保護(hù)油氣層技術(shù)

講授內(nèi)容提綱一、緒論〔一〕保護(hù)油氣層的重要性-總論〔一〕保護(hù)油氣層的重要性

-有利于發(fā)現(xiàn)和正確評(píng)價(jià)油氣層〔一〕保護(hù)油氣層的重要性

-有利于提高產(chǎn)能及開(kāi)發(fā)效益〔二〕保護(hù)油氣層的特點(diǎn)及主要內(nèi)容〔二〕保護(hù)油氣層的特點(diǎn)及主要內(nèi)容〔二〕保護(hù)油氣層的特點(diǎn)及主要內(nèi)容試油保護(hù)油氣層應(yīng)遵循的原那么1、解除鉆井損害，減少試油損害原那么2、針對(duì)性原那么3、配伍性原那么4、效果與效益結(jié)合原那么二、損害機(jī)理(一〕概述〔二〕油氣層損害內(nèi)因〔三〕油氣層損害外因〔四〕外因作用下的油氣層損害機(jī)理〔五〕油氣層損害特點(diǎn)(一〕概述1、油氣層損害機(jī)理定義2、研究油氣層損害機(jī)理的目的意義3、油氣層損害實(shí)質(zhì)4、油氣層損害類型1、油氣層損害機(jī)理定義油氣層損害的原因、過(guò)程和結(jié)果原因：什么因素引起油氣層損害

過(guò)程：怎樣發(fā)生的油氣層損害

純物理作用純化學(xué)作用物理/化學(xué)共同作用生物作用物理－化學(xué)－生物共同作用結(jié)果：油氣層損害會(huì)產(chǎn)生什么后果

2、研究油氣層損害機(jī)理的目的意義認(rèn)識(shí)和診斷油氣層損害原因、過(guò)程和結(jié)果為制定針對(duì)性的保護(hù)或解除措施提供依據(jù)3、油氣層損害實(shí)質(zhì)內(nèi)因+外因有效滲透率下降內(nèi)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(chǔ)滲空間特性油氣層巖石外表性質(zhì)油氣層流體性質(zhì)外因：引起油氣層損害的條件工作液的性質(zhì)生產(chǎn)或作業(yè)壓差溫度生產(chǎn)或作業(yè)時(shí)間環(huán)空返速有效滲透率下降：滲流空間縮小絕對(duì)滲透率降低流動(dòng)阻力增加相對(duì)滲透率降低4、油氣層損害類型縮小或堵塞滲流空間的損害

外界固相顆粒侵入堵塞儲(chǔ)層微粒水化膨脹/分散微粒運(yùn)移出砂無(wú)機(jī)沉淀(包括二次沉淀)

有機(jī)沉淀應(yīng)力敏感壓縮巖石細(xì)菌堵塞射孔壓實(shí)增加流動(dòng)阻力的損害水鎖效應(yīng)賈敏效應(yīng)乳化堵塞高粘液體損害潤(rùn)濕性反轉(zhuǎn)流體分布狀態(tài)改變〔二〕油氣層損害內(nèi)因1、油氣藏類型2、油氣層滲流空間3、油氣層敏感性礦物4、油氣層巖石外表性質(zhì)5、油氣層流體性質(zhì)1、油氣藏類型-分類3)按儲(chǔ)層滲透性分為：特高滲油氣藏:K>2000md

高滲油氣藏：500md<K<2000md

中滲油氣藏：100md<K<500md

低滲油氣藏:10md<K<100md

特低滲油氣藏;K<10md4)按儲(chǔ)層流體性質(zhì)分為：氣藏凝析氣藏稀油油藏稠油油藏1、油氣藏類型-與儲(chǔ)層損害關(guān)系1)高滲透和裂縫性油氣藏易發(fā)生較嚴(yán)重的固相堵塞損害，不易發(fā)生水鎖損害原因：流動(dòng)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(chǎn)生出砂損害原因：這兩類油藏一般膠結(jié)不好，受流體流動(dòng)沖擊易散架3)低滲和特低滲油氣藏易發(fā)生較嚴(yán)重的水鎖和水敏損害，不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的固相堵塞損害原因：這兩類油氣藏一般孔喉小，泥質(zhì)含量高，固相不易進(jìn)入，液相進(jìn)入難以返排和易引起粘土膨脹2、油氣層滲流空間-概念儲(chǔ)層巖石中未被礦物顆粒、膠結(jié)物或其它固體物質(zhì)占據(jù)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(gòu)成?？紫叮汗羌茴w粒包圍著的較大空間孔隙大小反映儲(chǔ)集能力喉道：兩個(gè)較大空間的收縮局部喉道大小和形狀控制滲透能力滲流空間反映了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性和滲透性2、油氣層滲流空間-表征孔隙結(jié)構(gòu)指巖石的孔隙和喉道的類型、大小、分布及相互連通關(guān)系1〕孔隙類型

