等，固相/滤液进入储层发生作用，不适当工艺，引起有效渗透率降低,损害储层储层损害的危害性:降低产出或注入能力及采收率，损失宝贵的油气资源，增加勘探开发成本保护储层的作用与意义：是加
2、快勘探速度、提高油气采收率和增储上产的重要技术组成部份，是保护油气资源的重要战略措施，对促进石油工业“少投入、多产出”和贯彻股份公司“以效益为中心”的方针都具有十分重要的作用,（一）保护油气层的重要性 -有利于发现和正确评价油气层,探井损害储层，可将有希望的储层被误判为干层或不具开采价值,搞好钻井、完井、试油保护油气层有利于发现油气层和正确评价油气层辽河荣兴油田：1980年之前钻9口探井，均因储层损害判为没有工业价值；1989年，采用保护储层配套技术重新钻探17口井，均获工业油流，新增含油气面积18.5km2，探明原油储量上千万吨，天然气几十亿立方米。华北岔37井第16和19层，钻井污染，电测
3、解释为水层，射孔试油分别排出59m3和37m3钻井液滤液后，都基本出纯油，分别产油16.5t/d和11.7t/d。,（一）保护油气层的重要性 -有利于提高产能及开发效益,保护储层可减少储层损害，有利于提高储层产能及勘探开发效益新疆夏子街油田，勘探初期用普通钻井液钻井，日产油仅36t；投入开发时，用保护储层钻井液钻开油层，完井后投产，日产油一般89t，最高达每天24t，储层级别从三类提高到二类。吐哈温米油田，开发方案设计需压裂投产才能达到所需产能，但钻167口开发井时，全面推广使用与储层特性配伍的钻井完井保护油层技术，射孔后全部井自喷投产，单井产能比设计产量提高20-30%。使用的保护储层技术每
4、口井多投入10000元，却省掉了压裂工序，节省费用几十万元。,（二）保护油气层的特点及主要内容,试油保护油气层技术的主要内容 （1）基础资料的收集与储层潜在损害分析 （2）储层敏感性与钻井完井液损害评价技术 （3）储层损害机理研究 （4）保护储层射孔压井液所须处理剂研制与评选 （5）保护储层的射孔压井液技术 （6）保护储层的试油工艺技术 （7）油气层损害现场诊断与矿场评价技术,（二）保护油气层的特点及主要内容,保护油气层技术的主要特点 1、涉及多学科、多专业和多部门的系统工程由于油气层损害的普遍性和相互联系性，使钻开油层、测试、完井、试油、增产、投产等每一个生产作业过程均可能使油气层受到损害，
5、而且，前一过程的油气层损害会影响后一过程的生产作业效果，后一过程没有搞好保护油气层工作，就有可能使前面各项作业中获得的保护油气层成效部分或全部丧失。所以，保护油气层技术是一项系统工程。,（二）保护油气层的特点及主要内容,2、具有很强的针对性尽管油气层特性有共性的东西，其损害机理与防治措施也有共同之处。但是，由于不同油气层的沉积环境与沉积时代的差异，导致了不同油气层具有各自的个性；即使是同一油气层，处于不同的开发阶段，其特性参数亦会发生变化；此外，相同作业在不同工矿下所诱发的油气层损害也不完全相同，由此造成的储层损害机理也不一定相同，这就决定了保护油气层技术具有很强的针对性。因此，在确定每项作业
6、的保护油气层技术措施时，应依据施工时油气层的特性和工况条件来研究确定针对性的保护油气层技术，否则，可能不会收到预期的效果，甚至可能会导致相反结果。,（三）试油保护油气层技术的思路与原则,试油保护油气层的技术思路 可以归纳为以下四个方面： （1）获取试油保护油气层技术研究所需的基础资料，分析潜在损害因素与机理 （2）分析评价钻井完井过程损害储层的类型、程度及原因 （3）研究评价针对性的保护储层试油技术 （4）试油保护油气层技术现场试验、效果评价与完善推广,（三）试油保护油气层技术的思路与原则,试油保护油气层应遵循的原则1、解除钻井损害，减少试油损害原则 2、针对性原则 3、配伍性原则 4、效果与
