畢業(yè)設(shè)計(jì)1.ppt

1、1,水鎖效應(yīng)對(duì)低滲透油田開發(fā)的影響研究,答辯人：吳俊逸 指導(dǎo)老師：戚志林,重慶科技學(xué)院 2012年6月,2012本科畢業(yè)生畢業(yè)論文答辯,2,答 辯 提 綱,3,答 辯 提 綱,4,研究目的及意義,低滲透油田的戰(zhàn)略意義 低滲透油氣田在我國(guó)油氣開發(fā)中有著重要意。僅2008年，低滲透原油產(chǎn)量就占全國(guó)原油總產(chǎn)量的37.6%，低滲透天然氣產(chǎn)量則占全國(guó)天然氣總產(chǎn)量的42.1%，因此低滲透油氣田開發(fā)潛力巨大。同時(shí)，我國(guó)東部老油區(qū)目前的主力產(chǎn)層，多數(shù)是已處于高含水期的中高滲透油藏，采出程度在28%左右，可采儲(chǔ)量采出程度達(dá)70以上，含水普遍高達(dá)90%，自然遞減率則超過了11%，若無新的儲(chǔ)量接替，現(xiàn)有產(chǎn)量將難以保

2、持 。,5,研究目的及意義,研究水鎖的重要意義 低滲透、特低滲透油藏普遍存在著水鎖效應(yīng)。出現(xiàn)這種情況后將嚴(yán)重影響油藏開發(fā)效果：妨礙油藏及時(shí)發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確評(píng)價(jià)；增加作業(yè)成本；降低天然氣采收率；減緩開發(fā)過程，資金回收期延長(zhǎng). 本課題針對(duì)水鎖效應(yīng)對(duì)低滲透油田開發(fā)的影響，在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上，綜合考慮水鎖效應(yīng)的影響因素，重點(diǎn)研究其水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理，并通過水鎖效應(yīng)傷害程度大小的定量評(píng)價(jià)方法，利用實(shí)例計(jì)算出水鎖對(duì)油氣田產(chǎn)量的影響。,6,答 辯 提 綱,7,二、 本論文的技術(shù)路線,8,答 辯 提 綱,9,完成的主要工作,水鎖效應(yīng)的主要影響因素 水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理研究 水鎖效應(yīng)傷害程度的定量評(píng)價(jià)方

3、法 防止和解除水鎖效應(yīng)的主要技術(shù)措施,10,完成的主要工作（一）,水鎖效應(yīng)的主要影響因素 水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理研究 水鎖效應(yīng)傷害程度的定量評(píng)價(jià)方法 防止和解除水鎖效應(yīng)的主要技術(shù)措施,11,水鎖效應(yīng)的主要影響因素,水鎖效應(yīng)是造成低滲透油田產(chǎn)能下降的主要因素，目前普遍認(rèn)為的影響因素有：滲透率大小、初始飽和度、界面張力、水相物理侵入深度、注入流體粘度、驅(qū)動(dòng)壓力、孔隙結(jié)構(gòu)、粘土礦物種類及含量等。,（1）含水飽和度 （2）水相物理侵入深度和流動(dòng)壓差 （3）欠平衡鉆井作業(yè)中的反向吸水 （4）流體界面張力和性質(zhì)的影響 （5）毛管力的影響 （6）儲(chǔ)層巖石礦物組成 （7）外來流體的影響,水鎖效應(yīng)的主要影響因

4、素,含水飽和度,水相物理侵入深度和流動(dòng)壓差,水鎖效應(yīng)的主要影響因素,此外，較高的溫度會(huì)導(dǎo)致較大蒸發(fā)壓力的形成，并因此而形成較大的蒸發(fā)速率，而增發(fā)速率可以使含水飽和度降低得越快，水鎖傷害就越輕。因此提高蒸發(fā)速率可快速清除水鎖；另外，由于各種表面化學(xué)作用，外來流體的粘附張力也可能發(fā)生變化。所有這些因素都必然印象外來流體的水鎖效應(yīng)，在分析水鎖效應(yīng)的影響因素時(shí)必須綜合考慮。,總之，水鎖效應(yīng)存在內(nèi)在和外在兩方面的因素。儲(chǔ)層致密、孔隙喉道小，油藏壓力低、存在綠泥石薄膜狀的孔隙襯邊結(jié)構(gòu)是造成儲(chǔ)層產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的內(nèi)在因素；驅(qū)動(dòng)壓差小、外來流體與巖石的潤(rùn)濕角小、粘度大及油水界面張力大是造成儲(chǔ)層產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的外在因

