水平井油氣層保護(hù)技術(shù)

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)，因此在研究方法和保護(hù)措施方面有許多不同之處。第1頁/共141頁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

水平井儲層損害機理水平井產(chǎn)能的影響因素

主要內(nèi)容水平井儲層損害程度的室內(nèi)評價方法

水平井完井液技術(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)6第2頁/共141頁（一）水平井儲層損害特點：1、水平井、大斜度井儲層損害時間長;2、鉆井液完井液對儲層的損害程度大;3、損害帶半徑可能占產(chǎn)層厚度的很大部分;4、側(cè)向研磨造成的儲層損害;5、垂直滲透率損害，即各向異性損害;6、儲層裂縫和微裂縫的損害。一、水平井儲層損害機理第3頁/共141頁a．巖樣礦物組成分析巖樣礦物組成分析表巖樣號巖性粘土礦物相對含量粘土礦物含量(％)高齡石綠泥石伊利石伊蒙混層混層比

(K)(Ch)(I)(I/S)(％S)1234砂巖砂巖砂巖砂巖43.613.24.938.38043.026.96.723.46061.119.25.017.45541.426.16.526.0553.53.03.53.0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，高嶺石的含量最大。可推測，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。選擇王官屯地區(qū)官905斷塊儲層對水平井的儲層損害機理進(jìn)行了研究。包括：速敏性、水敏性和正反向流動實驗等。（二）損害機理研究實例第4頁/共141頁b．流速敏感性評價各巖樣的ko和Vo測定數(shù)據(jù)表巖樣號干重濕重φkωVc(g)(g)(％)(μｍ)(cm/s)1-1V2-2H3-1V3-2H4-1H4-3H4-6V47.535251.045114.160.019/48.60451.889413.750.0235≤1.34×10-429.354331.127612.0460.0515≤1.44×10-437.30639.516811.780.119.12×10-436.282638.741713.500.0324.35×10-428.895430.805713.310.0212.53×10-431.549733.271010.860.017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。該斷塊儲層具有較低的臨界流速，即儲層的損害程度對流體流速相當(dāng)敏感。第5頁/共141頁4－1H巖樣的正反流動圖4-3V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)生了波動，這是由于在正向流動速度超過Vc時，造成微粒在孔隙喉道中運移，解除或增加“橋堵”，使流體流過巖樣時的滲透率突然改變。c．正反向流動實驗第6頁/共141頁圖3-3

3-1V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。第7頁/共141頁d．水敏性評價

經(jīng)測定，4—6V巖樣的水敏性指數(shù)Iw為：可見，對儲層巖石礦物組成的分析和對儲層巖樣進(jìn)行巖心流動實驗的評價結(jié)果是吻合的。對于該地區(qū)的低滲塊狀砂巖儲層來說，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。Iw>0.9，故該儲層屬于水敏性極強的儲層。第8頁/共141頁在清除濾餅后，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——研磨性損害。固相層一般厚50～200μm，覆蓋在井壁表面。鉆井模擬器試驗證明，污斑進(jìn)入巖心深約1~4cm，使井壁表面厚約3mm地層的滲透率受到嚴(yán)重影響。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。（三）損害規(guī)律第9頁/共141頁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，采用壓降法消除損害是可能的：

——含天然氣巖心的原始滲透率不小于1×10-3μm2——含油巖心的原始滲透率不小于500×10-3μm2微粒運移、固相顆粒堵塞是主要損害方式。井下工具堵塞亦不容忽視，鉆具—泥餅—巖面作用。液鎖或水鎖損害，對裂縫性致密氣層尤為顯著。損害帶分布形態(tài)：理想均質(zhì)地層，非均質(zhì)儲層。第10頁/共141頁二、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平井產(chǎn)能的各種因素深入研究。1、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Renard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：BorisovGiger第11頁/共141頁JoshiRenard等X＝2a/L（泄油面積為橢圓形）第12頁/共141頁2、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，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。

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(jìn)行計算。對于未增產(chǎn)直井，采油指數(shù)的計算公式為：第13頁/共141頁

圖4-1為Joshi給出的穩(wěn)定流狀態(tài)下，均質(zhì)儲層中水平井產(chǎn)能隨儲層厚度的變化。圖4-1油層厚度對水平井和直井產(chǎn)能指數(shù)比的影響

由圖可見，在其它參數(shù)一定時，水平井和直井的采油指數(shù)之比隨儲層厚度的增加趨于下降。因此，在薄油層中鉆水平井對提高油氣井自身產(chǎn)能具有更重要的意義。第14頁/共141頁3、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k和h的乘積成正比。在水平井中，L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，隨著L的增加，將有利于提高油井的泄油面積，進(jìn)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產(chǎn)能，因此，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)到與直井相同的開發(fā)程度。第15頁/共141頁例：計劃用10口直井開發(fā)總面積為1660km2的某油田區(qū)塊(假設(shè)每口直井的有效泄油面積為166km2)。倘若分別改用水平段長度為310m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。解：直井：泄油面積＝πr2ev=166×103km2；rev=230m水平井（通常假定在水平面內(nèi)泄油面積為橢圓形）：a）當(dāng)L＝310m時a＝橢圓長半軸＝（L/2）+230＝（310/2）+230＝385mb＝橢圓短半軸＝230m泄油面積＝πab＝π×385×230＝278km2；1660/278＝6b)當(dāng)L＝620m時，a＝橢圓長半軸＝（L/2）+230＝（620/2）+230＝540mb＝橢圓短半軸＝230m泄油面積＝πab＝π×540×230＝390km2；1660/390＝4

從計算結(jié)果可知，相同的泄油面積，可以用6口長310m或4口長620m的水平井取代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。舉例：第16頁/共141頁4、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。實際上，許多儲層都存在不同程度的各向異性，為此，Joshi和Renard等分別對水平井產(chǎn)能的計算方法進(jìn)行了修正。式中，β－儲層滲透率各向異性指數(shù)；r′w＝［（1+β）/（2β）］rw

Joshi的方法：Renard等，第17頁/共141頁

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β＝3左右。圖4-2滲透率各向異性指數(shù)和儲層厚度對水平井和直井產(chǎn)能的影響圖中曲線表現(xiàn)出兩個明顯的變化趨勢：一是地層的滲透率各向異性的指數(shù)越高，水平井相對于直井的采油指數(shù)比越??；二是儲層越厚，水平井受儲層β值的影響越大。當(dāng)β＝1時，儲層表現(xiàn)為完全的各向同性；β＝0.25時，這類儲層很適合于鉆水平井；β＝3的儲層，未增產(chǎn)，水平井表現(xiàn)不出明顯的經(jīng)濟效益。第18頁/共141頁

