第7章水平井油氣層保護技術(shù)

1、水平井油氣層保護技術(shù)水平井油氣層保護技術(shù) n與直井相比，水平井與油氣層接觸的時與直井相比，水平井與油氣層接觸的時間和面積要大得多，油氣層損害是影響油氣間和面積要大得多，油氣層損害是影響油氣井產(chǎn)能更重要的因素。并且水平井在計算表井產(chǎn)能更重要的因素。并且水平井在計算表皮系數(shù)時必須考慮滲透率的各向異性指數(shù)，皮系數(shù)時必須考慮滲透率的各向異性指數(shù)，因此在研究方法和保護措施方面有許多不同因此在研究方法和保護措施方面有許多不同之處。之處。計算鉆井液侵入儲層深度的數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用計算鉆井液侵入儲層深度的數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用 1計算鉆井液中固相顆粒侵入儲層深度的數(shù)學(xué)模型計算鉆井液中固相顆粒侵入儲層深度的數(shù)學(xué)模型 水

2、平井儲層損害機理水平井儲層損害機理水平井產(chǎn)能的影響因素水平井產(chǎn)能的影響因素 主要內(nèi)容主要內(nèi)容水平井儲層損害程度的室內(nèi)評價方法水平井儲層損害程度的室內(nèi)評價方法 水平井完井液技術(shù)水平井完井液技術(shù)水平井油氣層損害礦場評價技術(shù)水平井油氣層損害礦場評價技術(shù)234578水平井氧化解堵技術(shù)水平井氧化解堵技術(shù)61 1、水平井、大斜度井儲層損害時間長、水平井、大斜度井儲層損害時間長; ;2 2、鉆井液完井液對儲層的損害程度大、鉆井液完井液對儲層的損害程度大; ; 3 3、損害帶半徑可能占產(chǎn)層厚度的很大部分、損害帶半徑可能占產(chǎn)層厚度的很大部分; ; 4 4、側(cè)向研磨造成的儲層損害、側(cè)向研磨造成的儲層損害; ; 5

3、 5、垂直滲透率損害，即各向異性損害、垂直滲透率損害，即各向異性損害; ; 6 6、儲層裂縫和微裂縫的損害。、儲層裂縫和微裂縫的損害。 一、水平井儲層損害機理一、水平井儲層損害機理 a巖樣礦物組成分析巖樣礦物組成分析巖樣礦物組成分析表巖樣礦物組成分析表巖樣號巖樣號巖巖 性性粘土礦物相對含量粘土礦物相對含量粘土礦物粘土礦物含量含量()高齡石高齡石 綠泥石綠泥石 伊利石伊利石 伊蒙混層伊蒙混層 混層比混層比 (k) (ch) (i) (i/s) (s)1234砂巖砂巖砂巖砂巖砂巖砂巖砂巖砂巖 43.6 13.2 4.9 38.3 80 43.0 26.9 6.7 23.4 60 61.1 19.2

4、 5.0 17.4 55 41.4 26.1 6.5 26.0 553.53.03.53.0可見，該斷塊的巖樣主要由非粘土礦物組成；在粘土礦物的組成中，高嶺石的可見，該斷塊的巖樣主要由非粘土礦物組成；在粘土礦物的組成中，高嶺石的含量最大?？赏茰y，該儲層潛在的損害機理含量最大?？赏茰y，該儲層潛在的損害機理主要為微粒運移和粘土礦物水化膨脹主要為微粒運移和粘土礦物水化膨脹。選擇王官屯地區(qū)官選擇王官屯地區(qū)官905斷塊儲層對水平井的儲層損害機斷塊儲層對水平井的儲層損害機理進行了研究。包括：速敏性、水敏性和正反向流動實驗等。理進行了研究。包括：速敏性、水敏性和正反向流動實驗等。b流速敏感性評價流速敏感性評

5、價各巖樣的各巖樣的ko和和vo測定數(shù)據(jù)表測定數(shù)據(jù)表巖樣巖樣號號干重干重 濕重濕重 k v c (g) (g) () () (cm/s)1-1v2-2h3-1v3-2h4-1h4-3h4-6v47.5352 51.0451 14.16 0.019 /48.604 51.8894 13.75 0.0235 1.3410-429.3543 31.1276 12.046 0.0515 1.4410-437.306 39.5168 11.78 0.11 9.1210-436.2826 38.7417 13.50 0.032 4.3510-428.8954 30.8057 13.31 0.021 2.53

6、10-431.5497 33.2710 10.86 0.017對于同一塊巖心，總是水平方向的臨界流速大于垂直方對于同一塊巖心，總是水平方向的臨界流速大于垂直方面的臨界流速面的臨界流速 。該斷塊儲層具有較低的臨界流速，即儲層的該斷塊儲層具有較低的臨界流速，即儲層的損害程度對損害程度對流體流速相當(dāng)敏感流體流速相當(dāng)敏感。41h巖樣的正反流動圖巖樣的正反流動圖4-3v巖樣的正反向流動圖巖樣的正反向流動圖當(dāng)流體流動方向剛從正向轉(zhuǎn)為反向時，巖樣滲透率產(chǎn)當(dāng)流體流動方向剛從正向轉(zhuǎn)為反向時，巖樣滲透率產(chǎn)生了波動，這是由于在正向流動速度超過生了波動，這是由于在正向流動速度超過vc時，造成微粒時，造成微粒在孔隙喉道

7、中運移，解除或增加在孔隙喉道中運移，解除或增加“橋堵橋堵”，使流體流過巖，使流體流過巖樣時的滲透率突然改變。樣時的滲透率突然改變。c正反向流動實驗正反向流動實驗圖圖3-33-1v巖樣的正反流動圖巖樣的正反流動圖可見，三個巖樣存在微粒運移對儲層的損害?？梢?，三個巖樣存在微粒運移對儲層的損害。d水敏性評價水敏性評價 經(jīng)測定，經(jīng)測定，46v巖樣的水敏性指數(shù)巖樣的水敏性指數(shù)iw為：為：936. 000542. 00003455. 000542. 011kkkiww可見，對儲層巖石礦物組成的分析和對儲層巖樣進行巖心流可見，對儲層巖石礦物組成的分析和對儲層巖樣進行巖心流動實驗的評價結(jié)果是吻合的。對于該地區(qū)

