地層保護技術(shù)展望

地層保護技術(shù) 目 錄 一、概況 二、地層傷害機理 三、地層傷害的實驗室評價 四、地層傷害的現(xiàn)場評價 五、地層傷害的預防和治理 地層傷害 ：通用的專業(yè)術(shù)語，系指由于各種不利作用所造成的儲層滲透率的損失。 地層傷害在 操作上 、 經(jīng)濟上 均不期望出現(xiàn)。 地層傷害是石油工業(yè) 頭痛且代價昂貴 的事。 地層傷害的評價、控制、補救，是解決 油藏有效開發(fā)最重要的課題之一。 地層傷害在鉆井、采油、壓裂、修井均可發(fā)生。 地層傷害 未必可逆 。 進入空隙介質(zhì)的東西 未必出的來 。 避免 地層傷害要比力求將其治好更重要。 引起地層傷害的基本作用 ：物理化學作用、化學作用、水動力作用、熱作用、機械作用。 5種。 概況 一、概況 常見的地層傷害機理和排序 第一部分：地層傷害機理 儲層 物性原因引起地層傷害 孔隙介質(zhì) 中的顆粒作用引起的地層傷害 敏感性礦物 儲層物性原因引起地層傷害 潤濕性的反轉(zhuǎn) 實驗室物性測試 沉積多孔地層形成經(jīng)歷 2各階段 ：沉積物沉積、各種壓實和蝕變作用。 四種成巖作用 ： 顆粒的機械變形、 顆粒的礦物的溶解、 顆粒的蝕變 ,空隙充填物、粘土、膠結(jié)物 其它物質(zhì)的沉淀。 這些特征決定了潛在的地層傷害。 敏感性礦物 自生粘土礦物的特性 自生粘土礦物的描述 自生粘土礦物的典型問題 敏感性礦物的分類 水敏和鹽敏礦物 ：主要有蒙脫石、伊利石和綠泥石。 堿敏礦物 ：主要有長石、微晶石英、各類粘土礦物和蛋白石。 酸敏礦物 ：主要有鐵綠泥石、鐵方解石、鐵白云石、方解石、石灰石、云母和各類粘土礦物。 速敏礦物 ：主要有石英、長石、方解石。 潤濕性的反轉(zhuǎn) 潤濕性 ：固體骨架對水相和油相的有限親和性。潤濕性是巖石的一個重要特征，影響到 油層流體的分布 、 毛細管力 、 相對滲透率和流體性質(zhì) 。 接觸角 ；大于 90度。潤濕性弱，小于 90度，潤濕性強，等于 90度中性。 實驗室物性測試 ：非破壞性，分析小于 4 ：從醫(yī)學發(fā)展來的，成像識別高滲孔道，分析孔隙巖石蝕變。 巖石圖像分析（ ：通過圖像推斷結(jié)構(gòu)參數(shù)、顆粒大小、分布、孔隙大小、滲透率、等。 偏振光顯微鏡（ ：測定孔隙中非晶物質(zhì)。 確定鉆井液侵入剖面。 掃描電子顯微鏡（ ：孔隙中的填充物分析。 薄片巖石學（ ：用巖樣薄片確定結(jié)構(gòu)、分選、原生與次生孔隙度。裂縫類型、自生粘土礦物的位置膠結(jié)物、等。 其它方法 ：核磁共振波譜法（ 聲波技術(shù)等。 概要： 由于物理化學、化學、水動力、機械作用，導致細粒的松動、產(chǎn)生、運移、沉淀，造成地層傷害。 顆粒的三種來源 ： （ 1）注入流體帶來的 外部顆粒 ，例如：完井、修井、注水、增產(chǎn)措施等過程。 （ 2） 原地顆粒 的運移，由于注入介質(zhì)的不配伍，以及巖石流體的相互作用，造成原地顆粒運移。 （ 3） 顆粒的產(chǎn)出 ，由于化學反應、無機、有機沉淀造成顆粒的產(chǎn)出。 孔隙介質(zhì)中的顆粒作用引起的地層傷害 顆粒被流體攜帶，有 4種主要的機理運移 ； 擴散、吸附、沉淀、水動力 影響顆粒運移的 6種因素； 分子力、電動相互作用、表面張力、流體壓力、摩擦力、重力。 孔隙介質(zhì)中的顆粒作用引起的地層傷害 各種顆粒的作用 各種顆粒的作用 孔隙介質(zhì)中晶體的生長和結(jié)垢 概況： 為了提高采收率，注入流體和化學劑，引起近井流體、溫度、壓力的改變，在新的熱動力和化學平衡條件下，沉淀物產(chǎn)生、聚集、晶體生長、結(jié)垢。 沉淀物是通過潤濕性的改變和滲透率的改變造成地層傷害的，同時造成油管結(jié)垢和堵塞喉道。 結(jié)晶分四步 ：超飽和 出現(xiàn)晶體小晶核 晶體生長 晶粒聚集。 無機沉淀 巖石和鹽水作用 ：硬石膏（ 石膏（ 重晶石（ 硫酸鎂（ 酸溶解和鐵礦物沉淀 ： H)3凝膠、磁黃鐵礦（ 黃鐵礦（ 赤鐵礦（ 磁鐵礦（ 粘土礦物的沉淀 ：高嶺石的堿溶解和沉淀產(chǎn)生四氫氧化硅凝膠 H)4。 表面活性劑沉淀 ：聚合物 有機沉淀 主要是蠟和瀝青質(zhì)。蠟是惰性物質(zhì)，瀝青質(zhì)是活性物質(zhì)，均表現(xiàn)為黏稠和沉淀物可變形，封堵喉道，降低滲透率。