西南石油大学储层保护技术第6章汇总讲解
1.钻井过程中的油层保护技术
第一章 储层保护技术概述
八 .储层保护技术的发展过程 3.胜利油田：
（1）起步阶段： 84年末，开始研究XC无固相完井 液 — 减少钻井液对油层污染研究； （2）发展阶段：88—90年针对埕岛油田的油层保护 技术； （3）推广阶段：91-- 99 年,屏蔽暂堵技术的推广 （4）最近阶段：2000年以后，复杂油气田的保护
钻井工艺研究院
第一章 储层保护技术概述
四、储层保护技术的特点：
2.针对性：保护油气层技术具有很强的针对性；
（1）不同油气层的沉积环境与沉积时代不同，导致油藏结构、储层物性、 矿物组成等的差异；
（2）同一油气层不同的开发阶段其特性参数也会发生变化； （3）相同作业在不同工况下所诱发的油气层损害也不相同。
第一章 储层保护技术概述
一、岩石渗透率及达西定律
1、岩石的渗透性与渗透率
储层岩石均为多孔介质，其多数孔隙互相连通。在一定压差下，流 体可通过连通孔隙流动。这种在压差作用下岩石允许流体通过的性质称 为岩石的渗透性。表示渗透性大小的量，就是岩石的渗透率。
2、达西定律（1856年）：
Q
Ki
A
H L
Q
ΔH Q K A • P
钻井工艺研究院
第一章 储层保护技术概述
三、储层伤害的危害 （1）降低产能与产量
h
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PA
dp q v dL K A K
达西定律
v k dp
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达西定律 的微分形式
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4. 钻井完井作业加强管理、减少事故缩短浸泡时间； 5. 预防为主、治理为辅、防治结合。
保护储层的修井液技术179页PPT
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里以废除 法律。 ——塞·约翰逊
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
保护储层的修井液技术
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
石油开采-保护油气层
结晶质矿物岩石
细粉晶体状态
第四十四页，共318页。
分析原理：
第四十五页，共318页。
衍射角
分析方法：
定性分析---确定矿物组分
根据面网间距d和相对反射强度(I/Io)来确定矿物成分
定量分析 ---确定矿物含量
– 根据矿物成含量与衍射峰值强度成正比的关系来确定矿物 含量
Ii
Xi
X石英
KiI石英
90。
两性
8 Wattability Alteration 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 。
第二十三页，共318页。
9 Capillary Pressure 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。
V V p - -孔隙体积, f - -岩石视体积, 包括孔隙体积和骨架体积
第十二页，共318页。
3. Specific Surface Area of Rock 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
第十三页，共318页。
4. Pore Throat 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
Gas
第十九页，共318页。
Liquid
6-3 Effective Permeability 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：Ko QooL ， 水相：Kw QwwL
AP
AP
第二十页，共318页。
钻井与完井工程教材第九章储层保护
第九章 储层保护钻井完井的目的是为油气建立一条安全畅通的通道。
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通称为储层损害。
而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则通称为储层保护技术。
为什么储层会发生损害呢？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（图9-1）。
所以，储层损害是在外界条件影响下储层内部性质发生变化造成的，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。
