重庆科技学院油气层保护技术复习资料2

一、名词解释(20分) 1、油气层损害: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。 2、岩心分析:是指利用能揭示岩石本性的各种仪器来观测和分析岩石一切特性的一类技术。 3、粘土矿物:细分散的晶质含水层状硅酸盐矿物和含水非晶质硅酸盐矿物的总称。 4、速敏性:流体在油气层中流动时,因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、堵塞喉道,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。 5、临界流速:岩石渗透率或有效渗透率随着流速的增加开始有较大幅度下降时所对应前一个点的流速。 6、水敏性:因流体盐度变化(储层岩石与淡水接触后)引起储层岩石中粘土水化膨胀、分散、运移,导致渗透率或有效渗透率下降的现象。 7、水敏指数:岩石损害前后的渗透率或有效渗透率之差与损害前渗透率或有效渗透率之比。 8、临界盐度:岩石的渗透率或有效渗透率随着注入流体粘度的下降开始有较大幅度下降(或上升)时所对应前一个点的盐度。 9、盐敏性:当高于地层水矿化度的工作液进入油气层后,将可能引起粘土的收缩、失落、脱落;当低于地层水矿化度的工作液进入油气层后,则可能引起粘土的膨胀和分散,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。 10、碱敏性:碱性液体与储层矿物或流体接触发生反应,产生沉淀或释放出颗粒,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。 11、碱敏指数:岩石接触碱性液体前后的渗透率或有效渗透率之差与接触碱性液体前的渗透率或有效渗透率之比。 12、临界pH:随着注入液pH值的不断上升(pH=6~14),岩石的渗透率或有效渗透率开始有较大幅度下降时所对应前一个点的pH值。 13、酸敏性:酸液与储层矿物或流体接触发生反应,产生沉淀或释放出颗粒,导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象。 13、酸敏指数:岩石接触酸液前后的渗透率或有效渗透率之差与接触酸液前的渗透率或有效渗透率之比。 14、净围压:岩石所受围压与上游压力的差值。 15、临界应力:随着应力的变化,所对应的岩石渗透率损害系数出现明显拐点(下降)时所对应的应力值。 16、应力敏感性:岩石所受净压力改变时,孔喉通道变形、裂缝闭合或张开,导致岩石渗流能力变化现象。 17、水敏和盐敏(性)矿物:是指储集层中与水溶液作用产生晶格膨胀或分散堵塞孔喉并引起渗透率下降矿物。具有阳离子交换容量较大的特点。有蒙脱石、伊利石/蒙脱石间层矿物、绿泥石/蒙脱石间层矿物等。 18、酸敏性矿物:是指储集层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出的微粒引起渗透率下降的矿物。 19、碱敏性矿物:指油气层中与高pH值外来液作用产生分散、脱落或新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体,并引起渗透率下降的矿物。主要有长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石。 20、速敏矿物:是指油气层中在高速流体流动作用下发生运移,并堵塞吼道的微粒矿物。 21、皮效应:设想在井筒周围有一个很小的环状区域。由于种种原因,使这个小环状区域的渗透率与油层不同。当原油从油层流入井筒时,在这里会产生一个附加压降ΔPS ,这种现象叫做表皮效应。 22、表皮系数:把井筒周围很小的环状区域内产生的附加压降无因次化,得到无因次附加压 降,称为表皮系数,它表征一口井表皮效应的性质和油气层损害的程度。 二、填空题(20分) 1、油气层损害的实质:包括绝对渗透率和相对渗透率下降。 