中海油油層保護(hù)課件

1、中石化勝利油田有限公司海洋石油開(kāi)發(fā)公司二OO四年八月勝利油田海上油水井作業(yè)油層保護(hù)工藝勝利海上油田基本情況介紹埕島油田 勝利海上油田埕島油田隸屬于勝利油田海洋石油開(kāi)發(fā)公司，位于渤海灣南部極淺海海域，水深2-18m，水深2-18m；區(qū)域構(gòu)造位于渤海灣盆地埕寧隆起、渤中坳陷、濟(jì)陽(yáng)坳陷交匯處。主力含油層系地飽壓差小，主體部位僅3.4MPa河流相沉積的高滲透高飽和稠油疏松砂巖層狀巖性構(gòu)造油藏非均質(zhì)突出，平均孔隙度33.9，平均空氣滲透率225710-3m2平均地面原油密度0.9409g/cm3，粘度267mPas，地下原油密度0.893g/cm3，粘度54mPas 埕島油田歷經(jīng)十年的開(kāi)發(fā)，由于注水滯后

2、，老區(qū)普遍存在地層虧空的情況，地層壓降逐漸增大，現(xiàn)在隨著注水井網(wǎng)的完善，地層壓力有所回升，但2004年上半年地層壓降仍達(dá)到了3.49MPa（比2003年地層壓力下降了0.13MPa），部分區(qū)塊地層壓降高達(dá)6Mpa，地層壓力系數(shù)不到0.6。根據(jù)主力油層館陶組年壓差與注采比關(guān)系曲線，預(yù)測(cè)年底地層壓力保持水平仍較低，地層壓降3.34MPa。圖1 埕島主體館陶地層壓降，注采比與時(shí)間關(guān)系曲線地層壓降情況介紹 受海上安全、環(huán)保限制，作業(yè)施工不能采取不洗壓井作業(yè)工藝，這些老區(qū)作業(yè)由于地層壓降大，入井液漏失嚴(yán)重而污染油層，影響作業(yè)效果甚至不出油，并且造成部分井出砂加劇，因此在作業(yè)過(guò)程中保護(hù)好油層成為作業(yè)成功的

3、關(guān)鍵因素之一。埕島油田油層保護(hù)的重要性埕島油田油層保護(hù)的主要做法機(jī)械式防漏失技術(shù)油田化學(xué)保護(hù)體系低密度充氮泡沫壓井液技術(shù)井下雙向流動(dòng)閥永久封和球閥開(kāi)關(guān)系統(tǒng)館陶組油層?xùn)|營(yíng)組油層古潛山油層三位一體：目前我公司油層保護(hù)配套工藝和技術(shù)1.1 井下雙向流動(dòng)閥1.2 永久式封隔器和球閥開(kāi)關(guān)系統(tǒng) 1 機(jī)械式防漏失技術(shù)的推廣和應(yīng)用2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù)3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用4 油層保護(hù)的管理工作1.1 RF井下雙向流動(dòng)閥 圖2 井下雙向流動(dòng)閥結(jié)構(gòu)圖密封插頭:插入到丟手封內(nèi)腔起密封作用中部:內(nèi)通道是一個(gè)單流閥，生產(chǎn)中液流可頂開(kāi)鋼球向上流動(dòng)。外通道是滑套開(kāi)關(guān)，從井筒加液壓6-

4、8Mpa即可打開(kāi)向下通道，擠注的施工液即可從該通道進(jìn)入油層。打撈頭，配套有打撈筒 RF井下流體雙向流動(dòng)閥是一種實(shí)用的新型專利產(chǎn)品。是用來(lái)在油井作業(yè)洗壓井時(shí)阻擋入井液向地層漏失，而需要對(duì)油層進(jìn)行處理時(shí)，可以將處理液擠入地層的一種井下工具。 1 機(jī)械式防漏失技術(shù)的推廣和應(yīng)用1.1.1 結(jié) 構(gòu)1.1.2 井下流體雙向流動(dòng)閥的技術(shù)參數(shù) 1.1.3 井下流體雙向流動(dòng)閥的使用方法 該工具主要配套5-1/2in、7in井眼2種規(guī)格，外焊有與井眼內(nèi)徑匹配的扶正塊，保證工具在斜井中準(zhǔn)確插入到防砂丟手封內(nèi)腔。 該工具與油層上部防砂管柱丟手封隔器配套使用，從井口直接將工具投入井中，待數(shù)分鐘后，該工具的密封插頭插入到