5、素。滲透率越低，孔喉半徑越小，油層壓力越低，越容易產(chǎn)生水鎖損害，且越難以解除其損害。,14,完成的主要工作（二）,水鎖效應(yīng)的主要影響因素 水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理研究 水鎖效應(yīng)傷害程度的定量評(píng)價(jià)方法 防止和解除水鎖效應(yīng)的主要技術(shù)措施,水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理,該圖是水鎖效應(yīng)導(dǎo)致氣相滲透率降低。圖中表示水鎖效應(yīng)由輕微到嚴(yán)重的變化過程中氣相相對(duì)滲透率的變化趨勢(shì)。當(dāng)儲(chǔ)層處于原始水飽和度10%時(shí)，氣體的相對(duì)滲透率較高，隨著儲(chǔ)層含水飽和度升高氣相相對(duì)滲透率急劇下降。該圖還表明：對(duì)于原始含水飽和度較低的低滲凝析氣藏，水鎖效應(yīng)還可能改變氣藏的束縛水飽和度，并導(dǎo)致氣相相對(duì)滲透率曲線形狀發(fā)生變化，即水鎖效應(yīng)可能

6、產(chǎn)生永久地層傷害。,水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理,本小節(jié)針對(duì)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究討論,按照Purcell公式，氣相滲透率K表示為,熱力學(xué)傷害機(jī)理研究： 假設(shè)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)可視為毛管束，按Laplance公式，驅(qū)動(dòng)壓力P與毛管壓力平衡，儲(chǔ)層中未被水充滿的毛管半徑(即所謂的臨界毛管半徑)應(yīng)為：,由式（3.1）可見，液體的粘附張力越大，越大，在（3.2）式中求和下限越高，氣象滲透率也就越低，由此可見，排液過程達(dá)到平衡時(shí)的水鎖效應(yīng)取決于外來流體和地層水粘附張力的相對(duì)大??；若前者大于后者，則產(chǎn)生水鎖效應(yīng)；若兩者相等則無水鎖效應(yīng)，若前者小于后者，不但無水鎖效應(yīng)而且會(huì)使油氣層增產(chǎn)。由于這是以排液過程中達(dá)到熱力學(xué)

7、平衡為前提的,所以就稱作熱力學(xué)水鎖效應(yīng)。,(3,1),(3.2),水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理,動(dòng)力學(xué)傷害機(jī)理,賀承祖從熱力學(xué)角度分析水鎖效應(yīng)的原因時(shí)，是以排液過程達(dá)到平衡為前提。但實(shí)際上排液過程比較緩慢，不再受熱力學(xué)因素作用時(shí)仍產(chǎn)生水鎖效應(yīng)，并其稱為動(dòng)力學(xué)水鎖效應(yīng)。,根據(jù)Paiseuille定律，毛管力排出液柱的體積Q和毛管中排液所需時(shí)間的計(jì)算公式為,和,由公式(3.8)可以看出，毛管半徑r越小，排液t越長(zhǎng)，隨排液過程的進(jìn)行，液體逐漸有大到小的毛管中依次排出，故排液速度隨之減慢。由（3.8）式還可看出，排液時(shí)間t同地層的驅(qū)動(dòng)壓力，毛管半徑，外來流體的侵入深度，粘附張力及粘度等因素有關(guān)。隨,及的增

8、加而增加，隨著及的增假而減小?？傊?，滲透率越低，孔候半徑越小，油層壓力越低，越容易產(chǎn)生水鎖損害，且越難以解除其損害。,（3.8）,18,完成的主要工作（三）,水鎖效應(yīng)的主要影響因素 水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理研究 水鎖效應(yīng)傷害程度的定量評(píng)價(jià)方法 防止和解除水鎖效應(yīng)的主要技術(shù)措施,水鎖效應(yīng)傷害程度定量評(píng)價(jià)方法,相捕集指數(shù),當(dāng) 時(shí)，表示儲(chǔ)層水鎖效應(yīng)不明顯，一般不會(huì)發(fā)生永久性水鎖損害； 當(dāng) 時(shí)，表示一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的永久性水鎖損害。 當(dāng) 時(shí),表示如果水基流體被驅(qū)替或自吸入儲(chǔ)層，會(huì)出現(xiàn)明顯的水,水鎖后與水鎖前的井產(chǎn)量比J的表示式,外來水侵入后，地層巖石的孔隙度結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，因K=K使上式成為,由此公式

