9储层保护.

第九章储层保护第九章储层保护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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。概述储层损害原因：凡是受外界条件影响而导致储层渗透性降低的储层内在因素，均属储层潜在损害因素（内因）。它包括储层孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质等。在施工作业时，任何能够引起储层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为储层损害的外因。它包括入井流体性质、压差、温度和作业时间等可控因素。概述KsKK-未损害区储层渗透率；Ks-损害区储层渗透率。井筒附近储层损害示意图未损害区损害区井筒损害区未损害区KKsKsK概述储层保护重要性储层保护是一项涉及多学科、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。保护油气层技术的一些术语1.FormationDamage油层损害(地层损害)定义:由于油气层岩石孔道被缩小或被堵塞而造成渗透率降低的现象。2.Porosity孔隙度定义:岩石孔隙体积与岩石视体积之比孔隙体积骨架颗粒VVpfVVpf--,--,孔隙体积岩石视体积包括孔隙体积和骨架体积3.SpecificSurfaceAreaofRock岩石比表面积定义:单位体积岩石内孔隙的内表面积孔隙内表面骨架颗粒4.PoreThroat孔喉定义:孔隙空间的狭窄部位或两个较大颗粒间的收缩部分骨架颗粒孔隙孔喉5.Saturation饱和度定义:油气层流体充满孔隙空间的程度,用某相流体所占孔隙空间的份数来度量。SVVllfSl--某液相的饱和度；Vl--某液相所占空间体积；孔隙体积；--fV6.Permeability渗透率定义:在一定压差作用下，孔隙岩石允许流体通过的能力大小度量。LAQP1QP2ΔPKQLAPPmPsLAQsa压降流体粘度，流过的长度横截面积，流量，渗透率，。,.;/;100kp,cm;cmcmK-ma;232根据达西渗流定律：6-1AbsolutePermeability：绝对渗透率定义:单相流体在不与岩石发生任何物理和化学作用下的渗透率?(ExampleGas,Water,Oil)LAQP1QP2ForGasPQPQPQPQoo1122气体状态方程KQPLAPPgoo21222()KpQPPPQPgoo平均压力和平均流量下测得的气体渗透率标准状态下气体的体积流量标准大气压1212()6-2KlinkenbergPermeability克氏渗透率(等效液体渗透率)K定义:对同一岩心，任何气体当平均压力趋于无穷大时，其气体渗透率趋于同一岩心的液体渗透率。用克氏方程表示KKgbP1312KbPK不同气体不同压力下的渗透率GasFlowpaternLiquidFlowpaternb--克氏系数6-3EffectivePermeability有效渗透率（相渗透率)定义:岩石中有多相流体共存时，允许其中单项流体通过的能力大小的度量。例如，油水两相共存的有效渗透率为：油相：，水相：KQLAPKQLAPooo6-4RelativePermeability：相对渗透率定义:岩石有效渗透率与绝对渗透率的比值KKKwgwg7WattabilityorWateraffinity：润湿性定义:岩石颗粒表面的亲油或亲水特性WaterDrop90。亲水90。亲油90。两性8WattabilityAlteration：润湿性反转定义:使岩石颗粒表面亲油变为亲水或亲水变为亲油的现象。90。亲水90。亲油处理剂9CapillaryPressure：毛细管力定义:毛细管中弯液面两侧非润湿相和润湿相间的压力差,它指向液面凹方向，即指向非润湿相一方。Pcr球面：柱面：PrPrcc22cosPrc毛细管力；表面张力；毛细管半径；接触交角10WaterBlocking：水锁定义:当水进入油层后由毛细管阻力引起的液体堵塞水锁效应WaterPcOil11JaminEffect：贾敏效应定义:毛细管中非润湿相流体液滴对润湿相液体运动产生的附加阻力的现象。Case112WaterOil12PcPcPPrcc221(coscos)/毛细管附加阻力OilOilOilOilOilOilOilr2/rrtrp2/rt2/rpPrrctp211(//)油滴通过孔喉处的附加阻力Case211JaminEffect：贾敏效应12SkinEffect：表皮系数定义:表征地层损害程度的参数，将地层损害集中在井眼附近的一个薄层内，其值与损害带渗透率kd损害带半径rd有关。