西南石油大学储层保护技术第6章课件

第六章 完井作业保护技术提 纲1、钻井工艺技术、钻井工艺技术2、固井工艺技术、固井工艺技术3、射孔完井技术、射孔完井技术4、防砂完井技术、防砂完井技术5、酸化解堵技术、酸化解堵技术6、水力压裂技术、水力压裂技术完井损害分布完井损害分布1、钻井工艺技术l钻井过程油气层损害钻井过程油气层损害l保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术l多套压力系统地层保护技术多套压力系统地层保护技术l调整井保护技术调整井保护技术l深井高温井保护技术深井高温井保护技术l水平井保护技术水平井保护技术l欠平衡钻井保护技术欠平衡钻井保护技术钻井完井过程中地层损害示意图1.0 1.0 钻井过程油气层损害钻井过程油气层损害e钻井液固相颗粒堵塞油气层钻井液固相颗粒堵塞油气层e钻井液滤液与油气层岩石不配伍钻井液滤液与油气层岩石不配伍e钻井液滤液与油气层流体不配伍钻井液滤液与油气层流体不配伍e界面现象和相渗透率损害界面现象和相渗透率损害e负压剧烈变化造成的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钻井液固相颗粒堵塞油气层e固相颗粒类型：膨润土、加重剂、堵漏剂、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、高聚物鱼眼暂堵剂、钻屑、处理剂不溶物、高聚物鱼眼e固相颗粒的含量，特别是细粒级膨润土和酸固相颗粒的含量，特别是细粒级膨润土和酸不溶加重剂不溶加重剂e固相颗粒尺寸分布与孔喉尺寸的匹配固相颗粒尺寸分布与孔喉尺寸的匹配e细菌堵塞细菌堵塞e溶洞、裂缝发育情况溶洞、裂缝发育情况e压差，脉冲正压差压差，脉冲正压差钻井液滤液与油气层岩石不配伍钻井液滤液与油气层岩石不配伍e水敏损害水敏损害e盐敏损害盐敏损害e碱敏损害碱敏损害e阳离子交换：结垢阳离子交换：结垢钻井液滤液与油气层流体不配伍钻井液滤液与油气层流体不配伍e无机盐垢沉积无机盐垢沉积e形成处理剂不溶物：处理剂盐析形成处理剂不溶物：处理剂盐析e乳化液堵塞乳化液堵塞油基、油包水、水包油钻井液含乳化剂油基、油包水、水包油钻井液含乳化剂界面现象和相渗透率损害界面现象和相渗透率损害e润湿性反转润湿性反转e处理剂界面吸附，低渗透层严重处理剂界面吸附，低渗透层严重e相圈闭损害（油、气、水锁）相圈闭损害（油、气、水锁）e粘性流体侵入粘性流体侵入负压剧烈变化造成的损害负压剧烈变化造成的损害e中途测试和欠平衡（负压）钻井中途测试和欠平衡（负压）钻井e脉冲式负压：破坏滤饼脉冲式负压：破坏滤饼e诱发出砂和微粒运移诱发出砂和微粒运移e诱发无机垢和有机垢沉积诱发无机垢和有机垢沉积e诱发应力敏感损害诱发应力敏感损害控制损害的钻井工程因素控制损害的钻井工程因素e压差：滤失、漏失压差：滤失、漏失e浸泡时间浸泡时间e环空返速高，滤失量增大，损害加剧环空返速高，滤失量增大，损害加剧e钻井液性能钻井液性能1.1 1.1 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术（1）建立四个压力剖面，为井身结构和）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钻井液密度设计提供科学根据孔隙压力预测：地震层速度、声波时差、孔隙压力预测：地震层速度、声波时差、dc指数法、指数法、RFT测井测井破裂压力预测：破裂压力预测：Eaton法、法、Staphen法、法、Anderson法、声波法、液压试验法法、声波法、液压试验法地应力计算：测井、岩石力学测定地应力计算：测井、岩石力学测定坍塌压力预测：综合上述资料计算坍塌压力预测：综合上述资料计算（2）确定合理的井身结构是实现近平衡压）确定合理的井身结构是实现近平衡压力钻井的基本保证力钻井的基本保证用套管封隔上部地层用套管封隔上部地层油气藏压力分布油气藏压力分布经济效益、套管程序、井下压力系统经济效益、套管程序、井下压力系统1.1 1.1 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术1.1 1.1 保护油气层钻井技术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）实现近平衡钻井，控制油气层的压差处于安全的最低值安全的最低值l 平衡压力钻进：平衡压力钻进：P=Pd-Pp=0 Pd=Pm+Pa+Pw=Pp Pd钻井液柱有效压力，钻井液柱有效压力，MPa；Pm钻井液静液柱压力，钻井液静液柱压力，MPa；Pa钻井液环空流动阻力，钻井液环空流动阻力，MPa；Pw钻井液所含固相增加的压力值，钻井液所含固相增加的压力值，MPa1.1 1.1 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术l起钻时，若不调整钻井液密度起钻时，若不调整钻井液密度 Pd=Pm-Ps 0 Pd钻井液柱有效压力，钻井液柱有效压力，MPa；Pm钻井液静液柱压力，钻井液静液柱压力，MPa；Ps 抽吸压力，抽吸压力，MPa；1.1 1.1 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术l近平衡压力钻井，井内钻井液静液柱压近平衡压力钻井，井内钻井液静液柱压力略高于孔隙压力力略高于孔隙压力 