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，在對水平井與水力壓裂直井進(jìn)行比較時，一個更為有效的參數(shù)是βh。并定義Xf為與水平井產(chǎn)能相同時水力壓裂直井的等效裂縫長度，Xf與βh的關(guān)系見下圖4-3。第19頁/共141頁圖4-3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：

Fcd＝（kfw）/（khXf）式中，kf－裂縫滲透率，10-3μm2；w－裂縫寬度，m。第20頁/共141頁從圖中可以得到下面兩個重要的結(jié)論：（1）βh≥30.5時，對于Fcd＝10的直井，可以取代一口長610m的水平井；（2）當(dāng)H一定時，提高β值，只需要較低的Fcd值或較低的Xf值，水力壓裂直井便可達(dá)到與一口長610m的水平井相同的產(chǎn)量。第21頁/共141頁5、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：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。對于滲透率各向同性的儲層δ＜h/2第22頁/共141頁對于滲透率各向異性的儲層：δ＜h/2式中，δ－水平井的偏心距,m；其余參數(shù)的意義同前。可見，當(dāng)其它參數(shù)一定時，若δ＝0，即井位居于儲層中部時，水平井產(chǎn)能最大。由于δ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。第23頁/共141頁偏心距對水平井產(chǎn)能的影響可見，隨著δ值的增大，Jh值僅略有下降；此外，增大L/H值可以減輕井偏心對產(chǎn)能的影響。只有當(dāng)Lh<2或0.5<2δ／h時，井偏心才對水平井的產(chǎn)能產(chǎn)生不可忽視的影響。

可以利用水平段較長時，偏心距對水平井產(chǎn)能影響較小的特點，將油井設(shè)計在遠(yuǎn)離氣頂或底水的位置上。減小錐進(jìn)趨勢，提高油氣井產(chǎn)量。第24頁/共141頁6、地層損害對水平井產(chǎn)能的影響

與垂直井相比，由于水平井在油層內(nèi)的鉆進(jìn)時間較長，鉆(完)井液與儲層的接觸面積較大，故在相同的儲層和同樣鉆井條件下，水平井儲層受到損害的程度一般比垂直井嚴(yán)重得多，對產(chǎn)能的影響也會更大。

水平井的流動效率是反映地層損害對水嚴(yán)井產(chǎn)能影響的一個重要參數(shù)。所謂流動效率是指在相同條件下，油層受到損害之后的實際采油指數(shù)(Jh，d)與未受損害的理想采油指數(shù)(L)之比。第25頁/共141頁Renard等人提出了如下水平井流動效率的計算式：式中，Sh為水平井的表皮系數(shù)。Sh＝（βh/L）Sv

上式表明，當(dāng)儲層未受損害（即Sh=0）時,Eh＝1；當(dāng)儲層被鉆井液等流體損害后，Eh＜1。如下表所示。儲層受損害程度越大，Eh值越小。第26頁/共141頁表4-1表皮系數(shù)對流動效率的影響SL=100mL=400mβ=1β=2β=3β=4β=5β=1β=2β=3β=4β=510.940.910.880.860.820.980.970.950.930.9050.760.660.600.540.480.920.860.810.730.63100.610.490.430.370.320.850.750.680.580.46200.440.330.270.230.190.740.600.510.410.30可見，表皮效應(yīng)的大小是影響流動效率的重要因素，但它并不是唯一的影響因素；當(dāng)S及其它因素一定時，隨著β值的增大，流動效率趨于減小，從而加劇了對流動效率的影響。當(dāng)表皮系數(shù)較大時，β的影響也更大些。第27頁/共141頁圖4-6水平井流動效率與表上系數(shù)、β值間關(guān)系當(dāng)S值一定、β值較小(β＝1.14)時，水平井的流動效率明顯大于直井；當(dāng)β值增至3.5時，直井和水平井的流動效率已接近相等；繼續(xù)增加β值至10，水平井的流動效率將小于直井的流動效率。第28頁/共141頁abcd影響水平井產(chǎn)能的因素主要包括：儲層厚度、水平段長度、儲層滲透率各向異性指數(shù)、偏心距和地層損害的程度。

地層損害是影響主要因素，β值的影響也不能忽視，尤其當(dāng)L值較小時，過高的β值將明顯降低水平井的產(chǎn)能。在提高油氣井產(chǎn)能的同時，將在一定程度上減輕其它因素對產(chǎn)能帶來的不利影響，如β值較高、S值較大，及井偏心等。水平井適合開發(fā)薄儲層、具有水錐或氣錐的儲層，以及具有較高垂向滲透率(或較小β值)的儲層，如天然裂縫性油氣藏。7、結(jié)論總的來看，井偏心對水平井產(chǎn)能的影響較小，并取決于儲層類型。對于具有封閉頂、底邊界的儲層，井位居中時產(chǎn)量最大。e第29頁/共141頁對于水平井來說，儲層中的油氣向井眼內(nèi)滲流具有三維滲流特點，因而受到儲層滲透率在各方向上的非均一性，即所謂各向異性(β)的影響。對于大多數(shù)油氣藏來說，平均水平滲透率是垂向滲透率的9～10倍。當(dāng)完(鉆)井液損害水平井儲層時，完（鉆）井液向儲層內(nèi)部的滲透也呈三維滲透，從而導(dǎo)致儲層滲透率在各方向的損害程度互不相同。

在直井中，儲層內(nèi)油氣向井眼內(nèi)滲流屬于徑向滲流，其滲流能力的大小主要取決于生產(chǎn)壓力梯度和水平平面上的滲透率。三、水平井儲層損害程度的室內(nèi)評價方法第30頁/共141頁