5、油井丟手封隔器中心管密封腔內(nèi)，井筒憋壓，試驗(yàn)該工具的開(kāi)啟壓力。然后下入完井管柱，當(dāng)油層需要處理（酸化、解堵等），地面泵車向井筒打壓6-8Mpa開(kāi)啟雙向流動(dòng)閥的擠注通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)地層的處理施工。停泵卸壓后，雙向流動(dòng)閥的通道關(guān)閉。1 機(jī)械式防漏失技術(shù)的推廣和應(yīng)用1.1.4 井下雙向流動(dòng)閥在埕島油田的應(yīng)用情況及效果 1. 在作業(yè)中只要有防砂魚頂?shù)幕旧隙枷氯刖码p向閥;有效地減少了入井液漏失，油層保護(hù)效果顯著，凡井內(nèi)具有雙向流動(dòng)閥的，進(jìn)行洗井等施工入井液基本不漏失，老井作業(yè)取得了較好效果。現(xiàn)場(chǎng)井下雙向流動(dòng)閥有兩種使用方式： a. 防砂施工后投入雙向流動(dòng)閥，然后下完井管柱，下完井管柱過(guò)程中入井液不漏失，

6、油層不受侵害； b. 老井作業(yè)探原井防砂管柱無(wú)砂后投入雙向流動(dòng)閥，再進(jìn)行通井、刮管、下完井管柱施工，入井液不漏失，因此入井液中無(wú)需添加用于保護(hù)油層的化學(xué)藥劑（如粘土穩(wěn)定劑），節(jié)約作業(yè)成本。1 機(jī)械式防漏失技術(shù)的推廣和應(yīng)用 井下流體雙向流動(dòng)閥對(duì)于有防砂管柱、地層壓降大的油井作業(yè)能起到減少入井液漏失的重要作用，是一種施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可靠的油層保護(hù)工藝技術(shù)，值得推廣。1.2 永久式封隔器和CIV-S球閥開(kāi)關(guān)系統(tǒng)1 機(jī)械式防漏失技術(shù)的推廣和應(yīng)用圖3 永久封隔器和球閥開(kāi)關(guān)系統(tǒng) 我們?cè)诠艥撋接途懂a(chǎn)中推廣應(yīng)用了井下插管永久封隔器技術(shù)，下入永久式封隔器封閉井底高壓油氣：在下完井管柱前在井底座封永久式封隔器（見(jiàn)

7、圖3），型號(hào)為威德福7或9-5/8，球閥開(kāi)關(guān)總成則是防腐蝕材質(zhì)的。 該工具將油層的高壓油氣完全封閉起來(lái)，耐壓差可達(dá)70Mpa，井下開(kāi)關(guān)位置以上的井筒，可以安全地進(jìn)行施工：如倒封井器、裝油管大四通（采油樹(shù)）時(shí)，井口無(wú)防護(hù)措施可敞開(kāi)施工。下完井管柱后，完井管柱最頂端的插管精確地插入永久式封隔器內(nèi)腔，開(kāi)啟球閥，這時(shí)油層的高壓油氣才與完井管柱連通。 進(jìn)行作業(yè)施工時(shí)，上提完井管柱，插管從永久式封隔器中拔出，球閥關(guān)閉，油層油氣又被封閉起來(lái)，可以安全作業(yè)，不會(huì)發(fā)生井涌井漏的問(wèn)題，有效地避免了油層污染，提高油層保護(hù)效果。2.1 館陶組油層保護(hù)技術(shù) 2.3 古潛山油層保護(hù)技術(shù)2.2 東營(yíng)組油層保護(hù)技術(shù)1 機(jī)械式

8、防漏失技術(shù)的推廣和應(yīng)用2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù)3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用4 油層保護(hù)的管理工作2.1 館陶組油層保護(hù) 埕島油田主力油層館陶組為粘土膠結(jié)的疏松砂巖油藏，粘土礦物含量為7.515，粘土礦物中蒙脫石平均含量45.4，伊利石平均含量11.2。研究表明，易造成館陶組油層污染的主要因素是水敏，其次是速敏和酸敏，而蒙脫石、伊利石這兩種礦物遇水易膨脹、分散和運(yùn)移，導(dǎo)致砂巖中孔隙喉道的堵塞。因此，圍繞防止入井液侵入油層造成傷害這一關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)立項(xiàng)進(jìn)行了室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，最后確定了該區(qū)塊入井液體系。2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù) 埕島油田開(kāi)發(fā)中采用海水作

