低滲氣田儲層保護及水平井開採可研報告

2022-10-03 04:54:01 字數 3881 閱讀 2747

儲層的低滲透性是我局油氣開發面臨的主要問題,這種儲層一般會出現單井產能低,經濟效益差,生產壓差大,儲層易受汙染等狀況。其中,前三個因素人力無法避免,而對於儲層的傷害是人為可以防止的。

「預防」是油氣層保護的全部內容。一旦儲層受到汙染,要想改善或恢復需付出極大代價,有時甚至是無法實現的。因此,「預防」油氣層損害是關鍵。

低滲透儲層的孔喉小或連通性差,膠結物含量高,這樣它容易受到粘土水化膨脹、乳化堵塞、分散運移、水鎖和賈敏效應的損害,而受工作液(鑽井液、完井液、射孔液等)固相顆粒侵入影響較小。

保護油氣層技術是油氣開發過程中一項非常具有現實意義的技術。油氣層保護做得好,則投資的收益就大,反之會導致油氣層不能發揮應有的生產能力,大大降低投資的回報率。據勝利油田開展油氣層保護的經驗,開展油氣層保護比不進行油氣層保護產能普遍提高1~2倍,可見油氣層保護之重要性。

保護油氣層技術也是一項系統工程,所涉及的專業知識面廣,科技含量高,需多方協同努力方可實現。其中勝利油田的成功經驗可作一借鑑,通過在東營的參觀我們了解到,勝利油區以局長親自掛帥,地質研究院牽頭,全域性形成了一套完整的油氣層保護體系,取得了巨大的經濟效益。

就我國來說,油氣層保護有以下幾個方面的工作內容:

1. 岩芯分析

岩芯分析實驗是油氣開發工作的最基礎部分,一般包括孔隙度、滲透率、流體飽和度實驗,x射線衍射實驗,儲層敏感性礦物分析等,結果產生兩個**,即全岩礦物分析表和粘土礦物分析表。國外在這方面還應用了ct掃瞄、核磁共振等技術更深層次地研究油氣層損害機理。

2. 儲層敏感性評價

包括水敏、速敏、鹽敏、酸敏和鹼敏性實驗。對於低滲儲層,重點是做好水敏性評價。國內外在這方面現已產生了一系列敏感性評價軟體,這些軟體不需要室內實驗,僅通過岩芯分析結果即可迅速確定儲層敏感性,解釋結果可靠性較高,例如石油大學自行研製的一套軟體,其解釋結果與實際實驗的符合率可達到80%左右。

3. 油氣層損害機理研究

油氣層損害機理是指油氣層損害產生的原因和伴隨損害發生的物理、化學變化過程,其實質就是有效滲透率下降。可將油氣層損害原因分為內因和外因兩方面。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在因素,均屬油氣層潛在損害因素(內因),它包括孔隙結構、敏感性礦物、岩石表面性質和油氣層流體性質。

在施工作業時,任何能夠引起油氣層微觀結構或流體原始狀態發生改變,並使油氣井產能降低的外部作業條件,均為油氣層損害外因,它主要指入井流體性質、壓差、溫度和作業時間等可控因素。

油氣層滲透率與損害型別如下:

一般來說,在其它條件相同的情況下,油氣層滲透率越低,敏感性礦物對油氣層造成損害的可能性和損害程度就越大。不同的礦物與不同性質的流體發生反應造成不同型別的損害,如下表:

由前面的論述可知,對於低滲儲層,在各種施工作業過程中,工作液與油氣層不配伍是主要損害。

當外來流體與地層岩石不配伍時產生以下幾種損害:

水敏若進入油氣層的外來液體與油氣層中的水敏性礦物(如蒙脫石)不配伍時,將會引起這類礦物水化膨脹、分散或脫落,導致油氣層滲透率下降。油氣層損害的規律有:(1)當油氣層物性相似時,油氣層中水敏性礦物含量越多,水敏性損害程度就越大;(2)油氣層中常見的粘土礦物對油氣層水敏性損害強弱影響順序為:

蒙脫石》伊利石蒙皂石間層礦物》伊利石》高嶺石、綠泥石;(3)當油氣層中水敏性礦物含量及存在狀態均相似時,高滲透儲層的水敏性損害比低滲透儲層的水敏性損害要低些;(4)外來液體的礦化度越低,引起油氣層的水敏性損害越強;外來液體的礦化度降低速度越大,油氣層的水敏性損害越強;(5)在外來液礦化度相同的情況下,外來液中含**陽離子的成分越多,引起油氣層水敏性損害程度越弱。

鹼敏高ph值的外來液體侵入油氣層時,與其中的鹼敏性礦物發生反應造成分散、脫落、新的矽酸鹽沉澱和矽凝膠體生成,導致油氣層滲透率下降。

酸敏油氣層酸化處理後,釋放大量微粒,礦物溶解釋放出的離子還可能再次生成沉澱,這些微粒和沉澱將堵塞油氣層的孔道,輕者可以削弱酸化效果,重者導致酸化失敗。造成酸敏性損害的無機沉澱和凝膠體有:fe(oh)3、fe(oh)2、caf2、mgf2、氟矽酸鹽、氟鋁酸鹽沉澱和矽酸凝膠。

