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行業(yè)應用案例

巖心流動試驗儀
層保護和敏感性評價一、系統(tǒng)保護油層油氣層保護的目的是為了保證油氣水井在各項工程技術措施實施過程中，儲層內流體的滲流阻力不會再增加。否則，油氣層會受到傷害，其后果會影響新探區(qū)和新油氣層的發(fā)現(xiàn)以及油氣井的產量，從而給石油勘探和開發(fā)帶來巨大的經濟損失。因此，保護油氣層不受傷害是十分重要的。開發(fā)全過程中，系統(tǒng)保護油層工作的好壞關系到油田的開發(fā)效果，這體現(xiàn)在鉆井、完井、采油、注水、修井作業(yè)、增產措施等油田開發(fā)所采取的各項工程技術措施中。根據油田地質和油藏工程設計提供的儲層敏感性礦物分析資料和“五敏”試驗評價結果，對可能造成油層傷害的各種潛在因素進行系統(tǒng)的分析研究，優(yōu)選入井流體，優(yōu)化實施工藝，從而減輕油層傷害程度、充分發(fā)揮油層潛能，減少為解除油層傷害的作業(yè)量，提高油田開發(fā)的效益。（一）系統(tǒng)保護油層的內容開發(fā)全過程中，系統(tǒng)保護油層的研究過程。所有的保護油層措施都建立在儲層巖性特征分析、巖心分析、入井流體的敏感性試驗以及對可能造成油層傷害的主要因素分析的基礎上，其關鍵是優(yōu)選入井介質和優(yōu)化作業(yè)工藝，提出適用、有效、可操作且經濟可行的保護油層要求及措施。（二）油氣層傷害在鉆開油氣層、注水泥、射孔、試油、酸化、壓裂、采油、注水、修井等施工過程中都會不同程度地破壞油氣層原有的平衡狀態(tài)，這種入井流體與儲層及其流體不配伍所造成的近井地帶油層滲透率下降的現(xiàn)象稱為油氣層傷害。列出了油氣井作業(yè)過程中可能導致油氣層傷害的原因及因素。在油氣田開發(fā)過程中，可能造成油氣層傷害的原因很多，主要的傷害機理可歸納為以下四個方面：（1）外來流體與儲層巖石礦物不配伍造成的傷害；（2）外來流體與儲層流體不配伍造成的傷害；（3）毛細管現(xiàn)象造成的傷害；（4）固相顆粒堵塞引起的傷害。油田的勘探和開發(fā)是一個系統(tǒng)工程，如果其中的某個環(huán)節(jié)造成了嚴重的油氣層傷害，都可能使其他工作無效，影響油田開發(fā)效果。因此，了解生產過程中可能造成的油氣層傷害的機理，不但有助于采取保護油氣層的措施，而且也是判斷油氣層傷害程度的基礎。二、儲層敏感性儲層敏感性是指儲層對可能造成傷害的各種因素的敏感程度。為了保護油氣儲層，充分發(fā)揮其潛力，有必要對儲層的各種敏感性進行系統(tǒng)評價。儲層敏感性評價主要是通過巖心流動實驗，考察油氣層巖心與各種外來流體接觸后所發(fā)生的各種物理化學作用對巖石性質，主要是對滲透率的影響及其程度。此外，對于與油氣層敏感性密切相關的巖石的某些物理化學性質，還必須通過化學方法進行測定，以便在全面、充分認識油氣層性質的基礎上，優(yōu)選出與油氣層配伍的工作液，為油、氣、水井的各項工程技術措施的設計和實施提供必要的參數和依據。油氣層敏感性評價實驗有速敏、水敏、鹽敏、堿敏、酸敏、應力敏評價實驗，以及鉆井完井液傷害評價實驗等。（一）速敏油氣層的速敏性是指在鉆井、采油、增產作業(yè)和注水等作業(yè)或生產過程中，流體與儲層在無任何物理和化學作用的條件下，當流體在油氣層中流動時，引起油氣層中微粒運移井堵塞喉道，造成油氣層滲透率下降的現(xiàn)象。速敏評價實驗目的： ①找出由于流速作用導致微粒運移從而發(fā)生傷害的臨界流速，以及找出由于速敏引起的油氣層傷害程度； ②為水敏、鹽敏、堿敏和酸敏等實驗確定合理的實驗流速提供依據； ③為確定合理的注采速度提供科學依據。