9、基液配制入井液是最經(jīng)濟(jì)、方便的，海水取之不竭，不需要車輛、船舶運(yùn)輸，使入井液成本大大降低，但由于埕島海域?yàn)槟噘|(zhì)海底，存在海水中固體懸浮物含量太高的問(wèn)題，在冬季更為嚴(yán)重，因此必須過(guò)濾。 過(guò)濾海水來(lái)源有兩種：1.直接采用平臺(tái)注入水，這是通過(guò)中心平臺(tái)海水過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾的清潔海水，一般提供為水井的注入水。2.采用小型海水過(guò)濾器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾，海水通過(guò)多層濾芯2級(jí)精細(xì)過(guò)濾后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，濾芯一般一口井一換。 海水過(guò)濾后達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)為：過(guò)濾精度5m，機(jī)雜含量5mg/L。2.1.1 選用過(guò)濾海水作為基液 我們?cè)诮梃b陸地同類油田低傷害入井液技術(shù)的基礎(chǔ)上，以過(guò)濾海水作為基液，加入化學(xué)添加劑，在埕島油田作業(yè)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

10、海水基入井液是指：以清潔海水為基液，加入粘土穩(wěn)定劑、防乳劑等化學(xué)藥劑配制成的射孔液、壓井液和洗井液。 通過(guò)在應(yīng)用過(guò)程中的不斷完善和篩選，在洗井、射孔、防砂、投產(chǎn)完井等作業(yè)施工過(guò)程中，目前應(yīng)用的入井液主要配方為： 過(guò)濾海水+2%F21+2%QS-07+0.5%SP-169+0.5%AM-C+2%DL-08 F-21粘土穩(wěn)定劑，抑制粘土膨脹，使孔隙得以較好保護(hù) QS-07原油清洗劑，清洗管柱或套管內(nèi)原油，方便施工，減輕污染 AM-C助排劑，降低施工液的表面張力和油水界面張力，有助于 施工液的返排，提高施工效果。 DL-08酸化互溶劑 SP-169破乳劑，防乳化并可抑制氣泡的產(chǎn)生2 應(yīng)用油田化學(xué)方法

11、減輕油層污染的技術(shù) 2.1.2 過(guò)濾海水中加入各種化學(xué)劑配制成海水基入井液 室內(nèi)試驗(yàn)綜合性能評(píng)價(jià)表明，過(guò)濾海水基入井液懸浮顆粒少、密度可調(diào)，具有良好的防乳（破乳）、防腐性能，界面張力低，對(duì)儲(chǔ)層傷害低，且能防止地層粘土膨脹、分散、運(yùn)移，有較好的控砂能力，與埕島油田館陶組地層有良好的配伍性，是埕島油田館陶組油層理想的入井液。2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù)2.1.3 海水基入井液的性能評(píng)價(jià)表1 三種入井液性能對(duì)比入井液類型海水基入井液過(guò)濾海水無(wú)固相壓井液密度，g/cm31.021.151.021.20固相顆粒粒徑，m55含量，mg/L3.59927488h100406612h1005666表

12、界面張力，mN/mw313271.276.9o/w2.516.121.5注：由于無(wú)固相壓井液樣粘度較大（13.4mPa.s），室內(nèi)采用5m濾膜無(wú)法過(guò)濾，故其固相顆粒粒徑和含量無(wú)法測(cè)定。 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海水基入井液具有良好的防腐、防乳（破乳）、低表（界）面張力、低傷害等綜合性能，固相顆粒粒徑小于5m、含量低于3.5，腐蝕速度僅0.044g/(m2h)，表面張力ow小于2.5mN/m，對(duì)巖心的傷害率僅為7.95。2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù)表2 三種入井液巖心傷害對(duì)比數(shù)據(jù)入井液類型海水基入井液過(guò)濾海水無(wú)固相壓井液巖心傷害率，%7.9520.3767.9注：試驗(yàn)所用巖心為按埕島館陶組地

13、層巖心成份配比制備的人造巖心。 埕島油田主力油層館陶組新投產(chǎn)井一般壓力系數(shù)較高，用海水基入井液密度不夠，壓不住井，容易發(fā)生安全事故和造成環(huán)境污染，因此也配套有館陶組專用無(wú)固相壓井液配方，可根據(jù)壓力系數(shù)調(diào)配密度，過(guò)濾精度5m，機(jī)雜含量5mg/L。2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù) 2.1.4 在館陶組壓力系數(shù)較高的油井中應(yīng)用無(wú)固相入井液 在開(kāi)發(fā)初期階段我們采用過(guò)TR-5屏蔽暫堵劑，但隨著地層壓力的下降已不能有效解決地層漏失問(wèn)題。油溶性屏蔽暫堵劑使用中存在缺陷，改由老井作業(yè)使用水溶性暫堵劑堵漏，但在壓降特別大的井區(qū)使用效果較差，因此現(xiàn)在作業(yè)過(guò)程中不采用暫堵劑而盡量通過(guò)應(yīng)用其它更好的工藝技術(shù)以減