砂巖儲(chǔ)集層

粒間孔隙微孔隙雜基內(nèi)微孔隙礦物解理縫和巖屑內(nèi)微孔隙紋理及層理縫溶蝕孔隙溶孔鑄?？最w粒內(nèi)溶孔和膠結(jié)物內(nèi)溶孔晶體再生長(zhǎng)晶間孔隙裂縫孔隙碳酸巖儲(chǔ)集層原生孔隙溶蝕孔隙生物鉆孔和潛孔孔隙收縮孔隙裂縫2、油氣層滲流空間-表征不同類型孔喉的主要特征2、油氣層滲流空間-表征3)孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)孔喉大小常用如下參數(shù)表示主要流動(dòng)喉道半徑均值Rz

最大連通喉道半徑Rd

喉道半徑均值Rm

孔喉中值R50上述參數(shù)越大，孔喉越大孔喉分布用以下圖表示孔隙喉道頻率分布直方圖橫坐標(biāo)表示喉道半徑縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的分布頻率孔隙喉道頻率分布曲線直方圖各直方頂邊中點(diǎn)的連線累計(jì)頻率分布曲線橫坐標(biāo)表示喉道半徑縱坐標(biāo)為累計(jì)頻率正態(tài)概率曲線橫坐標(biāo)為-LOG2D縱坐標(biāo)為累計(jì)頻率孔隙喉道頻率分布直方圖及頻率分布曲線圖頻率%喉道半徑（μm)孔隙喉道累計(jì)頻率分布曲線圖非潤(rùn)濕相飽和度%毛細(xì)管壓力（Kg/cm2)喉道半徑（μm)孔隙喉道分正態(tài)概率曲線圖累積頻率%孔喉直徑2、油氣層滲流空間-表征3)孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)孔喉彎曲程度用結(jié)構(gòu)系數(shù)F表示F值越大，孔喉彎曲程度越大F<0.1 平直型喉道0.1<F<1.0較平直喉道F>1.0彎曲孔喉道孔隙連通程度最小未飽和孔隙體積百分?jǐn)?shù)SminSmin越小，孔隙連通性越好退汞效率WeWe越大，孔隙連通性越好孔喉配位數(shù)：一個(gè)孔隙連通的喉道數(shù)配位數(shù)越小，孔隙間連通性越差2、油氣層滲流空間-表征4)孔隙度和滲透率孔隙度和滲透率是從宏觀角度來(lái)描述儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲空間特性的參數(shù)?？紫抖群饬繋r石儲(chǔ)集空間多少及儲(chǔ)集能力大小;滲透率度量?jī)?chǔ)層巖石滲透流體能力大小孔隙度與滲透率的關(guān)系一般孔隙度高，滲透率大;有些情況孔隙度高，滲透率不一定大;滲透率與油氣層損害的關(guān)系更密切滲透率與孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系孔喉大、分布均勻、彎曲程度小和孔隙連通性好,那么滲透率較高；否那么，滲透率較低2、油氣層滲流空間-影響因素1)碎屑成分影響巖石的強(qiáng)度、外表性質(zhì)和孔隙類型2)骨架顆粒的大小、形狀和分選大小：顆粒大，粒間孔隙大，滲透率大形狀：外表粗糙、顆粒圓度和球度較低，那么孔隙度較小，滲透性較差分選：分選越好，孔隙度越大，滲透性越好3)填隙物的含量和成分成分：影響膠結(jié)的緊密程度含量：填隙物含量越高，孔隙度越低，滲透性越差2、油氣層滲流空間-影響因素4)膠結(jié)類型常見(jiàn)砂巖膠結(jié)類型A.接觸式膠結(jié)膠結(jié)物極少，粒間孔，孔隙度和滲透率極好B.薄膜式膠結(jié)膠結(jié)物呈帶狀分布于碎屑顆粒周圍，粒間孔，物性好，此類儲(chǔ)層少見(jiàn)C.孔隙式膠結(jié)粒間孔絕大局部或全部被膠結(jié)物微孔代替，物性主要受膠結(jié)物成分影響D.基底式膠結(jié)填隙物含量高，孔隙為微孔，物性極差，主要受膠結(jié)物成分影響2、油氣層滲流空間-與儲(chǔ)層損害關(guān)系1)孔隙類型與油氣層損害的關(guān)系粒間孔隙和裂縫型儲(chǔ)層，易受固相損害；微孔隙儲(chǔ)層，易受液相損害2)孔喉類型與油氣層損害的關(guān)系縮頸喉道：固相侵入、出砂點(diǎn)狀喉道：微粒堵塞，水鎖，賈敏片狀喉道：微粒堵塞，水鎖，水敏管束狀喉道：水鎖，水敏3)孔喉大小與油氣層損害的關(guān)系孔喉越大，越易受到固相侵入損害孔喉越小，越易受到液相的損害2、油氣層滲流空間-與儲(chǔ)層損害關(guān)系4)孔喉彎曲度和孔隙連通性與油氣層損害的關(guān)系

