储层保护技术

储层保护技术概述第一节储层损害的室内评价技术第二节钻井过程中的储层保护技术第三节完井过程中的储层保护技术概述钻井完井目的：是为油气建立一条安全畅通的通道。储层损害：在钻井、完井井下作业及油气田开采全过程中，造成储层渗透率下降的现象。储层保护技术：认识和诊断储层损害原因及损害过程的各种手段、防止和解除储层损害的各种技术措施。储层损害原因：在储层被钻开之前，它的岩石、矿物和流体是在一定物理化学环境下处于一种物理化学的平衡状态。在被钻开后，钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都可能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，从而造成储层渗透率的下降，油气井产能降低，导致储层损害。概述储层潜在损害因素（内因）：储层孔隙结构，敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质等。储层损害的外因：入井流体性质、压差、温度和作业时间等可控因素。储层保护的核心：是有针对性地控制各种外因，使储层的内因不发生改变或改变小，从而达到保护储层的目的。储层保护重要性：是一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气生产过程中的系统工程，是石油勘探开发过程中的重要技术措施之一。保护储层工作的好坏直接关系到能否及时发现新的储层、油气田和对储量的正确评价，直接关系到油气井的稳产和增产，对油气田的经济效益有举足轻重的影响。在油气田开发生产的每一项作业中，尤其是钻井完井过程中，必须认真做好储层保护工作。第一节储层损害的室内评价技术储层损害室内评价：是借助于各种仪器设备测定储层岩石与外来工作液作用前后渗透率的变化，或者测定储层物化环境发生变化前后渗透率的改变，来认识和评价储层损害的一种重要手段。它是储层岩心分析的一部分，其目的是弄清储层潜在的损害因素和损害程度，并为损害机理分析提供依据，或者在施工之前比较准确地评价工作液对储层的损害。储层损害的室内评价包括：（1）储层敏感性评价；（2）工作液对储层的损害评价。第一节储层损害的室内评价技术1．储层敏感性评价（掌握）储层敏感性评价包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏等五敏实验，具体实验方法基本按“砂岩储层岩心流动实验评价程序”部颁标准执行，其目的在于找出储层发生敏感的条件和由敏感引起的储层损害程度，为各类工作液的设计、储层损害机理分析和制定系统的储层保护技术方案提供科学依据（1）速敏评价实验1）速敏概念和实验目的储层的速敏性：是指在钻井、测试、试油、采油、增产作业、注水等作业或生产过程中，当流体在储层中流动时，引起储层中微粒运移并堵塞喉道造成储层渗透率下降的现象。速敏评价实验之目的：①找出由于流速作用导致微粒运移从而发生损害的临界流速，以及找出由速度敏感引起的储层损害程度；②为以下的水敏、盐敏、碱敏、酸敏四种实验及其它的各种损害评价实验确定合理的实验流速提供依据。一般来说，由速敏实验求出临界流速后，可将其它各类评价实验的实验流速定为0.8倍临界流速，因此速敏评价实验必须要先于其它实验；③为确定合理的注采速度提供科学依据。1．储层敏感性评价（1）速敏评价实验1）速敏概念和实验目的速敏实验结果的应用：a．确定其它几种敏感性实验（水敏，盐敏，酸敏，碱敏）的实验流速。b．确定油井不发生速敏损害的临界流量。c．确定注水井不发生速敏损害的临界注入速率，如果临界注入速太小，不能满足配注要求，应考虑增注措施。1．储层敏感性评价（1）速敏评价实验2）原理及作法以不同的注入速度向岩心中注入实验流体（煤油或地层水），并测定各个注入速度下岩心的渗透率，从注入速度与渗透率的变化关系上，判断储层岩心对流速的敏感性，并找出渗透率明显下降的临界流速。如果流量Qi-1对应的渗透率Ki-1与流量Qi对应的渗透率Ki满足式9-1：说明已发生速度敏感，流量Qi-1即为临界流量。速敏程度评价标准见表9-1。1．