Pm=S Pp=H /100 S附加压力系数；附加压力系数；H井深，井深，m；钻井液密度，钻井液密度，g/cm3 钻油气层时钻油气层时 S=0.05 0.10 钻气层时钻气层时 S=0.07 0.151.1 1.1 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术（4）降低浸泡时间）降低浸泡时间采用优选参数钻井，选用合适的钻头及喷嘴，采用优选参数钻井，选用合适的钻头及喷嘴，提高机械钻速提高机械钻速采用配伍性工作液，加强钻井工艺及井控，防采用配伍性工作液，加强钻井工艺及井控，防喷、漏、卡、塌发生喷、漏、卡、塌发生提高测井一次成功率，缩短完井时间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、辅助工作和其它加强管理，降低机修、组停、辅助工作和其它非生产时间非生产时间1.1 1.1 保护油气层钻井技术保护油气层钻井技术（5）搞好中途测试）搞好中途测试选用优质钻井液选用优质钻井液确定合理的负压差确定合理的负压差防止微粒运移防止微粒运移防止地层坍塌防止地层坍塌（6）搞好井控，防止井喷井漏）搞好井控，防止井喷井漏1.2 多套压力系统地层保护技术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）油气层为低压层，其上部存在大段易坍塌高压泥岩层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，保依据上部地层坍塌压力确定钻井液密度，保持井壁稳定持井壁稳定下套管封隔上部地层下套管封隔上部地层进入油气层前，转用屏蔽暂堵钻井液进入油气层前，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）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压力超过上部地层的破裂压力封堵上部地层，提高承压能力封堵上部地层，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）多组高坍塌压力泥岩层与多组低压易漏油气层相间易漏油气层相间提高抑制性，降低地层坍塌压力，确定合理提高抑制性，降低地层坍塌压力，确定合理钻井液密度，保持井壁稳定钻井液密度，保持井壁稳定提高钻井液与地层的配伍性提高钻井液与地层的配伍性使用屏蔽暂堵钻井液使用屏蔽暂堵钻井液1.3 调整井保护技术调整井保护技术l钻调整井地层特点钻调整井地层特点l调整井油气层损害因素调整井油气层损害因素l调整井钻井保护技术调整井钻井保护技术1.3 调整井保护技术调整井保护技术l钻调整井地层特点钻调整井地层特点同一井筒中形成多套压力层系，高压低同一井筒中形成多套压力层系，高压低压并存压并存油气层孔隙结构、物性、矿物成分发生油气层孔隙结构、物性、矿物成分发生变化变化压裂、注水使裂缝增加压裂、注水使裂缝增加地应力场发生变化地应力场发生变化油气水分布变化油气水分布变化1.3 调整井保护技术调整井保护技术l调整井油气层损害因素调整井油气层损害因素喷漏卡塌经常发生喷漏卡塌经常发生钻井液滤失、沿裂缝漏失钻井液滤失、沿裂缝漏失高压差高压差1.3 调整井保护技术调整井保护技术l调整井钻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，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，或停注泄压，或控制注水量，或停注停采，或打泄压井打泄压井完善井身结构，防漏治漏完善井身结构，防漏治漏1.4 深井高温井保护技术深井高温井保护技术l深井高温井油气层的损害l深井高温井保护技术要点深井高温井油气层的损害d温度敏感引起的损害温度敏感引起的损害矿物转化，矿物溶解与沉淀矿物转化，矿物溶解与沉淀润湿性转变，乳化堵塞润湿性转变，乳化堵塞d温度敏感与其他损害协同作用温度敏感与其他损害协同作用强化粘土膨胀，微粒运移强化粘土膨胀，微粒运移无机垢沉积，有机垢沉积无机垢沉积，有机垢沉积深井高温井保护技术要点Z合理的井身结构设计合理的井身结构设计Z抗高温、性能稳定的钻井液抗高温、性能稳定的钻井液Z抑制性好，并与储层配伍的钻井液抑制性好，并与储层配伍的钻井液Z提高机械钻速，减少事故率提高机械钻速，减少事故率Z采取冷却措施，降低钻井液的温度采取冷却措施，降低钻井液的温度1、钻井工艺技术l水平井钻井损害机理水平井钻井损害机理l水平井完井液技术水平井完井液技术1.5 水平井保护技术Multiple Drainholes as Applied to Austin ChalkHorizontal Well Traversing Several Reservoir Units in a Geostatistically Defined ReservoirGuided Multibranch Wells with Appropriate Formation Characterization from a Parent WellThin-Bedded Reservoirs with Multi-Lateral WellsHorizontal Sidetracks to Augment