孔喉彎曲度越大，孔隙連通性越差儲(chǔ)層孔喉越易受到損害5)滲透性與油氣層損害的關(guān)系

滲透性好的儲(chǔ)層，易受到固相侵入損害；滲透性差的儲(chǔ)層，易受到水敏、水鎖和微粒堵塞損害3、油氣層敏感性礦物-定義與特點(diǎn)定義：油氣層中易與流體發(fā)生物理、化學(xué)和物理化學(xué)作用，而導(dǎo)致油氣層滲透率下降的礦物，稱之為敏感性礦物。特點(diǎn)：(1)粒徑很小，一般小于37μm(2)比外表積大(3)多數(shù)位于易與流體作用的部位3、油氣層敏感性礦物-類型A.按礦物的化學(xué)成分分為：二氧化硅類：石英次生加大、玉髓、蛋白石長(zhǎng)石類：鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石沸石類：方沸石、濁沸石、鈣沸石、輝沸石等層狀硅酸鹽：高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石混層粘土礦物、地開(kāi)石、埃洛石、云母等硫酸鹽礦物：石膏、重晶石、天青石碳酸巖礦物：方解石、白云石、菱鐵礦硫化物：黃鐵礦鐵氧化物：赤鐵礦、鈦鐵礦氫氧化物：三水鋁石、水針鐵礦鹵化物：螢石3、油氣層敏感性礦物-類型B.按是否為粘土礦物分為：粘土礦物：高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石、混層粘土礦物等非粘土礦物：石英、長(zhǎng)石、方解石、云母、白云石、鐵礦石等C.按引起油氣層損害類型分為：水敏性礦物：蒙脫石、混層礦物、降解伊利石和降解綠泥石、水化白云母晶格水化膨脹/分散引起損害鹽酸酸敏性礦物：富含鐵綠泥石、含鐵碳酸巖、赤鐵礦等二次沉淀和釋放微粒引起損害土酸酸敏性礦物：方解石、白云石、鈣長(zhǎng)石、沸石、粘土等生成CaF2、非晶質(zhì)SiO2和其它化學(xué)沉淀堿敏性礦物：長(zhǎng)石、微晶石英、蛋白石、粘土礦物等生成凝膠沉淀和增加粘土負(fù)電荷速敏礦物：各類固結(jié)不緊的粒徑<37μm的敏感性礦物微粒運(yùn)移堵塞粒表薄膜式伊利石粒表薄膜式伊/蒙混層粒表櫛殼式綠/蒙混層粒表櫛殼式綠泥石和薄膜與橋接式伊利石橋接粒間的伊/蒙混層充填粒間的高嶺石充填孔隙的綠/蒙混層充填粒間的綠/蒙混層3、油氣層敏感性礦物-產(chǎn)狀聚集形態(tài)：敏感性礦物晶體的聚集形狀蜂窩狀：蒙脫石黃鐵礦迭片支架狀：伊利石、伊利石/蒙脫石混層迭片狀〔蠕蟲狀、書本狀〕、管狀：高嶺石階梯狀：伊利石、伊利石/蒙脫石混層絮凝狀：蒙脫石、伊利石、伊/蒙混層分散狀：高嶺石、伊利石、伊/蒙混層網(wǎng)狀：蒙脫石片狀：蒙脫石、伊利石葉片狀、針葉狀、絨球狀：綠泥石撕裂狀(絲狀、毛發(fā)狀)：伊利石、坡縷石4、巖石外表性質(zhì)-比外表積1)定義及單位定義：?jiǎn)挝惑w積巖石內(nèi)顆粒的總外表積單位：平方厘米/立方厘米2)巖石的比外表與顆粒大小的關(guān)系巖石的顆粒越細(xì)，比外表越大砂巖：比外表<950cm2/cm3細(xì)砂巖：比外表950～2300cm2/cm3粉砂巖：比外表>2300cm2/cm33)巖石的比外表與油氣層損害的關(guān)系比外表越大，巖石孔道越小，巖石與流體接觸面積越大，作用越充分，引起的油氣層損害越大4、巖石外表性質(zhì)-潤(rùn)濕性1)定義及表示定義：液體在巖石外表的鋪展情況,能鋪展?jié)櫇瘢衲敲?，不?rùn)濕潤(rùn)濕程度的表示：接觸角θθ完全潤(rùn)濕：θ＝0o潤(rùn)濕：θ<90o中性潤(rùn)濕：θ＝90o非潤(rùn)濕：θ>90o全不潤(rùn)濕：θ＝180o4、巖石外表性質(zhì)-潤(rùn)濕性2)油層巖石的潤(rùn)濕性油層巖石的潤(rùn)濕變化很大:有水潤(rùn)濕(親水)油層：親水為主，也親油有油潤(rùn)濕(親油)油層：親油為主，也親水有中間潤(rùn)濕(中性)油層：親油親水程度相近3)影響油氣層巖石潤(rùn)濕性的因素巖石礦物成分流體成分巖石外表粗糙程度溫度及壓力4)潤(rùn)濕性與油氣層損害的關(guān)系影響油水的微觀分布影響相對(duì)滲透率大小影響油層的采收率影響毛細(xì)管力的大小和方向影響微粒的運(yùn)移情況兩性潤(rùn)濕油潤(rùn)濕水潤(rùn)濕5、油氣層流體性質(zhì)-地層水1)與油氣層損害有關(guān)的地層水性質(zhì)礦化度：地層水中的含鹽量范圍：幾千～幾十萬(wàn)mg/L