8、的低滲塊狀砂巖儲層來動實驗的評價結(jié)果是吻合的。對于該地區(qū)的低滲塊狀砂巖儲層來說，說，微粒運移和粘土礦物水化膨脹是引起儲層損害的主要機理。微粒運移和粘土礦物水化膨脹是引起儲層損害的主要機理。 iw0.9，故，故該儲層屬于該儲層屬于水敏性極強水敏性極強的儲層。的儲層。u在清除濾餅后，所有鉆井液、完井液都遺留一層極細(xì)的在清除濾餅后，所有鉆井液、完井液都遺留一層極細(xì)的剩余固相層，這是損害儲集層的主要因素剩余固相層，這是損害儲集層的主要因素研磨性損研磨性損害。害。u固相層一般厚固相層一般厚50200m，覆蓋在井壁表面。，覆蓋在井壁表面。u鉆井模擬器試驗證明，污斑進入巖心深約鉆井模擬器試驗證明，污斑進入巖

9、心深約14cm，使井，使井壁表面厚約壁表面厚約3mm地層的滲透率受到嚴(yán)重影響。地層的滲透率受到嚴(yán)重影響。u固相層的影響程度取決于儲集層原始滲透率和所含流體固相層的影響程度取決于儲集層原始滲透率和所含流體組成、相態(tài)特征。組成、相態(tài)特征。（三）損害規(guī)律（三）損害規(guī)律u能否用壓降法來消除鉆井引起的儲集層損害，取決于能否用壓降法來消除鉆井引起的儲集層損害，取決于其原始滲透率。下面滲透率范圍，采用壓降法消除損其原始滲透率。下面滲透率范圍，采用壓降法消除損害是可能的：害是可能的：u 含天然氣巖心的原始滲透率不小于含天然氣巖心的原始滲透率不小于110-3m2u 含油巖心的原始滲透率不小于含油巖心的原始滲透率

10、不小于50010-3m2u微粒運移、固相顆粒堵塞是主要損害方式。微粒運移、固相顆粒堵塞是主要損害方式。u井下工具堵塞亦不容忽視，鉆具井下工具堵塞亦不容忽視，鉆具泥餅?zāi)囡瀻r面作用。巖面作用。u液鎖或水鎖損害，對裂縫性致密氣層尤為顯著。液鎖或水鎖損害，對裂縫性致密氣層尤為顯著。u損害帶分布形態(tài)：理想均質(zhì)地層，非均質(zhì)儲層。損害帶分布形態(tài)：理想均質(zhì)地層，非均質(zhì)儲層。二、水平井產(chǎn)能的影響因素二、水平井產(chǎn)能的影響因素 為了充分發(fā)揮水平井鉆井和開采技術(shù)的經(jīng)濟效益，有必要對儲層為了充分發(fā)揮水平井鉆井和開采技術(shù)的經(jīng)濟效益，有必要對儲層厚度、水平段長度、非均質(zhì)性、水平井的偏心距及地層損害等影響水厚度、水平段長度、

11、非均質(zhì)性、水平井的偏心距及地層損害等影響水平井產(chǎn)能的各種因素深入研究。平井產(chǎn)能的各種因素深入研究。1、水平井產(chǎn)能的計算、水平井產(chǎn)能的計算 關(guān)于水平井產(chǎn)能的計算，關(guān)于水平井產(chǎn)能的計算，borisov、giger、joshi以及以及renard等曾等曾分別給出了預(yù)測穩(wěn)定流動狀態(tài)下產(chǎn)能的各種計算方法，其計算公式分別為：分別給出了預(yù)測穩(wěn)定流動狀態(tài)下產(chǎn)能的各種計算方法，其計算公式分別為：borisov wehoohhrhlhlrbhkj2/ln/4ln)/(543. 0gigerjoshi wrhlhllaabhkjoohh2/ln/2/2/ln/543.0225.04/225.05.02/lrlaeh

12、renard等等woohhrhlhxbhj2/ln)/()(cosh/543. 01x2a/l（泄油面積為橢圓形）（泄油面積為橢圓形）2、儲層厚度對水平井產(chǎn)能的影響、儲層厚度對水平井產(chǎn)能的影響 當(dāng)我們在考察某油層是否可通過鉆水平井來提高油氣的產(chǎn)能時，當(dāng)我們在考察某油層是否可通過鉆水平井來提高油氣的產(chǎn)能時，不僅應(yīng)考察油層本身的絕對厚度，更主要的應(yīng)考察與直井相比，通過不僅應(yīng)考察油層本身的絕對厚度，更主要的應(yīng)考察與直井相比，通過鉆水平井可以獲得多大的產(chǎn)能增量。鉆水平井可以獲得多大的產(chǎn)能增量。 儲層厚度對水平井產(chǎn)能的影響可通過穩(wěn)定流產(chǎn)能公式進行計算。儲層厚度對水平井產(chǎn)能的影響可通過穩(wěn)定流產(chǎn)能公式進行計