KdKSKKrrddw1ln/SSSS000:::;近井壁损透率增高；无损害；有损害越大，损害程度就越高13Blocage：堵塞比定义:理论流量与实际流量之比RQQDolQQol理论流量；实际流量第一节储层损害的室内评价技术储层损害的室内评价-绪论储层损害室内评价：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，或者测定储层物理和化学化环境发生变化前后渗透率的改变，是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内容包括：（1）储层敏感性评价；（2）工作液对储层的损害评价。储层损害的室内评价-绪论实验岩心的选择步骤：（1）岩样的准备。从井场取回的岩芯，须先进行如下几步准备工作；①对井场或库房中保存的岩芯进行选取；②实验室岩样的接交；③岩心检测；④岩样钻取；⑤岩样的清洗（洗油、洗盐）；⑥岩样烘干；⑦测定各个岩样的孔隙度和气体渗透率k，并求出每块岩心的克氏渗透率K。储层损害的室内评价-绪论实验岩心的选择步骤：（2）岩样的选取。对已测K、的各个岩样作K-关系图，画出回归曲线，在曲线上标出要用的岩心样品号码。再根据测井和试井资料求出的K、值，选出具有代表性的岩心备用，登记好每块岩心的出处（油田、区块、层位、井深）、号码、长度、直径、干重及K、值。储层损害的室内评价-绪论储层损害的室内评价实验流程框图储层岩心分析岩样的准备和选取储层敏感性评价工作液对储层的损害评价速敏评价水敏评价盐敏评价碱敏评价酸敏评价评价各类工作液对储层的损害程度优化设计储层保护的技术方案和作业措施1．储层敏感性评价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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。速敏评价实验的目的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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满足下式：说明已发生速度敏感，流量Qi-1即为临界流量。1．储层敏感性评价%5%10011iiiKKK速敏实验原理与评价指标LAQiP1QiP2sPiKQLAPiii10++++++++KQ岩心速敏实验曲线Vc临界流速VcKKKiii11100%5%×Qi-1Vc速敏损害机理作用在岩石孔隙表面颗粒上的冲击力和剪切力，随孔隙中流速而增加。当流速达到一定值时，作用在颗粒上的冲击力和剪切力达到其抗剪切强度（胶结强度），颗粒就会脱落，然后随流体一起运移，并在孔喉处堆积，使流道缩小或部分流道堵塞，从而导致渗透率下降。速敏损害机理示意图Q（1）速敏评价实验原理及作法损害程度的计算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损害程度（1）速敏评价实验原理及作法速敏程度评价标准见下表所示。敏感程度评价指标1．储层敏感性评价损害程度30%3070%70%敏感程度弱中等强（1）速敏评价实验速敏实验结果的应用：确定其它几种敏感性实验（水敏，盐敏，酸敏，碱敏）的实验流速。确定油井不发生速敏损害的临界流量。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（2）水敏评价实验水敏概念水敏：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A水敏实验概念和目的及损害机理概念•油气层水敏性－由于油气层遇淡水后引起渗透率降低的现象。•次地层水－矿化度为地层水一半的盐水水敏实验目的•找出水敏损害程度；•为盐敏实验提供实验盐度范围。（2）水敏评价实验原理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。水敏损害机理淡水进入油气层后，破坏了孔隙内地层水的活度平衡，导致孔隙内的粘土矿物水化膨胀、分散、运移，致使孔喉缩小或堵塞，从而造成透率下降。水敏实验原理与评价指标地层水QP1QP2Kf次地层水QP1QP2K1/2蒸馏水QP1QP2KW（2）水敏评价实验评价指标见下表1．储层敏感性评价Kw/Kf0.30.3~0.70.7水敏程度强中等弱（2）水敏评价实验水敏评价实验：如无水敏，进入地层的工作液的矿化度只要小于地层水矿化度即可，不作严格要求。如果有水敏，则必须控制工作液的矿化度大于Ccl。如果水敏性较强，在工作液中要考虑使用粘土稳定剂。1．储层敏感性评价（3）盐敏评价实验盐敏概念及实验目的盐敏：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