地層保護(hù)技術(shù)展望

地層保護(hù)技術(shù) 目 錄 一、概況 二、地層傷害機(jī)理 三、地層傷害的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià) 四、地層傷害的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià) 五、地層傷害的預(yù)防和治理 地層傷害 ：通用的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，系指由于各種不利作用所造成的儲(chǔ)層滲透率的損失。 地層傷害在 操作上 、 經(jīng)濟(jì)上 均不期望出現(xiàn)。 地層傷害是石油工業(yè) 頭痛且代價(jià)昂貴 的事。 地層傷害的評(píng)價(jià)、控制、補(bǔ)救，是解決 油藏有效開(kāi)發(fā)最重要的課題之一。 地層傷害在鉆井、采油、壓裂、修井均可發(fā)生。 地層傷害 未必可逆 。 進(jìn)入空隙介質(zhì)的東西 未必出的來(lái) 。 避免 地層傷害要比力求將其治好更重要。 引起地層傷害的基本作用 ：物理化學(xué)作用、化學(xué)作用、水動(dòng)力作用、熱作用、機(jī)械作用。 5種。 概況 一、概況 常見(jiàn)的地層傷害機(jī)理和排序 第一部分：地層傷害機(jī)理 儲(chǔ)層 物性原因引起地層傷害 孔隙介質(zhì) 中的顆粒作用引起的地層傷害 敏感性礦物 儲(chǔ)層物性原因引起地層傷害 潤(rùn)濕性的反轉(zhuǎn) 實(shí)驗(yàn)室物性測(cè)試 沉積多孔地層形成經(jīng)歷 2各階段 ：沉積物沉積、各種壓實(shí)和蝕變作用。 四種成巖作用 ： 顆粒的機(jī)械變形、 顆粒的礦物的溶解、 顆粒的蝕變 ,空隙充填物、粘土、膠結(jié)物 其它物質(zhì)的沉淀。 這些特征決定了潛在的地層傷害。 敏感性礦物 自生粘土礦物的特性 自生粘土礦物的描述 自生粘土礦物的典型問(wèn)題 敏感性礦物的分類(lèi) 水敏和鹽敏礦物 ：主要有蒙脫石、伊利石和綠泥石。 堿敏礦物 ：主要有長(zhǎng)石、微晶石英、各類(lèi)粘土礦物和蛋白石。 酸敏礦物 ：主要有鐵綠泥石、鐵方解石、鐵白云石、方解石、石灰石、云母和各類(lèi)粘土礦物。 速敏礦物 ：主要有石英、長(zhǎng)石、方解石。 潤(rùn)濕性的反轉(zhuǎn) 潤(rùn)濕性 ：固體骨架對(duì)水相和油相的有限親和性。潤(rùn)濕性是巖石的一個(gè)重要特征，影響到 油層流體的分布 、 毛細(xì)管力 、 相對(duì)滲透率和流體性質(zhì) 。 接觸角 ；大于 90度。潤(rùn)濕性弱，小于 90度，潤(rùn)濕性強(qiáng)，等于 90度中性。 實(shí)驗(yàn)室物性測(cè)試 ：非破壞性，分析小于 4 ：從醫(yī)學(xué)發(fā)展來(lái)的，成像識(shí)別高滲孔道，分析孔隙巖石蝕變。 巖石圖像分析（ ：通過(guò)圖像推斷結(jié)構(gòu)參數(shù)、顆粒大小、分布、孔隙大小、滲透率、等。 偏振光顯微鏡（ ：測(cè)定孔隙中非晶物質(zhì)。 確定鉆井液侵入剖面。 掃描電子顯微鏡（ ：孔隙中的填充物分析。 薄片巖石學(xué)（ ：用巖樣薄片確定結(jié)構(gòu)、分選、原生與次生孔隙度。裂縫類(lèi)型、自生粘土礦物的位置膠結(jié)物、等。 其它方法 ：核磁共振波譜法（ 聲波技術(shù)等。 概要： 由于物理化學(xué)、化學(xué)、水動(dòng)力、機(jī)械作用，導(dǎo)致細(xì)粒的松動(dòng)、產(chǎn)生、運(yùn)移、沉淀，造成地層傷害。 