水平井儲層保護技術

水平井儲層保護技術四、水平井鉆井液技術二、水平井鉆井技術三、儲層傷害因素分析提綱國際定義：井的水平位移與垂深之比大于2，且航行角大于60o的定向井。國內定義：垂直井深2000米以上，垂直井深與平位移之比為1：2以上的井為大位移井1、大位移井的定義大位移鉆井和完井技術是鉆井領域發(fā)展最快的一項技術。它集中了包括水平井和深井在內的所有技術難點，英文名為：ExtendedReachDrilling，即采用定向井技術向某個或多個指定目標點延伸，使其達到勘探開發(fā)的目的。

1、開發(fā)海上油氣田：節(jié)省建造人工島或固定平臺等的投資。

2、開發(fā)近海油田：距海岸10km左右的油田，可從陸地開發(fā)。

3、用大位移井代替海底井：不用海底設備，從而節(jié)省投資。

4、開發(fā)不同類型的油氣田，提高經濟效益：小斷塊或幾個不相連的小斷塊油氣田，可鉆1口或2口大位移井開發(fā)；若幾個油氣田或油氣層不在同一深度、方位，可鉆多目標三維大位移井開發(fā)，節(jié)省投資，便于管理。

5、開發(fā)老油氣田：利用原有基礎設施鉆大位移井，可加速油田探邊和開發(fā)，縮短產油周期，擴大泄油半徑，提高單井產量，增加井的壽命，提高最終采收率。

6、保護環(huán)境：在環(huán)保要求比較高的地區(qū)鉆大位移井，可滿足環(huán)保要求。1、鉆大位移井的目的和意義2、多分支井定義

多(底)分支井是指在一口主井眼的底部鉆出兩口或多口進入油氣藏的分支井眼(二級井眼)，甚至再從二級井眼中鉆出三級子井眼。主井眼可以是直井、定向斜井，也可以是水平井。分支井眼可以是定向斜井、水平井或波浪式分支井眼。分支井——各分支井眼可為直井、定向井、水平井等多底井——各分支井眼為水平井、大斜度井分支井包括多底井，但國際上一致認為：用多底井統稱。2、多分支井定義2、分支井特點與普通定向井、水平井相比——多分支井的優(yōu)點井眼結構不同——存在多個分支井眼連接處增大油藏的裸露面積，提高泄油效率改善油流動態(tài)剖面，降低錐進效應，提高重力泄油效果縱向調整油藏的開采可以應用于多種油氣藏的經濟開采。油藏工程減少無效井段，減少鉆井設備的搬遷；節(jié)約套管、泥漿費用；充分利用海上平臺井口槽，降低了平臺建造費用鉆井由于地面井口的減少，相應的土地使用面積、地面管匯建設、油井管理等費用也大大降低，增加了經濟效益地面與普通定向井、水平井相比——分支多分支井的缺點

完井風險，可能丟失分支井眼，溝通不了油藏；增加泥漿對油層的浸泡時間，可能造成油藏傷害；在分支井眼洗井作業(yè)時，因各分支井眼不同的要求，可能牽涉到的過程較復雜；操作費開支由于風險因素的存在而無法完全確定。2、分支井特點3、導向鉆井技術上世紀90年代起，海上鉆井進入了以導向技術為標志的超大水平位移鉆井的新時期，并以前所未有的速度向更新技術方向邁進！導向鉆井技術集中體現了二十世紀末鉆井科技發(fā)展最新成果！旋轉導向技術井眼軌跡井下閉環(huán)控制技術近鉆頭測井技術3、地質導向與其它幾種技術的區(qū)別地質導向：用近鉆頭地質、工程參數測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲層并取得最佳位置。幾何導向：對鉆井井眼負責，使實鉆軌道盡量靠近設計軌道，以保證準確鉆入設計靶區(qū)（由于地質不確定性帶來誤差，原設計的靶區(qū)不一定是儲層）旋轉導向：以井下旋轉工作方式的閉環(huán)自控執(zhí)行工具為導向工具，以MWD或LWD為傳輸通道和地面信息處理軟件系統組成的鉆井工具系統，可帶動鉆頭旋轉，井眼軌跡光滑?；瑒佣ㄏ颍恒@頭滑動前行，不產生扭矩，可增斜也可降斜。3、旋轉導向鉆井系統突出的優(yōu)點井下閉環(huán)帶來高質量的井眼軌跡，可消除滑移模式，打出更平滑的井眼。避免螺旋狀井眼和井眼彎曲（HoleSpiraling&Wellbore