13、算。對于未增產(chǎn)直井，采油指數(shù)的計算公式為：對于未增產(chǎn)直井，采油指數(shù)的計算公式為：wevoovrrinbkhj/543. 0 圖圖4-1 為為joshi給出的穩(wěn)定流狀態(tài)下，均質(zhì)儲層中水平井產(chǎn)能給出的穩(wěn)定流狀態(tài)下，均質(zhì)儲層中水平井產(chǎn)能隨儲層厚度的變化。隨儲層厚度的變化。 圖圖4-1油層厚度對水平井和直油層厚度對水平井和直井產(chǎn)能指數(shù)比的影響井產(chǎn)能指數(shù)比的影響 由圖可見，在其由圖可見，在其它參數(shù)一定時，它參數(shù)一定時，水平水平井和直井的采油指數(shù)井和直井的采油指數(shù)之比隨儲層厚度的增之比隨儲層厚度的增加趨于下降。加趨于下降。因此，因此，在薄油層中鉆水平井在薄油層中鉆水平井對提高油氣井自身產(chǎn)對提高油氣井自身產(chǎn)

14、能具有更重要的意義。能具有更重要的意義。3、水平段長度對水平井產(chǎn)能的影響、水平段長度對水平井產(chǎn)能的影響 由采油指數(shù)的公式可知，常規(guī)直井的產(chǎn)能與由采油指數(shù)的公式可知，常規(guī)直井的產(chǎn)能與k和和h的乘積成正比。在水平井中，的乘積成正比。在水平井中，l取決于工程設(shè)計，而取決于工程設(shè)計，而并非由儲層本身的性質(zhì)所決定。因此，并非由儲層本身的性質(zhì)所決定。因此，隨著隨著l的增加，的增加，將有利于提高油井的泄油面積，進而提高產(chǎn)能。將有利于提高油井的泄油面積，進而提高產(chǎn)能。 由于水平井具有比直井更大的泄油面積和較高的由于水平井具有比直井更大的泄油面積和較高的產(chǎn)能，因此，在油田開發(fā)中，對于面積一定的區(qū)塊，產(chǎn)能，因此，

15、在油田開發(fā)中，對于面積一定的區(qū)塊，與直井?dāng)?shù)目相比，只需鉆較少的水平井就可以達(dá)到與與直井?dāng)?shù)目相比，只需鉆較少的水平井就可以達(dá)到與直井相同的開發(fā)程度。直井相同的開發(fā)程度。 例：計劃用例：計劃用10口直井開發(fā)總面積為口直井開發(fā)總面積為1660km2的某油田區(qū)塊的某油田區(qū)塊(假設(shè)每口直井假設(shè)每口直井的有效泄油面積為的有效泄油面積為166km2)。倘若分別改用水平段長度為。倘若分別改用水平段長度為310m或或620m的水平井開發(fā)這片油田，試計算所需鉆水平井的數(shù)目。的水平井開發(fā)這片油田，試計算所需鉆水平井的數(shù)目。解：直井：泄油面積解：直井：泄油面積r2ev=166103km2；rev=230m水平井（通常

16、假定在水平面內(nèi)泄油面積為橢圓形）：水平井（通常假定在水平面內(nèi)泄油面積為橢圓形）：a）當(dāng)）當(dāng)l310m時時a橢圓長半軸（橢圓長半軸（l/2）+230（310/2）+230385mb橢圓短半軸橢圓短半軸230m泄油面積泄油面積ab385230278km2；1660/2786b)當(dāng)當(dāng)l620m時，時，a橢圓長半軸（橢圓長半軸（l/2）+230（620/2）+230540mb橢圓短半軸橢圓短半軸230m泄油面積泄油面積ab540230390km2；1660/3904 從計算結(jié)果可知，相同的泄油面積，可以用從計算結(jié)果可知，相同的泄油面積，可以用6口長口長310m或或4口長口長620m的水平井取代的水平井

17、取代10口直井，從而減少了需鉆的井?dāng)?shù)，帶來可觀的經(jīng)濟效益?？谥本瑥亩鴾p少了需鉆的井?dāng)?shù)，帶來可觀的經(jīng)濟效益。舉例：舉例：4、滲透率各向異性對水平井產(chǎn)能的影響、滲透率各向異性對水平井產(chǎn)能的影響 上面水平井產(chǎn)能計算公式僅適用于滲透率各向同性儲層的計算。上面水平井產(chǎn)能計算公式僅適用于滲透率各向同性儲層的計算。實際上，許多儲層都存在不同程度的各向異性，為此，實際上，許多儲層都存在不同程度的各向異性，為此，joshi和和renard等分別對水平井產(chǎn)能的計算方法進行了修正。等分別對水平井產(chǎn)能的計算方法進行了修正。wrhinlhllaainbhkjoohh2/2/2/543. 022式中，式中，儲層滲透率各

18、向異性指數(shù)；儲層滲透率各向異性指數(shù)；woohhrhinlhxbhj2/)/()(cosh/542. 01rw（1+）/（2）rw joshi的方法：的方法： renard等，等， 在砂巖儲層中，由于常含有頁巖夾層，表現(xiàn)出明顯的各向異性，通在砂巖儲層中，由于常含有頁巖夾層，表現(xiàn)出明顯的各向異性，通常認(rèn)為多數(shù)砂巖儲層的常認(rèn)為多數(shù)砂巖儲層的3左右。左右。圖圖4-2滲透率各向異性指數(shù)和儲層厚滲透率各向異性指數(shù)和儲層厚度對水平井和直井產(chǎn)能的影響度對水平井和直井產(chǎn)能的影響圖中曲線表現(xiàn)出兩個明顯的變化趨圖中曲線表現(xiàn)出兩個明顯的變化趨勢：勢：一是地層的滲透率各向異性的指數(shù)一是地層的滲透率各向異性的指數(shù)越高，水