顆粒的三種來(lái)源 ： （ 1）注入流體帶來(lái)的 外部顆粒 ，例如：完井、修井、注水、增產(chǎn)措施等過(guò)程。 （ 2） 原地顆粒 的運(yùn)移，由于注入介質(zhì)的不配伍，以及巖石流體的相互作用，造成原地顆粒運(yùn)移。 （ 3） 顆粒的產(chǎn)出 ，由于化學(xué)反應(yīng)、無(wú)機(jī)、有機(jī)沉淀造成顆粒的產(chǎn)出。 孔隙介質(zhì)中的顆粒作用引起的地層傷害 顆粒被流體攜帶，有 4種主要的機(jī)理運(yùn)移 ； 擴(kuò)散、吸附、沉淀、水動(dòng)力 影響顆粒運(yùn)移的 6種因素； 分子力、電動(dòng)相互作用、表面張力、流體壓力、摩擦力、重力。 孔隙介質(zhì)中的顆粒作用引起的地層傷害 各種顆粒的作用 各種顆粒的作用 孔隙介質(zhì)中晶體的生長(zhǎng)和結(jié)垢 概況： 為了提高采收率，注入流體和化學(xué)劑，引起近井流體、溫度、壓力的改變，在新的熱動(dòng)力和化學(xué)平衡條件下，沉淀物產(chǎn)生、聚集、晶體生長(zhǎng)、結(jié)垢。 沉淀物是通過(guò)潤(rùn)濕性的改變和滲透率的改變?cè)斐傻貙觽Φ?，同時(shí)造成油管結(jié)垢和堵塞喉道。 結(jié)晶分四步 ：超飽和 出現(xiàn)晶體小晶核 晶體生長(zhǎng) 晶粒聚集。 無(wú)機(jī)沉淀 巖石和鹽水作用 ：硬石膏（ 石膏（ 重晶石（ 硫酸鎂（ 酸溶解和鐵礦物沉淀 ： H)3凝膠、磁黃鐵礦（ 黃鐵礦（ 赤鐵礦（ 磁鐵礦（ 粘土礦物的沉淀 ：高嶺石的堿溶解和沉淀產(chǎn)生四氫氧化硅凝膠 H)4。 表面活性劑沉淀 ：聚合物 有機(jī)沉淀 主要是蠟和瀝青質(zhì)。蠟是惰性物質(zhì)，瀝青質(zhì)是活性物質(zhì)，均表現(xiàn)為黏稠和沉淀物可變形，封堵喉道，降低滲透率。沉淀不可逆。但可用有機(jī)溶劑溶解。 瀝青質(zhì)： 高度縮合的聚芳結(jié)構(gòu)或分子，含有雜原子（ N、 O、 S）以及金屬（ 以懸浮形式存在于石油中，被膠質(zhì)包圍而穩(wěn)定 . 膠質(zhì)： 芳香烴和極性分子，含有雜原子和金屬離子，圍繞在瀝青質(zhì)的周?chē)?，溶于油，有助于瀝青質(zhì)的懸浮，在一定溫度下，表面具有活性，自身可逆膠束，多分散， 石蠟： 主要是脂族烴（直鏈和支鏈），在采油和加工的過(guò)程中有液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，現(xiàn)場(chǎng)的沉淀物中常含有芳香族、環(huán)烷、瀝青分子等，這種混合物常叫蠟。 瀝青 ：石油不可蒸餾部分的殘余物。含有瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、石蠟成分。 瀝青質(zhì)的特性 第二部分：地層傷害的室內(nèi)評(píng)價(jià) 巖心的作用 ：在模擬地層條件下用巖心做流動(dòng)試驗(yàn)，研究潛在的地層傷害，避免傷害地層的方法，和被污染地層的補(bǔ)救措施。 措施和方法的制定 ：利用巖心做各種試驗(yàn)，通過(guò)得到定量的信息，進(jìn)行分析，快速評(píng)價(jià)和篩選各種方案。 污染治理方法的制定 ：利用被污染的巖心做各種試驗(yàn)，通過(guò)得定量到的信息，進(jìn)行分析，快速評(píng)價(jià)和篩選各種方案。 1、流體流體間的反應(yīng)； 乳化堵塞、無(wú)機(jī)沉淀、有機(jī)沉淀。 2、流體巖石間的反應(yīng)： 顆粒的移動(dòng)、運(yùn)移、沉淀； 外源顆粒的移動(dòng)、運(yùn)移、沉淀； 顆粒和孔隙介質(zhì)性質(zhì)的改變，如：吸收、吸附、潤(rùn)濕性改變、顆粒膨脹等作用。 