沉淀不可逆。但可用有機溶劑溶解。 瀝青質(zhì)： 高度縮合的聚芳結(jié)構(gòu)或分子，含有雜原子（ N、 O、 S）以及金屬（ 以懸浮形式存在于石油中，被膠質(zhì)包圍而穩(wěn)定 . 膠質(zhì)： 芳香烴和極性分子，含有雜原子和金屬離子，圍繞在瀝青質(zhì)的周圍，溶于油，有助于瀝青質(zhì)的懸浮，在一定溫度下，表面具有活性，自身可逆膠束，多分散， 石蠟： 主要是脂族烴（直鏈和支鏈），在采油和加工的過程中有液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，現(xiàn)場的沉淀物中常含有芳香族、環(huán)烷、瀝青分子等，這種混合物常叫蠟。 瀝青 ：石油不可蒸餾部分的殘余物。含有瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、石蠟成分。 瀝青質(zhì)的特性 第二部分：地層傷害的室內(nèi)評價 巖心的作用 ：在模擬地層條件下用巖心做流動試驗，研究潛在的地層傷害，避免傷害地層的方法，和被污染地層的補救措施。 措施和方法的制定 ：利用巖心做各種試驗，通過得到定量的信息，進行分析，快速評價和篩選各種方案。 污染治理方法的制定 ：利用被污染的巖心做各種試驗，通過得定量到的信息，進行分析，快速評價和篩選各種方案。 1、流體流體間的反應； 乳化堵塞、無機沉淀、有機沉淀。 2、流體巖石間的反應： 顆粒的移動、運移、沉淀； 外源顆粒的移動、運移、沉淀； 顆粒和孔隙介質(zhì)性質(zhì)的改變，如：吸收、吸附、潤濕性改變、顆粒膨脹等作用。 其它傷害：對流吸滲、顆粒的磨蝕、等。 室內(nèi)評價的分類 試驗裝置 1、幾種巖心夾持器 2、幾種裝置流程 3、操作標準 4、巖相分析 1、幾種巖心夾持器 1、幾種巖心夾持器 2、幾種裝置流程 2、幾種裝置流程 3、巖相分析 3、巖相分析 3、巖相分析 第三部分：地層傷害的現(xiàn)場評價 重要性： 1、搞清產(chǎn)量提前下降和地層傷害的 原因 ； 2、在產(chǎn)量下降之前和地層傷害之前，有足夠的時間采取必要的 補救措施 。 幾個觀點：（ 997年指出） 1、沒有那一項試驗和手段能夠提供地層傷害判別和評價說需的最恰當?shù)男畔ⅲ瑥臍v史角度觀察而不是孤立觀察所得出的地層傷害存在及其類型的診斷更為全面。 2、傷害機理的判別要求采用系統(tǒng)的方法來研究、規(guī)劃和評價所有現(xiàn)有的信息。 3、評價的三個階段：一、量化已有的傷害程度；二、診斷已有的井下傷害機理；三、室內(nèi)研究以增加特殊機理的了解；能量化的常有方法：試井、測井、歷時擬合、生產(chǎn)變化、流體分析等。 診斷與評價 4、綜合診斷流程 評價的幾個指標 表皮系數(shù) ：表現(xiàn)的井筒半徑 滲透率變化指數(shù) ：滲透率的減少值 /原始的滲透率。 粘度變化指數(shù) ：粘度的減少值 /原始的粘度。 傷害比 ： 近井流量的變化值 /未污染前的流量。 傷害的深度 ： 傷害的距離。 主要的方法 1、 不穩(wěn)定試井 （壓力時間），得到 皮系數(shù)。 2、 動態(tài)分析 ；產(chǎn)狀的變化，油井、水井、氣量的變化，其它參數(shù)的變化。 3、 專家系統(tǒng)的診斷 。 第四部分：地層傷害的控制與補救 控制與補救是油藏 開發(fā) 和 成本管理 最主要的問題之一。是一門科學，也是一門藝術(shù)。 有機沉淀 幾個觀點； 1、 1999年）最早提出了地層傷害的定義：有不可避免和不可控因素造成、不可量化的無法預知的產(chǎn)量下降的不可見傷害。 2、“地層傷害無所謂，可以通過酸化、壓裂等方法解除”，的認識是不對的，在技術(shù)上、成本上均不成立。 3、 預防地層傷害經(jīng)濟效益更好 ，是解決地層傷害最好的方法。但在實際中，往往對預防重視不夠，而對地層傷害的治理非常重視。 4、 地層傷害距離越遠，解除傷害的能力越差 ，距離越遠，越缺乏傷害機理和作用的認識。 5、最可怕的是： 明知會出現(xiàn)問題的技術(shù)、方法、和流體，而冒險施工，僥幸應付地層傷害的風險 。 有機沉淀 1、 處理液的選擇 ：配伍。 2、 粘土穩(wěn)定 ；配伍問題、穩(wěn)定劑。 3、 酸堿平衡。 4、粘土、粉砂細粒的 運移 ：流速。 5、 細菌 傷害 ：殺菌。