水平井又具有油層井段長，滲流阻力小，泄流面積大等特點，完（鉆）井液對儲層損害后，損害帶對水平井產(chǎn)能的影響將比直井更為嚴(yán)重。因此，在本研究中，利用建立的數(shù)學(xué)模型，并綜合考慮滲透率變化的各向異性、損害帶半徑、以及水平井段長度等各種因素的影響，建立水平井儲層損害的評價方法。第31頁/共141頁由于水平井三維滲透流特點的存在，使水平井儲層滲透率的各向異性成為決定水平井產(chǎn)能的一個重要因素。

a．各向異性指數(shù)的測定滲透率各向異性指數(shù)（β）被定義為：

1、滲透率向各向異性指數(shù)的測定和表皮系數(shù)的計算第32頁/共141頁

在評價水平井儲層損害時，應(yīng)首先使用該井巖心分別測定水平平面上兩個互相垂直方向滲透率和垂直于水平平面方向上的滲透率。

分別使用大港油田女MH－1水平井的鄰井－女K59－62井和大港油田官H－1、官H－2水平井的鄰井巖心

圖5-1測定水平和垂向滲透率的巖樣取向示意圖第33頁/共141頁表5-1垂向滲透率各向異性測定值參數(shù)井號KxKxKvKhβ(μｍ2)(μｍ2)(μｍ2)(μｍ2)女K59-62官H-1鄰井官H-2鄰井2.28×10-23.2×10-21.3×10-22.7×10-21.3～2.03.1×10-2

～3.3×10-2

～1.7×10-2

～3.1×10-22.0

3.5×10-20.11.69

1.39×10-29.3×10-22.58由于可將不平井近似地看作直井的壓裂裂縫，故垂向滲透率下降（即β值增大）時，此時油氣從水平井眼垂直流入井中，需要更大的壓降，從而造成水平井生產(chǎn)能力下降（圖5-2）。第34頁/共141頁圖5-2滲透率各向異性指數(shù)對水平井產(chǎn)能的影響

當(dāng)β較小時，與經(jīng)過壓裂的直井相比，水平井的采油指數(shù)較大，而當(dāng)β較大時，水平井的采油指數(shù)將減小。

因此，相對水平滲透率來說，垂向滲透率的大小是預(yù)測水平井產(chǎn)能和判斷用水平井開采油氣是否有效時所必須考慮的一個十分重要的因素。第35頁/共141頁b．表皮效應(yīng)①表皮系數(shù)的計算S＝(K/Ks-1)Ln(rs/rw)表皮系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：無論對水平井或直井，儲層損害通常認(rèn)為是由視表皮效應(yīng)引起的。表皮系數(shù)越大，油氣層受到鉆井液污染一堵塞的程度也越大。第36頁/共141頁

在水平井中，由于井眼長距離地穿過油氣層，鉆井液對儲層的浸泡時間較長，損害程度較大，采用酸化或壓裂等操作來消除表皮效應(yīng)是比較困難的，并且費用也十分昂貴。尤其當(dāng)β值很大，垂向滲透率很小時，水平井的表皮效應(yīng)損害對產(chǎn)能的影響將更加顯著。

由于在水平井中，各個方向上的滲透率值互不相同，以及完井液浸泡水平段各點的時間也互不相等，從而計算出的在各個方向上和水平段各點上的表皮系數(shù)值也互不相等，呈橢圓柱分布形式。第37頁/共141頁②等價表皮系數(shù)的計算

將這種表皮系數(shù)值的大小折合成“等價”表皮系數(shù)Seq則可以相對地比較水平并的儲層損害程度大小。同時，計算出水平井的等價表皮系數(shù)Seq后，還可進(jìn)而計算出該水平井的流動效率值。同樣，Seq值越大，儲層損害程度也越大。等價表皮系數(shù)Seq的表達(dá)式如式(29)所示

式中，ah.max－水平井中橢圓形損害的水平平面上的最大損害半徑，m；

rw－井眼半徑，m；

Seq－水平井的等價表皮系數(shù)，無因次；其余符號的意義同前。測定出水平井的各向異性指數(shù)β值和計算出表皮系數(shù)S值后，即可進(jìn)行下述的水平井儲層損害評價工作。（29）第38頁/共141頁

Genard、Joshi等研究了非壓縮流體在均質(zhì)、非均質(zhì)介質(zhì)中作穩(wěn)定流動這一假設(shè)條件下，得到水平井流動效率（Eh）的表達(dá)式如下:式中，Eh－水平井的流動效率，無因次；L－水平井的水平段，m；h－油層厚度，m；R’w＝[（1+β）/2β]rw，m；rw－井眼半徑，m；X－參數(shù)，它取決于某井泄流區(qū)域的形狀和維數(shù)；S－水平井的表皮系數(shù)，無因次。其余符號的意義同前。

2、水平井儲層損害程度的評價方法a．流動效率法

流動效率的意義是，在相同產(chǎn)能條件下，油氣層受到損害之后的實際采油指數(shù)與未受損害的理想采油指數(shù)之比。第39頁/共141頁

當(dāng)儲層未被損害時的流動效率Eh=1;

當(dāng)儲層被鉆井液損害后，流動效率Eh＜1。

造成油氣井產(chǎn)量低的原因，可能是由于存在著嚴(yán)重的表皮效應(yīng)，但也可能是垂向滲透率低所致。當(dāng)S和β取不同值時，可計算出它們各自的流動效率值（見表5-2）。

表5-2表皮系數(shù)對流動效率的影響SL=100mL=400mβ=1β=2β=3β=4β=5β=1β=2β=3β=4β=51510200.940.910.880.860.820.760.660.600.540.480.610.490.430.370.320.440.330.270.230.190.980.970.950.930.900.920.860.810.730.630.850.750.680.580.460.740.600.510.410.30注：h=10m，rw＝0.1m，X＝2，表中數(shù)據(jù)均為流動效率（無因次）第40頁/共141頁從表列數(shù)據(jù)可知當(dāng)水平段長度L很小或β值很大時，表皮效應(yīng)的大小是決定流動效率的關(guān)鍵性因素，特別是當(dāng)L值很小，并且β值很大（或垂向滲透率很低）時，則更是如此；反之，當(dāng)L值很大，β值很小時，表皮效應(yīng)對流動效率的影響較?。煌瑫r還可看出，當(dāng)其它因素一定時，相對水平滲透率來說，隨著垂向滲透率增加，流動效率趨于增加。第41頁/共141頁b．條件比法

條件比（CR）是指在儲層受到污染與堵塞時，油氣井供給半徑（泄流半徑）之內(nèi)的平均有效滲透率與遠(yuǎn)離井底附近地帶儲層未受到污染與堵塞的有效滲透率之比值。該比值愈接近于1，則表示儲層受污染與堵塞的程度愈小。

在大多數(shù)情況下，水平井所鉆遇的儲層滲透率都具有各向異性，水平滲透率Kh幾乎都大于垂向滲透率Kv，則這種儲層的平均有效滲透率K1，被定義為：K1＝（Kh×Kv）1/2第42頁/共141頁

