第一講鉆井保護儲層技術(shù)總論

第一講鉆井保護儲層技術(shù)總論1第一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四油氣層保護技術(shù)的主要內(nèi)容巖心分析(CoreAnalysis)油氣層敏感性和工作液損害室內(nèi)評價(EvaluationofFormationSensitivityandDamageInducedbyWorkingFluids)油氣層損害機理的研究和診斷(StudyandDiagnosisofFormationDamageMechanisms)鉆井過程保護油氣層技術(shù)(FormationDamageControlDuringDrilling)完井過程保護油氣層技術(shù)(FormationDamageControlDuringCompletion)采油生產(chǎn)保護油氣層技術(shù)(FormationDamageControlDuringproduction)油氣層損害礦場評價(FieldEvaluationofFormationDamage)保護油氣層總體效果評價和分析(Evaluation&AnalysisofOverallEffectivenessforFormationDamageControl)2第二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回1、石油與天然氣是重要的能源人類的發(fā)展人口（控制）、能源（開發(fā)）、環(huán)境（保護）、災害（預防）與材料、信息構(gòu)成現(xiàn)代社會的三大支柱一、油氣層保護的目的與意義石油與天然氣是重要的能源人類生存、經(jīng)濟發(fā)展、社會進步國家經(jīng)濟命脈和國防安全全面建設(shè)小康社會、和諧社會和第三步戰(zhàn)略目標宏偉任務(wù)、實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)3第三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2、油氣層保護的重要性世界能源出現(xiàn)危機確保最大限度地開發(fā)油氣資源

保護好油氣藏，避免在開發(fā)過程中造成不應有的損害鉆探是人類開發(fā)資源的最重要的手段，油氣鉆井是建立開采地下油氣資源通道的唯一手段。油氣鉆探的目的是尋找油氣層、正確評價油氣藏、增加油氣儲量。因此，在油氣鉆探過程中，應該保護好油氣層、努力把油氣層損害降低至最低程度。一、油氣層保護的目的與意義4第四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回一、油氣層保護的目的與意義 勘探過程中，關(guān)系能否及時發(fā)現(xiàn)油氣層及對儲量的正確評價——及時發(fā)現(xiàn)油氣田，加快勘探速度。 有利于油氣井產(chǎn)量及油田開發(fā)經(jīng)濟效益的提高——保護應有的產(chǎn)量，提高油井效率。 有利于油氣井的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。5第五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四保護油氣層技術(shù)思路保護油氣層技術(shù)是一項綜合系統(tǒng)工程，需要綜合配套技術(shù)；不同井的類別，不同保護重點；損害儲層由內(nèi)因、外因組成，內(nèi)因為儲層巖性結(jié)構(gòu)性質(zhì)，儲層敏感性礦物類型及含量，地下流體性質(zhì)、儲層表面性質(zhì)；外因主要是工作條件與環(huán)境，核心是外來流體類型與性質(zhì)；井眼深部損害（注水等）大于井眼表面損害；預防勝于損害后的治理，要及早采取預防保護措施；及時測試，了解各作業(yè)環(huán)節(jié)損害狀況。6第六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回領(lǐng)導人講話：王濤油氣層保護工作是以效益為中心的重要舉措，也是新的歷史時期把石油天然氣勘探開發(fā)工作提高到一個新水平的重要措施。二、油氣層保護技術(shù)的概念與原理徐同臺

（1）搞好保護油氣層工作是增儲上產(chǎn)重要技術(shù)決策之一，此項工作的好壞直接關(guān)系到勘探開發(fā)的整體效益。①在油氣勘探過程中，保護油氣層工作的好壞直接關(guān)系到能否及時發(fā)現(xiàn)油氣層、油氣田和對儲量的正確評價。

②保護油氣層有利于油氣井產(chǎn)量及油氣田開發(fā)經(jīng)濟效益的提高。保護油氣層配套技術(shù)在鉆井完井過程中應用，可減少對油氣層的損害，從而提高油氣井產(chǎn)量。③油田開發(fā)生產(chǎn)各項作業(yè)中，搞好保護油氣層有利于油氣井的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)。（2）保護油氣層是一項跨專業(yè)、跨部門、貫穿從鉆開油氣層直到油氣枯竭整個過程的一項系統(tǒng)工程。任何一個環(huán)節(jié)措施不當均會帶來對油氣層的損害，影響正確認識油氣層產(chǎn)能與儲量。

（3）保護油氣層的各項技術(shù)措施必須建立在對油氣層特性正確認識的基礎(chǔ)上，并與其相配伍，力求把對油氣層傷害降到最低程度。7第七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回專家講話：羅平亞

以“巖心分析”為基礎(chǔ)，“工作液體系”為重點，“工程技術(shù)措施”為手段，加強機理研究，提高油氣層的礦場評價技術(shù)。研究如何高水平、高效率地發(fā)現(xiàn)油氣層、保護油氣層、增加儲量、提高產(chǎn)量、提高原油最終采收率。二、油氣層保護技術(shù)的概念與原理8第八頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回1、幾個基本概念