19、平井相對于直井的采油指數(shù)比越高，水平井相對于直井的采油指數(shù)比越??；越小；二是儲層越厚，水平井受儲層二是儲層越厚，水平井受儲層值值的影響越大。的影響越大。 當(dāng)當(dāng)1時，儲層表現(xiàn)為完全的各時，儲層表現(xiàn)為完全的各向同性；向同性；0.25時，這類儲層很適合于鉆時，這類儲層很適合于鉆水平井水平井 ；3的儲層，未增產(chǎn)，水平井表的儲層，未增產(chǎn)，水平井表現(xiàn)不出明顯的經(jīng)濟效益。現(xiàn)不出明顯的經(jīng)濟效益。 儲層滲透率的各向異性指數(shù)和儲層厚度對儲層滲透率的各向異性指數(shù)和儲層厚度對水平井產(chǎn)能的影響是相互關(guān)聯(lián)的。因此，水平井產(chǎn)能的影響是相互關(guān)聯(lián)的。因此，在對在對水平井與水力壓裂直井進行比較時，一個更為水平井與水力壓裂直井進行

20、比較時，一個更為有效的參數(shù)是有效的參數(shù)是h。并定義并定義xf為與水平井產(chǎn)能相為與水平井產(chǎn)能相同時水力壓裂直井的等效裂縫長度，同時水力壓裂直井的等效裂縫長度，xf與與h的的關(guān)系見下圖關(guān)系見下圖4-3。圖圖4-3達(dá)到水平井產(chǎn)能時直井的等效裂縫半長度達(dá)到水平井產(chǎn)能時直井的等效裂縫半長度fcd為無因次裂縫導(dǎo)流能力，其計算式為：為無因次裂縫導(dǎo)流能力，其計算式為： fcd（kfw）/（khxf） 式中，式中，kf裂縫滲透率，裂縫滲透率，10-3m2；w裂縫寬度，裂縫寬度，m。從圖中可以得到下面兩個重要的結(jié)論：從圖中可以得到下面兩個重要的結(jié)論：（1）h30.5時，對于時，對于fcd10的直井，可以取代的直井

21、，可以取代一口長一口長610m的水平井；的水平井；（2）當(dāng)）當(dāng)h一定時，提高一定時，提高值，只需要較低的值，只需要較低的fcd值或值或較低的較低的xf值，水力壓裂直井便可達(dá)到與一口長值，水力壓裂直井便可達(dá)到與一口長610m的的水平井相同的產(chǎn)量。水平井相同的產(chǎn)量。 5、偏心距對水平井產(chǎn)能的影響、偏心距對水平井產(chǎn)能的影響 下圖為垂直平面內(nèi)水平井偏心的示意圖：下圖為垂直平面內(nèi)水平井偏心的示意圖：水平井偏心示意圖水平井偏心示意圖joshi推導(dǎo)了在偏心情況下，水平井產(chǎn)能的計算公式。推導(dǎo)了在偏心情況下，水平井產(chǎn)能的計算公式。對于滲透率各向同性的儲層對于滲透率各向同性的儲層2/2/2/2/543. 0222

22、2woohhrhinlhllaainbhkjhh/2對于滲透率各向異性的儲層：對于滲透率各向異性的儲層：2/2/2/2/543. 022222woohhrhinlhllaainbhkjhh/2式中，式中，水平井的偏心距水平井的偏心距,m； 其余參數(shù)的意義同前。其余參數(shù)的意義同前?？梢?，當(dāng)其它參數(shù)一定時，若可見，當(dāng)其它參數(shù)一定時，若0，即井位居于儲層中部時，即井位居于儲層中部時，水平井產(chǎn)能最大。水平井產(chǎn)能最大。由于由于處于對數(shù)項中，因此，相對于其它參數(shù)，它對產(chǎn)能的影處于對數(shù)項中，因此，相對于其它參數(shù)，它對產(chǎn)能的影響較小。響較小。偏心距對水平井產(chǎn)能的影響偏心距對水平井產(chǎn)能的影響可見，隨著可見，隨著

23、值的增值的增大，大，jh值僅略有下降；值僅略有下降；此外，增大此外，增大l/h值可值可以減輕井偏心對產(chǎn)能的影以減輕井偏心對產(chǎn)能的影響。只有當(dāng)響。只有當(dāng)lh2或或0.510直井表皮系數(shù)與表皮壓降的函數(shù)關(guān)系直井表皮系數(shù)與表皮壓降的函數(shù)關(guān)系n式中，h油氣層厚度，m；n p表皮壓降，即損害帶造成的的井底壓力損失，mpa；n q原油產(chǎn)量，m3/d；n o 原油粘度，mpas；n bo原油的體積系數(shù)，即地下體積與儲罐體積之比。0.543() /()ooskhpqb水平井表皮系數(shù)與表皮壓降的函數(shù)關(guān)系水平井表皮系數(shù)與表皮壓降的函數(shù)關(guān)系n 如果水平井鉆遇的是屬各向異性的油層如果水平井鉆遇的是屬各向異性的油層,則

24、上則上式中的式中的k是代表油層的是代表油層的有效滲透率有效滲透率,其定義為：其定義為：n 式中，式中，kh油層的油層的水平滲透率水平滲透率， 10-3 m2 ；n kv油層的油層的垂直滲透率垂直滲透率， 10-3 m2 。vhkkk s = 0.543 kl(p) / (qobo)水平井產(chǎn)能計算方法水平井產(chǎn)能計算方法joshi 提出的方法提出的方法jkhbaallhlhrhhow0 54322222./ ()ln(/)/(/)ln/ () oalrleh(/).(/).20 50 25240 5 renard 提出的方法提出的方法.6 jkhbxhlhrhhow0 54321./ ()cosh

25、()(/)ln/ ( ) orrww()() 12 滲透率各向異性指數(shù)計算式滲透率各向異性指數(shù)計算式n = (kh / kv)1/2水平井流動效率計算式水平井流動效率計算式ejjxh lhrxh lhrshhhwwh d ,/cosh ( )(/)ln /()cosh ( )(/)ln /()1122流動效率與表皮系數(shù)的近似關(guān)系流動效率與表皮系數(shù)的近似關(guān)系ef = 7/(7 + s)當(dāng)當(dāng)s = 1.75時，時， ef降低約降低約20%當(dāng)當(dāng)s = 7.0時，時， ef降低約降低約50%流動效率（油氣井產(chǎn)能）流動效率（油氣井產(chǎn)能）vs 表皮系數(shù)（油氣表皮系數(shù)（油氣層損害）層損害）00.20.40.