7、效益结合原则,二、损害机理,(一）概述 （二）油气层损害内因 （三）油气层损害外因 （四）外因作用下的油气层损害机理 （五）油气层损害特点,(一）概述,1、油气层损害机理定义 2、研究油气层损害机理的目的意义 3、油气层损害实质 4、油气层损害类型,1、油气层损害机理定义,油气层损害的原因、过程和结果原因：什么因素引起油气层损害 过程：怎样发生的油气层损害纯物理作用纯化学作用物理/化学共同作用生物作用物理化学生物共同作用 结果：油气层损害会产生什么后果,2、研究油气层损害机理的目的意义,认识和诊断油气层损害原因、过程和结果为制定针对性的保护或解除措施提供依据,3、油气层损害实质,内因+外因 有
8、效渗透率下降 内因：油气层潜在损害因素油气藏类型油气层敏感性矿物油气层储渗空间特性油气层岩石表面性质油气层流体性质 外因：引起油气层损害的条件工作液的性质生产或作业压差 温度生产或作业时间环空返速 有效渗透率下降：渗流空间缩小 绝对渗透率降低流动阻力增加 相对渗透率降低,4、油气层损害类型,缩小或堵塞渗流空间的损害 外界固相颗粒侵入堵塞储层微粒水化膨胀/分散微粒运移出砂无机沉淀(包括二次沉淀)有机沉淀应力敏感压缩岩石细菌堵塞射孔压实 增加流动阻力的损害水锁效应贾敏效应乳化堵塞高粘液体损害润湿性反转流体分布状态改变,（二）油气层损害内因,1、油气藏类型 2、油气层渗流空间 3、油气层敏感性矿物
9、4、油气层岩石表面性质 5、油气层流体性质,1、油气藏类型-分类,1)按岩性分为:碎屑岩(主要为砂岩)油气藏碳酸岩油气藏砾岩油气藏 2)按储集空间特点分为：粒间孔隙型，如砂岩油气藏裂缝孔隙型，如碳酸岩油气藏裂缝性油气藏，如变质岩、火成岩,3)按储层渗透性分为：特高渗油气藏: K2000md高渗油气藏：500mdK2000md中渗油气藏： 100mdK500md低渗油气藏: 10mdK100md特低渗油气藏; K10md 4)按储层流体性质分为：气藏凝析气藏稀油油藏稠油油藏,1、油气藏类型-与储层损害关系,1)高渗透和裂缝性油气藏易发生较严重的固相堵塞损害，不易发生水锁损害 原因：流动通道较大，
10、固相颗粒可侵入很深，液相侵入易于返排2)稠油油藏和高渗透油藏易产生出砂损害 原因：这两类油藏一般胶结不好，受流体流动冲击易散架3)低渗和特低渗油气藏易发生较严重的水锁和水敏损害，不会发生严重的固相堵塞损害 原因：这两类油气藏一般孔喉小，泥质含量高，固相不易进入，液相进入难以返排和易引起粘土膨胀,1、油气藏类型-与储层损害关系,不同渗透性油藏的水锁损害实验结果表,1、油气藏类型-与储层损害关系,(4)低渗透的气藏比低渗透的油藏水锁损害更严重原因：水取代气比水取代油更容易，水可进入更小的气藏孔道，返排过程中气又难以驱走小孔道中的水,低渗透油藏和气藏的水锁损害实验结果表,1、油气藏类型-与储层损害关
11、系,(5)高粘油藏易发生有机沉淀堵塞损害 原因：高粘原油含较高的蜡质、胶质和沥青质，温度、压力变化易析出这些物质(6)多数砂岩油藏都存在程度不同的速敏和水敏损害 原因：几乎所有砂岩油藏都含有一定的地层微粒和水敏粘土矿物,1、油气藏类型-与储层损害关系,不同渗透性砂岩油藏的敏感性损害类型表,2、油气层渗流空间-概念,储层岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质占 据的空间称为渗流空间或孔隙空间，渗流空间由孔隙和喉 道构成。孔隙：骨架颗粒包围着的较大空间孔隙大小反映储集能力喉道：两个较大空间的收缩部分喉道大小和形状控制渗透能力渗流空间反映了储层的储集性和渗透性,2、油气层渗流空间-表征,孔隙结构指