油氣層損害任何阻礙流體從井眼周圍流入井底的現(xiàn)象（或使流體注入或產(chǎn)出能力下降的現(xiàn)象）均稱為對油氣層的損害。二、油氣層保護技術(shù)的概念與原理油氣層損害的表現(xiàn)形式與實質(zhì)表現(xiàn)形式是油氣層滲透率的降低。實質(zhì)是有效滲透率的下降。包括絕對滲透率的下降（即滲流空間的改變）和相對滲透率的下降。外來固相侵入、水敏性損害、酸敏性損害、堿敏性損害、微粒運移、結(jié)垢、細菌堵塞和應力敏感損害；水鎖、賈敏、潤濕反轉(zhuǎn)和乳化堵塞。保護油氣層主要是指盡可能防止近井壁地帶的油氣層受到不應有的損害。9第九頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2、油氣層損害機理概念定義油氣層損害的產(chǎn)生原因和伴隨損害發(fā)生的物理、化學變化過程。二、油氣層保護技術(shù)的概念與原理原因外因作用于內(nèi)因，導致油氣層原始平衡狀態(tài)打破

凡是受外界條件影響而導致油氣層滲透性降低的油氣層內(nèi)在因素，均屬油氣層潛在損害因素（內(nèi)因），它包括孔隙結(jié)構(gòu)、敏感性礦物、巖石表面性質(zhì)和流體性質(zhì)。在施工作業(yè)時，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，并使油氣井產(chǎn)能降低的外部作業(yè)條件，均為油氣層損害外因，它主要指入井流體性質(zhì)、壓差、溫度和作業(yè)時間等可控因素。在油氣層被鉆開之前，它的巖石、礦物和流體是在一定物理、化學環(huán)境下處于一種物理、化學的平衡狀態(tài)；在被鉆開以后，鉆井、完井、修井、注水和增產(chǎn)等作業(yè)或生產(chǎn)過程都可能改變原來的環(huán)境條件，使平衡狀態(tài)發(fā)生改變，這就可能造成油氣井產(chǎn)能下降，導致油氣層損害。所以，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。10第十頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回3、油氣層損害機理內(nèi)容外界流體進入油氣層引起的損害流體中固相顆粒堵塞二、油氣層保護技術(shù)的概念與原理工程因素和油氣層環(huán)境條件發(fā)生變化造成的損害外來流體與巖石不配伍水敏性損害堿敏性損害酸敏性損害巖石由水潤濕變成油潤濕引起的損害外來流體與地層流體不配伍A.結(jié)垢：無機垢、有機沉淀

B.乳化堵塞

C.細菌堵塞外來流體進入油氣層影響油水分布造成的損害外來水相滲入油氣層后，會增加含水飽和度，降低原油的飽和度，增加油流阻力，導致油相滲透率降低。

作業(yè)或生產(chǎn)壓差A.微粒運移產(chǎn)生速敏損害；B.油氣層流體產(chǎn)生無機和有機沉淀物造成損害；C.產(chǎn)生應力敏感性損害；D.壓漏油氣層造成損害；E.引起出砂和地層坍塌造成損害；F.加深油氣層損害的深度。溫度變化A.增加損害程度B.引起結(jié)垢損害生產(chǎn)或作業(yè)時間11第十一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回1、損害因素損害的物質(zhì)源鉆井液，包括固相和液相。三、鉆井作業(yè)過程中油氣層損害機理與保護技術(shù)損害能量源（驅(qū)動力）在正壓差作用下會侵入油氣層，固相顆粒直接堵塞孔隙喉道引起儲層的敏感性損害、結(jié)垢損害和潤濕性損害正壓差（鉆井液液柱壓力與地層壓力之差）影響鉆井液損害程度的因素①壓差；②浸泡時間；③鉆井液循環(huán)時的剪切速率；④起下鉆速度和鉆具對井壁的刮削作用12第十二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2、保護技術(shù)措施近平衡或欠平衡鉆進

技術(shù)關(guān)鍵三、鉆井作業(yè)過程中油氣層損害機理與保護技術(shù)低密度鉆井流體的選擇合理負壓差值的確定全井實現(xiàn)負壓差鉆進如果鉆井負壓差過大，有可能引發(fā)井涌或井噴，而一旦發(fā)生井噴，壓井造成的油氣層損害則是惡性的，另外，鉆井負壓差過大還可能造成應力敏感性損害技術(shù)優(yōu)勢避免鉆井液侵入油氣層，最大限度地保護油氣層有利于提高鉆井速度，縮短鉆井周期，延長鉆頭壽命，迅速指示產(chǎn)層以及在鉆井過程中進行動態(tài)監(jiān)測等保護油氣層機理避免鉆井液濾液濾失速率高引起的速敏損害；避免鉆井液固相侵入堵塞；避免液相侵入引起的粘土膨脹、化學吸附、潤濕反轉(zhuǎn)、水鎖與賈敏效應損害、沉淀與結(jié)垢；避免高滲透層或低壓易漏失層的鉆井液漏失性損害；大幅度提高機械鉆速，縮短鉆井液浸泡油氣層的時間。13第十三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2、保護技術(shù)措施近平衡或欠平衡鉆進適合欠平衡鉆井的地層三、鉆井作業(yè)過程中油氣層損害機理與保護技術(shù)高滲、固結(jié)良好的砂巖和碳酸巖地層；微裂縫地層；負壓和枯竭地層；對水基鉆井液敏感，以及地層流體與鉆井液不相容和脫水地層。欠平衡鉆井的要求