26、60.81048121620s se ef f各種因素對水平井各種因素對水平井eh的影響的影響 l = 100 m l = 400 m s 1 2 3 4 1 2 3 410.940.910.880.860.980.970.950.9350.760.660.600.540.920.860.810.73100.610.490.430.370.850.750.680.58200.440.330.270.230.740.600.510.41qv，損失=jv（1-ev）pwqh，損失=jh（1-eh）pw式中，式中， qv，損失損失地層損害所引起的垂直井產(chǎn)量損失，地層損害所引起的垂直井產(chǎn)量損失，m3/

27、d；qv，損失損失地層損害所引起的水平井產(chǎn)量損失，地層損害所引起的水平井產(chǎn)量損失，m3/d；jv直井的理想采油指數(shù)，直井的理想采油指數(shù)， m3/（dmpa）；）； jh水平井的理想采油指數(shù)，水平井的理想采油指數(shù)， m3/（dmpa）；）； pw油井的生產(chǎn)壓差，油井的生產(chǎn)壓差， mpa。(qv/ qh)損失=( jv / jh )( 1-ev )/( 1-eh )水平井與直井產(chǎn)量損失的比較水平井與直井產(chǎn)量損失的比較（計算式）（計算式）大港女大港女mh-1井儲層表皮系數(shù)隨水平井儲層表皮系數(shù)隨水平位移的變化位移的變化0.10.140.180.220.26050100150200250300l, ms

28、f ig u r e 6 : c o m p a r is o n o f f lo w e ffic ie n c y b e tw e e n h o r iz o n ta l a n d v e r tic a l w e lls00 .20 .40 .60 .811 .2051 01 52 02 5s k in fa c to r , sflow efficiency, e* h = 2 5 m , re h = 2 7 3 .2 8 m , rw = 0 .1 m , l = 2 7 3 .2 8 m , x = 2 ,re v = re h - l /2 = 1 3 6 .6 4

29、 meh ( = 1 .0 )eh ( = 1 .4 )eh ( = 3 .5 )eh ( = 1 0 .0 )ev水平井與直井的產(chǎn)能損失比水平井與直井的產(chǎn)能損失比11.522.533.540510152025s(qh/qv)loss* h = 25 m, reh = 273.28 m, rw = 0.1 m,l = 273.28 m, x = 2, = 1.4, eh ev = 3.5, eh ev = 6.0, eh ev = 10.0, eh ev水平井和直井流動效率和水平井和直井流動效率和產(chǎn)量損失的比較產(chǎn)量損失的比較 =1 =1.41 =3.16sveh/ev(qh/qv)損損失失eh

30、/ev(qh/qv)損損失失eh/ev(qh/qv)損損失失11.081.211.061.721.022.0451.341.491.231.981.082.16101.611.731.392.191.142.22201.902.211.552.431.172.31主要用途：主要用途：增產(chǎn)增注措施中應(yīng)用的新技術(shù)增產(chǎn)增注措施中應(yīng)用的新技術(shù) 油氣層解堵的應(yīng)用油氣層解堵的應(yīng)用特點：特點：解堵施工相對簡單，成本不高解堵施工相對簡單，成本不高適用范圍：適用范圍：解除油田采油井、注水井地層堵塞、解除油田采油井、注水井地層堵塞、 鉆井、完井過程中的地層損害和堵塞鉆井、完井過程中的地層損害和堵塞解堵效果：解堵效

31、果：效果較好效果較好六、水平井氧化解堵技術(shù)六、水平井氧化解堵技術(shù)屏蔽暫堵環(huán)壓力返排解除原理屏蔽暫堵環(huán)壓力返排解除原理 根據(jù)屏蔽暫堵原理，保護油氣層形成的屏蔽環(huán)根據(jù)屏蔽暫堵原理，保護油氣層形成的屏蔽環(huán)實際上類似一個單向閥，正向上它能承受較大的正實際上類似一個單向閥，正向上它能承受較大的正壓差，防止儲層進一步受到損害；壓差，防止儲層進一步受到損害； 而反向上（試油試氣作業(yè)或者生產(chǎn)作業(yè)中）只而反向上（試油試氣作業(yè)或者生產(chǎn)作業(yè)中）只要有一定的負(fù)壓差，屏蔽環(huán)就很容易被破壞。因此要有一定的負(fù)壓差，屏蔽環(huán)就很容易被破壞。因此，保護油氣層中形成的屏蔽暫堵環(huán)很容易消除，這，保護油氣層中形成的屏蔽暫堵環(huán)很容易消除

32、，這也是屏蔽暫堵技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的原因之一。也是屏蔽暫堵技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的原因之一。1、屏蔽暫堵環(huán)解除原理及其解堵方式、屏蔽暫堵環(huán)解除原理及其解堵方式屏蔽環(huán)的解堵方式屏蔽環(huán)的解堵方式負(fù)壓返排負(fù)壓返排抽吸或液氮返排抽吸或液氮返排酸洗解堵酸洗解堵氧化解堵氧化解堵負(fù)壓返排負(fù)壓返排使用頻率：使用頻率：常用常用特點：特點：操作簡單方便、成本低、返排效果好。操作簡單方便、成本低、返排效果好。適用范圍：適用范圍：一般孔隙性砂巖儲層，射孔完成井，直井一般孔隙性砂巖儲層，射孔完成井，直井解堵效果：解堵效果：孔隙性中低砂巖儲層：孔隙性中低砂巖儲層：解除率解除率 以上以上裂縫性（致密氣藏）儲層：裂縫性（致密氣藏）儲

