《保護(hù)油氣層技術(shù)》PPT課件.ppt

1、保護(hù)油氣層技術(shù),保護(hù)油氣層技術(shù),緒 論,緒論,上世紀(jì)30年代初提出了損害、損傷、污染這個(gè)名詞。70年代，國(guó)外保護(hù)油氣層防止損害的鉆井、完井技術(shù)有較快發(fā)展，1974年（SPE）召開(kāi)第一屆防止地層損害國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，此后每?jī)赡暾匍_(kāi)一次,緒論,我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)50年代就注意到保護(hù)油氣層解 放油氣層的重要意義， “七五”期間將保護(hù)油 氣層鉆井完井技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目并建 立了中國(guó)石油天然氣總公司油井完井技術(shù)中心， 1989年得到聯(lián)合國(guó)的援建，開(kāi)展了與國(guó)外的技 術(shù)合作。 “八五”期間此項(xiàng)技術(shù)得到進(jìn)一步推 廣應(yīng)用和發(fā)展,緒論,油氣層損害的基本概念 進(jìn)行鉆井、完井、生產(chǎn)、增產(chǎn)及提高采收率和修井等全過(guò)程中任一

2、作業(yè)環(huán)節(jié)時(shí)，在油氣層近井壁帶或深部造成流體產(chǎn)出或注入自然能力的任何障礙 油氣層損害的主要表現(xiàn)形式為油氣層滲透率的降低（包括地層巖石絕對(duì)滲透率油氣相對(duì)滲透率的降低）,緒論,本定義所指的范圍是石油工程全過(guò)程的每一個(gè) 環(huán)節(jié)都會(huì)發(fā)生油（氣）層損害 損害一旦發(fā)生則難以消除 前一作業(yè)所造成的損害直接影響后一作業(yè)正常 進(jìn)行 后一作業(yè)造成的損害總是疊加在前一作業(yè)所造 成的損害的基礎(chǔ)上,緒論,損害的本質(zhì)是流體通道（主要是喉道）的堵塞 和變小 流體包括油、氣、水都在內(nèi) 流動(dòng)既指流出（采油、采氣）也指注入地層 滲透率降低越多，油氣層損害越嚴(yán)重 油氣層損害源于“Formation Damage” 地層損害、儲(chǔ)層損害、

3、儲(chǔ)集層損害、油氣層損 害、油氣層污染,緒論,油氣層損害不可避免 油氣層損害可以控制 任何油藏都應(yīng)該實(shí)施保護(hù) 保護(hù)油氣層-防止和避免油氣層受到不應(yīng)有的損害 保護(hù)油氣層源于“Formation Damage Control “,緒論,保護(hù)油氣層的重要性 關(guān)系到能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層和對(duì)儲(chǔ)量的正確估算 利于油氣井產(chǎn)量和油氣田開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)效益的提高 利于油氣井的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn) 充分利用和保護(hù)油氣資源,緒論,保護(hù)油氣層技術(shù)就是防止油氣層損害 的技術(shù)和措施 保護(hù)油氣層技術(shù)是配套的系列化技術(shù) 在儲(chǔ)層損害研究的基礎(chǔ)上，采用的一套保護(hù)儲(chǔ)層或減輕、控制儲(chǔ)層損害的技術(shù)措施和程序,緒論,保護(hù)油氣層技術(shù)范圍 巖心分析、油氣水分析和

4、測(cè)試技術(shù) 油氣層敏感性和工作液損害室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù) 油氣層損害機(jī)理研究和保護(hù)油氣層技術(shù)系統(tǒng)方 案設(shè)計(jì) 鉆井、完井過(guò)程中油氣層損害因素和保護(hù)油氣層技術(shù)（鉆井、固井、射孔、試油）,緒論,油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中油氣層損害因素和保護(hù)油氣 層技術(shù)（采油、注水、增產(chǎn)作業(yè)、修井） 油氣層損害現(xiàn)場(chǎng)診斷和礦場(chǎng)評(píng)價(jià)技術(shù) 保護(hù)油氣層總體效果評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)效益綜合分析 技術(shù),緒論,保護(hù)油氣層技術(shù)的特點(diǎn) 涉及多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)、多部門(mén)并貫穿整個(gè)油氣生產(chǎn)過(guò)程中的系統(tǒng)工程 （從鉆開(kāi)油氣層、完井、試油、采油、增產(chǎn)、修井、注水、熱采的每一項(xiàng)作業(yè)過(guò)程均可使油氣層受到損害，而且如果后一項(xiàng)作業(yè)沒(méi)做好油氣層保護(hù)工作，就有可能使前面各項(xiàng)作業(yè)中的保護(hù)油氣層

5、所獲得的成效部分或全部喪失）,緒論,系統(tǒng)工程各項(xiàng)技術(shù)涉及礦物學(xué)、巖相學(xué)、 地質(zhì)學(xué)、油層物理、鉆井工程、試油工程、開(kāi) 發(fā)工程、采油工程、測(cè)井、油田化學(xué)、計(jì)算機(jī) 等多學(xué)科,緒論,案例 某低壓、低滲油田，勘探初期，鉆9口探井，僅5口獲工業(yè)油流，日產(chǎn)僅46噸 所鉆地層屬多壓力層系，上部地層壓力系數(shù)1.151.20；下部0.951.0 為搞清該構(gòu)造的產(chǎn)能和儲(chǔ)量，技套下至低壓油層頂部；換用密度1.03g/cm3優(yōu)質(zhì)無(wú)膨潤(rùn)土生物聚合物鉆井液，并加入暫堵劑,緒論,鉆開(kāi)油層后中途測(cè)試，日產(chǎn)油69.9m3， 表皮系數(shù)-0.31，證明油層未受損害 完井試油時(shí)，采用與地層不配伍的清水 （該油層具較強(qiáng)的水敏性）作射孔液

6、，射孔 工藝亦未優(yōu)化設(shè)計(jì) 結(jié)果日產(chǎn)油僅14.3m3，表皮系數(shù)30，油 層嚴(yán)重受到損害,緒論,緊接又被壓裂另一組油層時(shí)竄入的壓裂液 浸泡7個(gè)月，測(cè)試油產(chǎn)量下降至6.4m3，表皮系 數(shù)達(dá)81.7 采用壓裂解堵措施，仍無(wú)法恢復(fù)原始產(chǎn) 能，表皮系數(shù)依然高達(dá)30,緒論,具有很強(qiáng)的針對(duì)性 （保護(hù)油氣層技術(shù)的研究對(duì)象是油氣層，油氣層的特性資料是研究此技術(shù)的基礎(chǔ)；不同的油氣層具有不同的特性。）,緒論,案例 清潔鹽水是很好的射孔液和壓井液 某油田試油時(shí)采用密度1.17 g/cm3的工業(yè) 鹽和燒堿配制的、PH值為12 的鹽水作為壓井 液，壓井過(guò)程中漏失110m3鹽水 該油層屬堿敏地層，高PH鹽水使油層嚴(yán) 重受損，

7、表皮系數(shù)由壓井前-1.35增加至 12.12，原油日產(chǎn)從837m3降為110m3,緒論,在研究方法上采用三個(gè)結(jié)合 （微觀研究與宏觀研究相結(jié)合；機(jī)理研究與應(yīng)用規(guī)律研究相機(jī)會(huì)；室內(nèi)研究與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐相結(jié)合。）,緒論,保護(hù)油氣層系統(tǒng)工程具體作業(yè)原則 預(yù)防為主，解堵為輔原則 針對(duì)性原則 配伍性原則 效果與效益相結(jié)合原則 實(shí)施油氣層保護(hù)技術(shù)，既考慮和技術(shù)的先進(jìn)性 有效性，更考慮經(jīng)濟(jì)上的可行性,保護(hù)油氣層技術(shù),巖心分析,巖心分析,巖心分析是認(rèn)識(shí)油氣層地質(zhì)特征的必要 手段 巖心分析是保護(hù)油氣層技術(shù)所有研究?jī)?nèi) 容的基礎(chǔ) 為了在鉆開(kāi)油氣層之前準(zhǔn)確判斷油氣層 損害的類(lèi)型和程度以便及時(shí)采取相應(yīng)保 護(hù)措施,巖心分析,巖石

