1.油气层损害的基本概念
钻井与完井的最终目的在于钻开储层并形成油气流动的通道，建立油气井良好的生产条件。任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象均称为对油气层的损害，严重的油气层损害将极大的影响油气井的产能。
油气层损害的主要表现形式为油气层渗透率的降低，包括油藏岩石绝对渗透率和油气相对渗透率的降低。渗透率降低越多，油气层损害越严重。
一方面，油气层损害是不可避免的。在钻井、完井、修井、实施增产措施和油气开采等各个作业环节中，均可能由于工作流体与储层之间物理的、化学的或者生物的相互作用而破坏储层原有的平衡状态，从而增大油气流动的阻力。但另一方面，油气层损害有时可以控制的。通过实施保护油气层、防止污染的技术和措施，完全可以将油气层损害降低至最低限度。
油气层损害一词来源于国际上的通用词“Formation Damage”,亦可译为储层损害。保护油气层一词来源于通用词“Formation Damage Control”,即对油气层损害的控制。
在储层油气流入井底的过程中，压力损失主要集中在井底附近的近井壁带。该区域内油气通道连通条件和渗透性的好坏，即被污染的程度或者受保护的效果，对油气井的产能影响很大。因此，保护油气层主要是指可能防止近井壁带的油气层受到不应有的损害。
2.保护油气层涉及的技术范围
油气层损害的原因是十分复杂的，认识油气层损害需要多学科、多专业的知识，实施保护油气层技术需要油田各生产部门，包括地质、钻井、测井、试油、开发采油和井下作业等多个部门的团队协作。可以认为，保护油气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的系统工程。因此，该技术包括的技术范围较广，归纳起来主要有以下八方面内容：
（1）岩心分析、油气水分析和测试技术
（2）油气层敏感性和工作液损害室内评价技术
（3）油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方案设计
（4）钻井过程中的油气层损害因素和保护油气层技术
（5）完井过程中的油气层损害因素和保护油气层技术
（6）油气田开发生产中的油气层损害因素和保护油气层技术
（7）油气层损害现场现场诊断和矿场评价技术
（8）保护油气层总体效果评价和经济效益综合分析技术
以上内容组成了一项配套技术。每项内容既是相对独立的，又是相互关联的。
3.油气层损害的评价方法
1.岩心分析
岩心分析（Core Analysis）是认识油气层地质特征的必要手段。油气层的敏感性评价、损害机理的研究、对油气层损害的综合诊断和保护油气层技术方案的制定等都必须建立在岩心分析的基础之上。因此，岩心分析是保护油气层技术中不可缺少的基础工作。
岩心分析的主要目的是，全面认识油藏岩石的物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、产状、含量及分布特点，确定油气层潜在的损害的类型、程度及原因，从而为各项作业中保护油气层工程方案的设计提供依据和建议。岩心分析有多种
实验手段，其中岩相学分析的三项常规技术分别是：
（1）X-射线衍射（XRD）分析
X-射线衍射分析是根据晶体对X-射线的衍射特性来鉴别物质的方法。由于绝大多数岩石矿物都是结晶物质，因此该项技术已成为鉴别储层内岩石矿物的重要手段。
（2）薄片分析
薄片分析技术主要用于测定油藏岩石中骨架颗粒、基质和胶结物的组成和分布，描述空隙的类型、性质及成因，了解敏感性物质矿物的分布及其对油气层可能引起的损害。此外，薄片分析还有助于对测井资料进行校正。
(3)扫描电镜（SEM）分析