當(dāng)完井液對這種各向異性儲層產(chǎn)生損害后，儲層的平均水平滲透率，平均垂直滲透率和平均有效滲透率可由下式求得：K2＝（K’hK’v）1/2(34)（32）（33）式中，Khs－儲層損害后，損害帶內(nèi)水平方向滲透率，μm2；Kvs－儲層損害后，損害帶內(nèi)垂直方向滲透率，μm2；dh－完井液濾液在垂直方向的侵入深度，m；dv－完井液濾液在垂直方向的侵入深度，K’h－儲層損害后，儲層的平均水平滲透率，μmK’v－儲層損害后，儲層的平均垂直滲透率，μm2；K2－儲層損害后，儲層的平均有效滲透率，μm2；其余符號的意義同前。

從而可由下式求得條件比CR之值：第43頁/共141頁c.產(chǎn)能比法

產(chǎn)能比（PR）是指在相同生產(chǎn)壓差的條件下，油氣層受到污染與堵塞的產(chǎn)能與未受到污染與堵塞時的產(chǎn)能之比。當(dāng)油氣層未受到污染與堵塞時，PR＝1.0；而受到其污染與堵塞時，PR＜1.0。式中，qd－水平井受損害后的產(chǎn)能，m3/d；

qd－水平井未受損害時的理想產(chǎn)能，m3/d。

根據(jù)流動效率和采油指數(shù)的物理意義，qh/qd應(yīng)與按式（30）求得的Eh相等。從而，我們就可以根據(jù)上述方法計算出的Eh、CR、PR值，對水平井的儲層損害程度作一定量的描述。第44頁/共141頁

3、水平井與直井的對比

Genard等人在假定不可壓縮流體在均質(zhì)、非均質(zhì)的介質(zhì)中作穩(wěn)定流動的情況下，導(dǎo)出了直井流動效率的解析表達(dá)式如下：=

(37)

式中，Ev－直井的流動效率，無因次；

rev－直井泄流半徑，m；

rwe－有效井眼半徑，［rwexp(-s)］,mrw－井眼半徑，m。

（38）在同一區(qū)塊上，水平井與直井的泄流半徑之間存在如下的關(guān)系：第45頁/共141頁

利用式（30）、(37)、(38)計算具有相同儲層性質(zhì)、井況和完井液體系的條件下，不同表皮系數(shù)的流動值如圖5-3所示。圖5-3水平井和直井流動效率的對比

當(dāng)S相同和β值較小時，水平井的流動效率大于直井；但是當(dāng)垂向滲透率降低（β從1.14增加到3.50）時，水平井的流動效率和同樣條件下直井流動效率之間已相差較小；如果垂向涌透率繼續(xù)降低（β＝10），則水平井的流動效率將變得小于直井的流動效率。因此，垂向滲透率的大小是決定該儲層是否有心要通過打水平井來開采油氣所必須考慮的一個重要因素。第46頁/共141頁b．產(chǎn)能損失對比產(chǎn)能損失直接反映了因儲層損害而造成的經(jīng)濟損失。

式中，μ0－原油粘度，mPa·s；

B0－原油的地層體積系數(shù)，即地下桶數(shù)與儲罐桶數(shù)之比，無因次；其它符號的意義及單位同前。從而，在相同的生產(chǎn)壓差下，水平井和直井的產(chǎn)能損失之比值為：根據(jù)采油指數(shù)和流動效率的物理意義，不難得到：第47頁/共141頁

從產(chǎn)能損失的角度來看，無論水平井的流動效率是否大于直井，但儲層損害對水平井所造成的產(chǎn)能所造成的損失都大于直井。圖5-4水平井和直井的產(chǎn)能損失之比值一表皮系數(shù)的關(guān)系圖注：h＝25m，rw＝0.1m，L＝273.28m，X＝2，rev＝136.64m

當(dāng)β值較小時（β＝1.41），此比值隨表皮系數(shù)S的增加而增加；當(dāng)β值增加時（β＝3.50），此比值隨表皮系數(shù)S的增加幅度變得緩慢；如果β值繼續(xù)增加（β＝10.0），則隨著表皮系數(shù)的增加，此比值反而逐漸下降。因此，對水平井來說，盡量減小表皮損害，減小產(chǎn)能降低比直井更為重要。第48頁/共141頁c.產(chǎn)能對比Renard和Dupuy在穩(wěn)定流條件下得到了儲層損害后水平井的產(chǎn)能qh,d表達(dá)式：

(42)

根據(jù)上式并結(jié)合流動效率和采油指數(shù)的物理意義，得到儲層損害后直井的產(chǎn)能qh,d的表達(dá)式：

(43)將上式各單位換算為國際單位后得到：

第49頁/共141頁利用式（42）和（44）計算具有相同儲層性質(zhì)和井況，以及不同表皮系數(shù)條件下，水平井和直井的產(chǎn)能值。無論在任何情況下，水平井的產(chǎn)能都遠(yuǎn)大于直井的產(chǎn)能，且二者的產(chǎn)能值都隨表皮系數(shù)的增加呈下降趨勢，但水平井的產(chǎn)能的下降幅度遠(yuǎn)大于直井，特別是各向異性指數(shù)β較大的儲層則更是如此。第50頁/共141頁

綜上所述，雖然采用水平井來開采油氣藏可以獲得更大的油氣流，但儲層損害對水平井造成的產(chǎn)能損失和所帶來的經(jīng)濟損失甚至比直井更大。因此，對于某一具體的油氣藏，在經(jīng)濟效益方面是否有必要用水平井來開采采下油氣，必須對各種因素進(jìn)行綜合分析。第51頁/共141頁4、對大港油田三口水平井儲層損害情況的評價

以大港油田女MH－1、官H－1和官H－2水平井為例，采用我們建立的室內(nèi)評價方法，對這三口水平井水平段所用完井液損害儲層的基本情況作一定量的評價。表5-3三口水平井的井況和油藏性質(zhì)井號項目女MH-1官H-1官H-2井號項目女MH-1官H-1官H-2斜深3622.6823471857油層厚度25911垂深3110.7420071788平均水平滲透率(10-3Kh),μｍ23010093最大水平位移751.90465.03垂向滲透率(10-3Kv),μｍ2153513.9水平段長273.28207.4887垂向滲透率各向異性指數(shù)(β)1.4141.692.58最大井斜度(°)92.18695儲層孔隙度(％)16.52329水平段井眼半徑(rw,m)0.10.2160.076原油粘度μｍ。(mPa.s)23.0625.053000儲層孔隙壓力系數(shù)1.270.721.02原油體積系數(shù)B.1.0521.0852井底溫度(℃)1077772.5第52頁/共141頁a．表皮效應(yīng)（1）損害帶半徑的計算①女MH－1水平井