8、油層物理性質(zhì),巖石油層物理性質(zhì),油氣層巖石的滲透率 儲(chǔ)油氣巖石均為多孔介質(zhì) 多數(shù)孔隙相互連通 巖石的滲透性-在一定的壓差下，流體可以通過(guò)巖石中的連通孔隙而產(chǎn)生流動(dòng)的性質(zhì) 巖石的滲透率-表示巖石滲透性大小的量度,巖石油層物理性質(zhì),達(dá)西定律 均勻人工砂體水滲透規(guī)律實(shí)驗(yàn) 人工砂體單位面積水流的體積流量與砂體 進(jìn)出口兩端水頭差成正比，與砂體長(zhǎng)度成反比,巖石油層物理性質(zhì),巖石油層物理性質(zhì),Q-水的體積流量 A-過(guò)水?dāng)嗝?L-砂體長(zhǎng)度 H-砂體兩端水頭差 K-比例常數(shù),巖石油層物理性質(zhì),將達(dá)西定律用于描述地層流體滲透規(guī)律，考慮 到表征流體流動(dòng)特性的參數(shù) ，忽略重力 作用，則有,巖石油層物理性質(zhì),或 單位長(zhǎng)

9、度上的壓力降（壓力梯度）,巖石油層物理性質(zhì),當(dāng)有一長(zhǎng)度為L(zhǎng) ，橫截面積為A的巖心，使 其充滿粘度為的流體，并在壓力p1下流過(guò)巖 心，若出口壓力為p2，對(duì)應(yīng)的流量為Q。由 達(dá)西定律，有,巖石油層物理性質(zhì),或 若粘度為1mPas的流體，在105Pa的壓力降 下，通過(guò)橫截面積為1cm2、長(zhǎng)度為1cm的巖心，當(dāng)流量為1cm3/s時(shí)，巖心滲透率為1 m2， 稱為達(dá)西；常用10-3 m2表示,巖石油層物理性質(zhì),絕對(duì)滲透率 達(dá)西定律的假設(shè)條件 多孔介質(zhì)中只有一種流體存在 流體與多孔介質(zhì)之間不發(fā)生任何物理-化學(xué) 作用 滿足上述條件測(cè)得的滲透率為絕對(duì)滲透率 實(shí)驗(yàn)室中統(tǒng)一用氣體測(cè)巖心絕對(duì)滲透率,巖石油層物理性質(zhì),

10、衡量油氣層巖石滲流能力大小的參數(shù) 絕對(duì)滲透率是巖石自身性質(zhì)，取決于巖石的孔 隙結(jié)構(gòu) 在層流、巖石不與流體起反應(yīng)且100%為流體 飽和，巖石的絕對(duì)滲透率與所通過(guò)流體性質(zhì)無(wú) 關(guān),巖石油層物理性質(zhì),有效滲透率和相對(duì)滲透率 油藏多為油水、油氣、水氣或油氣水共存的多相流 有效滲透率（相滲透率）-巖石中有多相流 體共存時(shí)允許其中某相流體通過(guò)的能力 有效滲透率與巖石自身性質(zhì)、流體飽和度有關(guān),巖石油層物理性質(zhì),相對(duì)滲透率-巖石的有效滲透率與絕對(duì)滲透 率的比值 同一巖心的相對(duì)滲透率之和小于100%,巖石油層物理性質(zhì),巖石孔隙度 油氣層多由孔隙性砂巖或裂縫性灰?guī)r組成； 巖石孔隙度-巖石的孔隙體積和巖石總體積 的比

11、值，又稱絕對(duì)孔隙度 衡量巖石儲(chǔ)集空間多少及儲(chǔ)集能力大小的參數(shù) 有效孔隙體積-總孔隙體積中不連通的“死”,巖石油層物理性質(zhì),孔隙和孔隙體積非常小以致流體不能在其中流 動(dòng)的孔隙之外所剩的孔隙體積 有效孔隙度（連通孔隙度）參與滲流的連通 孔隙體積與巖石外表體積（視體積）的比值 流體飽和度 巖石孔隙中油氣、水各自所占據(jù)體積的大小稱 為巖石中油、氣、水的飽和度,巖石油層物理性質(zhì),油氣層損害后井眼附近滲透率的變化 油氣層損害的核心問(wèn)題是滲透率下降 井底附近地帶被損害后油氣層可劃分為兩個(gè)滲透率不同的毗鄰區(qū) 近井地帶的損害區(qū)有效滲透率為Ka 遠(yuǎn)離井底的未受損害區(qū)有效滲透率為 K Ka K,巖石油層物理性質(zhì),達(dá)

12、西公式在徑向流上的應(yīng)用 實(shí)際油藏滲流可看成是徑向流動(dòng) Re Rw h Pe Pw,巖石油層物理性質(zhì),如圖為井筒示意 Rw井眼半徑 h儲(chǔ)層厚度 Pw井底流動(dòng)壓力 Pe儲(chǔ)層供給邊界壓力 Re油層供給半徑 K油層滲透率,巖石油層物理性質(zhì),達(dá)西公式的微分形式,巖石油層物理性質(zhì),在實(shí)際油藏徑向流條件下，dx應(yīng)為 dR，截 面積A應(yīng)為2hR，隨半徑不同而改變，于是,巖石油層物理性質(zhì),即,巖石油層物理性質(zhì),以R=Rw,P=Pw和R=Re,P=Pe為邊界條件積分得,巖石油層物理性質(zhì),于是,巖石油層物理性質(zhì),油氣層損害后平均滲透率的計(jì)算 當(dāng)井底附近地帶的油氣層受到損害時(shí)，在 半徑為Re的范圍內(nèi)，地層滲透率由K下

13、降為Ka。 此時(shí)井底流動(dòng)壓力由P/wf下降為Pwf 即井底附近地帶的油氣層受到損害后，產(chǎn) 生的附加壓力下降值Pa= P/wf- Pwf 油氣井的生產(chǎn)壓差此時(shí)為Pe- Pwf,巖石油層物理性質(zhì),油氣層受到損害井筒附近壓力分布,巖石油層物理性質(zhì),(1) 式中 Pe 供給邊界壓力 Pa 損害區(qū)與未損害區(qū)界面處地層壓力 Pwf 井眼周?chē)鷵p害后井底流動(dòng)壓力 （未損害時(shí)為P/wf ）,巖石油層物理性質(zhì),由于是穩(wěn)定流動(dòng)，任意半徑處的流量為常數(shù) 根據(jù)達(dá)西公式，上式兩邊分別可寫(xiě)成,巖石油層物理性質(zhì),其中， 為地層受到損害后的平均有效滲透 率將（2）、（3）、（4）式代入（1）式，有,巖石油層物理性質(zhì),即,巖石油

14、層物理性質(zhì),所以,巖石油層物理性質(zhì),（5）式的分母可寫(xiě)成：,巖石油層物理性質(zhì),則（5）式可寫(xiě)成：,巖石油層物理性質(zhì),上式即為油氣層受到損害后平均有效滲透率的計(jì)算公式 若設(shè) 則,巖石油層物理性質(zhì),一般而言，井的供給半徑及井底半徑是已 知的，而Ra未知 從式（5）可看出，只知道損害區(qū)的滲透 率并不能了解到油層的損害程度 損害深度也是非常重要的參數(shù) 在上述推導(dǎo)過(guò)程中，引入了一個(gè)新的參數(shù)S,巖石油層物理性質(zhì),此參數(shù)稱為表皮系數(shù) 由其定義式知，其中既包含損害區(qū)的 滲透率，也包含損害深度 表皮系數(shù)S能很好反映儲(chǔ)層的損害程度 表皮系數(shù)S是評(píng)價(jià)油氣層損害程度的重 要參數(shù),巖心分析,巖心分析概述,巖心分析概述,