Sweep Efficiency of Specific Layers During WaterfloodGeologic model of fracture development in the Austin Chalk.Small-scale faulting and associated fracturing trend in a NE-SW direction in response to regional tension.Fracture swarms generally do not communicate in a dip direction.Horizontal wells attempt to interconnect the hydrocarbons Isolated in these fractures.水平井油气层损害机理水平井油气层损害机理s在清除滤饼后，所有钻井液、完井液都遗留一层极在清除滤饼后，所有钻井液、完井液都遗留一层极细的剩余固相层，这是损害储集层的主要因素细的剩余固相层，这是损害储集层的主要因素s固相层一般厚固相层一般厚50200m，覆盖在井壁表面覆盖在井壁表面s钻井模拟器试验证明，污斑进入岩心深约钻井模拟器试验证明，污斑进入岩心深约14cm，使井壁表面厚约使井壁表面厚约3mm地层的渗透率受到严重影响地层的渗透率受到严重影响s固相层的影响程度取决于储集层原始渗透率和所含固相层的影响程度取决于储集层原始渗透率和所含流体组成、相态特征流体组成、相态特征水平井油气层损害机理水平井油气层损害机理s能否用压降法来消除钻井引起的储集层损害，取决于能否用压降法来消除钻井引起的储集层损害，取决于其原始渗透率，用压降法消除损害是可能的其原始渗透率，用压降法消除损害是可能的含天然气岩心的原始渗透率不小于含天然气岩心的原始渗透率不小于110-3m2含油岩心的原始渗透率不小于含油岩心的原始渗透率不小于50010-3m2s微粒运移、固相颗粒堵塞是主要损害方式微粒运移、固相颗粒堵塞是主要损害方式s井下工具堵塞亦不容忽视，钻具井下工具堵塞亦不容忽视，钻具泥饼泥饼岩面作用岩面作用s相圈闭损害，对裂缝性致密气层尤为显著相圈闭损害，对裂缝性致密气层尤为显著s损害带分布形态：理想均质地层，非均质储层损害带分布形态：理想均质地层，非均质储层水平井完井液技术b水平井完井液研究方向水平井完井液研究方向通通过过对对水水平平井井油油气气层层损损害害机机理理及及完完井井液液进进行行深深入入研研究究后后，认认为为在在水水平平井井水水平平段段使使用用无无损损害害或或损害较轻的完井液，并使滤饼溶蚀极为重要损害较轻的完井液，并使滤饼溶蚀极为重要水平井完井液技术_完井液设计思路完井液设计思路完井液必须与储集层流体及各种入井液体配伍完井液必须与储集层流体及各种入井液体配伍耐耐井井温温、剪剪切切、各各种种盐盐类类污污染染的的影影响响，具具有有一一定定的胶体稳定性的胶体稳定性完完井井液液滤滤饼饼形形成成速速度度快快，能能稳稳定定井井壁壁、防防漏漏防防卡卡，并减轻滤液及固相侵入损害并减轻滤液及固相侵入损害完井后内外滤饼要易除、易溶、易剥落完井后内外滤饼要易除、易溶、易剥落水平井完井液技术新的完井液配方研究思路新的完井液配方研究思路预预防防与与解解堵堵紧紧密密结结合合，研研制制有有效效的的溶溶蚀蚀滤滤饼饼溶剂和研究清理井眼剩余固相的化学方法溶剂和研究清理井眼剩余固相的化学方法开展滤饼溶蚀、钻井液损害、清除滤饼试验开展滤饼溶蚀、钻井液损害、清除滤饼试验滤饼溶蚀试验配方：配方：XC+KCl+CaCOXC+KCl+CaCO3 3井眼滤饼清除试验井眼滤饼清除试验滤失损害清除实验滤失损害清除实验关于井眼滤饼清除实验的认识关于井眼滤饼清除实验的认识b筛网瞬时失水量取决于筛孔大小。筛网瞬时失水量取决于筛孔大小。3种入井液中，未控制种入井液中，未控制粒度的均堵筛网；控制粒度粒度的均堵筛网；控制粒度(90m，45m，25m)时，时，只有盐粒暂堵完井液堵塞筛网只有盐粒暂堵完井液堵塞筛网b10%HCl处理处理3种入井液滤饼，渗透率恢复率盐粒暂堵完井种入井液滤饼，渗透率恢复率盐粒暂堵完井液为液为50.4%，KCl聚合物钻井液为聚合物钻井液为47.4%，MMH正电胶钻正电胶钻井液为井液为115%，以，以MMH正电胶钻井液渗透率恢复最高正电胶钻井液渗透率恢复最高b对盐粒暂堵完井液、对盐粒暂堵完井液、KCl聚合物钻井液有效的破胶剂为次聚合物钻井液有效的破胶剂为次氯酸钠、氯酸钠、HCl和和-液化酶，次氯酸钠最有效液化酶，次氯酸钠最有效井眼滤饼清除试验得到几点认识井眼滤饼清除试验得到几点认识对对MMH钻钻井井液液滤滤饼饼有有效效的的破破胶胶剂剂为为次次氯氯酸酸钠钠及及HCl。