本研究中，用我室研制的便攜式動態(tài)高溫高壓濾失劑，測定了女MH－1水平井四開完井液體系在不同剪切速率下的動濾失量，測定結(jié)果如圖5-5所示。

圖5-5女MH－1水平井四開完井液體系濾失量與速度梯度間的關(guān)系圖注：T＝100℃、P＝3.0MPa、t＝30min第53頁/共141頁

根據(jù)儲層深度和該井的實施情況，在測定和計算過程中，均選定壓差為3.0MPa、溫度為100℃、環(huán)空返速為200S-1。根據(jù)施工中完井液中水平段各點上對儲層的實際浸泡時間和上述有關(guān)儲層物性數(shù)據(jù)，計算出完井液在水平段各點上的損害帶半徑，如表5-4所示。表5-4完井液對MH－1水平井水平段各點上的損害帶半徑距目標(biāo)點的距離L’(m)273.28221.2173.28133.2873.280侵泡時間t(h)1621.0139511771029807528水平平面上的損害帶半徑r.(cm)89.3384.9480.1575.4465.8532.1注：Kh＝3×10-2μm2

此外，由于存在滲透率的各向異性，完井液對儲層水平段各點上的損害帶半徑是不同的，在儲層井眼某點截面上的損害帶圖形并非象垂直井那樣呈園形分布，而是根據(jù)各方面滲透率的不同而呈現(xiàn)出各種不同形狀的分布。第54頁/共141頁②官H－1水平井

在本研究中僅測定了該井三開完井液的高溫高壓（80℃、3.0MPa/30min）靜濾失量Vf等于12cm3。同樣，結(jié)合該井儲層的有關(guān)物性數(shù)據(jù)，計算出官H-1完井液在水平段各點上的損害帶半徑值，如表5-5所示。表5-5官H-1完井液對該井水平段各點上的損害帶半徑距目標(biāo)點的距離L’(m)207.4818014080400侵泡時間t(h)120104.1180.9746.2723.130水平平面上的損害帶半徑r.(cm)39.2138.8738.8737.0836.990第55頁/共141頁③官H-2水平井

由于官H-2水平井完井后，試油未成功，導(dǎo)致該井從94年10月12日到至今（94年12月18日）仍被完井液所浸泡，故完井液對儲層的侵入深度幾乎達(dá)到最大侵入深度Lmax。又因為該井下篩管完井后，完井液密度為1.16g/cm3，完鉆后的垂深為1788m。壓差△P△P＝0.01ρh＝0.01×（1.16-1.02）×178

＝2.5MPa濾液粘度μ為：0.5684mPa·s（70℃）故由最大侵入深度模型計算得到：

Lmax＝1.125m。第56頁/共141頁（2）表皮系數(shù)的計算①女MH－1水平井

第3號巖樣使用現(xiàn)場井漿進(jìn)行污染，而第1號和第2號巖樣是用按實際女MH－1水平井完井液配方在室內(nèi)自行配制的完井液進(jìn)行污染的。

表5-6兩種完井液對巖樣滲透率的影響項目女MH-1巖樣號(鄰井巖樣)123滲透率污染前(10-3μｍ2)29.1041.7531.20污染后(10-3μｍ2)26.2038.0828.60滲透率恢復(fù)率(％)90.0391.2091.67

從表5-5中可知，女MH－1完井液體系對儲層滲透率的損害較小，僅滲透率下降9%左右。第57頁/共141頁

從圖中可知，由于該完井液對儲層滲透率的傷害率很小，故即使損害帶半徑較大，所計算出的表皮系數(shù)值仍很小，并且距目標(biāo)點的距離越近，表皮系數(shù)S的下降幅度越大。圖5-6女MH－1水平井水平段各點的表皮系數(shù)值根據(jù)公式可求出水平段各點上的表皮系數(shù)值，如圖5-6。該水平井的平均表皮系數(shù)S值等于0.22。第58頁/共141頁②官H－1水平井

首先，采用上述同樣的步驟，測定了官H－1水平井三開完井液污染巖樣（污染壓力3.0MPa，污染時間16h，污染溫度100℃）前后的油相滲透率值分別為0.123μm2和0.10μm2。圖5-7官H－1水平井水平段各點的表皮系數(shù)該井的平均表皮系數(shù)S為0.19第59頁/共141頁③官H－2水平井

首先用官H－2水平井的鄰井巖樣在儲層條件下污染16h，得到滲透率恢復(fù)率為90%。由于該井在水平段各點上的侵入深度都為最大侵入深度值，從而計算出該井在水平段各點上的表皮系數(shù)值都為0.306（其中，rs＝1.125+0.0762m＝1.2012m）。第60頁/共141頁b.儲層損害評價（1）流動效率的計算流動效率直接反映了水平井受完液損害后采油指數(shù)的降低程度。

表5-7水平井表皮系數(shù)與流動效率關(guān)系表女MH-1水平井表皮系數(shù)(S)0.110.150.180.200.210.230.25流動效率(Eh)0.9920.9890.9870.9860.9850.9840.983官H-1水平井表皮系數(shù)(S)0.20.040.10.120.140.180.20.220.24流動效率(Eh)0.9990.9980.9950.9940.9930.9910.9900.9890.988利用這三口井的平均表皮系數(shù)值，進(jìn)而可以計算出這三口井的流動效率值如下：女MH－1井：Eh=0.985；官H－1井：Eh=0.991；官H－2水平井：Eh=0.96第61頁/共141頁（2）條件比的計算

在發(fā)生儲層損害前，這兩口井的有效滲透率分別為：第62頁/共141頁

當(dāng)完井液對儲層產(chǎn)生損害后，可利用下面兩式計算出的平均水平滲透率和平均垂直滲透率值。女MH－1井：第63頁/共141頁官H－1井：從而，這三口井的條件比CR值如下：女MH－1井：同樣的辦法可計算出官H－1和官H－2水平井的條件比分別為：

0.958和0.95。第64頁/共141頁（3）產(chǎn)能比產(chǎn)能比應(yīng)等于流動效率值

這三口井的產(chǎn)能比應(yīng)分別為：這三口井的三項比值都非常接近1

可見，根據(jù)儲層特性而設(shè)計的完井液，都能較好地保護(hù)儲層，提高采收率。第65頁/共141頁（4）產(chǎn)能預(yù)測和對比①產(chǎn)能預(yù)測