扫描电镜分析能提供孔隙内充填物的矿物类型、产状和含量的直观资料，同时也是研究孔隙结构的重要手段。扫描电镜由电子系统、扫描系统、信息检测系统、真空系统和电源系统等部分组成。利用细聚焦的电子束在岩样上逐点扫描，激发产生能够反映样品特征的信息并调制成像。
2.油气层敏感性评价
油气层敏感性评价是指通过岩心流动实验对油气层的速敏、水敏、盐敏、碱敏和酸敏性强弱及其所引起的油气层损害程度进行评价，通常简称为五敏实验。（1）速敏评价实验
油气层的速敏性是指在钻井、完井、试油、注水、开采和实施增产措施等作业或生产过程中，流体的流动引起油气层中的微粒发生运移，致使一部分孔喉被堵塞而导致油气层渗透率下降的现象。实验表明，微粒运移只有当流速达到一定程度时才发生，并且运移程度随流速增加而加剧。进行速敏性评价的目的，一是确定导致微粒运移开始发生的临界流速；二是为后面将要进行的水敏、盐敏、碱敏和酸敏实验以及其他各种损害评价试验提供合理的实验流速。一般情况下，速敏评价实验时需要首先进行的，所有后面评价试验的流速应低于临界流速，一般控制在临界流速的0.8倍。
对于采油井，速敏评价试验应选用煤油作为实验流体；对于注水井，则应使用地层水或者模拟地层水作为实验流体。通过测定不同注入速度下岩心的渗透率，判断储层岩心对流速的敏感性。对临界流速的判断标准为：若流量Q i-1对应的渗透率K i-1与流量Q i对应的渗透率K i之间满足下式：
〔（K i-1- K i）/ K i-1〕*100%≥5%
则表明已发生流速敏感，流量Q i-1即为临界流速，然后由临界流量求得临界流速(v c)
(2)水敏评价实验
在油藏条件下，油藏岩石中含有的粘土矿物与地层水处于相对平衡状态。但是，当某种与储层不相配伍的外来流体侵入后，这种平衡会受到破坏。所谓水敏，主要指矿化度较低的钻井液等外来流体进入地层后引起粘土水化膨胀、分散和运移，进而导致渗透率下降的现象。进行水敏评价的目的，就是对油藏岩石水敏性的强弱作出评价，并测定最终使储层渗透率降低的程度。
测定时，首先用地层水或模拟地层水测得岩心的渗透率K f,然后用次地层水（将地层水与蒸馏水按1：1比例相混合而得到）测得岩心的渗透率K sf,最后用蒸馏水测出岩心的渗透率K w，通常用K w和K f的比值来判断水敏程度，其评价标准见下表:
K w/K f≤0.3 0.3-0.7 ≥0.7
水敏程度强中等弱
（3）盐敏评价实验
该项实验是测定当注入流体的矿化度逐渐降低时岩石渗透率的变化，从而确定导致渗透率明显下降时的临界矿化度（C C）.其意义在于，我们在进行钻井液、完井液等工作流体设计时，应将其矿化度保持在C C值以上，才能避免因粘土矿物水化膨胀、分散而对油气层造成损害。有时还需测定流体的矿化度逐渐升高时出现的临界矿化度值，这样得出的C C值往往会高于流体矿化度逐渐降低时的C C值。
若矿化度C i-1对应的渗透率K i-1与矿化度C i对应的渗透率K i之间满足下式：〔（K i-1- K i）/ K i-1〕*100%≥±5%
则表明已经发生盐敏，矿化度C i-1即为临界矿化度。
（4）碱敏评价实验
地层水一般呈中性或弱碱性，但大多数钻井液、完井液的pH值在8-12之间。当高pH值的工作流体进入储层后，将促进粘土矿物的水化膨胀与分散，并使硅质胶结物结构破坏，促进微粒的释放，从而造成堵塞损害。该项实验的目的在于，确定临界pH值以及由碱敏引起油气层损害的程度。显然，在设计各类工作液时，其pH值应控制在临界pH值以下。
测定时，首先以地层水的实际pH值为基础，通过适量添加NaOH溶液分别配置不同pH值的盐水，最后一级盐水的pH值等于12.如果（pH）i-1所对应的盐水渗透率K i-1与(pH)i所对应的盐水渗透率K i之间满足式子
〔（K i-1- K i）/ K i-1〕*100%≥5%的条件，则表明已经发生碱敏，（pH）i-1即为临界pH值。