HCl可可絮絮凝凝100%的的MMH浆浆，酶酶的的效效果果不不明明显显，3%CaCl2对对渗渗透透率率的的改改进进亦亦较较小小次次氯氯酸酸钠钠清清洗洗无无机机物物优优于于HCl，且且腐腐蚀蚀性性小小，不不会会形形成成方方解解石石这这样样的的胶胶结结物物，但但比比HCl贵贵用用10%HCl和和酶酶清清除除KCl/聚聚合合物物/碳碳酸酸盐盐滤滤饼饼的的效效果果与与钻钻屑屑浓浓度度有有关关，建建议议改改进进固固控控装装备备1313种钻井液滤饼清除实验认识种钻井液滤饼清除实验认识高固相含量（粘土、加重剂、钻屑）增大清除高固相含量（粘土、加重剂、钻屑）增大清除滤饼难度滤饼难度低产层及致密层很难证明存在滤饼低产层及致密层很难证明存在滤饼用破胶剂或酸清理滤饼（特别是含盐钻井液滤用破胶剂或酸清理滤饼（特别是含盐钻井液滤饼）效果好饼）效果好对合成基钻井液滤饼，用碳酸钙粉处理比用重对合成基钻井液滤饼，用碳酸钙粉处理比用重晶石晶石碳酸钙粉配合处理还要困难碳酸钙粉配合处理还要困难1313种钻井液滤饼清除实验认识种钻井液滤饼清除实验认识用氧化剂去除降滤失剂和增粘剂有效，可改善渗透用氧化剂去除降滤失剂和增粘剂有效，可改善渗透率率30%储集层失稳、滤饼破裂使储集层损害增加储集层失稳、滤饼破裂使储集层损害增加3倍左右倍左右针对深井高压、高渗透储集层超压钻井，针对深井高压、高渗透储集层超压钻井，Chang F.F.等用等用HEC交联方法控制滤失量以保护油气层交联方法控制滤失量以保护油气层近年来国外还研究成功用酶或酶与聚合物接枝共聚近年来国外还研究成功用酶或酶与聚合物接枝共聚形成的酶聚合物处理完井液，效果良好形成的酶聚合物处理完井液，效果良好1、钻井工艺技术l适当的负压差适当的负压差l压力变化幅度小压力变化幅度小l持续负压状态持续负压状态1.6 欠平衡钻井保护技术欠平衡钻井的核心欠平衡钻井的核心 工作液密度与钻速和储层损害的关系工作液密度与钻速和储层损害的关系大大小小高高低低钻速钻速损害损害充气过平衡充气过平衡充气过平衡充气过平衡泥浆过平衡泥浆过平衡泥浆过平衡泥浆过平衡泥浆欠平衡泥浆欠平衡泥浆欠平衡泥浆欠平衡雾化雾化雾化雾化气体气体气体气体不稳定泡沫不稳定泡沫不稳定泡沫不稳定泡沫泡沫欠平衡泡沫欠平衡泡沫欠平衡泡沫欠平衡泡沫近平衡泡沫近平衡充气欠平衡充气欠平衡适当的负压适当的负压 五种气体型流体的优缺点五种气体型流体的优缺点 压力变化幅度小压力变化幅度小井底压力幅度与产量关系对比井底压力幅度与产量关系对比两种幅度压力产量比较两种幅度压力产量比较增加产量增加产量41%，减少低产井，减少低产井54%提 纲1、钻井工艺技术、钻井工艺技术2、固井工艺技术、固井工艺技术3、射孔完井技术、射孔完井技术4、防砂完井技术、防砂完井技术5、酸化解堵技术、酸化解堵技术6、水力压裂技术、水力压裂技术2、固井工艺技术-固井质量与保护油气层的关系固井质量与保护油气层的关系-水泥浆对油气层损害水泥浆对油气层损害-保护油气层固井技术保护油气层固井技术导致固井质量不佳的原因导致固井质量不佳的原因2、固井工艺技术-环空封固质量不佳会导致：环空封固质量不佳会导致：不同压力系统的油气水层相互干扰和窜流，诱不同压力系统的油气水层相互干扰和窜流，诱发损害发损害增产、注水、热采等作业时，工作液发生窜流增产、注水、热采等作业时，工作液发生窜流油气上窜至非产层，引起油气产量和资源损失油气上窜至非产层，引起油气产量和资源损失易发生套管损坏和腐蚀，造成油气水互窜易发生套管损坏和腐蚀，造成油气水互窜2.1 固井质量与保护油气层的关系l水泥浆固相颗粒堵塞油气层水泥浆固相颗粒堵塞油气层粒径粒径530微米的颗粒占微米的颗粒占15%左右左右钻井液内泥饼可以阻止水泥浆固相的侵入钻井液内泥饼可以阻止水泥浆固相的侵入井漏会造成严重损害井漏会造成严重损害l水泥浆滤液与储层不配伍水泥浆滤液与储层不配伍水泥浆失水量往往高于钻井液滤失量水泥浆失水量往往高于钻井液滤失量无机垢沉积无机垢沉积l在有泥饼时，可使油气层渗透率下降在有泥饼时，可使油气层渗透率下降1020%2.2 2.2 水泥浆对油气层损害水泥浆对油气层损害淋滤对地层的损害问题淋滤对地层的损害问题保护油气层固井技术保护油气层固井技术-提高固井质量提高固井质量-降低水泥浆失水量降低水泥浆失水量-采用屏蔽暂堵技术采用屏蔽暂堵技术-固井注水泥设计固井注水泥设计保护油气层固井技术保护油气层固井技术-提高固井质量提高固井质量改善水泥浆性能，推广使用改善水泥浆性能，推广使用API标准水泥和优质外加剂，标准水泥和优质外加剂，包括减阻、降失水、调凝、增强、抗腐蚀、防止强度包括减阻、降失水、调凝、增强、抗腐蚀、防止强度衰退等外加剂衰退等外加剂合理压差固井，防止漏失合理压差固井，防止漏失采用优质冲洗液和隔离液、合理安放旋流扶正器位置，采用优质冲洗液和隔离液、合理安放旋流扶正器位置，主封固段紊流接触时间不低于主封固段紊流接触时间不低于710分钟，将分钟，将“死钻井死钻井液液”尽量顶替干净尽量顶替干净防止水泥浆失重引起的环空窜流防止水泥浆失重引起的环空窜流保护油气层固井技术保护油气层固井技术-降低水泥浆失水量降低水泥浆失水量加入降失水剂加入降失水剂油套固井控制失水量小于油套固井控制失水量小于250ml尾管固井控制失水量小于尾管固井控制失水量小于50ml-采用屏蔽暂堵技术采用屏蔽暂堵技术固井注水泥设计Z在不超过破裂压力前提下合理确定水泥浆密度在不超过破裂压力前提下合理确定水泥浆密度Z防漏而采取酸溶性水泥防漏而采取酸溶性水泥MgO水泥水泥Z对水敏性储层应加粘土稳定剂对水敏性储层应加粘土稳定剂Z滤失量保持在滤失量保持在150300ml/30min.7MPa（油层套管）油层套管）50150ml/30min.7MPa（尾管）尾管）Z水泥浆自由水析出，一般保持水泥浆自由水析出，一般保持 2.5ml，水平井析出水水平井析出水为零，对水敏性地层为零，对水敏性地层 