2、岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段,是取得油气层地质资料的一项基础工作。油气层敏感性评价、损害机理研究、损害的综合诊断、保护油气层技术的都必须建立在岩心分析的基础之上。 3、三大常规常规岩心分析技术包括:X衍射、扫描电镜、岩石薄片。 4、由于岩石是矿物的集合体,所有这些分析技术主要对组成岩石的矿物成分、形态、大小相互排列关系以及岩石孔隙类型、形态、大小、面孔率、孔喉配位关系(孔隙结构)等进行分析鉴定。 5、岩心是地下岩石 (层)的一部分,所以岩心分析是获取地下岩石信息十分重要的手段。储集层敏感性在很大程度上取决于孔隙中敏感性矿物的类型、含量和所处的位置以及储层孔隙大小、形态、孔喉配位状况等。 6、储层敏感性评价通常包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏感、温度敏感等七敏实验。 7、高岭石是比较稳定的非膨胀性粘土矿物,一般不易水化分散。在外力作用下,层间会产生分散迁移(速敏),损害储集层渗透率。 8、蒙脱石是易膨胀性粘土矿物,一般与水接触后易产生水化膨胀和分散运移(水敏),损害储集层渗透率! 9、伊利石是一种不膨胀的粘土矿物。 10、高岭石和伊利石是典型的速敏性粘土矿物,蒙脱石是水敏性粘土矿物。 11、了解地层孔喉特征的方法有:压汞曲线、半渗透隔板法和离心法。 12、相对渗透率下降包括:水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞。 13、渗透空间(绝对渗透率)的改变包括:外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害。 14、胶结的类型有:基底胶结、孔隙胶结和接触胶结。 15、储层岩石孔隙结构参数与油气层损害的关系: ①在其它条件相同的情况下,孔喉越大,不匹配的固相颗粒侵入的深度就越深,造成的固相损害程度可能就越大,但滤液造成的水锁、贾敏等损害的可能性较小; ②孔喉弯曲程度越大,外来固相颗粒侵入越困难,侵入深度小;而地层微粒易在喉道中阻卡,微粒分散或运移的损害潜力增加,喉道越易受到损害; ③孔隙连通性越差,油气层越易受到损害。 16、孔隙度和渗透率与油气层损害的关系:孔隙度和渗透率是从宏观上表述储层孔隙结构特征的基本参数。渗透率是孔隙大小、孔隙均匀性和连通性的共同体现。对于一个渗透性很好的油气层来说,可以推断它的孔喉较大或较均匀,连通性好,胶结物含量低,这样它受固相侵入损害的可能性较大。对于一个低渗透性油气层来说,可以推断它的孔喉小或连通性差,胶结物含量较高,这样它容易受到粘土水化膨胀、分散运移及水锁和贾敏损害。 17、引入有效半径后,当油层未受污染时有re=rw;油层受到污染rerw 18、对于均质储层,当表皮系数S>0时,储层受到伤害;S=0时,未受到伤害;S<0时,储层得到强化或改善。通常当S=0-2时,储层轻微损害;当S=2-10时,损害比较严重;当S> 10时,严重损害。 、解答题(30分) 1、蒙脱石和高岭石各有什么结构特点,它们与油气储层伤害各有什么关系? 答:蒙脱石是2:1型粘土矿物,由两片Si-O四面体片夹一片Al-O八面体片结合成一单个单元结构层。晶层间的作用力只有范德华引力,无氢键力;由于作用力较小,水易进入晶层之间,使层间距变大,产生大量的晶格取代。蒙脱石是易膨胀性粘土矿物,一般与水接触后易产生水化膨胀和分散运移(水敏),损害储集层渗透率。 高岭石是1:1型的粘土矿物,由一片Si-O四面体片和一片Al-O八面体片叠合成一个单元结构层,晶层间的作用力不仅有范德华引力还有氢键力,相邻两晶层结合紧密,水不易进入晶层之间,晶格取代少,对外显示电中性。高岭石是比较稳定的非膨胀性粘土矿物,一般不易水化分散。在外力作用下,层间会产生分散迁移(速敏),损害储集层渗透率。 2、敏感性评价的目的是什么? 答:找出油气层发生敏感的条件和由敏感引起的油气层损害程度,为各类工作液的设计、油气层损害机理分析和制定系统的油气层保护技术方案提供科学依据。 