储层敏感性评价%5%10011iiiKKK表9-1敏感程度评价指标损害程度30%3070%70%敏感程度弱中等强（1）速敏评价实验2）原理及作法损害程度的计算见式9-2：损害程度=（9-2）式中：Kmax——渗透率变化曲线中各渗透率点中的最大值，m2；Kmin——渗透率变化曲线中各渗透率点中的最小值，m2。实验中要注意的是；对于采油井，要用煤油作为实验流体，并要求将煤油先用白土除去其中的极性物质，然后用G5砂心漏斗过滤。对于注水井，应使用经过过滤处理的地层水（或模拟地层水）作为实验流体。1．储层敏感性评价%100maxminmaxKKK（2）水敏评价实验水敏概念：储层中的粘土矿物在原始的地层条件下处在一定矿化度的环境中，当淡水进入地层时，某些粘土矿物就会发生膨胀、分散、运移，从而减小或堵塞地层孔隙和喉道，造成渗透率的降低的现象，称为水敏。水敏实验目的：了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运移过程，找出发生水敏的条件及水敏引起的储层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。1．储层敏感性评价（2）水敏评价实验原理及评价指标：首先用地层水测定岩心的渗透率Kf，然后再用次地层水测定岩心的渗透率，最后用淡水测定岩心的渗透率Kw，从而确定淡水引起岩心中粘土矿物的水化膨胀及造成的损害程度。评价指标见表9-2。1．储层敏感性评价表9-2水敏程度评价指标Kw/Kf0.30.3~0.70.7水敏程度强中等弱（3）盐敏评价实验1）盐敏概念及实验目的在钻井、完井及其它作业中，各种工作液具有不同的矿化度，有的低于地层水矿化度，有的高于地层水矿化度。当高于地层水矿化度的工作液滤液进入储层后，将可能引起粘土的收缩、失稳、脱落，当低于地层水矿化度的工作液滤液进入储层后，则可能引起粘土的膨胀和分散。这些都将导致储层孔隙空间和喉道的缩小及堵塞，引起渗透率的下降从而损害储层。盐敏评价实验的目的是找出盐敏发生的条件，以及由盐敏引起的储层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。1．储层敏感性评价（3）盐敏评价实验2）原理及评价指标通过向岩心注入不同矿化度等级的盐水(按地层水的化学组成配制)并测定各矿化度下岩心对盐水的渗透率,根据渗透率随矿化度的变化来评价盐敏损害程度,找出盐敏损害发生的条件。根据实际情况,一般要作升高矿化度和降低矿化度两种盐敏评价实验。如果矿化度Ci-1对应的渗透率Ki-1与矿化度Ci对应的渗透率Ki之间满足下述关系：说明已发生盐敏，并且矿化度Ci-1即为临界矿化度Cc。按此标准，在升高矿化度实验时可以确定临界矿化度Cc2，而在降低矿化度实验时可以确定临界矿化度Cc1。损害程度的计算方法同式9-2，评价指标见表9-1。1．储层敏感性评价%5%10011iiiKKK（3）盐敏评价实验3）盐敏实验结果的应用a．对于进入地层的各类工作液都必须控制其矿化度在两个临界矿化度之间，即Cc1工作液矿化度Cc2。b．如果是注水开发的油田，当注入水的矿化度比Cc1要小时，为了避免发生水敏损害，一定要在注入水中加入合适的粘土稳定剂，或对注水井进行周期性的粘土稳定剂处理。1．储层敏感性评价（4）碱敏评价实验1）碱敏概念及实验目的碱敏概念：当高pH值流体进入储层后，造成储层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏（主要是粘土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒），且大量的氢氧根与某些二价阳离子结合会生成不溶物，造成储层的堵塞损害现象。碱敏实验目的：找出碱敏发生的条件，主要是临界pH值，以及由碱敏引起的储层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。2）原理及评价指标通过注入不同pH值的地层水并测定其渗透率，根据渗透率的变化来评价碱敏损害程度，找出碱敏损害发生的条件。损害程度的计算方法与式9-4相同，评价指标同表9-1。1．储层敏感性评价（4）碱敏评价实验3）碱敏实验结果的应用a．