33、層：解除率一般在解除率一般在 抽吸（液氮）助排抽吸（液氮）助排主要用途：主要用途：常用助排方法，誘噴措施常用助排方法，誘噴措施 特點：特點：成本相對較高成本相對較高適用范圍：適用范圍：低壓儲層、深井超深井、水平井、低壓儲層、深井超深井、水平井、裸眼完成井、自然能量低的儲層、裸眼完成井、自然能量低的儲層、裂縫性儲層、致密氣藏儲層裂縫性儲層、致密氣藏儲層解堵效果：解堵效果： 返排效率高返排效率高酸洗助排酸洗助排主要用途：主要用途：助排方法助排方法特點：特點：成本相對較高。成本相對較高。適用范圍：適用范圍：沒有屏蔽暫堵或者裸眼完成的油氣井、沒有屏蔽暫堵或者裸眼完成的油氣井、注水井解堵注水井解堵解堵效

34、果：解堵效果： 返排效率高返排效率高屏蔽暫堵環(huán)的解除的一種新方法、新工藝屏蔽暫堵環(huán)的解除的一種新方法、新工藝在裂縫性儲層、氣藏儲層和裸眼完成的水平井在裂縫性儲層、氣藏儲層和裸眼完成的水平井解除屏蔽暫堵環(huán)或地層污染帶等方面有著廣闊的發(fā)解除屏蔽暫堵環(huán)或地層污染帶等方面有著廣闊的發(fā)展前景展前景20012001年發(fā)表了年發(fā)表了“氧化法消除鉆井完井液固相損氧化法消除鉆井完井液固相損害的室內(nèi)實驗害的室內(nèi)實驗”論文，表明了在解除鉆井污染方面論文，表明了在解除鉆井污染方面的應(yīng)用。的應(yīng)用。將氧化解堵技術(shù)應(yīng)用于水平井屏蔽暫堵環(huán)的解將氧化解堵技術(shù)應(yīng)用于水平井屏蔽暫堵環(huán)的解除，并獲得了成功；隨后在中平井、寶平井等除，

35、并獲得了成功；隨后在中平井、寶平井等應(yīng)用了該技術(shù)，并取得了良好的效果。應(yīng)用了該技術(shù)，并取得了良好的效果。氧化解堵在屏蔽暫堵環(huán)解除方面的應(yīng)用氧化解堵在屏蔽暫堵環(huán)解除方面的應(yīng)用巖巖心心號號k k k k0 0k kw w屏蔽環(huán)屏蔽環(huán)解除率解除率（% %）暫堵試驗條件暫堵試驗條件（1010-3-3 m m2 2）壓差壓差mpampa時間時間minmin濾液濾液mlmld8-136d8-1360.2020.2026.716.713.313.3149.3349.333.03.030301.61.6d10-37d10-370.1910.19196.5696.5660.4560.4562.662.63.03

36、.030300.80.8d10-4d10-40.0890.0894.784.784.354.3591.0091.003.03.030300.10.1d10-21d10-210.0680.06864.4064.4050.7850.7878.8578.853.03.030300.20.2d1-121d1-1210.0870.08712.6112.619.709.7076.9276.923.03.030300.13710-3m2) (k3710-3m2)巖樣號k(103) p vf/2 (10pa)lt(cm)實測值 計算值 相對誤差()12345678910111213141516171840.0

37、7 35.77 10.21777.97 44.10 9.80239.597 40.67 3.65537.259 19.11 19.38746.685 25.97 12.52742.935 64.19 61.57439.026 18.13 60.39156.575 70.07 14.29698.010 16.17 11.169108.669 40.67 65.668113.999 21.07 17.568119.822 50.47 9.789135.880 23.03 17.315131.123 30.87 8.35241.568 55.37 6.67023.866 45.57 22.64011

38、8440 30.87 95.67040.903 16.17 4.8402.035 2.231 8.83.109 2.852 9.01.500 1.687 11.12.250 2.002 11.02.230 2.046 8.35.010 5.423 8.23.194 2.850 10.73.655 3.636 10.81.920 2.077 4.55.510 6.099 10.73.220 2.913 9.53.496 3.830 9.53.103 3.404 9.72.779 3.016 8.52.586 2.412 7.23.329 3.397 2.06.525 6.356 2.31.288

39、 1.170 10.1表表1-2 實際侵入深度實測值的比較實際侵入深度實測值的比較(k3710-3m2)巖樣巖樣號號k(103) p vf/2 (10pa)lt(cm)實測值實測值 計算值計算值 相對誤差相對誤差()1234567832.51 35.77 19.39728.71 44.10 20.32520.35 40.67 23.78725.68 19.11 15.78017.32 25.97 47.32512.31 64.19 68.32510.31 50.47 57.6349.83 23.03 59.3743.021 2.718 10.83.15 3.05 3.33.235 3.045

40、9.22.10 1.837 14.33.150 3.041 3.65.291 5.331 0.84.295 4.435 3.22.95 3.181 7.2 從表從表1-1、1-2列舉的部分實驗實測值和計算值中可列舉的部分實驗實測值和計算值中可以看出，此二者的誤差較小。總的平均誤差小于以看出，此二者的誤差較小?？偟钠骄`差小于10%。 修正后的數(shù)字模型修正后的數(shù)字模型 為了提高侵入深度計算值的準(zhǔn)確性，我們又使用巖心切割法對上述為了提高侵入深度計算值的準(zhǔn)確性，我們又使用巖心切割法對上述模型進行了修正。在切割法中，當(dāng)傷害率幾乎為零時的巖樣長度值即為模型進行了修正。在切割法中，當(dāng)傷害率幾乎為零時的巖樣

41、長度值即為在該條件下的侵入深度值。在該條件下的侵入深度值。大巖樣號大巖樣號污染壓力污染壓力(mpa)污染溫度污染溫度()濾矢量濾矢量(ml)污染時間污染時間(min)a4a10a11d2d4d5d10b3d9c2d1d6d7d82.761.502.762.762.413.902.101.502.761.503.103.103.102.7610090908080809080801109090801004.89.89.69.87.68.07.26.86.812.413.85.66.46.87.0916.971.022.013.92.7936.8418.475.011.01.05.05.05.0表表