3、保护油气层的重要性有哪些? 答:①勘探过程中,保护油气层工作的好坏直接关系到能否及时发现新的油气层、油气田和对储量的正确评价;②保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高;③. 油田开发生产各项作业中,搞好保护油气层有利于油气井稳产和增产。 4、油气层损害的内因(潜在因素)和外因是什么? 答:内因(潜在损害因素) :凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素,包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质,是储集层本身固有的特性。外因:在施工作业时,任何能够引起油气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,均为油气层损害外因,主要指入井流体(固相和液相)性质、压差、温度和作业时间等可控因素。 5、外来流体与岩石不配伍造成的损害有哪些? ①水敏性损害:水敏性矿物含量越大,水敏性损害程度大,高渗比低渗油气层的水敏性损害要低; ②碱敏性损害:碱敏性矿物发生反应造成分散、脱落、新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体生成,导致油气层渗透率下降; ③酸敏性损害:油气层酸化处理后释放大量微粒,矿物溶解释放出的离子还可能再次生成沉淀,这些微粒和沉淀将堵塞油气层的孔道,轻者可削弱酸化效果,重者导致酸化失败; ④岩石由水润湿变成油润湿引起的损害:大大地减少了油的流道;使毛管力由原来的驱油动力变成驱油阻力,渗透率大幅下降。 6、外来流体与地层流体不配伍造成的损害有哪些? 答:当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时,将会在油气层中引起结垢(有机垢和无机垢)、乳化堵塞(提高流体粘度,增加流动阻力,堵塞孔喉),或促进细菌繁殖引起孔道堵塞或产生无机沉淀等,最终影响储层渗透性。 7、保护油气层技术对钻井液有什么要求? ①钻井液密度可调,满足不同压力油气层近平衡压力钻井的需要; ②钻井液中固相颗粒与油气层渗流通道匹配; ③钻井液必须与油气层岩石相配伍; ④钻井液滤液组分必须与油气层中流体相配伍; ⑤钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要。 8、生产压差过大或开采速率过高对油气层有什么损害? 答:会造成应力敏感、速敏、出砂、底水锥进或边水指进、结垢—无机垢和有机垢、脱气—单相流变为两相流。 9、与钻井及完井的油气层损害相比,油气田开发过程中油气层损害有什么特点? 答:①损害周期长:几乎贯穿油气田开发生产的整个生命期; ②损害范围宽:涉及油气层的深部而不仅仅局限于近井地带; ③具有复杂性:地面设备多,流程长,

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措施种类多而复杂,极易造成二次损害; ④具有叠加性:每一个作业环节都是在前面一系列作业的基础上叠加进行的,加之作业频率比钻完井高,损害的叠加性强。 10、说明室内岩心评价与矿场评价各有什么特点? 答:室内岩心评价的特点:①只能进行模拟研究;②评价范围小;③一般只进行静态分析。矿场评价的特点:①结合矿场实际情况;②评价范围大:可反映井筒附近几十米到几百米范围内的油气层有效渗透率和受损害程度。③可以进行动态分析。 四、论述题(30分) 1、作业或生产压差引起的油气层损害有哪些? 答:①粒运移产生速敏损害:大多数油气层都含有一些细小矿物颗粒,这些微粒在流体流动作用下发生运移,并且单个或多个颗粒在孔喉处发生堵塞,造成油气层渗透率下降; ②油气层流体产生无机和有机沉淀物造成损害:油层压力的下降使流体中气体不断脱出,促使生成的CaCO3沉淀,石蜡沉积,从而造成堵塞; ③产生应力敏感性损害:随着岩石的有效应力的增加,使孔隙流道被压缩,尤其是裂缝一孔隙型流道更为明显,导致油气层渗透率下降; ④压漏油气层造成损害:外来流体(钻完井液或压裂液)进入储层造成油气层污染; ⑤引起出砂和地层坍塌造成损害:当油气层较疏松时,若生产压差太大,可能引起油气层大量出砂,造成油气层坍塌,产生严重的损害; ⑥加深油气层损害的深度:在高压差的作用下,进入油气层的固相量和滤液量必然较大,相应地固相损害和液相损害的深度加深从而加大油气层损害的程度。 