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。
保护储层技术是一项涉及多学科、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。
因此，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的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，这对于优化后继的各类作业措施和设计保护储层系统工程技术方案，具有非常重要的意义。
保护油气层技术.doc
保护油气层技术保护油气层技术保护油气层技术（徐同台、赵敏、熊友明等编）（徐同台、赵敏、熊友明等编）目录第一章绪论（１）第一节保护油气层的重要性及主要内容（２）第二节保护油气层技术的特点与思路（６）第二章岩心分析（１０）第一节岩心分析概述（１０）第二节岩心分析技术及应用（１４）第三章油气层损害的室内评价（２９）第一节概述（２９）第二节油气层敏感性评价（３０）第三节工作液对油气层的损害评价（４０）第四节储层敏感性预测技术（４４）第四章油气层损害机理（４９）第一节油气层潜在损害因素（５０）第二节外因作用下引起的油气层损害（５５）第五章钻井过程中的保护油气层技术（６８）第一节钻井过程中造成油气层损害原因分析（６８）第二节保护油气层的钻井液技术（７３）第三节保护油气层的钻井工艺技术（９０）第四节保护油气层的固井技术（１００）第六章完井过程中的保护油气层技术（１０７）第一节完井方式概述（１０７）第二节射孔完井的保护油气层技术（１１１）第三节防砂完井的保护油气层技术（１２５）第四节试油过程中的保护油气层技术（１４０）第七章油气田开发生产中的保护油气层技术（１４３）第一节概述（１４３）第二节采油过程中的保护油气层技术（１４７）第三节注水中的保护油气层技术（１４９）第四节增产作业中的保护油气层技术（１５６）第五节修井作业中保护油气层技术（１６４）第六节提高采收率中的保护油气层技术（１６８）第八章油气层损害的矿场评价技术（１７５）第一节油气层损害的矿场评价方法（１７５）第二节油气层损害的评价参数（１８１）第三节油气层损害的测井评价（１８６）第九章国外保护油气层技术发展动向（１９８）参考文献（２１３）张绍槐，罗平亚．保护储集层技术北京石油工业出版社钟松定，张人和，樊世忠.油气层保护技术及其矿场管理实例．北京石油工业出版社，1999 第一章第一章绪绪论论在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中，造成油气层渗透率下降的现象通称为油气层损害。
完井液与油气层保护技术
定义:孔隙空间的狭窄部位或两个较大颗粒间的收缩部分
孔喉
骨架颗粒
孔隙
4.饱和度 Saturation
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。
Vl Sl Vf
Vl - -某液相所占空间体积；
Sl - -某液相的饱和度；
5.渗透率 Permeability
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。根据达西渗流定律
绪论
2.油气层损害的标志
（1）油井完成后，须经采取措施后才能投产 （2）改善了完井液后，产量大幅度增长。 （3）其它情况： 负压射孔高于正压射孔；中途测试产量较大 ，完井后产量下降较多，等等。
绪论
3.油气层损害的危害
轻者：产量下降；
严重时：“枪毙”油层，得不到任何产量； 在勘探阶段，易丧失发现油气层机会。
作业后产量明显降低，油哪里去了？ 结论是：由于损害所致。
一、绪论
实际上，早在50多年前，人们在石油生 产中发现，几乎所有的油田作业都可能 造成油层损害，使产量下降。
绪论
1.油气层损害的核心问题
由于压差的存在，使得钻井液、完井液侵入 油气层，引起储层岩石的结构及表面性质发 生改变，从而使井眼附近的地层渗透率下降 。
•降低生产井改造成本； •延长油气井生产寿命； •提高油气田最终采收率； •提高注水井注水效益，降低其成本。
4、研究方法上三个结合
微观与宏观 机理研究与应用规模 室内研究与现场应用
（七）基本原则
1、以预防为主，解堵为辅。
地层损害常常是不可逆的 解堵排污困难、成本高、效果差
裂缝-孔隙型双重介质储层保护技术研究与探讨
践 ， 目前 ，针对 孔隙 性储层 的保护 技术 ，已在全 国 取 得 了显著 的技术 和 经济效益 。但 由于 裂缝 油气 藏 的储 层保 护存 在 着若 干技术难 点 ，国 内外 针对 裂 缝 性储 层保 护 问题 的研究工 作不 多 ，尚未形 成成 熟 的 技术 ，报 道 的文 献 也 很 少 ，尤 其 是 双重 介 质 储 层 。