9、表明，f為1時(shí)無水鎖，f小于1時(shí)產(chǎn)生水鎖，且f值越小越明顯。若在驅(qū)替外來水達(dá)到平衡時(shí)f為1，說明外來水侵入后引起的水鎖隨驅(qū)替達(dá)到平衡而消失，將這種水鎖叫做暫時(shí)性水鎖或者動(dòng)力學(xué)水鎖。,水鎖效應(yīng)傷害程度定量評(píng)價(jià)方法,實(shí)例分析（一）,本實(shí)驗(yàn)采用反向作用法，即先測(cè)定巖樣在束縛水狀態(tài)下的油相滲透率，在一定壓力下，用反注液在巖心出口端反相作用一定時(shí)間后，用實(shí)驗(yàn)煤油正向驅(qū)替足夠長(zhǎng)時(shí)間，測(cè)定巖心的油相滲透率。其水鎖損害程度如下,跟據(jù)不用巖心所給束縛水和反注后的油相滲透率，并運(yùn)用以上公式，所得巖心的水鎖平均傷害率為31.8%，而水鎖效應(yīng)造成的油相滲透率損害最大可達(dá)到54.8%，會(huì)對(duì)產(chǎn)能造成較大的影響。,計(jì)算出該

10、實(shí)驗(yàn)巖心所屬區(qū)塊的小于1.0說明該區(qū)塊易產(chǎn)生水鎖效應(yīng)，甚至能導(dǎo)致永久性水鎖損害，此結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果相符。,根據(jù)該實(shí)驗(yàn)巖心所屬區(qū)域的儲(chǔ)層性特征，運(yùn)用公式,水鎖效應(yīng)傷害程度定量評(píng)價(jià)方法,實(shí)例分析（二）,地質(zhì)特征，江蘇鹽城某低滲透氣井，rw=0.1m，re =200m, rs=1.1m,(固相侵入半徑)=0.15m, P=3MPa及uw=110-3Pa.s.根據(jù)所給的相關(guān)儲(chǔ)層的物性資料。計(jì)算結(jié)果如圖所示,由圖中的曲線可以看出，雖然對(duì)于高滲透或低滲透儲(chǔ)層隨著驅(qū)替時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)量比J均趨近于1（這是暫時(shí)性水鎖的特點(diǎn)），但兩者井產(chǎn)量恢復(fù)速度卻大不相同，就圖1所表示實(shí)例而言，前者在開井約10d后產(chǎn)量比可恢

11、復(fù)至0.9，而后者需在開井約1000d后才能恢復(fù)到這一數(shù)值。,水鎖效應(yīng)傷害程度定量評(píng)價(jià)方法,實(shí)例分析（二）,而根據(jù)江蘇鹽城某低滲透氣井提供的該氣藏在儲(chǔ)層條件下油驅(qū)替地層水達(dá)到平衡時(shí)，水飽和度和地層原生水飽和度的數(shù)據(jù)，以及這些水飽和度相應(yīng)的原油相滲透率的數(shù)值 。,表給出了按 式及 式計(jì)算出的井產(chǎn)量比的數(shù)值。由表4.4的數(shù)據(jù) 地層原生水飽和度偏低可導(dǎo)致嚴(yán)重的永久性水鎖損害。,23,完成的主要工作（三）,水鎖效應(yīng)的主要影響因素 水鎖效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理研究 水鎖效應(yīng)傷害程度的定量評(píng)價(jià)方法 防止和解除水鎖效應(yīng)的主要技術(shù)措施,解除和預(yù)防水鎖效應(yīng)的主要技術(shù)措施,預(yù)防水鎖效應(yīng)的技術(shù)措施,（1）消除鉆井液濾餅

12、堵塞 (2) 物理上增大生產(chǎn)壓差 （3）減少表面張力 （4）改變系統(tǒng)物理曲率半徑,減輕和解除水鎖效應(yīng)的技術(shù)措施,（1） 注氮?dú)?（2）水力壓力 （3）預(yù)熱地層 （4）提壓返排措施 （5）盡量避免和減少水基工作液接觸和侵入儲(chǔ)層 （6）控制合理的作業(yè)壓差和時(shí)間 （7）減弱毛管力效應(yīng),總之，水鎖解除方法主要分為物理和化學(xué)法。物理解除法中微波和加熱方法最有效，但成本高?；瘜W(xué)法是目前的研究熱點(diǎn)，其中生物表面活性劑和非離子含氟聚合物表面活性劑的效果最明顯。,25,答 辯 提 綱,26,本論文的研究成果（四）,1）低滲氣藏毛管半徑小，在侵入液性質(zhì)相同的情況下，毛管壓力比其它儲(chǔ)層大得多，而氣藏多屬水濕氣藏，氣水潤(rùn)濕性差異很大，使毛管力成為氣驅(qū)水的阻力，進(jìn)入儲(chǔ)層的水更加不