（5）酸敏评价实验
酸化是广泛采用的油田增产措施，然后若使用的酸液与油气层不配伍，则会与油气层中的某些矿物、流体反应生成沉淀物或释放出微粒，对孔喉造成堵塞，使酸化达不到预期效果，甚至反而使油气层渗透率下降。该实验的目的，是通过模拟酸液进入地层的过程，用不同的酸液测定酸化前后渗透率的变化，从而判断油气层是否存在酸敏性并确定酸敏的程度。
评价实验的步骤可简要概括为：先用地层水测出岩样的基础渗透率，再用煤油正向测出注酸前的渗透率K1;反向注入0.5-1.0倍孔隙体积的酸液，关闭阀门反应1-3h；最后用煤油正向测定注酸后的渗透率K。根据两渗透率之间的比值（K2/K1）,可以对酸敏程度作出评价，评价指标见下表：
K2/K1≤0.3 0.3-0.7 ≥0.7
酸敏程度强中等弱
敏感性评价是诊断油气层损害的重要实验手段。一般来讲，对任何一个油田区块，在制定保护油气层技术方案之前，都应系统的开展敏感性评价实验。
2.1.1 保护油气层的重要性
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。
有利于提高油气井产量及油气田开发经济效益的提高。
有利于油气井的长期稳产和稳产。
是加快勘探速度、提高油气采收率和增储上产的重要技术组成部分，是保
图5-1 钻井液中固相对地层 渗透率的影响 细固相含量，%受损害渗透率初始渗透率
护油气资源的重要战略措施，对促进石油工业、少投入、多产出、和贯彻股份公司以效益为中心的方针都具有十分重要的作用
2.1.2 油气层损害因素
概念：油气层损害是指油井完井及生产阶段，在储层中造成的减少油气藏产能或降低注气、注液效果的各种阻碍。
油气层损害实质：内因+外因→有效渗透率下降
内因：油气层潜在损害因素 油
油气层敏感性矿物
油气层储渗空间特性
油气层岩石表面性质
油气层流体性质
外因：引起油气层损害的条件 工作液的性质
生产或作业压差
温度
生产或作业时间
环空返速
有效渗透率下降：渗流空间缩小→绝对渗透率降低
流动阻力增加→相对渗透率降低
2.1.2钻井过程中油气层损害原因
钻开油气层时，在正压差、毛管力的作用下，钻井液的固相进入油气层造成孔喉堵塞，其液相进入油气层与油气层岩石和流体作用，破坏油气层原有的平衡，从而诱发油气层潜在损害因素，造成渗透率下降。
钻井过程中油气层损害原因可以归纳为以下五个方面。
1．钻井液中分散相颗粒堵塞油气层
1）固相颗粒堵塞油气层
钻井液中存在多种固相颗粒，如膨润土、加重剂、堵漏剂、暂堵剂、钻屑和处理剂的不溶物及高聚物鱼眼等。钻井液中小于油气层孔喉直径或裂缝宽度的固相颗粒，在钻井液有效液柱压力与地层孔隙压力之间形成的压差作用下，进入油气层孔喉和裂缝中形成堵塞，造成油气层损害。损害的严重程
度随钻井液中固相含量的增加而加剧（图5-1），特别是分散得
十分细的膨润土的含量影响最大。其损害程度与固相颗粒尺寸
大小、级配及固相类型有关。固相颗粒侵入油气层的深度随压
差增大而加深。
2）乳化液滴堵塞油气层
对于水包油或油包水钻井液，不互溶的油水二相在有效液柱压力与地层孔隙压力之间形成的压差作用下，可进入油气层
的孔隙空间形成油-水段塞；连续相中的各种表面活性剂还会导
致储层岩心表面的润湿反转，造成油气层损害。
2．钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害
钻井液滤液与油气层岩石不配伍诱发以下五方面的油气层在损害因素。
1）水敏
低抑制性钻井液滤液进入水敏油气层，引起粘土矿物水化、膨胀、分散、是产生微粒运移的损害源之一。
2）盐敏
滤液矿化度低于盐敏的低限临界矿化度时，可引起粘上矿物水化、膨胀、分散和运移。当滤液矿化度高于盐敏的高限临界矿化度，亦有可能引起粘土矿物土水化收缩破裂，造成微粒堵塞。