15、巖心分析的目的 全面認(rèn)識(shí)油氣層的巖石物理性質(zhì)及巖石中敏感 性礦物的類(lèi)型、產(chǎn)狀、含量及分布 確定油氣層潛在損害類(lèi)型、程度及原因 為各項(xiàng)作業(yè)中保護(hù)油氣層工程方案設(shè)計(jì)提供依 據(jù)和建議,巖心分析概述,巖心分析的意義 礦物的性質(zhì) （特別是敏感性礦物的類(lèi)型、產(chǎn)狀和含量） 滲流多孔介質(zhì)的性質(zhì) （孔隙度、滲透率、裂隙發(fā)育程度、孔隙喉道大小及形狀、分布和連通性） 巖石表面的性質(zhì) （比表面、潤(rùn)濕性）,巖心分析概述,地層流體的性質(zhì) （油、氣、水的組成、高壓物性、析蠟點(diǎn)、凝固點(diǎn)、原油酸值） 油氣層所處環(huán)境 （內(nèi)部環(huán)境、外部環(huán)境） 礦物、滲流介質(zhì)、地層流體對(duì)環(huán)境變化的敏感 性及可能的損害趨勢(shì)和后果,巖心分析,巖心分析技

16、術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,X射線衍射(X-ray diffraction, XRD) 基本概念 全巖礦物和粘土礦物部分可用X射線衍射 迅速而準(zhǔn)確的測(cè)定 XRD分析借助于X射線衍射儀來(lái)實(shí)現(xiàn) 主要由光源、測(cè)角儀、X射線檢測(cè)和記錄儀 構(gòu)成,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,(XRD)物相分析原理 每一種結(jié)晶體（包括晶質(zhì)礦物）都有自己 獨(dú)特的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu) 當(dāng)x射線通過(guò)晶體時(shí)，每一種結(jié)晶物質(zhì)都有 自己獨(dú)特的衍射花樣 它們的衍射特征可以用各個(gè)反射面網(wǎng)的面網(wǎng) 間距（d值）和反射的相對(duì)強(qiáng)度（I/I0）來(lái)表示,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,根據(jù)它們?cè)谘苌鋱D譜上表現(xiàn)出的不同衍射角 和不同的衍射峰值高（強(qiáng)度）可以鑒別各類(lèi) 結(jié)晶物

17、質(zhì)，包括巖石中各種礦物的組成,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,X-射線 衍射在保護(hù)油氣層中的應(yīng)用 地層微粒分析 （地層微粒是指小于37m的細(xì)粒物質(zhì)，粘土、長(zhǎng)石、石英、菱鐵礦、方解石、白云石、石膏等。這些物質(zhì)與地層微粒運(yùn)移、水化膨脹、分散等地層損害密切有關(guān)）,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,全巖分析 （主要是對(duì)大于5 m的非粘土礦物進(jìn)行分析，如云母、碳酸鹽礦物、黃鐵礦、長(zhǎng)石的相對(duì)含量，與研究?jī)?chǔ)層的酸敏損害及酸化設(shè)計(jì)密切相關(guān)） 粘土礦物類(lèi)型鑒定和相對(duì)含量計(jì)算 （ X-射線衍射在石油工業(yè)中應(yīng)用的最主要內(nèi)容。利用粘土礦物 特征峰的d值，鑒定粘土礦物的類(lèi)型，利用出現(xiàn)礦物對(duì)應(yīng)的衍射峰的強(qiáng)度

18、，定量分析粘土礦物的相對(duì)含量。常見(jiàn)的粘土礦物：蒙脫石、伊利石、綠泥石、高嶺石）,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,間層礦物的鑒定和間層比的計(jì)算 （油氣層中常見(jiàn)的間層礦物大多數(shù)是由膨脹層和非膨脹層粘土相間構(gòu)成。伊利石/蒙皂石間層礦物、綠泥石/蒙皂石間層礦物較常見(jiàn) 間層比：指膨脹性粘土層在層間礦物中所占的比例，以蒙皂石的百分含量表示）,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,局限性 不易鑒定微量組分礦物； 不能給出礦物的產(chǎn)狀和分布； 不能給出孔隙和孔喉的結(jié)構(gòu)和分布,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,掃描電鏡(SEM)技術(shù) 基本概念 掃描電鏡技術(shù)即是掃描電子顯微技術(shù) 利用類(lèi)似電視攝影顯像的方式,用細(xì)聚焦電子 束在樣品表表面上逐點(diǎn)進(jìn)行掃描成象 分析

19、孔隙內(nèi)充填物類(lèi)型、產(chǎn)狀,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,掃描電鏡在保護(hù)油氣層中的應(yīng)用 油氣層中地層微粒的觀察 （微粒的類(lèi)型、大小、含量等,分析地層微粒運(yùn)移損害等） 粘土礦物的觀測(cè) （粘土礦物的類(lèi)型、產(chǎn)狀和含量，分析地層粘土水化膨脹、分散運(yùn)移等損害機(jī)理）,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,油氣層孔喉的觀測(cè) （孔喉形狀、大小、與連通關(guān)系：分析儲(chǔ)層孔喉 結(jié)構(gòu)，為完井液設(shè)計(jì)提供依據(jù)等） 含鐵礦物的檢測(cè) （利用掃描電鏡的x-射線能譜儀，能對(duì)礦物進(jìn)行半定量分析，確定鐵等敏感性礦物的種類(lèi)與含量）,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,油氣層損害的監(jiān)測(cè) （通過(guò)對(duì)比污染實(shí)驗(yàn)前后巖心孔喉變化、微粒變化，從微觀上分析地層損害機(jī)理） 局限性 只能作形態(tài)觀察 不

20、能確定礦物含量 不能給出礦物化學(xué)成分,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,薄片技術(shù)(Slice Techhique of Rock) 基本概念S 鑄體薄片厚度為0.03mm , 面積不小于 1515mm，一般用儲(chǔ)層巖心磨制而成 三大常規(guī)技術(shù)之一，它應(yīng)用光學(xué)顯微鏡觀察 薄片 直接觀察儲(chǔ)層孔喉大小、分布、連通情況、 地層微粒、地層敏感性礦物、地層膠結(jié)情況等,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,薄片分析技術(shù)在保護(hù)油氣層中的應(yīng)用 巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 （研究?jī)?chǔ)層顆粒間接觸關(guān)系 膠結(jié)情況、膠結(jié)物的種類(lèi)等，初步估計(jì)巖石強(qiáng)度） 骨架顆粒的成分及成巖作用 (沉積作用、壓實(shí)作用、膠結(jié)作用

21、等對(duì)儲(chǔ)層潛在損害因素的影響),巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,孔隙特征 (薄片分析可獲得孔隙成因、大小、形狀、分布等資料，可用于計(jì)算面孔率及微孔隙率等儲(chǔ)層特征參數(shù)、研究孔喉尺寸大小、分布和類(lèi)型，進(jìn)而研究?jī)?chǔ)層潛在損害因素) 不同產(chǎn)狀粘土礦物含量的估計(jì) (粘土礦物的種類(lèi)、含量、產(chǎn)狀分析，粘土礦物總量的校正),巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,熒光薄片應(yīng)用 提供儲(chǔ)層有效儲(chǔ)集和滲流性質(zhì)，分析孔隙形狀、大小、連通情況、裂縫發(fā)育情況與裂縫大小、 走向等,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,壓汞法測(cè)巖石毛管壓力曲線 測(cè)定原理表面張力理論 汞不潤(rùn)濕巖石，汞注入抽空的巖石孔

22、隙喉 道，必須施加外力以克服巖石孔隙中的毛細(xì)管 壓力 注入汞的每一點(diǎn)壓力代表一個(gè)相應(yīng)孔隙半徑 下的毛管壓力,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,壓力和孔喉半徑的關(guān)系為 pc=0.735/r 或 r=0.735/ pc pc毛管壓力，MPa r毛管半徑，m 不同壓力下進(jìn)入孔隙系統(tǒng)的汞量代表相應(yīng)的 孔隙半徑在孔隙系統(tǒng)中所連通的孔隙體積 根據(jù)進(jìn)入孔隙的汞量和對(duì)應(yīng)的壓力得到毛 管壓力曲線,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,毛管壓力曲線用于 儲(chǔ)集巖的分類(lèi)評(píng)價(jià) 油氣層損害機(jī)理分析 鉆井完井液設(shè)計(jì) 入井流體懸浮固相控制 評(píng)價(jià)和篩選工作液,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,特點(diǎn) 由于其儀器裝置固定，測(cè)定快速準(zhǔn)確，并且壓力可以較高，便于更微小的孔隙測(cè)量，