难 以运移 到裂 缝 中 ，最终 导 致双重 介 质储层 产能下
降。 ２ １ 分 散 固相 颗粒 的侵 入堵 塞 ．
１ 双 重 介 质 储 层 特征
裂缝性 储层 是指 天然存 在 的裂缝 对储 集层 内流 体 的流动具 有重 要影 响或 预测具 有重 要影 响 的储集 层 。这种 影 响 既 可 以增 加 储 集 层 的渗 透 率 或 孔 隙度 ，也 可 以是增 强储 集层 渗透 率 的非均质 性 。与 普通 均质单 孔 隙性储 层介 质不 同 ，裂 缝性 储层 具有 其 独 特 的复杂性 ，储 层 中的裂缝 和孔 隙都 可 以作渗
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４ ・ ６
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第２ ９卷
第 ３期
天 然 气 勘 探 与 开 发
应力敏感 系数大； 随着有效应 力降低 ，其损害程度和侵入深度与颗粒大小，滤饼 样渗透率的急剧降低 ， 超过 １ Ｐ ） 裂缝 的形 变 己基 本完 ５Ｍ ａ ， 形成 以及 压 差 大 小 有 关 ；② 双 重 介质 储层 本 身 的 力 的继续 增 加 （ 岩样孑 隙才开始形变 ， Ｌ 相应 的渗透率 降低 微粒 运 移对 储层 损害 的影 响 。 由于外 力 作 用使 得 充 成。此时，
特征 、损害机理进行分析的基础上 ，提出了适 合储层特 性 的优质钻 井液体 系。其屏蔽 暂堵钻 井技术 和欠 平衡钻 井工艺 ，是保护此类储层有效手段。 关键词 裂缝一孔隙型 双重介 质 储层保护 屏蔽暂堵 欠平衡钻井
天然气水合物的储层保护技术探讨
天 然气 水 合 物 （ ｔｒｌ ａ ｄａｅ 简 称水 Ｎａｕａ Ｇ ｓＨｙｒｔ， 合 物 ）又称 笼形 包 合 物 （ ｌｈａｅ ， 水 和 以 甲 ， Ｃａ ｒｔ） 是 ｔ 烷 等为 主 的有 机 气 体构 成 的 可 燃 性 物质 ， 要存 主
气 水合 物 的岩芯 ， 而美 国和加 拿大沿 海地 区、 危地 马拉海 岸 、 印度洋 、 日本海 域都 先后 确认 了天 然气 水 合物 的存 在 Ｊ 。 我 国境 内也 有丰 富 的天然 气水 合物储 藏 。青
天然气水合物的性质 和分 布
天 然气水 合物 一般存 在 于极 地 永冻 土地 层 和 海底 沉积 物 中 ， 时 天然 气 水 合 物 层 下 部存 在 游 有 离气 层 … 。其 物 理 力 学 性 质 主要 有 ： １ 天 然 气 （） 水合 物分解 后 释 放 大量 气 体 ， 立 方 米 天 然气 水 每
物。文章 归纳总结 了天然气水 合物的开采 技术和开采过程 中可 能遇 到的储层损 害 问题及 其对策 。同 时， 据天 然 气水 根 合物 的物理力学性质、 分布和成藏环境 以及钻井特点 ， 认为天 然气水舍物 可能存在 的储层损 害 问题 有温度敏 感、 应力敏 感、 井漏井喷 、 井壁 坍塌 、 井眼缩径及 蠕变等 ， 并分析 了各 种储层损害 的原理 ， 可能造成 的危害及其解决措施。
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海 洋 石 油
第２ ６卷 第１ 期
ＯＦＦ ＨＯＲＥ ＯＩ Ｓ Ｌ ・ ３・ ４
文章编号 ：０ ８ ３ ６ ２ ０ ）１ ０ ３—０ １０ —２ ３ （０ ６ ０ —０ ４ ４
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1.1 保护油气层钻井技术
（3）实现近平衡钻井，控制油气层的压差处于 安全的最低值
平衡压力钻进： P = Pd-Pp = 0 Pd = Pm+Pa+Pw = Pp Pd——钻井液柱有效压力，MPa； Pm——钻井液静液柱压力， MPa ； Pa——钻井液环空流动阻力， MPa ； Pw——钻井液所含固相增加的压力值， MPa
钻井完井过程中地层损害示意图
1.0 钻井过程油气层损害
钻井液固相颗粒堵塞油气层 钻井液滤液与油气层岩石不配伍 钻井液滤液与油气层流体不配伍 界面现象和相渗透率损害 负压剧烈变化造成的损害
钻井液固相颗粒堵塞油气层
固相颗粒类型：膨润土、加重剂、堵漏剂、 暂堵剂、钻屑、处理剂不溶物、高聚物鱼眼 固相颗粒的含量，特别是细粒级膨润土和酸 不溶加重剂 固相颗粒尺寸分布与孔喉尺寸的匹配 细菌堵塞 溶洞、裂缝发育情况 压差，脉冲正压差
1、钻井工艺技术
1.5 水平井保护技术
水平井钻井损害机理 水平井完井液技术
Multiple Drainholes as Applied to Austin Chalk