3）碱敏
高pH值滤液进入碱敏油气层, 引起碱敏矿物分散、运移堵塞及溶蚀结垢。
4）涧湿反转
当滤液含有亲油表面活性剂时，这些表面活性剂就有可能被亲水岩石表面吸附，引起油气层孔喉表面润湿反转，造成油气层油相渗透率降低。
5）表面吸附
滤液中所含的部分处理剂被油气层孔隙或裂缝表面吸附；缩小孔喉或孔隙尺寸。
3．钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害
钻井液滤液与油气层流体不配伍可诱发油气层潜在损害因素，产生以下五种损害：
1）无机盐沉淀
滤液中所含无机离子与地层水中无机离子作用形成不溶于水的盐类，例如含有大量碳酸根、碳酸氢根的滤液遇到高含钙离子的地层水时，形成碳酸钙沉淀。
2）形成处理剂不溶物
当地层水的矿化度和钙、镁离子浓度超过滤液中处理剂的抗盐和抗钙镁能力时，处理剂就会盐析而产生沉淀。例如腐植酸钠遇到地层水中钙离子，就会形成腐植酸钙沉淀。
3）发生水锁效应
特别是在低孔低渗气层中最为严重。
4）形成乳化堵塞
特别是使用油基钻井液、油包水钻井液、水包油钻井液时，含有多种乳化剂的滤液与地层中原油或水发生乳化，可造成孔道堵塞。
5）细菌堵塞
滤液中所含的细菌进入油气层，如油气层环境适合其繁殖生长，就有可能造成喉道堵塞。
4．相渗透率变化引起的损害
钻井液滤液进入油气层，改变了井壁附近地带的油气水分布，导致油相渗透率下降，增加油流阻力。对于气层，液相（油或水）侵入能在储层渗流通道的表面吸附而减小气体渗流截面积，甚至使气体的渗流完全丧失，即导致“液相圈闭”。
5．负压差急剧变化造成的油气层损害
中途测试或负压差钻井时，如选用的负压差过大，可诱发油气层速敏，引起油气层出砂及微粒运移。
对于裂缝性地层，过大的负压差还可能引起井壁表面的裂缝闭合，产生应力敏感损害。此外，还会诱发地层中原油组分形成有
机垢。
二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因
素 钻井过程损害油气层的严重程度不仅与钻井液
类型和组分有关，而且随钻井液固相和液相与岩石、地层流体的作用时间和侵入深度的增加而加
剧。影响作用时间和侵入深度主要是工程因素，这些因素可归纳为以下四个方面。
l 压差
压差是造成油气层损害的主要因素之一。通常钻井液的滤失量随压差的增大而增加．因而钻井液进入油气层的深度和损害油气层的严重程度均随正压差的增加而增大（图5-2），此外，当钻井液有效液柱压力超过地层破裂压力或钻井液在油气层裂缝中的流动阻力时，钻井液就有可能漏失至油气层深部，加剧对油气层的损害。负压差可以阻止钻井液进入油气层，减少对油气层损害，但过高的负压差会引起油气层出砂、裂缝性地层的应力敏感和有机垢的形成，反而会对油气层产生损害。
压差过高对油气层损害的危害已被国内外许多实例所证实。美国阿拉斯加普鲁德霍湾油田针对油井产量进行过调研，其结论是：在钻井过程中，由于超平衡压力条件下钻井促使固相或液相侵入油气层，渗透率下降10～75％。
2．浸泡时间
当油气层被钻开时，钻井液固相
或滤液在压差作用下进入油气层，其
进入数量和深度及对油气层损害的程度均随钻井液浸泡油气层时间的增长而增加（图5—3），浸泡时间对油气层损害程度的影响不可忽视。 3．环空返速
环空返速越大，钻井液对井
壁泥饼的冲蚀越严重，因此，钻井液
的动滤失量随环空返速的增高而增
加（图5-4），钻井液固相和滤液对油气层侵入深度及损害程度亦随之增加。此外，钻井液当量密度随环空返
速增高而增加，因而钻井液对油气层的压差亦随之增高，损害加剧。 20
406080
10012003691215182124岩心长度，cm （截面损害位置）截面损害比，%