23、因而它是目前國(guó)內(nèi)外測(cè)定巖石毛細(xì)管壓力的主要手段,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,三個(gè)關(guān)鍵特征參數(shù) 排驅(qū)壓力Pd 飽和度中值毛管壓力 Pc50 最小非飽和孔隙 體積百分?jǐn)?shù)Smin,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,參數(shù)含義 排驅(qū)壓力Pd 最大尺寸連通孔隙所對(duì)應(yīng)的 毛管壓力。反映了孔隙和喉道的集中程度和 大小，是劃分巖性好壞的重要指標(biāo)之一,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,飽和度中值毛管壓力 Pc50 注汞量達(dá)到 孔隙體積50時(shí)對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力。反映了 孔隙中存在油水兩相 時(shí)，產(chǎn)油能力的大 小，Pc50越小，巖石對(duì)油的滲透性越好，產(chǎn) 能越高,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,最小非飽和孔隙體積百分?jǐn)?shù)Smin注 注汞壓 力達(dá)到儀器的

24、最大壓力時(shí)，未被汞飽和的孔 隙體積百分?jǐn)?shù)。 Smin越大，小孔隙占的孔隙體 積越多，對(duì)油氣滲透不利。,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,毛細(xì)管壓力曲線在保護(hù)油氣層中的應(yīng)用 儲(chǔ)集巖的分類(lèi)評(píng)價(jià) 儲(chǔ)集巖分類(lèi)是評(píng)價(jià)油氣層損害的前提，同一損 害因素在不同類(lèi)型的儲(chǔ)集巖中的表現(xiàn)存在差異 根據(jù)毛細(xì)管壓力曲線特征參數(shù)，用統(tǒng)計(jì)法求特 征值，結(jié)合巖石孔隙度、滲透率、孔隙類(lèi)型、巖性 等可以對(duì)儲(chǔ)集巖進(jìn)行綜合分類(lèi),巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,用于油氣層損害機(jī)理分析 1）儲(chǔ)層喉道特性對(duì)儲(chǔ)層損害的影響 相同間層比的伊利石/蒙皂石間層礦物，對(duì)細(xì)孔 喉型油層的水敏損害比中、粗孔喉型油氣層嚴(yán)重

25、 2）孔隙大小及分布對(duì)儲(chǔ)層損害的影響油氣層 微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空間分布及與 孔喉大小的匹配關(guān)系是分析油氣層損害的關(guān)鍵,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,屏蔽暫堵鉆井完井液設(shè)計(jì) 屏蔽暫堵鉆井完井液技術(shù)中架橋粒子的選擇，就 是依據(jù)壓汞曲線所獲得的孔喉分布及其對(duì)滲透率的 貢獻(xiàn)值而確定的。 通過(guò)對(duì)一個(gè)油組或油氣層不同特性級(jí)別巖樣的毛 管壓力曲線測(cè)定，考慮到主要儲(chǔ)層的儲(chǔ)層特征和最 大孔喉半徑，依據(jù)2/3架橋原理設(shè)計(jì)屏蔽暫堵架橋 粒子之中值直徑,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,入井流體懸浮固相控制 射孔液、壓井液、洗井液、修井液、注入水等都 涉及固相顆粒的含量和粒徑大小控制問(wèn)題，而控制 標(biāo)準(zhǔn)則視油氣層儲(chǔ)層特性而定。研究

26、表明，當(dāng)顆粒 直徑大于平均孔喉直徑的1/3時(shí)，形成外泥餅， 1/31/10時(shí)會(huì)侵入孔喉形成內(nèi)泥餅，小于1/10時(shí)顆 粒能自由移動(dòng),巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,巖心分析技術(shù)應(yīng)用展望 傅里葉變換紅外光譜分析 測(cè)定礦物基團(tuán)、功能團(tuán)識(shí)別和量化常見(jiàn) 礦物 CT掃描技術(shù)（ X-Ray Computerized Tomography 計(jì)算機(jī)處理層析X射線成象技術(shù) 顆粒密度 裂隙和孔隙分布 固相侵入深度和孔隙空間的變化,巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,核磁共振成象技術(shù)（Nuclear Magnetic Resonance Imaging (NMRI) ） 觀測(cè)孔隙、裂隙中流體分布與流動(dòng)情況 觀察流體間、流體與巖石間的作用過(guò)程 潤(rùn)

27、濕性、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn),巖心分析技術(shù)及應(yīng)用,配能譜儀的掃描電鏡技術(shù) Energy Dispersive X-Ray Detector (EDS) 對(duì)礦物作半定量元素分析,保護(hù)油氣層技術(shù),油氣層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià),油氣層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià),概述,概述,借助各種儀器設(shè)備測(cè)定油氣層巖石與外來(lái)工作液作用前后滲透率的變化 測(cè)定油氣層物化環(huán)境發(fā)生變化前后滲透率的改變 根據(jù)達(dá)西滲透定律及巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法 參照砂巖儲(chǔ)層巖心靜態(tài)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)程序 （中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5358-94）,概述,室內(nèi)評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容 油氣層敏感性評(píng)價(jià) 工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià) 實(shí)驗(yàn)巖心的正確選擇 巖樣的準(zhǔn)備 巖樣的選取,油氣層損害的室

28、內(nèi)評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià),油氣層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),速敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 速敏概念 在鉆井、測(cè)試、試油、采油、增產(chǎn)作業(yè)、注水、修井等作業(yè)或生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)流體在油氣層中流動(dòng)時(shí)，引起油氣層中微粒運(yùn)移并堵塞喉道造成油氣層滲透率下降,油氣層敏感性評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?找出發(fā)生速敏的臨界流速 為其它敏感評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)確定合理的實(shí)驗(yàn)流速 為確定合理的注采速度提供科學(xué)依據(jù),油氣層敏感性評(píng)價(jià),原理及作法 (Ki-1Ki)/Ki-1100%5% 表31敏感程度評(píng)價(jià)指標(biāo),油氣層敏感性評(píng)價(jià),損害程度計(jì)算式 (KmaxKmin) 損害程度100% Kmax,油氣層敏感性評(píng)價(jià),速敏損害機(jī)理示意圖,油氣層

29、敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),水敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 水敏概念 淡水進(jìn)入地層時(shí)，某些粘土礦物發(fā)生水化膨 脹、分散、運(yùn)移，減小或堵塞地層孔隙和喉 道，造成地層滲透率降低,油氣層敏感性評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解粘土礦物遇水后的水化膨脹分散運(yùn)移 過(guò)程 找出發(fā)生水敏的條件及水敏引起的油氣層 損害程度,油氣層敏感性評(píng)價(jià),水敏實(shí)驗(yàn)方法,油氣層敏感性評(píng)價(jià),標(biāo)準(zhǔn)砂巖鹽水組成（美感巖心公司）,油氣層敏感性評(píng)價(jià),水敏實(shí)驗(yàn)滲透率變化曲線示例,油氣層敏感性評(píng)價(jià),水敏實(shí)驗(yàn)曲線,油氣層敏感性評(píng)價(jià),鹽敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 鹽敏概念 進(jìn)入地層的外來(lái)流體的礦化度高于地層水礦化 度時(shí)，將促使在地層礦化

30、條件下水化的粘土去 水化、收縮、破裂、脫落，產(chǎn)生微粒運(yùn)移而引 起地層滲透率降低,油氣層敏感性評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?找出鹽敏發(fā)生的條件及由鹽敏引起的油氣層 損害程度 為各類(lèi)工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù) 水敏實(shí)驗(yàn)是鹽敏實(shí)驗(yàn)的特例，因此，儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)新標(biāo)準(zhǔn)（2002）把水敏、鹽敏實(shí)驗(yàn)合為一個(gè)實(shí)驗(yàn)：鹽敏實(shí)驗(yàn),油氣層敏感性評(píng)價(jià),鹽敏實(shí)驗(yàn)種類(lèi) 油氣層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),堿敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 堿敏的概念 當(dāng)高pH流體進(jìn)入油氣層后，油氣層中的粘 土礦物和硅質(zhì)膠結(jié)物發(fā)生反應(yīng)，使其結(jié)構(gòu)遭 到破壞而分散、脫落，造成油氣層的堵塞損 害,油氣層敏感性評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?找