02.5ml固井注水泥设计Z稠化时间，一般井稠化时间应满足水泥浆顶替到位，再稠化时间，一般井稠化时间应满足水泥浆顶替到位，再附加一时，水平井采用低屈附值直角凝固品种附加一时，水平井采用低屈附值直角凝固品种Z流态选择，多数人主张紊流顶替流态选择，多数人主张紊流顶替Z按井温设计水泥浆体系按井温设计水泥浆体系井底温度低于井底温度低于50，加催凝剂，加催凝剂50100，加低温缓凝剂，加低温缓凝剂100150，加中温缓凝剂，并加硅粉，加中温缓凝剂，并加硅粉35%左右左右135260加高温缓凝剂，并加细度加高温缓凝剂，并加细度100目硅粉目硅粉35%提 纲1、钻井工艺技术、钻井工艺技术2、固井工艺技术、固井工艺技术3、射孔完井技术、射孔完井技术4、防砂完井技术、防砂完井技术5、酸化解堵技术、酸化解堵技术6、水力压裂技术、水力压裂技术3、射孔完井技术射孔作业储层损害射孔作业储层损害射孔液损害机理及类型射孔液损害机理及类型实例：作业及测试数据实例：作业及测试数据1、射孔完井l适用：复合油层复合油层封固易塌油层封固易塌油层l特点：便于分层开采l缺点：射孔压实损害大射孔压实损害大射孔导致井壁附近岩石强度降低射孔导致井壁附近岩石强度降低井壁附近流速高井壁附近流速高oil zone聚聚能能射射孔孔弹弹爆爆炸炸过过程程射孔前射孔前射孔前射孔前射穿套管射穿套管射穿套管射穿套管射孔完成射孔完成射孔完成射孔完成射孔孔眼的损害带射孔孔眼的损害带负负压压射射孔孔与与平平衡衡射射孔孔射孔参数与产能的关系射孔参数与产能的关系CompletionsPerforation Spacing(Dependent on Shot Density)PerforationGeometryCompletions CompletionsPerforation Depth(inches)CompletionsEffect of Perforation Pattern on Productivity Ratio射孔作业储层损害射孔作业储层损害f钻井过程遗留的地层损害钻井过程遗留的地层损害f汇流产生的附加阻力汇流产生的附加阻力f射孔孔眼部位的压实损害射孔孔眼部位的压实损害f部分孔眼的堵塞部分孔眼的堵塞f射孔液的损害射孔液的损害射孔液损害机理射孔液损害机理h射孔液固相损害：外部固相射孔液固相损害：外部固相(在在P影响下影响下)及储层微粒损害及储层微粒损害h滤液的损害：粘土水化膨胀、剥落及运移，滤液的损害：粘土水化膨胀、剥落及运移，化学沉淀及结垢化学沉淀及结垢h水锁损害、乳状液堵塞、润湿性反转、聚合水锁损害、乳状液堵塞、润湿性反转、聚合物吸附及滞留物吸附及滞留射孔液类型射孔液类型W无固相清洁射孔液，盐水（无固相清洁射孔液，盐水（NaCl，CaCl2），），溴盐（溴盐（KBr，CaBr2，ZnBr2），），甲酸盐（甲酸甲酸盐（甲酸钾，甲酸铯）钾，甲酸铯）W聚合物射孔液：暂堵剂、聚合物射孔液：暂堵剂、HEC、XC、PAM等等W油基射孔液油基射孔液W酸基射孔液酸基射孔液W乳状液射孔液：水包油乳状液密度乳状液射孔液：水包油乳状液密度0.89g/cm3射孔完井液、修井液射孔完井液、修井液(压井液压井液)性能性能 I最大限度地保证储层原始性质最大限度地保证储层原始性质I与各种作业流体、地下流体配伍与各种作业流体、地下流体配伍I良好的胶体稳定性、热稳定性、高剪切稳定性良好的胶体稳定性、热稳定性、高剪切稳定性I合理调整密度合理调整密度I在配制和使用时符合工艺要求在配制和使用时符合工艺要求射孔完井液、修井液射孔完井液、修井液(压井液压井液)性能性能 _根据井况、地质情况，物化性能可广泛调整根据井况、地质情况，物化性能可广泛调整_对套管、设备的腐蚀性最小，或无腐蚀性对套管、设备的腐蚀性最小，或无腐蚀性_无爆炸失火危险，无毒、易除气，符合环保要求无爆炸失火危险，无毒、易除气，符合环保要求_在满足以上要求基础上成本低在满足以上要求基础上成本低实例实例1：作业及测试数据：作业及测试数据裂裂缝缝性性地地层层的的射射孔孔极极 度度过平衡过平衡射射 孔孔火箭推进剂射孔火箭推进剂射孔爆炸射孔爆炸射孔提 纲1、钻井工艺技术、钻井工艺技术2、固井工艺技术、固井工艺技术3、射孔完井技术、射孔完井技术4、防砂完井技术、防砂完井技术5、酸化解堵技术、酸化解堵技术6、水力压裂技术、水力压裂技术4、防砂完井技术l砾石充填过程油气层损害砾石充填过程油气层损害l砾石充填完井液砾石充填完井液裸眼完井裸眼完井l适用：适用：单一油气层单一油气层井壁坚固油层井壁坚固油层碳酸盐裂缝油气层碳酸盐裂缝油气层l特点：特点：井壁渗流面积大，产能高l缺点：缺点：易出砂和井壁坍塌oil zoneoil zoneoil zone割缝衬管完井割缝衬管完井l适用：适用：n胶结疏松、出砂严重的油气层胶结疏松、出砂严重的油气层l特点：特点：井壁渗流面积大，防井壁渗流面积大，防砂效果好砂效果好oil zone套管砾石充填完井套管砾石充填完井n 适用于复合油气层裸眼砾石充填完井裸眼砾石充填完井n适用于单一油气层oil