对于进入地层的各类工作液都必须控制其pH值在临界pH值以下。b．如果是强碱敏地层，由于无法控制水泥浆的pH值在临界pH值之下，为了防止储层损害，建议采用屏蔽式暂堵技术。c．对于存在碱敏性的地层，在今后的三次采油作业中，要避免使用强碱性的驱油流体（如碱水驱油）。1．储层敏感性评价（5）酸敏评价实验1）酸敏概念及实验目的酸敏概念：指储层与酸作用后引起渗透率降低的现象。酸敏实验目的：是研究各种酸液的酸敏程度，其本质是研究酸液与储层的配伍性，为储层基质酸化和酸化解堵设计提供依据。2）原理及评价指标酸敏实验包括鲜酸（一定浓度的盐酸、氢氟酸、土酸）和残酸（可用鲜酸与另一块岩心反应后制备）的敏感实验，具体作法可按现行部颁标准或西油院的方法。用实验所测的两个渗透率K1和K2，计算K2/K1的比值来评价酸敏程度，见表9-3。1．储层敏感性评价所述的工作液，包括钻井液、水泥浆、完井液、压井液、洗井液、修井液、射孔液和压裂液等。工作液对储层的损害评价主要是借助于各种仪器设备，预先在室内评价工作液对储层的损害程度，达到优选工作液配方和施工工艺参数的目的。2．工作液对储层的损害评价（了解）（1）工作液的静态损害评价该法主要利用各种静滤失实验装置测定工作液滤入岩心前后渗透率的变化，来评价工作液对储层的损害程度并优选工作液配方。实验时，要尽可能模拟地层的温度和压力条件。用式9-4来计算工作液的损害程度。（9-4）式中：Rs——损害程度，百分数；Kop——损害后岩心的油相有效渗透率，m2；Ko——损害前岩心的油相有效渗透率，m2。Rs值越大，损害越严重，评价指标同表9-1。2．工作液对储层的损害评价%100)/1(0KKRops（2）工作液的动态损害评价在尽量模拟地层实际工况条件下，评价工作液对储层的综合损害（包括液相和固相及添加剂对储层的损害），为优选损害最小的工作液和最优施工工艺参数提供科学的依据。动态损害评价与静态损害评价相比能更真实地模拟井下实际工况条件下工作液对储层的损害过程，两者的最大差别在于工作液损害岩心时状态不同，静态评价时，工作液为静止的，而动态评价时，工作液处于循环或搅动的运动状态，显然后者的损害过程更接近现场实际，其实验结果对现场更具有指导意义。动态情况下，计算损害程度Rs仍然用式9-4，评价指标也同样用表9-1。2．工作液对储层的损害评价（3）用多点渗透率仪测量损害深度和损害程度多点渗透率仪来测量工作液侵入岩心的损害深度和损害程度，它的工作原理如图9-3所示。将数块岩心装入多点渗透率仪的夹持器内组成长岩心，测量损害前的基线渗透率曲线，然后用工作液损害岩心，再测量损害后的恢复渗透率曲线，利用损害前后渗透率曲线对比求损害深度和分段损害程度，如图9-4所示。损害深度=分段污染程度式中i=1,2,6。利用此实验结果与试井数据对比，可以更准确地确定储层损害深度和损害程度。2．工作液对储层的损害评价543215.0LLLLL%100)/1(oiopisiKKR（4）其它评价实验简介2．工作液对储层的损害评价表9-5储层损害的其它评价实验实验项目实验目的及用途正反向流动实验观察岩心中微粒受流体流动方向的影响及运移产生的渗透率损害情况体积流量评价实验在低于临界流速的情况下，用大量的工作液流过岩心，考察岩心胶结的稳定性；用注入水作实验可评价油层岩心对注入水量的敏感性系列流体评价实验了解储层岩心按实际工程施工顺序与各种外来工作液接触后所造成的总的损害及其程度酸液评价实验按酸化施工注液工序向岩心注入酸液，在室内预先评价和筛选保护储层的酸液配方润湿性评价实验通过测定注入工作液前后储层岩石的润湿性，观察工作液对储层岩石润湿性的改变情况相对渗透率曲线评价实验测定储层岩石的相对渗透率曲线，观察水锁损害的程度；测定注入工作液前后储层岩石的相对渗透率曲线，观察工作液对储层岩石相对渗透率的改变及由此发生的损害程度膨胀率评价实验测定工作液进入岩心后的膨胀率，评价工作液与储层岩石（特别是粘土矿物）的配伍性离心法测毛管压力快速评价实验用离心法测定工作液进入储层岩心前后毛管压力的变化情况，快速评价储层的损害第一节储层损害的室内评价技术储层损害的室内评价结果可以为各个作业环节保护储层技术方案的制定提供依据。也就是说，从打开储层开始到油田开发全过程中