砂岩12图5-2 地层渗透率的损害比与压差的关系 1—Δp=0.7MPa ； 2—Δp=9MPa ； T=70℃， V f =0.8m/s ，t=1h 020
40608010012002468损害时间，h 损害比，%砂岩
图5-3 地层损害比与浸泡时间的关系 Δp=5MPa ； T=70℃， V f =0.8m/s
4．钻井液性能
钻井液性能好坏与油气层损害程度高低紧密相关。因为钻井液固相和液相进入油气层的深度及损害程度均随钻井液静滤失量、动滤失量、HTHP 滤失量的增大和泥饼质量变差而增加。钻井过程中起下钻、开泵所产生的激动压力随钻井液的塑性粘度和动切力增大而增加。此外，井壁坍塌压力随钻井液抑制能力的减弱而增加，维持井壁稳定所需钻井液密度就要随之增高，若
坍塌层与油气层在一个裸眼井段，且
坍塌压力又高于油气层压力，则钻井液液柱压力与油气层压力之差随之增高，就有可能使损害加重。 在各种特殊轨迹的井眼（定向井、丛式井、水平井、大位移井、多目标井等）的钻井作业中，钻井液性能的
优劣对油气层损害的间接影响更加显
著，除了上述已经阐述的钻井液的流变性、滤失性和抑制性外，钻井液的携带能力和润滑性能直接影响着进入油气层井段后作业时间的长短，不合理的钻井液携带能力和润滑性能将使钻井液对油气层的浸泡时间延长，使油气层损害加剧。
00.2
0.4
0.6
0.811.21.41.61.8050100150时间，min 动滤失速率，m L /c m 2·h 初始滤失区1。D =250 S -12。D=200 S -13。D=150 S -14。D=100 S -1
5。D= 50 S -1
滤饼形成区稳定滤失区图5-4 不同流速梯度下动滤失速率与时间的关系曲线
《油层保护技术》复习题 （2009.4石工二学位） 一、填空题 1.油气层损害类型中，（）损害不仅存在于各个作业环节，而且其损害程度较大；其次是（）和（），再其次是润湿反转和结垢损害。 2.油气层损害存在于钻井、完井和采油等各个作业环节，油气层损害的实质包括（）和（）。 3.当扫描电镜配有（）时，能对矿物提供半定量的元素分析，常用于检测铁元素。 4.（）、（）和（）是保护油气层岩相学分析的三大常规技术。 5.砂岩的四种基本孔隙类型是（）、（）、（）及裂隙，储层中常以前三种为主，裂隙可与其它任何孔隙共生。而碳酸盐岩的孔隙主要有（）、（）和（）三种类型。 6.砂岩的四种常见孔隙喉道类型是（）、（）、（）及（）。 7.孔隙连通程度通常以最小未饱和孔隙体积百分数S min，退汞效率W e和孔喉配位数来表示，一般情况下，S min越（），W e越（），孔喉配位数越（），孔隙连通程度越差。 8.敏感性矿物的产状有四种类型，即（）、（）、（）和（），不同产状对油气层损害的影响不同。 9.孔喉弯曲程度常用结构系数F来表示，F越大，弯曲程度越（），喉道越易受到伤害。 10.岩石的表面积越大，产生油气层损害的可能性就越（）。 11.油田中常见的细菌为（）、（）和（）。 12.按运移方式，微粒运移可分为（）和（）两种情况。 13.若某储层岩心的Dv=0.2，Dw=0.8，则该储层为（）速敏、（）水敏储层。 14.细菌主要以（）、（）和（）三种方式损害油气层。 15.针对不同的分析内容，可选用相应的岩心分析方法。一般情况下，（）适用于定性鉴定或定量测定各物相组成及其含量，特别是粘土矿物的成分和含量；而