31、出堿敏發(fā)生的條件（主要是pH臨界值）及 由堿敏引起的油氣層損害程度 為各類(lèi)工作液的設(shè)計(jì)提供依據(jù),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),酸敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 酸敏概念 油氣層與酸作用后，溶解膠結(jié)物釋放出微粒， 或礦物溶解釋放出的離子再次生成沉淀，而造 成油氣層的堵塞損害 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究酸液與油氣層的配伍性 為油氣層基質(zhì)酸化和酸化解堵設(shè)計(jì)提供依據(jù),油氣層敏感性評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 鹽酸（HCl）酸敏 鮮酸酸敏實(shí)驗(yàn) 氫氟酸（HF）酸敏 土酸（HCl+HF）酸敏 殘酸酸敏實(shí)驗(yàn),油氣層敏感性評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)方法 用地層水測(cè)巖心Kf 反向注入0.5-1.0倍孔隙體積的酸液 關(guān)閉閥門(mén)反應(yīng)1-3小時(shí) 用地層水正向

32、測(cè)巖心恢復(fù)滲透率Ka,油氣層敏感性評(píng)價(jià),酸敏實(shí)驗(yàn)程序,油氣層敏感性評(píng)價(jià),油氣層敏感性評(píng)價(jià),應(yīng)力敏感性敏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 應(yīng)力敏感概念 施加一定的有效應(yīng)力時(shí)，巖石的物性參數(shù)隨 應(yīng)力變化而改變的性質(zhì)（巖石孔隙幾何學(xué)及 裂縫壁面形態(tài)對(duì)應(yīng)力變化的響應(yīng)） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)模擬圍壓條件測(cè)定孔隙度可將常規(guī),油氣層敏感性評(píng)價(jià),孔隙度值轉(zhuǎn)換成原地條件 求得巖心在原地條件下的滲透率 為確定合理生產(chǎn)壓差提供依據(jù) 評(píng)價(jià)方法與指標(biāo) 以無(wú)量綱滲透率的立方根與應(yīng)力的對(duì)數(shù)圖，其線性關(guān)系如下 Ki=K10001Sslg(I/1000)3,油氣層敏感性評(píng)價(jià),Ss=1(Ki/K1000)1/3/lg(I/1000) Ss-斜率 I -測(cè)量點(diǎn)

33、 K1000-應(yīng)力1000psi所對(duì)應(yīng)的滲透率 m2 表32應(yīng)力敏感程度評(píng)價(jià)指標(biāo),油氣層敏感性評(píng)價(jià),應(yīng)力敏感原理示意,油氣層敏感性評(píng)價(jià),應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)結(jié)果,油氣層敏感性評(píng)價(jià),應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)曲線,油氣層敏感性評(píng)價(jià),溫度敏感性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 溫度敏感性概念 外來(lái)流體進(jìn)入油氣層引起溫度下降而導(dǎo)致油氣層滲透率發(fā)生變化 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究溫度敏感引起油氣層損害程度（外來(lái)流體對(duì)地層的“冷卻效應(yīng)”）,油氣層敏感性評(píng)價(jià),原理及方法 溫度敏感性評(píng)價(jià)比較復(fù)雜，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置須 在恒溫箱內(nèi)完成 實(shí)驗(yàn)流體可分別用地層水或地層原油進(jìn)行 1）選擇實(shí)驗(yàn)巖心，測(cè)量長(zhǎng)度和直徑等 2）選擇溫度實(shí)驗(yàn)點(diǎn)6個(gè)點(diǎn)，T1為地層溫度，T6為地面溫度，每點(diǎn)之

34、間溫差T=(T6-T1)/5,油氣層敏感性評(píng)價(jià),3）在實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)時(shí)，在低于臨界流速條件下用地層 水測(cè)出巖心穩(wěn)定的滲透率K1 4）改變實(shí)驗(yàn)溫度（必須恒溫2小時(shí)以上）重復(fù)上一 步，直至測(cè)出最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的巖心穩(wěn) 定滲透率K6 評(píng)價(jià)及指標(biāo) 若溫度 Ti-1 對(duì)應(yīng)的 Ki-1與Ti對(duì)應(yīng)的Ki 滿足 (Ki-1Ki)/Ki-1100%5% 說(shuō)明儲(chǔ)層發(fā)生了溫度敏感損害，即儲(chǔ)層具有 溫敏性,油氣層敏感性評(píng)價(jià),我們把發(fā)生溫敏損害的前一個(gè)溫度點(diǎn)的溫 度（ Ti-1 ）稱為臨界溫度Tc 損害程度的計(jì)算及評(píng)價(jià)指標(biāo)同速敏 當(dāng)實(shí)驗(yàn)流體為原油時(shí)，巖心抽真空飽和地 層水，用原油驅(qū)替巖心建立束縛水飽和度， 再用原油

35、測(cè),油氣層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià),工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),工作液概念 鉆井液、水泥漿、完井液、壓井液、洗井液、 修井液、射孔液、壓裂液、酸、注入水等 工作液靜態(tài)損害評(píng)價(jià) 靜濾失實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定工作液濾入巖心前后滲透 率的變化 評(píng)價(jià)工作液對(duì)油氣層的損害程度,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),優(yōu)選工作液配方 損害程度評(píng)價(jià) Rs=(1Kop/Ko) 100% Rs 損害程度 Kop損害后巖心的油相有效滲透率 m2 Ko 損害前巖心的油相有效滲透率 m2,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),輔助評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 粘土膨脹實(shí)驗(yàn) 膨脹率粘土樣品膨脹后的體積增量與 原體積之比 v=(v2v1)/v1100% v 粘土

36、膨脹率 % v1 樣品原體積 v2樣品膨脹后體積,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià), 陽(yáng)離子交換實(shí)驗(yàn) 陽(yáng)離子交換吸附吸附在粘土礦物表 面的陽(yáng)離子可以和溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生 交作用 陽(yáng)離子交換容量（CEC)在pH值為7 的條件下，粘土顆粒表面所能交換的陽(yáng) 離子總量，單位是 mmol/100g土,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià), 酸溶實(shí)驗(yàn) 巖石中含有一定量的酸可溶物 可用化學(xué)分析方法測(cè)定巖石中含有的可 溶物的相對(duì)含量 浸泡實(shí)驗(yàn) 酸液使巖石中粘土顆粒分散脫落、礦物 溶蝕及骨架顆粒解體 實(shí)驗(yàn)通過(guò)觀察巖石表面變化情況判斷 巖石敏感性及液體與巖石的配伍性,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),工作液動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià) 靜態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 采用“

37、靜壓入”及“端面流動(dòng)”方法 以巖心受工作液污染前后的滲透率變化值 判斷損害程度 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),工作液在井內(nèi)循環(huán)或攪動(dòng)產(chǎn)生對(duì)地層的 壓力激動(dòng) 影響井壁上形成的濾餅質(zhì)量和形成速度， 增大工作液對(duì)油氣層的損害程度 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)工作液處于循環(huán)或攪動(dòng)狀態(tài) 更真實(shí)模擬井下實(shí)際工況 損害過(guò)程更接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)更具指導(dǎo)意義 評(píng)價(jià)方法同靜態(tài)實(shí)驗(yàn) 旋轉(zhuǎn)剪切模擬法 工作液在井內(nèi)動(dòng)態(tài)流動(dòng)為出發(fā)點(diǎn) 流變學(xué)角度來(lái)解決動(dòng)態(tài)問(wèn)題 JHDS-高溫高壓動(dòng)失水儀 SW-動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)儀,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),旋轉(zhuǎn)剪切模擬法實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)圖,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),全尺寸動(dòng)