14、少污染。 限量壓洗井技術(shù)就是方法之一，即根據(jù)井筒容積，確定洗壓井入井液用量，老井動(dòng)管柱前下沖管沖洗管柱內(nèi)的原油，探砂面無(wú)砂則不沖砂，盡可能減少洗壓井、沖砂入井液的用量，避免了以前作業(yè)循環(huán)洗壓井，地層大量漏失的情況。2.1.5 油層暫堵技術(shù)和限量壓洗井措施減少入井液漏失2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù)2.2 東營(yíng)組油層保護(hù)技術(shù) 通過(guò)分析CB32A區(qū)塊東營(yíng)組儲(chǔ)層潛在損害因素與損害機(jī)理，利用室內(nèi)敏感性實(shí)驗(yàn)定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的常規(guī)“五敏”損害程度，綜合國(guó)內(nèi)外預(yù)測(cè)碳酸鹽垢、硫酸鹽垢的相關(guān)理論和經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)CB32井區(qū)溫度壓力條件下，海水、地層水、混合水等體系結(jié)垢類型、結(jié)垢溫度和臨界礦化度進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，

15、認(rèn)為CB32井區(qū)儲(chǔ)層主要的損害機(jī)理為水敏、堿敏和外來(lái)固相侵入，粘土礦物是該區(qū)塊儲(chǔ)層主要的傷害源，CB32井區(qū)儲(chǔ)層保護(hù)的重點(diǎn)是防膨。研制出低損害、無(wú)固相的優(yōu)質(zhì)完井液，其配方中添加了防膨劑、防垢劑、助排劑、緩蝕劑、羥乙基纖維素、HPS降失水劑，室內(nèi)動(dòng)態(tài)條件下檢測(cè)完井液對(duì)儲(chǔ)層巖芯的損害率均小于20%，保護(hù)儲(chǔ)層效果好。 CB32A井組4口井投產(chǎn)使用東營(yíng)組專用完井液，油井投產(chǎn)效果好于地質(zhì)預(yù)測(cè)，2口井初期可自噴生產(chǎn)，4口井日產(chǎn)油超過(guò)400噸。2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù)2.3 古潛山油層保護(hù)技術(shù) 裂縫是儲(chǔ)層重要的儲(chǔ)集、滲流空間，儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)，縫、洞、孔發(fā)育，該區(qū)塊油井鉆井過(guò)程經(jīng)常出現(xiàn)鉆井液大

16、量漏失的現(xiàn)象，對(duì)儲(chǔ)層造成傷害。我們開(kāi)展了埕島油田潛山油藏優(yōu)質(zhì)完井液研究，研制的低損害、無(wú)固相優(yōu)質(zhì)完井液，其配方中添加了防膨劑、防垢劑、助排劑、緩蝕劑、HPS降失水劑等，我們?cè)贑B30區(qū)塊7口井投產(chǎn)作業(yè)采用古生界專用完井液，投產(chǎn)效果良好，達(dá)到和超過(guò)了地質(zhì)預(yù)測(cè)產(chǎn)能。 該類型油層應(yīng)力敏感性強(qiáng)，因此我們?cè)谑┕ぶ斜M量避免壓力激動(dòng)，降低應(yīng)力損害；該區(qū)塊某些巖層段富含Sr、Ba、Fe、Mg等二價(jià)離子，海水中的硫酸根離子易與它們結(jié)合形成相對(duì)應(yīng)的各種硫酸鹽沉淀，酸化作業(yè)時(shí)不使用海水基工作液，縮短返排周期。3.1 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)的主要設(shè)備及原理 3.3 在埕島海上油田的應(yīng)用情況3.2 泡沫流體的主要技術(shù)參數(shù)

17、3.4 模塊尺寸大小及應(yīng)用費(fèi)用1 機(jī)械式防漏失技術(shù)的推廣和應(yīng)用2 應(yīng)用油田化學(xué)方法減輕油層污染的技術(shù)3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用4 油層保護(hù)的管理工作3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用 前面講到了埕島油田主力含油層系館陶組地層壓降大，在沒(méi)有雙向閥的井中或者對(duì)于大修拔濾的井，作業(yè)過(guò)程中地層漏失嚴(yán)重，暫堵劑也沒(méi)有很好的效果，因此必須考慮其它方式以降低入井液的污染。 埕島海域過(guò)濾海水的密度為1.03，對(duì)于地層壓降很大的油井來(lái)說(shuō)，這個(gè)密度太大，如果能根據(jù)地層壓力系數(shù)調(diào)配降低入井液密度，則能大大降低漏失量。我們經(jīng)過(guò)充分的調(diào)研和研究，發(fā)現(xiàn)低密度泡沫液具有密度小、漏失量小、粘度大、