當(dāng)完井液對儲層產(chǎn)生以上所述程度的損害后，它們各自的產(chǎn)能可根據(jù)式（42），并結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)計算得到（由于官H－2井原油的B0值未知，故在此未對它的產(chǎn)能進(jìn)行預(yù)測：女MH－1井

官H－1qh2.d＝48.38m3/d（假設(shè)生產(chǎn)壓差△Pw＝4.0MPa）試油后，這兩口井的實際日產(chǎn)原油量與預(yù)測值非常接近。第66頁/共141頁②產(chǎn)能對比

為了與直井對比，利用式（44），計算與它們各自具有相同儲層性質(zhì)和損害程度的直井的產(chǎn)能：女MH－1的對比直井

＝9.03m3/d（假設(shè)生產(chǎn)壓差△Pw＝4.0MPa）第67頁/共141頁官H－1的對比直井＝11.30m3/d（假設(shè)生產(chǎn)壓差△Pw＝4.0MPa）

由此可見，完井液對儲層產(chǎn)生損害后，這兩口水平井仍能獲得較大的產(chǎn)能，并遠(yuǎn)大于用直井來開采地下原油時的產(chǎn)能。第68頁/共141頁數(shù)學(xué)模型

在水平井中，由于井眼長距離地橫穿儲層，鉆井液與儲層的接觸時間和接觸面積遠(yuǎn)較直井的大，導(dǎo)致水平井鉆井液對儲層的損害程度較直井大。儲層損害室內(nèi)評價方法礦場評價方法鉆井液中液相和固相侵入儲層的深度

水平井儲層損害的室內(nèi)評價方法有機結(jié)合

第69頁/共141頁水平井完井液研究方向：——通過對水平井油氣層損害機理及完井液進(jìn)行深入研究后，認(rèn)為在水平井水平段使用無損害或損害較輕的完井液，并使濾餅溶蝕極為重要。四、水平井完井液技術(shù)第70頁/共141頁完井液設(shè)計思路：——完井液必須與儲集層流體及各種入井液體配伍。——耐井溫、剪切、各種鹽類污染的影響，具有一定的膠體穩(wěn)定性?！昃簽V餅形成速度快，能穩(wěn)定井壁、防漏防卡，并減輕濾液及固相侵入損害?！昃髢?nèi)外濾餅要易除、易溶、易剝落。第71頁/共141頁水平井鉆井完井液體系：——強抑制性聚合物鉆井完井液體系——低固相抗高溫鉆井完井液體系——鉀酸鹽鉆井完井液體系——硅酸鹽聚合物鉆井完井液體系——無滲透鉆井完井液體系………..第72頁/共141頁五、水平井油氣層損害礦場評價技術(shù)第73頁/共141頁第74頁/共141頁第75頁/共141頁第76頁/共141頁直井表皮系數(shù)與表皮壓降的函數(shù)關(guān)系式中，h—油氣層厚度，m；

P—表皮壓降，即損害帶造成的的井底壓力損失，MPa；

q—原油產(chǎn)量，m3/d；

o—原油粘度，mPa

s；

Bo—原油的體積系數(shù)，即地下體積與儲罐體積之比。第77頁/共141頁水平井表皮系數(shù)與表皮壓降的函數(shù)關(guān)系

如果水平井鉆遇的是屬各向異性的油層,則上式中的K是代表油層的有效滲透率,其定義為：式中，Kh—油層的水平滲透率，10-3m2

；

Kv—油層的垂直滲透率，10-3m2

。S=0.543KL(Dp)/(qmoBo)第78頁/共141頁水平井產(chǎn)能計算方法Joshi

提出的方法[]JkhBaaLLhLhrhhow=+-+054322222./()ln(/)/(/)ln[/()

omb[]aLrLeh=++(/)..(/).2050252405

Renard提出的方法.6JkhBxhLhrhhow=+-054321./()cosh()(/)ln[/(')]

ombprrww'[()()]=+12bb

第79頁/共141頁滲透率各向異性指數(shù)計算式b=(Kh/Kv)1/2第80頁/共141頁水平井流動效率計算式第81頁/共141頁流動效率與表皮系數(shù)的近似關(guān)系Ef=7/(7+s)當(dāng)s=1.75時，Ef降低約20%當(dāng)s=7.0時，Ef降低約50%第82頁/共141頁流動效率（油氣井產(chǎn)能）vs表皮系數(shù)（油氣層損害）第83頁/共141頁各種因素對水平井Eh的影響第84頁/共141頁第85頁/共141頁第86頁/共141頁第87頁/共141頁水平井與直井的產(chǎn)能損失比第88頁/共141頁第89頁/共141頁主要用途：增產(chǎn)增注措施中應(yīng)用的新技術(shù)油氣層解堵的應(yīng)用特點：解堵施工相對簡單，成本不高適用范圍：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解堵效果：效果較好六、水平井氧化解堵技術(shù)第90頁/共141頁屏蔽暫堵環(huán)壓力返排解除原理

根據(jù)屏蔽暫堵原理，保護(hù)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壓差，防止儲層進(jìn)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）只要有一定的負(fù)壓差，屏蔽環(huán)就很容易被破壞。因此，保護(hù)油氣層中形成的屏蔽暫堵環(huán)很容易消除，這也是屏蔽暫堵技術(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第91頁/共141頁屏蔽環(huán)的解堵方式負(fù)壓返排抽吸或液氮返排酸洗解堵氧化解堵第92頁/共141頁負(fù)壓返排使用頻率：常用特點：操作簡單方便、成本低、返排效果好。適用范圍：一般孔隙性砂巖儲層，射孔完成井，直井解堵效果：

孔隙性中低砂巖儲層：解除率８０

９０％以上

裂縫性（致密氣藏）儲層：解除率一般在６０

８０％第93頁/共141頁抽吸（液氮）助排主要用途：常用助排方法，誘噴措施特點：成本相對較高適用范圍：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、裂縫性儲層、致密氣藏儲層解堵效果：