湖北省高自考考试大纲 课程名称：石油工程课程代码：06337（理论） 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 学习《石油工程》主要是让学生全面了解油气藏基本概念、石油开发、石油钻井与采油生产以及油气井增产与提高采收率等的工艺过程。 二、课程目标与基本要求 掌握石油工程的基本知识、原理和及相关工艺技术，而且将掌握的理论知识应用于科学实验和生产实践。 三、与本专业其他课程的关系 《石油工程》为本专业专业基础课，在学习专业课程之前应具备《石油工程》课程基础。 第二部分考核内容与考核目标 第一章 一、学习目的与要求 了解油藏岩石及流体的组成，描述油藏岩石及流体的高压物性参数及其随油藏温压条件的变化趋势。 二、考核知识点与考核目标 （一）石油和天然气的相态特征与应用；地层原油的高压物性。（重点） 识记：描述油气高压物性的参数及其随温度压力的变化规律 理解：原油与天然气的多组分相图；储层岩石的渗透率及其计算方法 应用：原油油藏体积与地面标况下体积的换算 （二）地层岩石的高压物性（次重点） 理解：地层岩石的压缩系数及其变化规律 （三）石油的生成及油气藏的形成（一般） 识记：石油成因的几类说法，石油的组成；流体饱和度、束缚水、原始含油饱和度的概念 第二章 一、学习目的与要求 了解油田开发的主要流程，油田开发设计的主要内容。 二、考核知识点与考核目标 （一）油田开发方案设计的主要内容。（重点） 识记：油田开发方案设计的主要内容 理解：划分开发层系的意义；划分开发层系的原则 应用：油田开发设计的主要方法；油田注水方式的选择 （二）油田开发指标的计算（次重点） 应用：采油速度、采出程度、注采比、注水强度的计算 第三章 一、学习目的与要求 了解各种钻井系统，熟悉钻井设备、钻井液性能参数，掌握钻进工艺流程，了解井眼轨迹控制技术。
保护油气层技术 （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 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
第一章绪论 1.如何理解保护油气层技术的系统性、针对性和高效性？ 保护油气层技术是一项涉及多学科、多部门的系统工程技术。认识储集层和保护储集层和开发（含改造）储集层要注意以下四个方面：? 认识储集层、保护储集层和开发改造储集层都是一项系统工程? 各个作业环节都存在地层损害，因此保护油气层技术要互相配合，安系统工程进行整体优化；? 储集层损害的诊断、预防和处理、改造也是一项系统工程；? 保护油气层的技术和经济效益也是一项系统工程。针对性：保护油气层技术的针对性很强。? 储层特征不同（储层岩石、矿物组成、物性特征、流体性质等）? 作业特征及其开发方式不同? 储层产能不同高效性：保护油气层技术是一项少投入、多产出的新技术。? 保护储层单井投入相对较低? 实施保护技术后对于一个高产井每提高１％的产量就意味着巨大的经济效益；? 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。 2.油气层保护的重要性及特点及主要内容。 ⑴重要性 ①勘探过程中，采用油气层保护技术有利于及时发现油气层、准确评价油气层，直接 关系到勘探目标资源潜力的评估和油气储量评估 ②在开发过程中，实施油气层保护技术有利于充分解放油气层生产能力，有利于提高 油气田开发经济效益。 ③在油气田开发生产各项作业中，搞好保护油气层工作有利于油气井生产或注入能力 的长期高位保持和长寿命安全运行。 ⑵特点 ①涉及多科学、多专业和多部门的系统工程 ②具有很强的针对性 ③在研究方法上采用三个结合：微观研究与宏观研究结合，室内研究与现场实践结合， 理论研究与技术应用相结合。 ⑶油气层保护的主要内容 ①基础资料的收集与储层潜在损害分析 ②储层敏感性与钻井完井液和射孔压井液保护储层效果评价技术 ③钻井完井液和射孔试油损害储层机理研究 ④保护储层射孔压井液所须处理剂研制与评选 ⑤保护储层的射孔压井液技术 ⑥保护储层的射孔试油工艺技术 ⑦油气层损害现场诊断与矿场评价技术 3.