18、攜砂能力強(qiáng)等優(yōu)越性，能很好地達(dá)到這一目的，因此研究出了適用于埕島油田館陶組油層的低密度泡沫壓井液及其配套工藝和裝備。3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用 優(yōu)選了海水充氮?dú)獾兔芏扰菽合到y(tǒng)，主要由空壓機(jī)、制氮機(jī)組、泡沫發(fā)生器、計(jì)量調(diào)節(jié)單元、工控計(jì)算機(jī)等部分組成。 圖4 空壓機(jī)及氮?dú)馍山M裝撬塊3.1 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)的主要設(shè)備及原理 出口壓力10Mpa，氮?dú)饬髁?00-720m3/h，氮?dú)饧兌?5%，氮?dú)庵械暮趿?%。用于將壓縮空氣中的水分除去，并經(jīng)過(guò)濾、加熱使空氣達(dá)到純凈、干燥、恒溫，經(jīng)過(guò)膜分離制氮機(jī)產(chǎn)出合格的氮?dú)?，再?jīng)增壓機(jī)使氮?dú)膺_(dá)到現(xiàn)場(chǎng)使用要求。3.1.1 制氮機(jī)組（包括空氣

19、壓縮機(jī)）3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用包括質(zhì)量流量計(jì)、壓力變送器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等；用于對(duì)泡沫液密度進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)。圖5 泡沫壓井液工藝流程示意圖3.1.2 泡沫發(fā)生器3.1.3 計(jì)量、調(diào)節(jié)單元3.1.4 工控計(jì)算機(jī) 即氣液相混合器，工作壓力25Mpa。壓力混合液高速經(jīng)過(guò)固定式或旋轉(zhuǎn)式渦輪葉片時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流和多次旋轉(zhuǎn)，流體經(jīng)過(guò)多次分割和剪切，將氣體破碎成微小直徑的氣泡。攪拌的過(guò)程越長(zhǎng)，切割次數(shù)越多，渦流越強(qiáng)烈，泡沫越均勻，氣泡直徑越小，泡沫液體越穩(wěn)定。用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用3.2 泡沫流體的主要技術(shù)參數(shù) 由于泡沫的存在阻止了水的濾失，

20、因此泡沫液具有很好的防濾失作用，相同條件下，其濾失量比清水要小得多。泡沫直徑越小，液體的濾失量越小。密 度十分容易在0.5-0.9g/cm3之間調(diào)整，甚至還可更低穩(wěn)定性氣泡直徑可達(dá)微米級(jí)，氣泡越小越穩(wěn)定；分散度好，流體均勻據(jù)觀察，泡沫在井下靜止72h后返出地面，仍未產(chǎn)生氣液分離配方洗井液中摻入氮?dú)猱a(chǎn)生的氣液兩相流，泡沫液的化學(xué)穩(wěn)定性也非常好懸浮攜砂能力充分?jǐn)嚢璧呐菽谝后w中的初始直徑0.01mm，而砂粒直徑大得多而被泡沫承托，如右圖濾失性由于砂粒的重量較輕，其重量遠(yuǎn)小于氣液相間的表面張力，因此泡沫液體的懸浮能力很強(qiáng)3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用3.3 在埕島海上油田的應(yīng)用情況 配

21、備情況：目前埕島油田已裝備四套低密度泡沫壓井液系統(tǒng)，主要的四個(gè)作業(yè)平臺(tái)都已配備。初期也準(zhǔn)備配備船載低密度泡沫壓井液設(shè)備，但后來(lái)由于各種原因沒(méi)有付諸實(shí)施。 2003年3月作業(yè)三號(hào)平臺(tái)配備設(shè)備首次在CB11F-6井試驗(yàn)成功后一直應(yīng)用，作業(yè)一號(hào)和勝利八號(hào)平臺(tái)都是2004年4月份才配套該套設(shè)備并投入使用，截至6月底已在27口油井中成功應(yīng)用，應(yīng)用油層壓力系數(shù)0.6-0.95之間，采用的泡沫液密度0.70-0.95g/cm3，應(yīng)用過(guò)程中泡沫液基本不漏失，轉(zhuǎn)注井或檢修水井也已應(yīng)用近10口井。3 低密度泡沫壓井液系統(tǒng)在埕島油田的開(kāi)發(fā)應(yīng)用3.3 在埕島海上油田的應(yīng)用情況 有些情況下還未使用低密度入井液：一是在地