返排效率高

第94頁/共141頁酸洗助排主要用途：助排方法特點：成本相對較高。適用范圍：沒有屏蔽暫堵或者裸眼完成的油氣井、注水井解堵解堵效果：

返排效率高

第95頁/共141頁屏蔽暫堵環(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2001年發(fā)表了“氧化法消除鉆井完井液固相損害的室內(nèi)實驗”論文，表明了在解除鉆井污染方面的應(yīng)用。將氧化解堵技術(shù)應(yīng)用于水平井屏蔽暫堵環(huán)的解除，并獲得了成功；隨后在中平１井、寶平１井等應(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)用第96頁/共141頁巖心號K

K0Kw屏蔽環(huán)解除率（%）暫堵試驗條件（10-3

m2）壓差MPa時間min濾液mlD8-1360.2026.713.3149.333.0301.6D10-370.19196.5660.4562.63.0300.8D10-40.0894.784.3591.003.030<0.1D10-210.06864.4050.7878.853.0300.2D1-1210.08712.619.7076.923.030<0.1平均值

71.74

壓力返排解堵實驗結(jié)果

2、氧化解堵的必要性第97頁/共141頁

2、氧化解堵的必要性在其它解堵方式中，抽吸和液氮助排與負(fù)壓返排原理一樣，在裸眼完井、儲層滲透率極低以及儲層自然能量低的情況下，返排效果和負(fù)壓返排效果相差不大。

強氧化劑對屏蔽暫堵環(huán)骨架顆粒的氧化破壞可以顯著提高屏蔽暫堵環(huán)的解除效率。第98頁/共141頁

3、氧化解堵技術(shù)方案1、氧化解堵原理（增產(chǎn)增注）

造成儲層堵塞的物質(zhì)中，除酸溶性、水溶性及油溶性化合物外，還存在大量的非酸溶性物質(zhì)如鐵硫化物、細(xì)菌及聚合物等，通過氧化劑的氧化作用可以消除鐵硫化合物、聚合物和微生物的堵塞損害。第99頁/共141頁１、氧化解堵原理（屏蔽暫堵環(huán)）

屏蔽暫堵環(huán)的組成材料中，通常纖維狀顆粒是一級架橋粒子，即屏蔽暫堵環(huán)的骨架顆粒，酸性物質(zhì)和油溶性物質(zhì)是架橋、填充粒子，此外完井液中的增粘劑、降失水劑等聚合物也是屏蔽暫堵環(huán)重要的組成部分。所以破壞屏蔽暫堵環(huán)的骨架顆粒以及部分連接顆粒的聚合物分子是清除屏蔽暫堵環(huán)的關(guān)鍵，強氧化劑可以使起架橋和連接作用的纖維狀顆粒和聚合物鏈狀高分子被破壞，使屏蔽暫堵環(huán)的強度大大降低，從而可以顯著提高屏蔽暫堵環(huán)的解除率。

3、氧化解堵技術(shù)方案第100頁/共141頁主要的強氧化劑和氧化解堵劑

常用的氧化劑有：ClO2、KClO3、H2O2、(NH4)2S2O8等，

其中以ClO2最為有效、應(yīng)用最為廣泛，其應(yīng)用技術(shù)亦最為成熟。氧化解堵劑產(chǎn)品：Ty-1、EX3-7等

3、氧化解堵技術(shù)方案第101頁/共141頁2、強氧化劑——二氧化氯簡介

１）性質(zhì)

ClO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為黃綠色氣體，有氯的刺激性氣味，氣態(tài)和液態(tài)都極不穩(wěn)定，易溶于水，在空氣中含有10％就有可能發(fā)生爆炸。

２）工業(yè)制造電化學(xué)法和化學(xué)法。無論那種方法生產(chǎn)，首先制備出的是純凈的ClO2氣體，用水或特制吸收劑吸收，然后制成不同濃度的溶液。

３）氧化作用機理二氧化氯具有很強的氧化性，氧化能力為氯氣的2.63倍，且強于過氧化氫，能與有機化合物、微生物及金屬離子等多種物質(zhì)起強烈氧化反應(yīng)。二氧化氯在氧化屏蔽暫堵環(huán)中的有機處理劑時，分多步逐級生成還原態(tài)產(chǎn)物。

3、氧化解堵技術(shù)方案第102頁/共141頁３、氧化解堵實驗程序①制備儲層巖心；②用地層水抽空飽和；③在一定圍壓下測定巖心滲透率；④用屏蔽暫堵鉆井完井液反向污染巖心；⑤用１２％的HCl沖洗巖心污染端（可選程序）；⑥用氧化解堵劑或氧化劑反向擠入巖心（可選程序）；⑦用地層水正向測量巖心滲透率恢復(fù)率；⑧計算解堵率（巖心滲透率恢復(fù)率）。

3、氧化解堵技術(shù)方案負(fù)壓返排酸洗助排第103頁/共141頁

４、氧化解堵實驗結(jié)果

為了對比氧化解堵實驗效果，

在進(jìn)行氧化解堵實驗時，還進(jìn)行了

壓力返排解堵實驗酸洗解堵實驗酸洗＋氧化解堵實驗

第104頁/共141頁①氧化解堵實驗結(jié)果

采用ClO2、KClO3和LY-1、EX3-7等進(jìn)行了氧化解堵實驗。實驗結(jié)果表明，這四種氧化解堵劑最終解堵效果平均達(dá)到106.8%，都能達(dá)到很好解堵的目的。

巖心號液測滲透率K0(10-3μm2)解堵劑名稱或代號解堵后滲透率Kw(10-3μm2)氧化解堵率（%）D10-44.06KClO36.0148.0D8-1366.715.9789D10-3760.5TY-166.67110.2D1-20-43.853.6494.5D1-12110.6ClO210.1795.9D1-1052.754.49103.4D1-13-123.6EX3-725.20106.8第105頁/共141頁②壓力返排解堵實驗屏蔽暫堵環(huán)解除率平均為71.74%，較氧化解堵效果差。巖心號K

K0Kw屏蔽環(huán)解除率（%）（10-3

m2）D8-1360.2026.713.31

49.33D10-370.19196.5660.4562.6D10-40.0894.784.3591.00D10-210.06864.4050.7878.85D1-1210.08712.619.7076.92第106頁/共141頁③酸洗助排解堵實驗通過酸洗后，巖心的滲透率恢復(fù)率比直接壓力返排的滲透率恢復(fù)率有顯著的提高。平均恢復(fù)率由70%提高到85%以上。