38、態(tài)模擬法 完全模擬鉆井、完井時(shí)井內(nèi)實(shí)際工作條件 下地層損害過(guò)程 模擬參數(shù)包括井內(nèi)液柱壓力、地層孔隙 壓力、上覆巖層壓力、地層溫度、工作液 施工溫度、鉆井液上返循環(huán)速度、鉆具轉(zhuǎn) 速,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)所得評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀、實(shí)用 實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有更加完善的模擬功能 DSE高溫高壓全尺寸動(dòng)態(tài)模擬巖心污染 試驗(yàn)儀,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),動(dòng)態(tài)污染模擬試驗(yàn)是一套系統(tǒng)試驗(yàn) 測(cè)定污染前巖心滲透率 在動(dòng)態(tài)條件下污染巖心 測(cè)定污染后的巖心滲透率 比較污染前后巖心滲透率的變化 判斷巖心污染程度,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),多點(diǎn)滲透儀測(cè)量損害深度和程度 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果反映沿整個(gè)巖心長(zhǎng)度 上的平均損害程度

39、 工作液侵入巖心的真實(shí)程度沿整個(gè)巖心長(zhǎng)度 不一定均勻 多點(diǎn)滲透率儀可準(zhǔn)確測(cè)出真實(shí)損害深度,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),多點(diǎn)滲透率儀示意圖,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),損害前后滲透率曲線對(duì)比求損害深度和 分段損害程度,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),Koi-損害前基線滲透率曲線 Kopi-損害后恢復(fù)滲透率曲線 損害深度 L = L1+L2+L3+l4+0.5L5 分段污染程度 Rsi=(1 Kopi/ Koi) 100% 式中 i=1,2,36,工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),其它評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),工作液對(duì)油氣層的損害評(píng)價(jià),油氣層損害室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展方向 全模擬實(shí)驗(yàn)，模擬井下溫度、壓力、剪切 等實(shí)際工況條件下的油氣層

40、損害評(píng)價(jià) 多點(diǎn)滲透率儀的應(yīng)用，短巖心向長(zhǎng)巖心發(fā)展 小尺寸巖心向大尺寸巖心發(fā)展 計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模擬與室內(nèi)物理模擬結(jié)合 實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化，引入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集 用實(shí)際流體、模擬實(shí)際工況做油氣層損害實(shí)驗(yàn),油氣層損害的室內(nèi)評(píng)價(jià),儲(chǔ)層敏感性預(yù)測(cè)技術(shù),儲(chǔ)層敏感性預(yù)測(cè)技術(shù),儲(chǔ)層敏感性快速診斷和預(yù)測(cè)技術(shù) 儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)技術(shù)可取得較準(zhǔn)確的儲(chǔ)層敏感性資料 需要大量天然巖心 花費(fèi)大量人力、物力、時(shí)間 不能滿足快速勘探開(kāi)發(fā)實(shí)際生產(chǎn)需要,儲(chǔ)層敏感性預(yù)測(cè)技術(shù),無(wú)法滿足老油田的穩(wěn)產(chǎn)保護(hù)油氣層工作所需 大量天然巖心 預(yù)測(cè)方法的基本原理 儲(chǔ)層敏感性是儲(chǔ)層內(nèi)部性質(zhì)的外部表現(xiàn) 儲(chǔ)層敏感性必定與儲(chǔ)層巖石礦物性質(zhì)、孔隙 性質(zhì)、儲(chǔ)層流體性質(zhì)有關(guān)

41、,儲(chǔ)層敏感性預(yù)測(cè)技術(shù),預(yù)測(cè)方法步驟 按不同敏感性范圍對(duì)儲(chǔ)層分組 用多元統(tǒng)計(jì)分析方法求出各組判別函數(shù) 儲(chǔ)層資料代入相應(yīng)判別函授求出所屬各組的 置信概率值 待判別儲(chǔ)層歸類(lèi)于概率值最大一組，以該組 敏感性對(duì)儲(chǔ)層敏感性做出預(yù)測(cè),儲(chǔ)層敏感性預(yù)測(cè)技術(shù),預(yù)測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)內(nèi)容和所需資料 儲(chǔ)層的五敏性 水敏性、速敏性、鹽敏性、鹽酸酸敏性、 土酸酸敏性 17個(gè)儲(chǔ)層組成和結(jié)構(gòu)特性資料,儲(chǔ)層敏感性預(yù)測(cè)技術(shù),相關(guān)軟件 砂巖儲(chǔ)層敏感性快速預(yù)測(cè)軟件for Windows V2.0 油科院鉆井所 石油大學(xué)、西南石油學(xué)院、西安石油學(xué)院,保護(hù)油氣層技術(shù),油氣層損害機(jī)理,油氣層損害機(jī)理,基本概念,基本概念,油氣層損害機(jī)理就是油氣層損害

42、的產(chǎn)生原因和伴隨損害發(fā)生的物理、化學(xué)變化過(guò)程 機(jī)理研究工作基礎(chǔ) 巖心分析技術(shù) 室內(nèi)巖心流動(dòng)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)資料分析,基本概念,機(jī)理研究的目的 認(rèn)識(shí)和診斷油氣層損害原因及損害過(guò)程 為推薦和制定各項(xiàng)保護(hù)油氣層和解除油氣層 損害技術(shù)措施提供科學(xué)依據(jù) 油氣層損害的實(shí)質(zhì)是油氣層中流體的滲流阻力增加、滲透率下降,基本概念,油氣層被打開(kāi)過(guò)程中，各種作業(yè)過(guò)程都會(huì)改變油氣層的原始環(huán)境條件，使原來(lái)的物理、化學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生改變，有可能造成油氣井產(chǎn)能下降，導(dǎo)致油氣層損害 油氣層損害機(jī)理的研究是保護(hù)油氣層技術(shù)一項(xiàng)必不可少的基礎(chǔ)工作,基本概念,油氣層損害是在外界條件影響下油氣層內(nèi)部性質(zhì)變化造成的 受外界條件影響而導(dǎo)

43、致油氣層滲透率降低的油氣層內(nèi)在因素屬于油氣層潛在損害因素(內(nèi)因） 包括 孔隙結(jié)構(gòu)、敏感性礦物、巖石表面性質(zhì)、體性質(zhì),基本概念,施工作業(yè)時(shí)任何能夠引起油氣層微觀結(jié)構(gòu)或流體原始狀態(tài)發(fā)生改變并使油氣產(chǎn)井能降低的外部作業(yè)條件均屬油氣層損害外部因素（外因） 包括 入井流體性質(zhì)、壓差、溫度、作業(yè)時(shí)間,油氣層損害機(jī)理,油氣層損害類(lèi)型,油氣層損害類(lèi)型,水敏性損害 外來(lái)水進(jìn)入油氣層后，油氣層巖石中的粘土 礦物發(fā)生水化膨脹、分散脫落、運(yùn)移，而導(dǎo)致 地層滲透率降低的現(xiàn)象 各種油氣層損害類(lèi)型中最復(fù)雜、最主要一種 膨脹性粘土遇水膨脹，減小油氣層孔隙通道,油氣層損害類(lèi)型,膨脹性礦物有蒙脫石、伊利石/蒙脫石、綠泥 石/蒙脫

44、石混層礦物 非膨脹性粘土遇水分散，釋放微粒，微粒隨 流體運(yùn)移堵塞孔隙通道 非膨脹性礦物有高嶺石、伊利石等,油氣層損害類(lèi)型,酸敏性損害 油氣層巖石與酸液接觸后，發(fā)生有害反應(yīng)生 成沉淀或巖石解體產(chǎn)生地層微粒，引起油氣層 滲透率降低的現(xiàn)象 油氣層中巖石中鐵質(zhì)綠泥石、黃鐵礦對(duì)鹽酸 敏感，它們?nèi)芙庥谌芤簳r(shí)，釋放出的鐵離子生 成 Fe(OH)3 凝膠堵塞油氣層孔隙,油氣層損害類(lèi)型,方解石、白云石等含鈣碳酸鹽礦物與氫氟酸反 應(yīng)生成不溶解的氟化鈣沉淀 硅酸鹽礦物溶解后釋放出硅離子與低濃度氫氟酸反應(yīng)沉淀出SiOH4nH2O水化膠體物 質(zhì),油氣層損害類(lèi)型,微粒運(yùn)移損害 流速較高或壓差波動(dòng)較大，使油氣層中固有 的顆