zonel砾石充填置放不当，射孔孔眼未充填、套管与筛砾石充填置放不当，射孔孔眼未充填、套管与筛管间隙未充满、射孔孔眼为地层砂占据、砾石充管间隙未充满、射孔孔眼为地层砂占据、砾石充填不紧密、地层砂与砾石混合填不紧密、地层砂与砾石混合l充填过程中，丝扣涂料、油漆、铁锈、聚合物残充填过程中，丝扣涂料、油漆、铁锈、聚合物残渣被带入地层和砾石层渣被带入地层和砾石层l砾石尺寸不当，砾石层为地层粉沙、粘土、石蜡砾石尺寸不当，砾石层为地层粉沙、粘土、石蜡沥青、凝胶类物所堵塞沥青、凝胶类物所堵塞l割缝筛管缝宽过大，不能阻挡砾石；过窄易被堵割缝筛管缝宽过大，不能阻挡砾石；过窄易被堵塞塞砾石充填过程油气层损害砾石充填过程油气层损害砾石充填完井液砾石充填完井液l合成油包水乳状液作为水平井裸眼钻井完井液合成油包水乳状液作为水平井裸眼钻井完井液l合成乳状液组成：油合成乳状液组成：油/水：水：50/50到到80/20；油的类型：烯烃；盐；油的类型：烯烃；盐水类型：水类型：CaCl2，CaBr2；石灰：石灰：48(ppb)；表面活性剂：表面活性剂：47(ppb)；CaCO3粉：粉：20200g；密度：密度：815(ppg)l当当PH7时，砾石充填液内相为盐水，桥堵剂、时，砾石充填液内相为盐水，桥堵剂、PH还原剂皆可还原剂皆可变为水湿，从而破乳，使滤饼被溶解，最终滤饼被清除；变为水湿，从而破乳，使滤饼被溶解，最终滤饼被清除；l不足之处：不足之处：对沥青质高含蜡原油储层不适用；对沥青质高含蜡原油储层不适用；与氮气相比有些差异。与氮气相比有些差异。提 纲1、钻井工艺技术、钻井工艺技术2、固井工艺技术、固井工艺技术3、射孔完井技术、射孔完井技术4、防砂完井技术、防砂完井技术5、酸化解堵技术、酸化解堵技术6、水力压裂技术、水力压裂技术5、酸化解堵技术酸化对油气层的损害酸化对油气层的损害砂岩酸化砂岩酸化碳酸盐岩酸化碳酸盐岩酸化酸化在油井中应用的历史酸化在油井中应用的历史q第一次油井酸化大约是在第一次油井酸化大约是在1895年年8月月10日，油产量增加日，油产量增加300%，气产量增加，气产量增加400%，随后沉寂，随后沉寂30年，文献里找不到酸化的影年，文献里找不到酸化的影子子q1928年，在年，在OK州海湾石油公司的州海湾石油公司的Gypsy公司才将酸大量用于公司才将酸大量用于油井，解决结垢问题。并加入了腐蚀抑制剂，油价下跌和酸成油井，解决结垢问题。并加入了腐蚀抑制剂，油价下跌和酸成本高，酸化再次被放弃本高，酸化再次被放弃q1932年，年，Pure公司酸化灰岩油层，产量从公司酸化灰岩油层，产量从0增加至增加至2.54m3/d,Dowell等公司加入，等公司加入，1935年年Halliburton公司也进入酸化市场公司也进入酸化市场q1933年年3月月16日，日，Jesse Russell Wilson获得获得HF酸化的专利酸化的专利q1933年年5月月3日，日，Halliburton公司用公司用HCl和和HF混合物酸化砂岩，混合物酸化砂岩，导致出砂，效果不理想。直到导致出砂，效果不理想。直到50年代中期，不再提供此类商年代中期，不再提供此类商业性服务业性服务q1940,s Dowell公司提供了土酸产品，解除钻井作业损害公司提供了土酸产品，解除钻井作业损害酸化的目的酸化的目的解除钻井、完井作业损害解除钻井、完井作业损害溶解一部分矿物，提高井筒周围岩石渗透率溶解一部分矿物，提高井筒周围岩石渗透率驱动流体能量的驱动流体能量的50%是在井筒周围几米半径的范是在井筒周围几米半径的范围内消耗围内消耗酸化费用被油气产量的提高而补偿酸化费用被油气产量的提高而补偿酸化对油气层的损害酸化对油气层的损害l固相颗粒从油管进入地层，腐蚀物、钻屑、粘土、石蜡固相颗粒从油管进入地层，腐蚀物、钻屑、粘土、石蜡l乳化液堵塞，表面活性剂特别是缓蚀剂，使油气层亲油乳化液堵塞，表面活性剂特别是缓蚀剂，使油气层亲油l施工参数不当，返排不彻底，水相圈闭（水锁、水堵）施工参数不当，返排不彻底，水相圈闭（水锁、水堵）l与原油不配伍：石蜡、沥青沉积，酸渣沉积与原油不配伍：石蜡、沥青沉积，酸渣沉积l与岩石矿物不配伍：地层松散化，微粒活化，分散与岩石矿物不配伍：地层松散化，微粒活化，分散/运移运移l二次沉淀：无机凝胶沉积，如氢氧化铁、硅胶、硫化铁、二次沉淀：无机凝胶沉积，如氢氧化铁、硅胶、硫化铁、氟硅酸盐和氟铝酸盐等氟硅酸盐和氟铝酸盐等l缓蚀剂、减阻剂残渣缓蚀剂、减阻剂残渣常规土酸酸化中铝垢的形成常规土酸酸化中铝垢的形成Z8-12%HCl+3-6%HFZ土酸处理，土酸处理，pH pH 为为3.53.54.0 4.0 时易产生氟铝盐垢时易产生氟铝盐垢 HF+AlSi H+A1FX+H2SiF6+H2O H2SiF6+A1Si H+A1FX+SiO2XH2O H+AlFX+Al-Si H+AlFY+SiO2XH2O X：13，且且YX常规土酸酸化中铝垢的形成常规土酸酸化中铝垢的形成Z二二次次反反应应：反反应应得得到到的的氟氟硅硅酸酸与与剩剩余余的的硅硅铝铝酸酸盐盐作用，生成作用，生成SiO2XH2O胶体。胶体。Z三三次次反反应应：二二次次反反应应得得到到的的氟氟铝铝酸酸与与硅硅酸酸盐盐进进一一步步反反应应，增增加加产产物物中中铝铝的的百百分分数数，X与与Y值值与与反反应应流体中流体中HCl含量有关，以及和三次反应的程度有关含量有关，以及和三次反应的程度有关砂岩酸化砂岩酸化g氟硼酸型酸液氟硼酸型酸液不使微粒失去稳定性，可以在水中缓慢溶解，缓不使微粒失去稳定性，可以在水中缓慢溶解，缓慢地生成慢地生成HF必须单独使用，酸化用量是土酸的必须单独使用，酸化用量是土酸的10倍倍g1.5%HF+10%醋酸型酸液醋酸型酸液可避免与可避免与HCl酸敏矿物酸敏矿物(绿泥石、沸石、方沸石绿泥石、沸石、方沸石)反反应，适于处理含有大量应，适于处理含有大量HCl酸敏矿物的地层酸敏矿物的地层使用醋酸而不用使用醋酸而不用HCl，也能减少铝的化合物形成也能减少铝的化合物形成砂岩酸化砂岩酸化gH3PO4+3%HF型酸液型酸液体系与方解石、白云石的反应速度很慢，在碳体系与方解石、白云石的反应速度很慢，在碳酸盐岩表面形成保护层，可避免形成酸盐岩表面形成保护层，可避免形成Al(OH)3和和AlF3沉淀沉淀存在较多存在较多HF、H3PO4的情况下，与粘土、长石的情况下，与粘土、长石反应缓慢，活化反应缓慢，活化HF能穿入较深能穿入较深碳酸盐岩酸化碳酸盐岩酸化k乳化酸乳化酸一种粘性非牛顿流体，其注入酸扫及系数高，通常是一种粘性非牛顿流体，其注入酸扫及系数高，通常是200-400 200-400 MPasMPas。