巖心號液測滲透率K0(10-3μm2)處理措施暫堵壓力(Mpa)解堵后滲透率Kw(10-3μm2)解堵率(%)D10144/15622012%HCl沖洗，然后進(jìn)行壓力返排3.0203.392.4D1-10974.63.065.587.8D10-6170.4直接進(jìn)行壓力返排3.0130.276.4D1-26-148.73.031.063.6第107頁/共141頁④酸洗/氧化解堵實驗結(jié)果在進(jìn)行氧化解堵前進(jìn)行酸洗可以明顯提高屏蔽暫堵環(huán)的解堵效果。

巖心號液測滲透率K0(10-3μm2)處理措施暫堵壓力(Mpa)

解堵后滲透率Kw(10-3μm2)解堵率(%)D1-7343.612%HCl沖洗，注入氧化劑，關(guān)井１小時，然后進(jìn)行壓力返排3.045.6104.6D10-3168.23.098.4144.3D1-26-245.73.051.0111.6第108頁/共141頁１、洗井過程中的儲層保護(hù)及其工藝措施

根據(jù)DK1、DK2井保護(hù)氣層的射孔液、壓井液研究成果，建議洗井液體系配方為：

1

1.5%粘土穩(wěn)定劑＋3%KCl＋0.5

1%增粘劑(CMC/PAC/0.2%生物聚合物)＋0.5%OP(127)在屏蔽暫堵環(huán)解除前的洗井液可不添加粘土穩(wěn)定劑和增粘劑。

4、氧化解堵工藝第109頁/共141頁２、氧化解堵主要施工程序設(shè)計1)

原漿循環(huán)。目的是清除井底沉砂，沖洗外泥餅；2)泵入隔離液；3)隨后泵入適當(dāng)體系的活性水洗井液（配方建議為1

1.5%粘土穩(wěn)定劑＋3%KCl＋0.5

1%增粘劑(CMC/PAC/0.2%生物聚合物)＋0.5%OP(127)）4)將氧化解堵液擠入裸眼井段，關(guān)井１小時；5)用活性水洗井液洗井。6)放噴、試氣。

4、氧化解堵工藝第110頁/共141頁活性水壓裂車20方酸灌20方酸灌（氧化劑原料）（引發(fā)劑）四條管線分別為四臺壓裂車供活性水清水管線壓裂車壓裂車壓裂車

解堵現(xiàn)場施工流程示意圖

第111頁/共141頁七、計算鉆井液侵入儲層深度的數(shù)學(xué)模型

在室內(nèi)進(jìn)行儲層損害評價時，需要測定巖心受鉆井液污染前后滲透率的變化值和儲層的損害深度。迄今為止，怎樣測定和計算鉆井液侵入儲層深度的問題一直未得到很好的解決。

本研究采用了一種新的測定方法，根據(jù)對大量試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元非線性回歸處理，推出了侵入儲層深度數(shù)學(xué)模型。第112頁/共141頁1、鉆井液侵入儲層深度的理論計算Bourgoyne等曾應(yīng)用理論公式計算過一口實際井的侵入深度隨濾失量的變化：Vf－在已知浸泡時間內(nèi)鉆井液向厚度為h的儲層濾失的總濾失量（過濾面積為2πrwh），ml；ψ－儲層孔隙度（小數(shù)值）；h－儲層厚度，m；rw－井眼半徑，m；rs－損害帶半徑，m；Lt－在浸泡時間T內(nèi)鉆井液往儲層的侵入深度，cm。

由于理論公式是在假設(shè)儲層孔隙全部被濾液充滿的條件下得出的，這樣必定導(dǎo)致所計算的Lt值偏小?；诖?，我們又建立了儲層侵入深度的回歸模型。第113頁/共141頁2、鉆井液侵入儲層深度的回歸數(shù)學(xué)模型

在本研究中所建立的數(shù)學(xué)模型包括最大侵入深度模型和某時刻鉆井液侵入儲層深度的數(shù)學(xué)模型。

鉆井液在正壓差的作用下，其濾液自并壁逐漸侵入儲層內(nèi)部，多孔介質(zhì)儲層對這種滲透過程有一定的阻礙作用。隨著侵入深度的增加，滲透壓力逐漸降低，最終達(dá)到與儲層孔隙壓力相平衡，流體也就失去了繼續(xù)往前滲濾的能量。第114頁/共141頁a．最大侵入深度模型

最大侵入深度就是當(dāng)末端壓差減小到零時的深度。將所有的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸處理，得到了如下式表示的鉆井液在正壓差作用下的最大侵入深度模型?！鱌－鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力之差，Pa；μ—鉆井液濾液粘度，mPa·s；K—儲層滲透率，μm2；Lmax—當(dāng)壓力損耗為AP時的深度，m。圖1-1巖心流動實驗儀流體流程圖式中：第115頁/共141頁b．某時刻的侵入深度模型①初期模型的建立(K>37×10-3μm2)

(K<37×10-3μm2)

式中，K－儲量滲透率，μm2；P－鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力之差，Pa；V‘f－流體在壓力P作用下，時間T內(nèi)通過4.9cm2過濾面積的濾失量，cm3；Vf－鉆井液在壓力P作用下，時間T內(nèi)通過45.8cm2過濾面積的濾失量，cm3；（V‘f

＝Vf/9.35）t－鉆井液浸泡儲層的時間，分鐘；φ－儲層孔隙度（小數(shù)值）；Lt－鉆井液在時間T內(nèi)的實際侵入深度，cm。第116頁/共141頁表1-1實際侵入深度的實測值和計算值(K>37×10-3μm2)巖樣號K(103)PVf′/ωΜｍ2 (10′Pa)Lt(cm)實測值計算值相對誤差(％)12345678910111213141516171840.0735.7710.21777.9744.109.80239.59740.673.65537.25919.1119.38746.68525.9712.52742.93564.1961.57439.02618.1360.39156.57570.0714.29698.01016.1711.169108.66940.6765.668113.99921.0717.568119.82250.479.789135.88023.0317.315131.12330.878.35241.56855.376.67023.86645.5722.64011844030.8795.67040.90316.174.8402.0352.2318.83.1092.8529.01.5001.68711.12.2502.00211.02.2302.0468.35.0105.4238.23.1942.85010.73.6553.63610.81.9202.0774.55.5106.09910.73.2202.9139.53.4963.8309.53.1033.4049.72.7793.0168.52.5862.4127.23.3293.3972.06.5256.3562.31.2881.17010.1第117頁/共141頁表1-2實際侵入深度實測值的比較(K<37×10-3μm2)巖樣號K(103)PVf′/ωμｍ2 (10′Pa)Lt(cm)實測值計算值相對誤差(％)1234567832.5135.7719.39728.7144.10