Horizontal Well Traversing Several Reservoir Units in a Geostatistically Defined Reservoir
调整井油气层损害因素
—喷漏卡塌经常发生 —钻井液滤失、沿裂缝漏失 —高压差
1.3 调整井保护技术
调整井钻井保护技术
—搞清楚调整井区地层压力，建立孔隙压力和 破裂压力曲线剖面
—使用低密度钻井液，实现近平衡压力钻井， 加入单封和暂堵剂，防止井漏
—停注泄压，或控制注水量，或停注停采，或 打泄压井
—完善井身结构，防漏治漏
第六章 完井作业保护技术
提纲
1、钻井工艺技术 2、固井工艺技术 3、射孔完井技术 4、防砂完井技术 5、酸化解堵技术 6、水力压裂技术
完井损害分布
1、钻井工艺技术
钻井过程油气层损害 保护油气层钻井技术 多套压力系统地层保护技术 调整井保护技术 深井高温井保护技术 水平井保护技术 欠平衡钻井保护技术
（6）搞好井控，防止井喷井漏
1.2 多套压力系统地层保护技术
（1）油气层为低压层，其上部存在大段 易坍塌高压泥岩层
—依据上部地层坍塌压力确定钻井液密度，保 持井壁稳定
—下套管封隔上部地层 —进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液
1.2 多套压力系统地层保护技术
（2）裸眼井段上部为低压漏失层或破裂压 力低的地层，下部为高压油气层，其孔隙 压力超过上部地层的破裂压力
1.1 保护油气层钻井技术
（4）降低浸泡时间
—采用优选参数钻井，选用合适的钻头及喷嘴， 提高机械钻速
—采用配伍性工作液，加强钻井工艺及井控，防 喷、漏、卡、塌发生
—提高测井一次成功率，缩短完井时间 —加强管理，降低机修、组停、辅助工作和其它
非生产时间
1.1 保护油气层钻井技术
（5）搞好中途测试
——选用优质钻井液 ——确定合理的负压差 ——防止微粒运移 ——防止地层坍塌
—封堵上部地层，提高承压能力 —堵漏结束后进行试压，证明上部地层承压能力
与下部地层相当时，再钻开油气层 —进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液
1.2 多套压力系统地层保护技术
（3）多组高坍塌压力泥岩层与多组低 压易漏油气层相间
—提高抑制性，降低地层坍塌压力，确定合 理钻井液密度，保持井壁稳定
—提高钻井液与地层的配伍性 —使用屏蔽暂堵钻井液
1.3 调整井保护技术
钻调整井地层特点 调整井油气层损害因素 调整井钻井保护技术
1.3 调整井保护技术
钻调整井地层特点
—同一井筒中形成多套压力层系，高压低 压并存
—油气层孔隙结构、物性、矿物成分发生 变化
—压裂、注水使裂缝增加 —地应力场发生变化 —油气水分布变化
1.3 调整井保护技术
—孔隙压力预测：地震层速度、声波时差、dc 指数法、RFT测井
—破裂压力预测：Eaton法、Staphen法、 Anderson法、声波法、液压试验法
—地应力计算：测井、岩石力学测定 —坍塌压力预测：综合上述资料计算
1.1 保护油气层钻井技术
（2）确定合理的井身结构是实现近平衡压 力钻井的基本保证
钻井液滤液与油气层岩石不配伍
水敏损害 盐敏损害 碱敏损害 阳离子交换：结垢
钻井液滤液与油气层流体不配伍
无机盐垢沉积 形成处理剂不溶物：处理剂盐析 乳化液堵塞
——油基、油包水、水包油钻井液含乳化剂
界面现象和相渗透闭损害（油、气、水锁） 粘性流体侵入
1.4 深井高温井保护技术
深井高温井油气层的损害 深井高温井保护技术要点
深井高温井油气层的损害
温度敏感引起的损害 —矿物转化，矿物溶解与沉淀 —润湿性转变，乳化堵塞
温度敏感与其他损害协同作用 —强化粘土膨胀，微粒运移 —无机垢沉积，有机垢沉积
深井高温井保护技术要点
合理的井身结构设计 抗高温、性能稳定的钻井液 抑制性好，并与储层配伍的钻井液 提高机械钻速，减少事故率 采取冷却措施，降低钻井液的温度
1.1 保护油气层钻井技术
起钻时，若不调整钻井液密度
Pd = Pm - Ps < 0
Pd——钻井液柱有效压力，MPa； Pm——钻井液静液柱压力， MPa ； Ps ——抽吸压力， MPa ；
1.1 保护油气层钻井技术
近平衡压力钻井，井内钻井液静液柱压 力略高于孔隙压力
Pm = S Pp = H / 100 S——附加压力系数； H——井深，m； ——钻井液密度，g/cm3 钻油气层时 S = 0.05 ~ 0.10 钻气层时 S = 0.07 ~ 0.15
负压剧烈变化造成的损害
中途测试和欠平衡（负压）钻井 脉冲式负压：破坏滤饼 诱发出砂和微粒运移 诱发无机垢和有机垢沉积 诱发应力敏感损害
控制损害的钻井工程因素
压差：滤失、漏失 浸泡时间 环空返速高，滤失量增大，损害加剧 钻井液性能
1.1 保护油气层钻井技术
（1）建立四个压力剖面，为井身结构和 钻井液密度设计提供科学根据