Tortuosity）旋轉導向避免滑動鉆進,降低磨阻,凈化井眼。可防止巖屑堆積與軸向震動（CuttingBuildup&AxialShock）特殊鉆井需要，如高難度大位移井、設計師井等具有復雜結構的特殊井。井深超過1萬米，擴大勘探開發(fā)面積，節(jié)省平臺和投資油藏導航“ReservoirNavigation”，即在復雜油藏中導向鉆井。調整工具面不耗費時間，鉆速是滑動導向的一倍。依靠小的空間尺度調整依靠小的時間尺度調整運用近鉆頭的測量技術井眼光滑避免彎曲的原理Pointbit旋轉導向系統Pushbit旋轉導向系統一、水平井發(fā)展概況及現狀四、水平井鉆井液技術二、水平井鉆井技術三、儲層傷害因素分析提綱油氣層損害概念

油氣層損害是指油井完井及生產階段，在儲層中造成的減少油氣藏產能或降低注氣、注液效果的各種阻礙。油氣層滲流空間-概念

儲層巖石中未被礦物顆粒、膠結物或其它固體物質占據的空間稱為滲流空間或孔隙空間，滲流空間由孔隙和喉道構成?？紫叮汗羌茴w粒包圍著的較大空間

孔隙大小反映儲集能力喉道：兩個較大空間的收縮部分喉道大小和形狀控制滲透能力滲流空間反映了儲層的儲集性和滲透性孔隙喉道膠結物骨架顆粒

內因+外因有效滲透率下降

內因：油氣層潛在損害因素

油氣藏類型油氣層敏感性礦物油氣層儲滲空間特性油氣層巖石表面性質油氣層流體性質油氣層損害實質外因：引起油氣層損害的條件

工作液的性質生產或作業(yè)壓差溫度生產或作業(yè)時間環(huán)空返速有效滲透率下降：

滲流空間縮小絕對滲透率降低流動阻力增加相對滲透率降低油氣層損害實質1.縮小或堵塞滲流空間的損害

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外界固相顆粒侵入堵塞(固相損害)

★儲層微粒水化膨脹/分散(水敏損害)

★微粒運移(速敏損害)

★出砂

★無機沉淀(包括二次沉淀)

★有機沉淀

★應力敏感壓縮巖石

★細菌堵塞

★射孔壓實

油氣層損害類型2.增加流動阻力的損害

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水鎖效應

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賈敏效應

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乳化堵塞

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高粘液體損害

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潤濕性反轉

毛細管力引起油氣層損害類型油氣藏類型-與儲層損害關系（1)高滲透和裂縫性油氣藏易發(fā)生較嚴重的固相堵塞損害，不易發(fā)生水鎖損害原因：流動通道較大，固相顆?？汕秩牒苌?，液相侵入易于返排（2)稠油油藏和高滲透油藏易產生出砂損害原因：這兩類油藏一般膠結不好，受流體流動沖擊易散架（3)低滲和特低滲油氣藏易發(fā)生較嚴重的水鎖和水敏損害，不會發(fā)生嚴重的固相堵塞損害原因：這兩類油氣藏一般孔喉小，泥質含量高，固相不易進入，液相進入難以返排和易引起粘土膨脹(4)低滲透的氣藏比低滲透的油藏水鎖損害更嚴重