2、说明无膨润土暂堵型聚合物钻井液体系的组成以及保护油气层的机理。 答:由水相、聚合物和暂堵剂固相粒子配制而成的钻井液称为无膨润土暂堵型聚合物钻井液体。保护油气层机理有:①流变性能控制:通过加入低损害聚合物和高价金属离子来调控。 ②滤失量控制:通过加入各种与油气层孔喉直径相匹配的暂堵剂(包括酸溶性、水溶性、油溶性和单向压力暂堵剂)来控制,这些暂堵剂在油气层中形成内泥饼,阻止钻井液中固相或滤液继续侵入。 3、屏蔽暂堵保护油气层钻井液技术原理和形成屏蔽暂堵带的技术要点有哪些? 答:屏蔽暂堵原理:屏蔽暂堵技术的构思是利用油气层被钻开时,钻井液液柱压力与油气层压力之间形成的压差,在极短时间内,迫使钻井液中人为加入的各种类型和尺寸的固相粒子进入油气层孔喉,在井壁附近形成渗透率接近于零的屏蔽暂堵带。形成屏蔽暂堵带的技术要点包括:(1)测定油气层孔喉分布曲线及孔喉的平均直径;(2)按 1/2~2/3孔喉直径选择架桥粒子 (如超细碳酸钙、单向压力暂堵剂)的颗粒尺寸;其加量大于3.0%;(3)按颗粒直径小于架桥粒子 (约 1/4孔喉直径)选用充填粒子,其加量大于1.5%;(4)加入可变形的粒子,如磺化沥青、氧化沥青、石蜡、树脂等,加量一般为1%~2%,粒径与充填粒子相当。 4、试分析注水开发过程中产生的油气层损害。答:注入水对油气层的伤害主要包含两个大方面:⑴注入水与地层岩石不配伍:这造成地层粘土矿物水化、膨胀、分散和运移;注水速度过快引起地层松散微粒分散、运移;注入水机械杂质粒径、浓度超标,堵塞孔道;另外也会发生润湿反转。⑵注入水与地层流体不配伍:会产生无机垢和有机垢、处理剂沉淀以及水锁和贾敏效应等。 5、注水中实现保护油气层的技术或措施有哪些? 答:⑴建立合理的工作

制度

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:在临界流速下注水,控制注水、注采平衡可以有效地防止水指进或减缓指进、水锥的形成,防止乳化堵塞,提高驱油效果;⑵控制注水水质:使注入水机 械杂质含量及其粒径不堵塞喉道,注入水中的溶解气、细菌等造成的腐蚀产物、沉淀不造成油气层堵塞,注入水应与油气层水、岩石和原油配伍;⑶正确选用各类处理剂:各种水处理添加剂如破乳剂、絮凝剂、除氧剂、杀菌剂、防腐剂防垢剂、防膨剂等应与地层岩石和地层流体配伍,防止生成乳状液、沉淀和结垢;几种处理剂同时使用时,相互之间配伍,不发生化学反应生成新的沉淀,具有协同效应等。 6、酸化过程中造成的油气层损害以及保护油气层的技术措施有哪些? 答:酸化过程中造成的油气层损害有:⑴酸与油气层岩石不配伍:酸液的冲刷及溶解作用造成的微粒运移、酸液与岩石矿物反应产生二次沉淀以及酸液滤失;⑵酸与油气层流体不配伍:酸液与油层原油不配伍会产生酸渣、酸液与油气层水不配伍会产生沉淀;⑶不合理施工造成的损害:主要包括锈蚀物生成铁盐沉淀和排液不及时造成的损害。 酸化过程中保护油气层技术措施有:⑴用与油气层岩石和流体相配伍的酸液和添加剂:选择使用与之相配伍的酸液和添加剂时,必须考虑酸液、添加剂、地层水、岩石、原油之间配物性,达到不沉淀、不堵塞、不降低油气储层渗流空间,尽可能降低成本;⑵使用前置液(5~15%HCl):前置液可以隔开地层水,溶解含钙、含铁胶结物防止生成沉淀,使粘土和砂子表面为水润湿并且使其保持酸度(低pH值);⑶使用合适的酸液浓度:酸液浓度过高,会溶解过量胶结物和岩石骨架,破坏岩石结构,造成岩石颗粒剥落,引起堵塞而当酸液浓度过低,达不到酸化目的还会产生二次沉淀;⑷及时排液:残酸在油层中停留时间过长,会造成二次沉淀、结垢堵塞地层。排酸方法:抽吸排液、下泵排液、气举排液液氮排液。