地層：要求所鉆地層井眼穩(wěn)定，油氣層井段比較集中，欠平衡井段裸眼段不易過長，地層壓力層系比較單一。其適應地層為：火成巖、灰?guī)r地層。

地層壓力：只有清楚掌握地層壓力，才能有依據(jù)的選擇井控相關(guān)設(shè)備。合理制定泥漿參數(shù)，確定欠壓值，制定一系列的施工措施。井身結(jié)構(gòu)：由于欠平衡技術(shù)尚處在起步階段，設(shè)備配套還不太完善，對某些井身結(jié)構(gòu)的適應性差，存在著較大的局限性。

欠平衡鉆井流體

泡沫鉆井液、空氣鉆井流體、霧化鉆井液、充氣鉆井液應用情況

只要地層條件和井下條件允許，在低壓油氣層采用泡沫液是目前最好的方法。新疆、四川、華北、遼河、長慶、青海等油區(qū)，重點是進行泡沫鉆井完井。勝利油區(qū)先后在草橋、孤南等潛山鉆進中使用可循環(huán)泡沫鉆井液，效果較好。解決了低壓漏失層鉆探的問題，并有效地保護了油氣層。

存在問題

井眼穩(wěn)定是關(guān)系到整套工藝能否實施的重大問題；地層條件的選擇和鉆井液類型的確定至關(guān)重要14第十四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2、保護技術(shù)措施過平衡鉆進存在損害的能量源（驅(qū)動力）——正壓差只有消除損害的物質(zhì)源——鉆井液（固相和液相）三、鉆井作業(yè)過程中油氣層損害機理與保護技術(shù)首先消除固相損害——使用無固相鉆井液，如清潔鹽（無機、有機）水鉆井液、低固相鉆井液或低膨潤土相鉆井液提高液相的抑制性，降低水活度，盡量減少地層自生粘土的水敏性損害15第十五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2、保護技術(shù)措施過平衡鉆進：屏蔽暫堵技術(shù)目前最普遍保護油氣層鉆井液技術(shù)三、鉆井作業(yè)過程中油氣層損害機理與保護技術(shù)技術(shù)關(guān)鍵：暫堵粒子與地層孔喉匹配技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀：1/3橋堵原則→1/2～2/3橋堵原則，地層孔徑從d50→d90，普通屏蔽暫堵→（超）廣譜屏蔽暫堵，水溶、油溶、酸溶暫堵劑→水溶、油溶、酸溶、堿溶和壓力返排暫堵劑探討：鉆井液密度低就能保護油氣層嗎？

16第十六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四屏蔽暫堵鉆井液對油氣層具有一定的保護作用，但由于其濾餅存在一定程度的滲透性，即使屏蔽層再致密濾液也能發(fā)生侵入，使承壓強度降低，造成一定程度的水敏性損害。因此需要一種在鉆井過程能形成非滲透的，能夠提高地層的承壓能力，平衡鉆井液和固井液的密度變化、防止漏失的、無損害新型鉆井液體系。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2、保護技術(shù)措施過平衡鉆進：非滲透鉆井液技術(shù)背景

三、鉆井作業(yè)過程中油氣層損害機理與保護技術(shù)對非滲透處理劑產(chǎn)品要求

非滲透處理劑作用特點

應用實例

利用特殊聚合物處理劑，在井壁巖石表面濃集形成膠束，依靠聚合物膠束或膠粒界面吸力及其可變形性，封堵巖石表面較大范圍的孔喉，在井壁巖石表面形成致密無滲透封堵膜，有效封堵不同滲透性地層和微裂縫泥頁巖地層，在井壁的外圍形成保護層，將鉆井液及其濾液完全隔離，不會滲透到地層中，從而達到保護儲層和提高井壁的破裂壓力非滲透處理劑可在地層孔隙中形成具有一定強度的屏蔽膜，該層屏蔽膜可以保顯著提高地層的壓裂壓力；非滲透處理劑與地層孔隙中的砂子、粘土膠結(jié)，形成骨架結(jié)構(gòu)，從而在提高地層承壓能力的物理封堵基礎(chǔ)上再進一步提高井壁處地層的破裂壓力。可以直接加入鉆井液中，不會顯著提高鉆井液的粘度和切力，不會影響鉆井液的流動性?？梢灾苯佑糜谌魏晤愋偷你@井液體系，對鉆井液類型、鹽度無要求無毒、無熒光，不影響環(huán)境和人身安全，不影響地質(zhì)錄井和測井加有非滲透處理劑的鉆井液能有效封堵不同滲透性地層，具有廣譜防漏和保護儲層效果。而傳統(tǒng)鉆井液中固體顆粒橋堵作用效果卻主要取決于顆粒分布與地層孔喉大小匹配吻合度，地層適應范圍較窄。加有非滲透處理