原因：水取代氣比水取代油更容易，水可進入更小的氣藏孔道，返排過程中氣又難以驅走小孔道中的水(5)高粘油藏易發(fā)生有機沉淀堵塞損害 原因：高粘原油含較高的蠟質、膠質和瀝青質，溫度、壓力變化易析出這些物質(6)多數砂巖油藏都存在程度不同的速敏和水敏損害 原因：幾乎所有砂巖油藏都含有一定的地層微粒和水敏粘土礦物油氣藏類型-與儲層損害關系油氣層損害特點普遍存在性：存在于各個生產和作業(yè)環(huán)節(jié)存在于油井的整個壽命周期原因多樣性：

同一生產或作業(yè)過程,存在多種損害相互聯系性：

一種損害可加重或引起另一種損害具有動態(tài)性：一種損害發(fā)生后會引起內因變化隨生產的進行,內因不斷變化

內因變化,損害機理變化不可逆性：油氣層發(fā)生損害后,要完全解除損害很難一、水平井發(fā)展概況及現狀四、水平井鉆井液技術二、水平井鉆井技術三、儲層傷害因素分析提綱井壁穩(wěn)定井徑規(guī)則潤滑性好攜巖能力強巖屑與鉆井液中的有用固相相互不摻雜保護儲層與石油品質水平井鉆井液特殊要求鉆井新技術對鉆井液的要求安全保護儲層/環(huán)境/石油品質快速隨鉆檢測經濟新認識基本性質——分散/抑制適宜的化學環(huán)境——優(yōu)化鉆井液的必要保證鉆井液的化學動力學——井壁穩(wěn)定化學/力學耦合——井壁穩(wěn)定例：傳統水基+KCl防塌僅在單純蒙脫石地層效果顯著可以用在伊/蒙或高/蒙混層中+

KCl

井壁失穩(wěn)慎用！單純高嶺土+

KCl

井壁失穩(wěn)不能用!分析：

膨脹性粘土：蒙脫石粘土

膨脹性粘土：伊利石、高嶺石1、蒙脫石：幻燈片45

晶層兩面全部由氧組成，晶層間通過分子力作用，聯接松散，水易進入；存在大量晶格取代，在晶體表面結合大量可交換陽離子，水進入后，這些陽離子容易水解，形成擴散雙電層，使粘土帶負電而相互排斥，表現出粘土膨脹，與水接觸后容易引起頁巖的膨脹和分散。加入KCl后，K+能中和粘土負電使粘土片僅僅連在一起，起到抑制頁巖膨脹的作用。2、伊利石：幻燈片45

結構同蒙脫石，但晶格取代主要發(fā)生在硅氧四面體中，晶格取代后，在晶體表面為平衡電價而結合的可交換陽離子主要為鉀離子。由于鉀離子直徑與硅氧四面體中的六方網格結構內切圓直徑相近，使它易進入六方網格結構中而不易被釋放，所以晶格結構結合緊密，水不易進入其中，屬于非膨脹性粘土，與水接觸后可引起粘土剝落，引起地層不穩(wěn)。3、高嶺石：幻燈片45晶層一面全部由氧組成，另一面全部由羥基組成，晶格間通過氫鍵緊密連接，水不易進入；存在很少的晶格取代，表面有很少的可交換陽離子,不易形成擴散雙電子層，屬于非膨脹性粘土，與水接觸后可引起粘土剝落，引起地層不穩(wěn)；加入KCl，起不到抑制作用。粘土礦物的膨脹性對比保護油氣層鉆井完井液類型

一、水基鉆井液體系1、改性鉆井完井液2、低膨潤土聚合物鉆井完井液3、無膨潤土聚合物暫堵型鉆井完井液4、水包油型鉆井完井液5、無固相清潔鹽水鉆井完井液6、陽離子聚合物鉆井完井液7、屏蔽暫堵型鉆井完井液二、油基鉆井完井液1、純油基鉆井完井液2、油包水