42、1-3 各完井液的濾矢量及各巖樣的污染條件表各完井液的濾矢量及各巖樣的污染條件表表表1-4 各巖樣的物性及傷害率表各巖樣的物性及傷害率表大巖樣號大巖樣號切割長度切割長度l(cm)孔隙度孔隙度()污染前的滲透率污染前的滲透率(10-32)傷害率傷害率()a41.0012.7734.6076.6227.61533.0964.3544.1339.730.7a101.2343.0604.9396.4999.45364.8153.5926.7520.653.9a111.5532.7114.0835.77214.2718.9622.4519.567.780.4d21.5103.3905.65824.401

43、70.6955.9916.653.5d41.7523.205.52623.41128.2363.6726.712.3d52.0214.0886.31024.24153.2752.0625.040.44d101.8113.9175.86822.3572.0370.7750.029.93大巖樣號大巖樣號切割長度切割長度l(cm)孔隙度孔隙度()污染前的滲透率污染前的滲透率(10-32)傷害率傷害率()b31.9103.4314.84624.4845.3252.7342.886.5d91.6063.5374.95229.19329.7735.8011.470.24c21.3033.1704.9536

44、.6129.28113.2974.3355.7551.927.48d11.5793.5425.44530.08710.2138.8114.293.4d61.6183.0315.53927.48379.4347.6420.435.98d71.4403.1575.90627.95307.4558.9353.020.9d81.3933.5735.56629.16595.6130.2314.416.8續(xù)表續(xù)表1-4 各巖樣的物性及傷害率表各巖樣的物性及傷害率表對于同一個大巖樣，隨著侵入深對于同一個大巖樣，隨著侵入深度的增加，每個小巖樣的滲透率度的增加，每個小巖樣的滲透率傷害率度逐漸減小，到末塊小巖傷害

45、率度逐漸減小，到末塊小巖樣，其傷害率大部分僅為百分之樣，其傷害率大部分僅為百分之零點幾，其余為零點幾，其余為5%5%左右。左右。 從表從表1-4中我們就可確定該巖樣的侵入深度值大致等于被切中我們就可確定該巖樣的侵入深度值大致等于被切割的巖樣總長度割的巖樣總長度l總總。然后對這些實驗數(shù)據(jù)進行回歸處理，得。然后對這些實驗數(shù)據(jù)進行回歸處理，得到了如下所示修正后的浸入深度數(shù)學(xué)模型：到了如下所示修正后的浸入深度數(shù)學(xué)模型：k0.043exp/954. 2271. 0f521. 0vplt式中，式中，p鉆（完）井液液柱壓力與地層孔隙壓力之差，鉆（完）井液液柱壓力與地層孔隙壓力之差，mpa；k儲層滲透率，儲層

46、滲透率，m2；vf流體在壓力流體在壓力p作用下，時間作用下，時間t內(nèi)通過內(nèi)通過4.9cm2過濾面積的濾過濾面積的濾失量，失量，cm3；儲層孔隙度；儲層孔隙度；lt鉆（完）井液在時間鉆（完）井液在時間t內(nèi)的侵入深度，內(nèi)的侵入深度，cm。 表表1-5 侵入深度計算值與實測值的比較侵入深度計算值與實測值的比較巖樣號巖樣號侵入深度侵入深度l(cm)測定值測定值計算值計算值相對誤差相對誤差()a4a10a11d2d4d5d10b3d9c2d1d6d7d86.6226.4995.7225.6585.5266.3105.8684.8465.6216.6125.4455.5395.9065.5716.9616

47、.4935.3965.1685.8976.1496.2584.6055.1096.5665.3265.1905.3475.1595.116-0.0998-5.697-8.6606.714-2.552-6.645-4.982-9.117-0.697-2.185-6.301-9.457-7.395 表表1-5 中列出侵入深度的實測值和按模型的計算值，從中可以看出，中列出侵入深度的實測值和按模型的計算值，從中可以看出，兩者之間這誤差很小。兩者之間這誤差很小。 模型的礦場驗證模型的礦場驗證礦場驗證礦場驗證 中途測試法中途測試法則是分析鉆則是分析鉆井液或完井井液或完井液對儲層損液對儲層損害程度的有害程度

48、的有效方法。效方法。 壓力恢復(fù)曲線壓力恢復(fù)曲線測試法除包括測試法除包括鉆鉆(完完)井液對井液對油氣層的影響油氣層的影響外，還應(yīng)包括外，還應(yīng)包括完井射孔密度完井射孔密度等的影響。等的影響。 由于在現(xiàn)場未取得中途測試法數(shù)據(jù)，故在本驗證中僅采用由于在現(xiàn)場未取得中途測試法數(shù)據(jù)，故在本驗證中僅采用壓力恢復(fù)曲線測試法測得的表皮系數(shù)值來進行驗證。壓力恢復(fù)曲線測試法測得的表皮系數(shù)值來進行驗證。 該驗證的具體步驟和方法是：測定井漿在井底溫度和實際壓差條該驗證的具體步驟和方法是：測定井漿在井底溫度和實際壓差條件下的件下的30min濾失量，測定該井巖樣被完井液污染前后的油相滲透率濾失量，測定該井巖樣被完井液污染前后