（。（室温、室温、S S-1-1剪切速率）剪切速率）可采用各种注入方案，例如先用可采用各种注入方案，例如先用1515（重）（重）%HClHCl作前作前置（置（PreflushPreflush），），有时也可用凝胶酸有时也可用凝胶酸减少活性酸与管柱的接触，减轻腐蚀，减少铁离子减少活性酸与管柱的接触，减轻腐蚀，减少铁离子稳定剂及缓蚀剂的用量稳定剂及缓蚀剂的用量垂直井、注水井、水平井处理均有良好效果垂直井、注水井、水平井处理均有良好效果提 纲1、钻井工艺技术、钻井工艺技术2、固井工艺技术、固井工艺技术3、射孔完井技术、射孔完井技术4、防砂完井技术、防砂完井技术5、酸化解堵技术、酸化解堵技术6、水力压裂技术、水力压裂技术6、水力压裂技术u水力压裂概述水力压裂概述u压裂液损害压裂液损害u选择压裂液指标选择压裂液指标u二氧化碳泡沫压裂的主要优点二氧化碳泡沫压裂的主要优点6.1 水力压裂概述水力压裂概述a水力压裂概念水力压裂概念泵注前置液以形成裂缝，并建立延伸泵注前置液以形成裂缝，并建立延伸泵注混有支撑剂的携砂液泵注混有支撑剂的携砂液携砂液继续延伸裂缝，并携带支撑剂深入裂缝内携砂液继续延伸裂缝，并携带支撑剂深入裂缝内泵送完成后，压裂液化学破胶降为低粘度状态流泵送完成后，压裂液化学破胶降为低粘度状态流向井内，流下一条高导流能力通道，油气顺畅流向井内，流下一条高导流能力通道，油气顺畅流入井底入井底水力压裂设备水力压裂设备水力压裂裂缝形态水力压裂裂缝形态无量纲导流能力无量纲导流能力 CfDCfD=Kf W/K xf式中式中:Kf 裂缝渗透率；裂缝渗透率；W 裂缝宽度；裂缝宽度；K 油气藏渗透率；油气藏渗透率；xf 裂缝半长。裂缝半长。压裂的历史压裂的历史v1890-1950年，全世界石油工业通常使用液态的、后来是固年，全世界石油工业通常使用液态的、后来是固态的硝化甘油进行爆炸压裂。因危险性使其受到限制态的硝化甘油进行爆炸压裂。因危险性使其受到限制爆炸压裂后需要大量的井筒清洗工作爆炸压裂后需要大量的井筒清洗工作套管损坏套管损坏作业人员可能受到伤害作业人员可能受到伤害v1948年，年，Stabolind石油天然气公司（石油天然气公司（Pan American石油石油公司，公司，Amoco）宣布水力压裂法宣布水力压裂法v最初压裂液排量最初压裂液排量0.76-1.5m3/d，随后发现规模越大，泵注排随后发现规模越大，泵注排量越高，增产幅度越大，有效期越长，这也反映了量越高，增产幅度越大，有效期越长，这也反映了1950-1974年的压裂技术发展面貌年的压裂技术发展面貌6.1 水力压裂概述水力压裂概述水力压裂技术的应用水力压裂技术的应用解除损害：解除损害：钻井完井过程在井眼附近的损害钻井完井过程在井眼附近的损害增加产量：增加产量：在油气藏内形成深穿透、高导流能力在油气藏内形成深穿透、高导流能力的裂缝的裂缝油气藏管理：油气藏管理：改变流体的流动型式，控制出砂、改变流体的流动型式，控制出砂、调整产液剖面，提高井的吸收能力和扫油效率，调整产液剖面，提高井的吸收能力和扫油效率，注水、蒸汽驱注水、蒸汽驱环境保护：环境保护：提高废液处理井和注水井的吸水能力提高废液处理井和注水井的吸水能力裂缝半长与渗透率的关系裂缝半长与渗透率的关系渗透率与增产措施类别及裂缝半长的关系渗透率与增产措施类别及裂缝半长的关系120000120000 100000 100000 80000 80000 60000 60000 40000 40000 20000 20000 0 0产量（产量（m3/d）WATTENBERG WATTENBERG 油田压裂技术典型实例油田压裂技术典型实例 序号序号 体积体积 支撑剂量支撑剂量 支撑缝长支撑缝长 1 1890 1 1890 m m3 3 255 m255 m3 3 1058 m1058 m 2 1134 m 2 1134 m3 3 153 m153 m3 3 661 m 661 m 3 680 m 3 680 m3 3 92 m92 m3 3 450 m450 m 4 162 m 4 162 m3 3 15 m15 m3 3 132 m132 m 5 10 15 20 25 30时间时间 （月）（月）瓦腾博格气田瓦腾博格气田A区典型措施井生产动态区典型措施井生产动态水力压裂优化技术与评估水力压裂优化技术与评估l压前评估压前评估l压裂液选择与评估压裂液选择与评估l支撑剂的选择与评估支撑剂的选择与评估l优化设计优化设计l现场施工现场施工l压后评价压后评价6.1 