45、粒脫落，隨流體移動(dòng)，在孔喉處產(chǎn)生堵塞，造成油氣層滲透率降低的現(xiàn)象,油氣層損害類(lèi)型,微粒包括所有粒級(jí)的礦物及其它組分顆粒 可為巖石顆粒，膠結(jié)不好的地層、粘土為主要膠結(jié)物的地層對(duì)流速最敏感：疏松附著于巖石孔隙壁上的各種覆蓋物 也可為有機(jī)顆粒（含碳有機(jī)物殘?jiān)?微粒運(yùn)移是流速對(duì)微粒的擾動(dòng)作用 分散運(yùn)移是一種電化學(xué)反應(yīng),油氣層損害類(lèi)型,結(jié)垢損害 外來(lái)流體進(jìn)入油氣層，改變了地層流體成分或地層溫度、壓力發(fā)生變化，或外來(lái)流體與地層流體不配伍，形成各種沉淀物堵塞油氣通道的現(xiàn)象 無(wú)機(jī)垢CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4 有機(jī)垢蠟、瀝青質(zhì),油氣層損害類(lèi)型,毛細(xì)管阻力損害 外來(lái)流體進(jìn)入油氣層與地層流體接

46、觸，在油水界面形成一個(gè)凹向油相的彎月面而產(chǎn)生毛管阻力，阻礙液體流動(dòng)；或外來(lái)流體進(jìn)入油氣層，改變了油氣層中的油水分布，含水飽和度增加，含油飽和度下降，使油相滲透率降低的現(xiàn)象 物理原因的損害 與巖石礦物組成無(wú)關(guān) 只與兩相流體的界面張力有關(guān),油氣層損害類(lèi)型,潤(rùn)濕性改變損害 巖石吸附化學(xué)劑改變巖石表面潤(rùn)濕性而造成 油相滲透率下降的現(xiàn)象 潤(rùn)濕液體在分子力作用下在固體表面上的 流散現(xiàn)象,油氣層損害類(lèi)型,潤(rùn)濕性當(dāng)某一固體表面同時(shí)與兩種不相混 溶的流體（兩種液體或一種液體、一種氣體） 接觸時(shí)，如果其中的一種流體有沿著固體表面 延展的趨勢(shì)，則固體表面為該流體所潤(rùn)濕 巖石的潤(rùn)濕性巖石表面與流體相互作用的 一種性質(zhì)

47、，即某種流體延展或附著到固體表面 的傾向性,油氣層損害類(lèi)型,產(chǎn)生這種傾向性的根本原因是由于分子間力 的作用 水潤(rùn)濕地層水滴在地層表面鋪展，則稱該 地層為水潤(rùn)濕地層或水濕性地層 油潤(rùn)濕地層油滴在地層表面鋪展，則稱該 地層為油潤(rùn)濕地層或油濕性地層,油氣層損害類(lèi)型,不同巖石表面具有不同電性和潤(rùn)濕性親油 巖石、親水巖石 潤(rùn)濕性改變損害與巖石成分有關(guān) 含硅質(zhì)物質(zhì)的砂和粘土表面通常呈負(fù)電性， 陽(yáng)離子型化學(xué)劑能牢固吸附與砂巖表面，使其 具親油性,油氣層損害類(lèi)型,石灰?guī)r在值為08環(huán)境下，表面帶正電荷， 陰離子表面活性劑使其變?yōu)橛H油表面 水潤(rùn)濕地層變?yōu)橛蜐?rùn)濕地層，油相滲透率降 低40%,油氣層損害類(lèi)型,固相顆粒

48、侵入損害 入井流體直接將固相顆粒帶入油氣層，堵塞孔隙通道而使油氣層滲透率降低的現(xiàn)象 固相顆粒分無(wú)機(jī)固相顆粒和有機(jī)固相顆粒 固相顆粒侵入損害的根源受外界因素影響 固相顆粒侵入后油氣層滲透率下降的幅度與巖石的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān),油氣層損害類(lèi)型,出砂損害 高速采油情況下，弱膠結(jié)或未膠結(jié)型巖石結(jié) 構(gòu)的完整性遭到破壞，發(fā)生解體，形成松散的 砂?；蛭⒘Ｎ镔|(zhì)，其中較大的顆粒形成架橋或 卡堵而堵塞孔隙；較小的顆粒隨油流流向井筒，造成油井出砂，堵塞生產(chǎn)層段,油氣層損害類(lèi)型,幾乎所有的油氣層損害都是一 系列物理、化學(xué)過(guò)程的結(jié)果,油氣層損害機(jī)理,油氣層潛在損害因素,油氣層潛在損害因素,任何具有一定孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性的巖石都

49、能儲(chǔ)存油氣 儲(chǔ)存油氣的巖石稱為儲(chǔ)集巖或儲(chǔ)集層，簡(jiǎn)稱儲(chǔ)層,油氣層潛在損害因素,油氣層儲(chǔ)滲空間及其特性 油氣層的儲(chǔ)集空間包括 孔隙、孔洞、裂縫 油氣層的滲流通道主要是喉道 喉道是兩個(gè)顆粒間連通的狹窄部分或兩個(gè) 較大孔隙間的收縮部分 喉道是易受損害的敏感部位,油氣層潛在損害因素,油氣層的孔隙結(jié)構(gòu)指孔隙和喉道的幾何 形狀、大小、分布、連同關(guān)系 儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲空間決定了它的儲(chǔ)集和滲濾特性 砂巖儲(chǔ)層一般是以粒間孔隙為主的孔隙型 儲(chǔ)層,油氣層潛在損害因素,碳酸鹽儲(chǔ)層是以孔隙和裂縫為主的雙重 孔隙介質(zhì)型儲(chǔ)層 以裂縫為主的裂縫型儲(chǔ)層較少見(jiàn) 孔隙結(jié)構(gòu)從微觀角度描述油氣層的儲(chǔ)滲特性 孔隙度和滲透率從宏觀角度描述巖石的儲(chǔ)

50、滲 特性,油氣層潛在損害因素,1.油氣層的孔喉類(lèi)型 不同的顆粒接觸關(guān)系和膠結(jié)類(lèi)型決定著孔喉 類(lèi)型 孔喉類(lèi)型從定性角度描述油氣層的孔喉特征 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)從定量角度描述孔喉特征 油氣層孔喉分為五種類(lèi)型 孔喉特征與與油氣層損害關(guān)系,表4-1 孔喉類(lèi)型與油氣層損害關(guān)系,油氣層潛在損害因素,油氣層潛在損害因素,2.油氣層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù) 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù) 孔喉大小與分布 孔喉彎曲程度 孔隙連通 程度 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與油氣層損害的關(guān)系 孔喉越大，不匹配的固相顆粒侵入越深，,油氣層潛在損害因素,造成的固相損害程度越大，水鎖和賈敏損 害可能性小 孔喉彎曲程度越大，外來(lái)固相顆粒侵入 越困難，侵入深度小，地層微粒易在

51、喉道 阻卡，微粒分散或運(yùn)移損害潛力增大， 喉道易受損害 孔隙連通性差，油氣層易受損害,油氣層潛在損害因素,3.巖石滲透率與儲(chǔ)集空間、油氣層損害的關(guān)系 滲透率是孔喉大小、均勻性和連通性三者共 同體現(xiàn) 滲透性好的油氣層，孔喉較大或較均勻， 通性好，膠結(jié)物含量低，受固相侵入損害的 可能性大,油氣層潛在損害因素,低滲透性油氣層，孔喉小或連通性差，膠 結(jié)物含量高，易受粘土水化膨脹、分散運(yùn) 移、水鎖及賈敏損害,油氣層潛在損害因素,油氣層的敏感性礦物 1.定義與特點(diǎn) 儲(chǔ)集層中與流體接觸易發(fā)生物理、化學(xué) 和物理化學(xué)反應(yīng)并導(dǎo)致油氣層滲透率大幅 度下降的礦物,油氣層潛在損害因素, 粒徑?。?7m）、比表面大、多位