49、的油相滲透率值，根據(jù)侵入深度模型計算鉆井液侵入儲層的深度，然后計算該井的值，根據(jù)侵入深度模型計算鉆井液侵入儲層的深度，然后計算該井的表皮系數(shù)表皮系數(shù)s計計，將，將s計計與礦場實測得的表皮系數(shù)與礦場實測得的表皮系數(shù)s測測進行比較。進行比較。 井號井號高溫高壓濾高溫高壓濾矢量矢量(ml)井眼半井眼半徑徑(cm)儲層滲透率儲層滲透率(10-32)儲層孔隙儲層孔隙度度()侵泡時侵泡時間間(h)侵入深侵入深度度(cm)港深港深13-4(該井巖樣該井巖樣)19.210.82316.1152827.53港港338-1(人造巖樣人造巖樣)16.415.5598.519.847424.66房房18-1(人造巖樣

50、人造巖樣)12.510.7518822.243222.02表表1-6 各井井況和侵入深度表各井井況和侵入深度表表表1-7 滲透率傷害率的測定與表皮系數(shù)對照表滲透率傷害率的測定與表皮系數(shù)對照表井井 號號污染前后巖樣的滲透率污染前后巖樣的滲透率表皮系數(shù)表皮系數(shù)(s)k1(10-32)k2(10-32)計算值計算值(s計計)礦場測定值礦場測定值(s測測)港深港深13-4(該井巖樣該井巖樣)27.3010.931.8982.15港港338-1(人造巖樣人造巖樣)112.7249.501.2101.40房房18-1(人造巖樣人造巖樣)153.3048.902.3792.61 從表從表1-7中的數(shù)據(jù)可以看

51、出，對于這三口井在室內(nèi)推算的表皮系數(shù)中的數(shù)據(jù)可以看出，對于這三口井在室內(nèi)推算的表皮系數(shù)值都小于礦場測得的表皮系數(shù)值。這主要是由于礦場測得的表皮系數(shù)值都小于礦場測得的表皮系數(shù)值。這主要是由于礦場測得的表皮系數(shù)值包括射孔的損害，同時未考慮動濾失量的影響。值包括射孔的損害，同時未考慮動濾失量的影響。 總的來說，采用本研究中得到的侵入深度模型在一定程度上能較總的來說，采用本研究中得到的侵入深度模型在一定程度上能較好地反映完井液對儲層的侵入深度。好地反映完井液對儲層的侵入深度。3、理論公式與某時刻侵入儲層深度回歸模型的比較、理論公式與某時刻侵入儲層深度回歸模型的比較 下面假設(shè)某井的參數(shù)入下圖。分別按理論

52、公式和回歸模型計下面假設(shè)某井的參數(shù)入下圖。分別按理論公式和回歸模型計算在不同浸泡時間時，它們各自的侵入深度，繪制成如圖算在不同浸泡時間時，它們各自的侵入深度，繪制成如圖1-2所所示的曲線。示的曲線。 圖圖1-2按理論公式和回歸模型計算出的按理論公式和回歸模型計算出的lt值的比較值的比較 按理論公式計按理論公式計算得到的算得到的lt值值較回歸模型的較回歸模型的lt值小值小 當(dāng)浸泡時間當(dāng)浸泡時間t5h左右時，兩個計算結(jié)果的差值左右時，兩個計算結(jié)果的差值lt最大，最終達(dá)最大，最終達(dá)到差值為零。到差值為零。 八、計算鉆井液中固相顆粒侵入儲層深度的數(shù)學(xué)模型八、計算鉆井液中固相顆粒侵入儲層深度的數(shù)學(xué)模型

53、在打開儲層到濾餅形成以前，鉆井液的侵入是液相和固相的在打開儲層到濾餅形成以前，鉆井液的侵入是液相和固相的同時侵入；在濾餅形成以后，已進入儲層的固相顆粒就會隨著液同時侵入；在濾餅形成以后，已進入儲層的固相顆粒就會隨著液相一起滲入儲層內(nèi)部，充填儲層孔隙，堵塞喉道，嚴(yán)重降低井筒相一起滲入儲層內(nèi)部，充填儲層孔隙，堵塞喉道，嚴(yán)重降低井筒附近儲層的滲透率。因此，確定固相顆粒侵入儲層的深度對完井附近儲層的滲透率。因此，確定固相顆粒侵入儲層的深度對完井以后的工作環(huán)節(jié)以后的工作環(huán)節(jié)(如射孔、油井產(chǎn)量分析等如射孔、油井產(chǎn)量分析等)有一定的指導(dǎo)作用。有一定的指導(dǎo)作用。實驗實驗方法方法 建立建立模型模型驗證驗證模型模

54、型1、實驗方法、實驗方法 本研究過程中，就是測定不同巖樣，在不同條件下被不同鉆井液污染本研究過程中，就是測定不同巖樣，在不同條件下被不同鉆井液污染后，濾液流出端的固相顆粒含量，來推斷其侵入深度大小。整個試驗程序后，濾液流出端的固相顆粒含量，來推斷其侵入深度大小。整個試驗程序和巖樣污染裝置分別如圖和巖樣污染裝置分別如圖2-1和圖和圖2-2所示。所示。 圖圖2-1試驗程序圖試驗程序圖圖圖2-2巖樣污染示意圖巖樣污染示意圖2、計算模型的建立、計算模型的建立 a固相顆粒最大侵入深度模型固相顆粒最大侵入深度模型 將所測全部實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機非線性多元回歸處理，得到了將所測全部實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機非線性多元回歸處理，得到了如下表示的鉆井液中的固相顆粒在壓差作用下侵入儲層最大深度的如下表示的鉆井液中的固相顆粒在壓差作用下侵入儲層最大深度的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型。 acorrpl2570. 0211901. 03117. 1max)(1598. 0式中：式中：p一鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力之差，一鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力之差，pa； co一鉆井液中固相顆粒的體積百分含量，；一鉆井液中固相顆粒的體積百分含量，； l一實驗巖樣長度，一實驗巖樣長度，mm；r1一儲層孔隙的平均孔徑，一儲層孔隙的平均孔徑，m； r2一鉆井液中固相顆粒粒徑小于或等于一鉆井液中固相顆粒粒徑小于或等于h部分的平均顆粒粒徑