岩石由水潤濕變成油潤濕

岩石發生潤濕反轉,導致油相滲透率下降,降低產能。主要由油基泥漿的作用引起的。

當外來流體與地層流體不配伍時產生以下幾種損害:

結垢a. 無機垢

由於外來液體與油氣層流體不配伍,可形成caso4、baso4、srco3、srso4等無機垢沉澱。(1)當外來液體和地層流體中的**陽離子(如ca2+、ba2+、sr2+等)和**陰離子(如so42-、co32-等)濃度達到或超過形成沉澱的要求時,就會形成沉澱;(2)當外來液體的ph值較高時,可使hco3-轉化成co32-離子,引起碳酸鹽沉澱的生成,還可引起ca(oh)3等氫氧化物沉澱形成。

b. 有機垢

主要指石蠟、瀝青質及膠質在井眼附近的地層中沉澱產生損害。形成有機垢的因素有:(1)外來液體引起**ph值改變而導致沉澱,高ph值的液體可促使瀝青質、樹脂、蠟的膠狀汙泥;(2)氣體和低表面張力的流體侵入油氣層,可促使有機垢的生成。

乳化堵塞

外來流體常含有許多化學新增劑,這些新增劑進入油氣層後,可能改變油水介面效能,形成油或水作外相的乳化液,堵塞孔喉,增大了流動的粘滯阻力。影響乳化液形成的因素有:(1)表面活性劑的性質和濃度;(2)微粒的存在;(3)油氣層的潤濕性。

細菌堵塞

油氣層原有的細菌或者隨外來流體一起侵入的細菌,在作業過程中,當油氣層的環境變成適宜它們生長時,它們會很快繁殖。油田常見的細菌有硫酸鹽還原菌、腐生菌、鐵細菌。由於它們的新陳代謝作用,可在三方面產生油氣層損害:

(1)它們繁殖快,常以體積較大的菌絡存在,堵塞孔道;(2)腐生菌和鐵細菌都能產生粘液,堵塞油氣層;(3)細菌代謝產生co2、h2s、s2-、oh-等,可引起fes、caco3、fe(oh)2等無機沉澱。

保護油氣層貫穿於油氣生產的全過程,是搞好油氣藏開發的關鍵之一。具體地說,有以下幾方面:

一、 採用近平衡鑽井或者欠平衡鑽井技術,選用優質泥漿體系,如正電膠泥漿,遮蔽暫堵技術等。

二、 優化固井技術

三、 採用負壓射孔技術

四、 優化增產措施

壓裂是開發低滲氣田的關鍵,而壓裂過程中的油氣層保護則是關鍵中的關鍵。由於壓裂液與地層的接觸面積比泥漿的要大得多,且與地層的正壓差比泥漿與地層的也大得多,因此,其雖然增大了供氣面積,但同時也增大了損害面積。優選對地層低傷害的壓裂液可以做到,但很困難。

從我局目前情況來看,能做到的就是儘量減少壓裂液與地層的接觸時間。壓裂過後,應盡快排出壓裂液,使裂縫閉合。壓裂過後不要關井,應迅速投產,以避免壓裂液與地層的長時間接觸而造成的巨大傷害。

水平井可行性分析

水平井技術在國外已是一項非常成熟的技術,在我國也正方興未艾,發展迅速。在國外,美國和加拿大每年有3000多口水平井投產,主要用於底水或氣頂和裂縫性油氣藏的開發,取得了非常巨大的經濟效益。在我國的勝利、大港、遼河、新疆等油區,水平井也取得了成功的應用,主要用於開發稠油油藏和底水油藏以及特殊油藏。

水平井工藝技術複雜,與直井相比,水平井鑽井技術、固井技術、完井技術、採油技術、增產措施等都有很大的不同。

就目前情況來說,我國鑽水平井的條件為:

1) 油藏深度 1000~4000m;

2) 油氣層厚度大於6m;

3) 引數h×(khkv)0.5小於100;

4) 引數k×;(小於10md的油藏國內還有待於發展,國外有較成熟的技術)

5) 直井千公尺井深日產油》2.5td;

6) 油層壓力原始壓力》0.5。

水平井適用的油藏型別有:

1) 天然裂縫性油藏(此類油氣藏最適合打水平井);

2) 氣頂、底水油藏(控制底水、氣頂錐進效果明顯);

3) 稠油油藏;

4) 整裝高含水油藏;

5) 高滲斷塊油藏;

6) 低滲透油氣藏(國內技術還不成熟);

7) 地層較陡的層狀油層。

不適合鑽水平井的油藏型別:

1、 特低滲透油氣層;

2、 薄層斷塊油氣藏;

3、 枯竭低壓油藏。

綜合來看,由於國內技術還不成熟,特別是水平井壓裂技術還有待大力發展,所以在目前來說,低滲透油氣層還不具備水平井開採的條件。

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