離子成分：陽(yáng)離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等陰離子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、F-等水型：

CaCl2、NaHCO3、MgCl2、Na2SO4pH值2)地層水性質(zhì)與油氣層損害的關(guān)系影響無(wú)機(jī)沉淀?yè)p害情況影響有機(jī)沉淀?yè)p害情況影響水敏損害程度5、油氣層流體性質(zhì)-原油與天然氣原油1)與油氣層損害有關(guān)的性質(zhì)含蠟量，粘度，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和硫含量，析蠟點(diǎn)，凝固點(diǎn)2)與油氣層損害的關(guān)系影響有機(jī)沉淀的堵塞情況引起酸渣堵塞損害引起高粘乳狀液堵塞損害天然氣性質(zhì)1)與油氣層損害有關(guān)的性質(zhì)

H2S和CO2的含量2)與油氣層損害的關(guān)系腐蝕產(chǎn)物引起損害生成無(wú)機(jī)沉淀〔三〕油氣層損害外因1、進(jìn)入儲(chǔ)層流體的性質(zhì)2、作業(yè)或生產(chǎn)壓差3、作業(yè)流體與地層流體的溫差4、作業(yè)或生產(chǎn)時(shí)間5、作業(yè)流體的環(huán)空返速1)固相顆粒的大小和分布影響固相堵塞的損害情況2)流體的pH值影響以下?lián)p害情況：無(wú)機(jī)沉淀堿敏損害乳化損害3〕流體的礦化度和抑制性影響水敏損害的程度1、進(jìn)入儲(chǔ)層流體的性質(zhì)4〕流體中離子成分影響無(wú)機(jī)沉淀?yè)p害情況5〕流體的粘度增加流動(dòng)阻力6〕外表活性劑類型和含量影響油層巖石的潤(rùn)濕性影響油水界面張力2、其它外因2、作業(yè)或生產(chǎn)壓差

微粒運(yùn)移損害壓力敏感損害無(wú)機(jī)沉淀?yè)p害有機(jī)沉淀?yè)p害