以不同的注入速度向巖心中注入實驗流體（煤油或地層水等），并測出在各個注入速度下巖心的滲透率，從注入速度與滲透率的變化關系上，判斷油氣層巖心對流速的敏感性。當流速達到某一數值時，巖心滲透率明顯下降（下降值一般為5％左右），此時的流速即為臨界速度。速敏程度評價標準見表1－2－2。（二）水敏油氣層中的粘土礦物在原始油藏條件下處于一定礦化度的環(huán)境中。當淡水進入儲層時，某些粘土礦物就會發(fā)生膨脹、分散、運移，從而減小或堵塞儲層的孔隙和喉道，造成地層滲透率的降低，油氣層的這種遇淡水后滲透率降低的現(xiàn)象稱為水敏。水敏實驗的目的是為了通過了解粘土礦物遇淡水后的膨脹、分散、運移過程，找出發(fā)生水敏的條件及水敏引起的油氣層傷害的程度，為各類工作液的設計提供依據。水敏性評價實驗主要是測定三種不同鹽度（初始鹽度—地層水、鹽度減半—次地層水、鹽度為0—去離子水）液體下巖心的滲透率。首先用地層水測定巖心的滲透率，然后再用次地層水測定巖心的滲透率，用淡水（一般為去離子水）測定巖心的滲透率，從而確定由淡水所引起的巖心中粘土礦物的水化膨脹及造成的傷害程度。（三）鹽敏在鉆井、完井及其他作業(yè)中，各種工作液具有不同的礦化度。當高于地層水礦化度的工作液濾液進入油氣層后，可能引起粘土的收縮、失穩(wěn)、脫落；當低于地層水礦化度的工作液濾液進入油氣層后，則可能引起粘土的膨脹和分散，這些都將導致油氣層孔隙空間和喉道的縮小及堵塞，引起滲透率的下降從而傷害油氣層。鹽敏評價實驗的目的是找出滲透率明顯下降的臨界礦化度，以及由鹽敏引起的油氣層傷害程度。根據實際情況，一般要做升高礦化度和降低礦化度兩種鹽敏評價實驗。對于升高礦化度的鹽敏評價實驗，鹽水為地層水，將鹽水按一定的濃度差逐級升高礦化度，直至找出臨界礦化度C或達到工作液的礦化度為止。對于降低礦化度的鹽敏評價實驗，鹽水仍為地層水，將鹽水按一定的濃度差逐級降低礦化度，直至注入液的礦化度接近零為止，求出的臨界礦化度為Cc1。從而確定出避免發(fā)生鹽敏傷害的入井流體有效礦化度區(qū)間。（四）堿敏地層水pH 值一般呈中性或弱堿性，而大多數鉆井液和水泥漿的pH 值在8～12之間，當高pH 值流體進入油氣層后，促使粘土水化、膨脹、運移或生成沉淀物而造成的地層傷害稱為堿敏。堿敏評價實驗的目的是找出堿敏發(fā)生的條件，主要是臨界pH 值，以及由堿敏引起的油氣層傷害程度，為各類工作液的設計提供依據。通過注入不同pH 值的地層水井測定其滲透率，根據滲透率的變化來評價堿敏傷害程度，找出堿敏傷害發(fā)生的條件。（五）酸敏油氣層的酸敏性是指油氣層與酸作用后弓愧的滲透率降低的現(xiàn)象。酸液進入油氣層后，一方面改善油氣層的滲透率；另一方面又與油氣層中的礦物及地層流體反應產生沉淀并堵塞油氣層的孔喉。因此，酸敏評價實驗的本質是研究酸液與油氣層的配伍性，為油氣層基質酸化時確定合理的酸液配方提供依據。酸敏實驗包括原酸（一定濃度的鹽酸、氫氟酸、土酸）和殘酸（可用原酸與另一塊巖心反應后制備）的敏感實驗，有現(xiàn)行的部頒標準。（六）應力敏一般意義上的儲層敏感性評價指的是儲層礦物與流體作用的結果。而應力敏感性則考察在施加一定的有效應力時，巖樣的物性參數隨應力變化而改變的性質。它反映了巖石孔隙幾何學及裂縫壁面形態(tài)對應力變化的響應。在CMS—300 全自動巖心測試裝置上，測量出不同應力值下的滲透率和孔隙度，觀察和分析應力對滲透率和孔隙度的影響。（七）鉆井、完井液評價實驗其目的是要了解現(xiàn)場用鉆井、完井液與巖心接觸后對儲層的傷害程度，從而評價鉆井、完井液及優(yōu)選配方。必要時還應專門考察鉆井、完井液中的處理劑及鉆井液濾液對儲層的傷害。
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