52、于 孔喉處 2.敏感性礦物類(lèi)型 水敏和鹽敏礦物 油氣層中與礦化度不同 于地層水和水作用產(chǎn)生水化膨脹或分散、 脫落等，并引起油氣層滲透率下降的礦物,油氣層潛在損害因素,蒙脫石 伊利石/蒙皂石間層礦物 綠泥石/ 蒙皂石間層礦物 堿敏礦物 油氣層中與高pH值外來(lái)液體 作用產(chǎn)生分散、脫落或新的硅酸鹽沉淀和硅 凝膠體， 并引起滲透率下降的礦物,油氣層潛在損害因素,長(zhǎng)石 微晶石英 各類(lèi)粘土礦物 蛋白石 酸敏礦物 油氣層中與酸液作用產(chǎn)生化學(xué) 沉淀或酸蝕后釋放出微粒并引起滲透率下降 的礦物 鹽酸敏礦物 含鐵綠泥石 鐵方解石 鐵白云石 水化黑云母 氫氟酸敏礦物 方解石 石灰石,油氣層潛在損害因素,白云石 鈣長(zhǎng)石

53、 沸石 云母 各類(lèi)粘土和 各類(lèi)粘土礦物 速敏礦物 油氣層中在高速流體流動(dòng)作用 下發(fā)生運(yùn)移并堵塞喉道的微粒礦物 粘土礦物 粒徑小于37m的各種非粘土礦物 石英 長(zhǎng)石 方解石等,油氣層潛在損害因素,油氣層潛在損害因素,3.敏感性礦物的產(chǎn)狀 敏感性礦物在含油氣巖石中的分布和存在 狀態(tài) 敏感性礦物的產(chǎn)狀對(duì)油氣層損害影響較大 薄膜式 粘土礦物平行于骨架顆粒排列， 呈部分或全包覆基質(zhì)顆粒狀 以蒙脫石、伊利石為主,油氣層潛在損害因素,流體流經(jīng)時(shí)阻力小，不易產(chǎn)生微粒運(yùn)移 易水化膨脹，減少孔喉，引起水鎖 櫛殼式 粘土礦物葉片垂直于顆粒表面表 面積大，處于流體通道部位 綠泥石為主 流體流經(jīng)阻力大，極易受高速流體沖

54、擊， 破裂形成顆粒而運(yùn)移,油氣層潛在損害因素,被酸蝕形成Fe(OH)3、SiO2凝膠體，堵塞 孔隙 橋接式 由毛發(fā)狀、纖維狀伊利石搭橋于 顆粒間 流體極易將其沖碎，造成微粒運(yùn)移 孔隙充填式 粘土充填在骨架顆粒之間孔隙 中，呈分散狀，粘土粒間孔隙發(fā)育,油氣層潛在損害因素,高嶺石、綠泥石為主 極易在高速流體作用下造成微粒運(yùn)移 4.敏感性礦物含量與損害程度的關(guān)系 敏感性礦物含量高，造成的油氣層損害 程度大 滲透率越低，造成損害的可能性和程度 越大,油氣層潛在損害因素,油氣層巖石的潤(rùn)濕性 1.潤(rùn)濕性是控制油藏流體在孔隙介質(zhì)中 的位置、流動(dòng)和分布的重要因素 潤(rùn)濕性對(duì)油藏巖石的多個(gè)特性參數(shù)產(chǎn)生 直接影響

55、毛管壓力、相對(duì)滲透率、驅(qū)油效率、 共存水飽和度、殘余油飽和度等,油氣層潛在損害因素,油濕巖石，則與水濕巖石相反 2.巖石的潤(rùn)濕性決定著巖石孔道中毛管力的 大小和方向 毛管力的方向總是指向非潤(rùn)濕相一方 巖石表面親水時(shí)，毛管力是水驅(qū)油的動(dòng)力 巖石表面親油時(shí)，毛管力是水驅(qū)油的阻力 3.潤(rùn)濕性影響地層微粒的運(yùn)移,油氣層潛在損害因素,油氣層潛在損害因素,地層微?？杀坏貙又辛鲃?dòng)的液體潤(rùn)濕時(shí)， 微?？呻S之移動(dòng) 地層微粒不可被地層中流動(dòng)的液體潤(rùn)濕 時(shí)，微粒不移動(dòng) 地層微?？杀坏貙又胁幌嗷烊艿膬煞N液體 同時(shí)潤(rùn)濕時(shí)，微粒沿著兩種液體的界面發(fā)生 移動(dòng),油氣層潛在損害因素,毛細(xì)現(xiàn)象 1.定義 潤(rùn)濕相流體在表面收縮（毛

56、細(xì)管壓力）作用下在毛細(xì)管中上升的現(xiàn)象 毛細(xì)現(xiàn)象常用毛細(xì)管壓力表征 毛細(xì)管壓力就是毛細(xì)管中彎月面兩側(cè)潤(rùn)濕 相流體和非潤(rùn)濕相流體之間的壓差 毛細(xì)管壓力的方向與液面的凹向一致,油氣層潛在損害因素,對(duì)于圓柱狀毛細(xì)管，毛細(xì)管壓力等于 毛細(xì)管中液柱上升高度的液柱壓力 其數(shù)值上為 Pc=2cos/r Pc毛管壓力 潤(rùn)濕相和非潤(rùn)濕相的界面張力 潤(rùn)濕相與巖石的接觸角 r毛細(xì)管半徑,油氣層潛在損害因素,2.油氣層巖石具有十分復(fù)雜的孔隙系統(tǒng) 可看作是一套不規(guī)則的毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò) 平均孔喉半徑小的儲(chǔ)層的毛細(xì)管現(xiàn)象尤為 突出 油氣層流體的性質(zhì) 油氣層中流體往往也是引起油氣層損害的潛 在因素,油氣層潛在損害因素,1.地層水的性

57、質(zhì) 礦化度 表示地層水中含鹽量多少 外來(lái)工作液礦化度低于地層水礦化度可 引起地層中粘土礦物水化膨脹和分散 地層水中常見(jiàn)的陽(yáng)離子有Na+、Ca2+、 Ma2+、 Ba2+、Sr2+、陰離子有 Cl-、SO42-、 HCO3-、F-,油氣層潛在損害因素,根據(jù)水中主要離子當(dāng)量比水分為CaCl2、 MgCl2、NaHCO3、Na2SO4四種類(lèi)型 地層水多為NaHCO3型和CaCl2型 地面水多為Na2SO4型 工作液和地層水不配伍會(huì)對(duì)地層造成嚴(yán)重 損害 當(dāng)油氣層壓力和溫度降低或入井流體和地,油氣層潛在損害因素,層水不配伍會(huì)生成CaCO3、CaSO4、BaSO4、 SrSO4、 Ca(OH)2等無(wú)機(jī)沉淀

58、 高礦化度鹽水可引起進(jìn)入油氣層的高分子 處理劑鹽析 2.原油性質(zhì) 含蠟量 膠質(zhì) 瀝青 含硫量 凝固點(diǎn) 粘度 析蠟點(diǎn),油氣層潛在損害因素,石蠟、膠質(zhì)、瀝青可形成有機(jī)沉淀 原油與入井流體不配伍形成有機(jī)沉淀 原油與酸液作用形成酸渣 注水和壓裂作業(yè)的冷卻效應(yīng)導(dǎo)致石蠟、 瀝青沉淀,油氣層潛在損害因素,3.天然氣性質(zhì) 天然氣的主要成份是氣態(tài)烴類(lèi)，含少量非 烴氣體 H2S和CO2腐蝕氣的含量和相態(tài)特征 H2S和CO2氣體腐蝕設(shè)備管壁造成微粒 H2S 腐蝕金屬過(guò)程中形成FeS沉淀,油氣層潛在損害因素,油氣藏環(huán)境 油氣層損害是在特定環(huán)境下發(fā)生的 內(nèi)部環(huán)境 油氣藏溫度、壓力、原地應(yīng)力、 天然驅(qū)動(dòng)能量 外部環(huán)境 工作液流速、化學(xué)性質(zhì)、固相顆粒 分布、壓差、流體溫度,油氣層潛在損害因素,油氣層