其它傷害：對(duì)流吸滲、顆粒的磨蝕、等。 室內(nèi)評(píng)價(jià)的分類(lèi) 試驗(yàn)裝置 1、幾種巖心夾持器 2、幾種裝置流程 3、操作標(biāo)準(zhǔn) 4、巖相分析 1、幾種巖心夾持器 1、幾種巖心夾持器 2、幾種裝置流程 2、幾種裝置流程 3、巖相分析 3、巖相分析 3、巖相分析 第三部分：地層傷害的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià) 重要性： 1、搞清產(chǎn)量提前下降和地層傷害的 原因 ； 2、在產(chǎn)量下降之前和地層傷害之前，有足夠的時(shí)間采取必要的 補(bǔ)救措施 。 幾個(gè)觀(guān)點(diǎn)：（ 997年指出） 1、沒(méi)有那一項(xiàng)試驗(yàn)和手段能夠提供地層傷害判別和評(píng)價(jià)說(shuō)需的最恰當(dāng)?shù)男畔?，從歷史角度觀(guān)察而不是孤立觀(guān)察所得出的地層傷害存在及其類(lèi)型的診斷更為全面。 2、傷害機(jī)理的判別要求采用系統(tǒng)的方法來(lái)研究、規(guī)劃和評(píng)價(jià)所有現(xiàn)有的信息。 3、評(píng)價(jià)的三個(gè)階段：一、量化已有的傷害程度；二、診斷已有的井下傷害機(jī)理；三、室內(nèi)研究以增加特殊機(jī)理的了解；能量化的常有方法：試井、測(cè)井、歷時(shí)擬合、生產(chǎn)變化、流體分析等。 診斷與評(píng)價(jià) 4、綜合診斷流程 評(píng)價(jià)的幾個(gè)指標(biāo) 表皮系數(shù) ：表現(xiàn)的井筒半徑 滲透率變化指數(shù) ：滲透率的減少值 /原始的滲透率。 粘度變化指數(shù) ：粘度的減少值 /原始的粘度。 傷害比 ： 近井流量的變化值 /未污染前的流量。 傷害的深度 ： 傷害的距離。 主要的方法 1、 不穩(wěn)定試井 （壓力時(shí)間），得到 皮系數(shù)。 2、 動(dòng)態(tài)分析 ；產(chǎn)狀的變化，油井、水井、氣量的變化，其它參數(shù)的變化。 3、 專(zhuān)家系統(tǒng)的診斷 。 第四部分：地層傷害的控制與補(bǔ)救 控制與補(bǔ)救是油藏 開(kāi)發(fā) 和 成本管理 最主要的問(wèn)題之一。是一門(mén)科學(xué)，也是一門(mén)藝術(shù)。 有機(jī)沉淀 幾個(gè)觀(guān)點(diǎn)； 1、 1999年）最早提出了地層傷害的定義：有不可避免和不可控因素造成、不可量化的無(wú)法預(yù)知的產(chǎn)量下降的不可見(jiàn)傷害。 2、“地層傷害無(wú)所謂，可以通過(guò)酸化、壓裂等方法解除”，的認(rèn)識(shí)是不對(duì)的，在技術(shù)上、成本上均不成立。 3、 預(yù)防地層傷害經(jīng)濟(jì)效益更好 ，是解決地層傷害最好的方法。但在實(shí)際中，往往對(duì)預(yù)防重視不夠，而對(duì)地層傷害的治理非常重視。 4、 地層傷害距離越遠(yuǎn)，解除傷害的能力越差 ，距離越遠(yuǎn)，越缺乏傷害機(jī)理和作用的認(rèn)識(shí)。 5、最可怕的是： 明知會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的技術(shù)、方法、和流體，而冒險(xiǎn)施工，僥幸應(yīng)付地層傷害的風(fēng)險(xiǎn) 。 有機(jī)沉淀 1、 處理液的選擇 ：配伍。 2、 粘土穩(wěn)定 ；配伍問(wèn)題、穩(wěn)定劑。 3、 酸堿平衡。 4、粘土、粉砂細(xì)粒的 運(yùn)移 ：流速。 5、 細(xì)菌 傷害 ：殺菌。