水力压裂概述水力压裂概述e水力压裂的重要作用水力压裂的重要作用现代完钻井数的现代完钻井数的35%40%进行了水力压裂进行了水力压裂(1989)美国超过美国超过60%的油井、的油井、85%的气井进行了水力压裂（的气井进行了水力压裂（2002）美国石油储量的美国石油储量的25%30%是通过压裂增产达到经济开采条件是通过压裂增产达到经济开采条件的的提高高渗透油气藏早期产能，加快现金流通，但不能增加最提高高渗透油气藏早期产能，加快现金流通，但不能增加最终采收率终采收率提高致密气藏最终采收率提高致密气藏最终采收率40%75%促进了煤层甲烷气藏的经济开发促进了煤层甲烷气藏的经济开发6.2 压裂液损害压裂液损害l液锁，对致密气层尤为明显液锁，对致密气层尤为明显l压裂液残渣压裂液残渣l水敏水敏l原油乳化损害原油乳化损害l固相侵入固相侵入l应力敏感，裂缝闭和应力敏感，裂缝闭和l压裂液冷却效应，有机垢沉积压裂液冷却效应，有机垢沉积l支撑裂缝导流能力损害支撑裂缝导流能力损害不同压裂液对支撑导流能力的影响不同压裂液对支撑导流能力的影响引自现代完井工程（第二版）引自现代完井工程（第二版）不同闭合压力下支撑剂的导流能力不同闭合压力下支撑剂的导流能力引自现代完井工程（第二版引自现代完井工程（第二版)6.3 压裂保护措施l降低油水界面张力，降低油水界面张力，l注气，热处理注气，热处理l控制滤失，促进返排控制滤失，促进返排l优选压裂液优选压裂液l加粘土稳定剂加粘土稳定剂l防乳化剂防乳化剂l严格过滤严格过滤l提高支撑裂缝导流能力保持率提高支撑裂缝导流能力保持率选择压裂液指标选择压裂液指标R与储层岩石矿物配伍与储层岩石矿物配伍R与储层流体配伍与储层流体配伍R悬浮并携带支撑剂悬浮并携带支撑剂R保持一定粘度以维护裂缝宽度保持一定粘度以维护裂缝宽度R有效的液体，具有低滤失量有效的液体，具有低滤失量R从地层易除性从地层易除性R低的摩擦压力低的摩擦压力R现场配液简单而容易现场配液简单而容易R粘度保持比较稳定粘度保持比较稳定R低成本、有效低成本、有效压裂液类型及应用现状压裂液类型及应用现状二氧化碳泡沫压裂优点二氧化碳泡沫压裂优点h造缝面积大：因为其粘度高，滤失量小，造缝面积大：因为其粘度高，滤失量小，摩阻小，有利造缝摩阻小，有利造缝h裂裂缝缝诱诱导导能能力力高高：对对产产层层损损害害小小，悬悬砂砂能能力好，反排迅速彻底力好，反排迅速彻底h适合特殊情况适合特殊情况低压、低渗、强水敏地层低压、低渗、强水敏地层下部受水层威胁的地层下部受水层威胁的地层大段射开用封隔器选压的油气井大段射开用封隔器选压的油气井二氧化碳泡沫压裂优点二氧化碳泡沫压裂优点h经济效益好经济效益好一般增产一般增产6-10倍；动用设备少，见效早倍；动用设备少，见效早l长庆气田：长庆气田：19981998年年1010月以来，对原已压裂试气的老井月以来，对原已压裂试气的老井进行重复测试结果表明，产量较原来均有大幅度提高，进行重复测试结果表明，产量较原来均有大幅度提高，最高提高最高提高3 3倍以上。说明在压裂作业过程中，常规水倍以上。说明在压裂作业过程中，常规水基压裂液等入井液体对气层造成了较严重的伤害（主基压裂液等入井液体对气层造成了较严重的伤害（主要是水锁损害）。为减少压裂过程中对储层的二次损要是水锁损害）。为减少压裂过程中对储层的二次损害，尽可能减少入井液量、提高返排率害，尽可能减少入井液量、提高返排率二氧化碳泡沫压裂二氧化碳泡沫压裂J二氧化碳泡沫压裂的特点二氧化碳泡沫压裂的特点液体用量小、压入液返排速度更快、更彻底。液体用量小、压入液返排速度更快、更彻底。一般在一般在1212小时内即可将压入液排完，对地层损小时内即可将压入液排完，对地层损害更小害更小泡沫压裂液还具有滤失系数小、携砂性能好、泡沫压裂液还具有滤失系数小、携砂性能好、在相同压裂液体积条件下裂缝更长，因此有利于在相同压裂液体积条件下裂缝更长，因此有利于提高效果提高效果二氧化碳泡沫压裂二氧化碳泡沫压裂J现场试验现场试验完成完成8 8口井，支撑剂用量为口井，支撑剂用量为17.4-28.017.4-28.0m m3 3，冻胶砂比冻胶砂比39%-43%39%-43%，混合液砂比达到，混合液砂比达到20-26%20-26%，COCO2 2用量用量70-9470-94m m3 3，占占41-52%41-52%COCO2 2压裂试验井连续排液能力强，有效排液时间短，一般压裂试验井连续排液能力强，有效排液时间短，一般20-7020-70小时既可排完，而常规水力压裂井平均排液时间约小时既可排完，而常规水力压裂井平均排液时间约8080小时小时压后试气产量除一口井未达工业油流，其余均获得了工业压后试气产量除一口井未达工业油流，其余均获得了工业气流，平均单井无阻流量气流，平均单井无阻流量391039104 4m m3 3/d/d，最高达最高达120.210120.2104 4m m3 3/d/d。与储层条件相近邻井比增产效果明显与储层条件相近邻井比增产效果明显长庆气田长庆气田CO2泡沫压裂试验泡沫压裂试验思考题思考题l钻井过程油气层损害特点及控制因素钻井过程油气层损害特点及控制因素l多压力系统条件下钻井完井保护技术的方法多压力系统条件下钻井完井保护技术的方法l调整井的特点及钻井完井保护措施调整井的特点及钻井完井保护措施l固井作业储层损害特点及保护措施固井作业储层损害特点及保护措施l射孔完井损害特点及保护技术射孔完井损害特点及保护技术l水平井与直井钻井完井过程损害的异同点水平井与直井钻井完井过程损害的异同点l酸化作业储层损害特点酸化作业储层损害特点l压裂液损害规律及损害防治压裂液损害规律及损害防治欢欢 迎迎 光光 临临