12、岩石的孔隙和喉道的类型、大小、分布及 相互连通关系 1）孔隙类型,砂岩储集层 粒间孔隙 微孔隙杂基内微孔隙矿物解理缝和岩屑内微孔隙 纹理及层理缝 溶蚀孔隙溶孔铸模孔颗粒内溶孔和胶结物内溶孔 晶体再生长晶间孔隙 裂缝孔隙,碳酸岩储集层 原生孔隙 溶蚀孔隙 生物钻孔和潜孔孔隙 收缩孔隙 裂缝,砂岩孔隙类型示意图（1）,粒间孔隙,杂基内微孔隙,矿物解理缝,岩屑内粒间微孔,砂岩内层理缝,砂岩内溶孔,砂岩孔隙类型示意图（2）,铸模孔隙,峰窝状粒内溶孔,颗粒内溶孔,晶体再生长晶间隙,构造裂缝,粒间孔隙（薄片）,特大粒间孔隙（薄片）,岩屑内粒间微孔（薄片）,杂基内微孔隙（薄片）,岩石内溶孔（薄片）,鲕粒内溶
13、孔（薄片）,矿物解理缝（薄片）,胶结物内裂缝（薄片）,颗粒内溶孔（薄片）,蜂窝状粒内溶孔（薄片）,2、油气层渗流空间-表征,2) 喉道类型 孔隙喉道分类 缩颈孔喉：喉道是孔隙的缩小部分 点状孔喉：喉道是可变断面的收缩部分 片状孔喉：喉道是孔隙被压缩的狭长部分 管束状孔喉：喉道由一组细小的孔道组成,缩颈喉道,点状喉道,片状喉道,弯片状喉道,管束状喉道,2、油气层渗流空间-表征,不同类型孔喉的主要特征,2、油气层渗流空间-表征,3) 孔隙结构参数,孔喉大小 常用如下参数表示主要流动喉道半径均值Rz最大连通喉道半径Rd喉道半径均值Rm孔喉中值R50 上述参数越大，孔喉越大,孔喉分布 用下图表示 孔隙
14、喉道频率分布直方图 横坐标表示喉道半径 纵坐标表示相应的分布频率 孔隙喉道频率分布曲线 直方图各直方顶边中点的连线 累计频率分布曲线 横坐标表示喉道半径 纵坐标为累计频率 正态概率曲线 横坐标为-LOG2D 纵坐标为累计频率,孔隙喉道频率分布直方图及频率分布曲线图,2、油气层渗流空间-表征,3) 孔隙结构参数,孔喉弯曲程度 用结构系数F表示 F值越大，孔喉弯曲程度越大F1.0 弯曲孔喉道,孔隙连通程度 最小未饱和孔隙体积百分数Smin Smin越小，孔隙连通性越好 退汞效率We We越大，孔隙连通性越好 孔喉配位数： 一个孔隙连通的喉道数 配位数越小，孔隙间连通性越差,2、油气层渗流空间-表征
15、,4)孔隙度和渗透率,孔隙度和渗透率是从宏观角度来描述储层的储渗空间特性的参数。孔隙度衡量岩石储集空间多少及储集能力大小;渗透率度量储层岩石渗透流体能力大小孔隙度与渗透率的关系一般孔隙度高，渗透率大;有些情况孔隙度高，渗透率不一定大;渗透率与油气层损害的关系更密切渗透率与孔隙结构的关系孔喉大、分布均匀、弯曲程度小和孔隙连通性好,则渗透率较高；否则，渗透率较低,2、油气层渗流空间-影响因素,1)碎屑成分影响岩石的强度、表面性质和孔隙类型2)骨架颗粒的大小、形状和分选 大小：颗粒大，粒间孔隙大，渗透率大 形状：表面粗糙、颗粒圆度和球度较低，则孔隙度较小，渗透性较差 分选：分选越好，孔隙度越大，渗透
16、性越好3)填隙物的含量和成分 成分：影响胶结的紧密程度 含量：填隙物含量越高，孔隙度越低，渗透性越差,2、油气层渗流空间-影响因素,4)胶结类型常见砂岩胶结类型 A.接触式胶结胶结物极少，粒间孔，孔隙度和渗透率极好 B.薄膜式胶结胶结物呈带状分布于碎屑颗粒周围，粒间孔，物性好，此类 储层少见 C.孔隙式胶结粒间孔绝大部分或全部被胶结物微孔代替，物性主要受胶结 物成分影响 D.基底式胶结填隙物含量高，孔隙为微孔，物性极差，主要受胶结物成分 影响,2、油气层渗流空间-与储层损害关系,1)孔隙类型与油气层损害的关系粒间孔隙和裂缝型储层，易受固相损害；微孔隙储层，易受液相损害 2)孔喉类型与油气层损害的关系缩颈喉道：固相侵入、出砂点状喉道：微粒堵塞，水锁，贾敏片状喉道：微粒堵塞，水锁，水敏管束状喉道：水锁，水敏 3) 孔喉大小与油气层损害的关系孔喉越大，越易受到固相侵入损害孔喉越小，越易受到液相的损害,