保护储集层技术十项原则 (1)以经济效益为中心，以提高油气产能和采收率为目标(2)技术进步、经济效益和环 境保护要统筹考虑(3)任何保护技术都应有利于及时发现、有利于准确评价、有利于高效开发(4)立足以预防损害为主，解除损害为辅(5)各作业环节的保护技术要前后照应，做到系统整体优化(6)在保护中开发油气藏，在开发中保护油气藏(7)不该进入储层的工作液要尽量避免进入，至少要少进入(8)凡进入储层的固相和液相都能够通过物理、化学和生物化学方法予以解除(9)不可避免要进入的工作液，应该与油气层配伍，且不含固相(10)力争减少井下事故，避免各种复杂情况发生，否则前功尽弃 第二章岩心分析
油气储层保护工艺原理 张强 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。油气层损害的实质包括绝对渗透率下降和相对渗透率下降。绝对渗透率的降低主要指岩石储渗空间的改变。引起变化的原因有：外来固相的侵入、水化膨胀、酸敏损害、碱敏损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害；相对渗透率的降低主要指水锁、贾敏效应、润湿反转和乳化堵塞等引起的。二者损害的最终结果表现为储渗条件的恶化，不利于油气渗流，即有效渗透率降低。 我国石油工作者早在50年代就开始注意到此问题，川中会战时，就提出钻井液密度不宜过高，以免压死油气层。60年代大庆会战时，为了减少对近井地带的油气层损害，对钻开油气层钻井液的密度和滤失量也提出了严格要求。长庆油田在70年代开始进行了岩心分析和敏感性分析，但由于受到仪器与技术条件限制，再进一步深入下去有困难。直到80年代，在引进国外保护油气层技术的基础上，我国才全面开展了保护油气层技术的研究工作，并在“七五”期间将保护油气层钻井完井技术列为国家重点攻关项目，原中国石油工业部科技司、开发司、钻井司共同组织辽河、华北、长庆、四川、中原等五个油田和石油大学、西南石油学院、江汉石油学院、石油勘探开发科学研究院、工程技术研究所等单位共同进行攻关，使我国保护油气层技术不仅在理论研究上，而且在生产实践中均取得较大进展，形成了适合我国的保护油气层系列技术。“八五”期间，此项技术得到进一步推广应用和发展，并取得较好的效果。 一、保护油气层系统工程的技术思路 保护油气层系统工程的主要技术思路可归纳为五个方面： （1）分析所研究油气层的岩石和流体特性，以此为依据来研究该油气层的潜在损害因素与机理。 （2）收集现场资料，开展室内试验，分析研究每组油气层在各项作业过程中潜在损害因素被诱发的原因、过程及防治措施。 （3）按照系统工程研究各项作业中所选择的保护油气层技术措施的可行性与经济上的合理性，通过综合研究配套形成系列，纳入钻井、完井与开发方案设计及每一项作业的具体设计中。 （4）各项作业结束后进行诊断与测试，获取油气层损害程度的信息，并评价保护油气层的效果和经济效益。然后反馈给有关部门，视情况决定是否继续研究改进措施或补救措施。 （5）计算机预测、诊断、评价和动态模拟。 岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段，油气层的敏感性评价、损害机理的研究、油气层损害的综合诊断、保护油气层技术方案的设计都必须建立在岩心分析的基础之上。所以，岩心分析是保护油气层技术系列中不可缺少的重要组成部分，也是保护油气层技术这一系统工程的起始点。
油层保护 一、填空题 1、X-射线衍射，（扫描电镜）（薄片分析）是保护油气层岩相学分析的三大常规技术。 2、砂岩的四种常见的孔隙喉道类型是缩径吼道、点状喉道、片状或弯片状喉道及管束状喉道。 3、敏感性矿物的产状有四种类型，即薄膜衬垫式、栉壳式、桥接式、孔隙充填式、不同产状对油气层损害的影响不同。 4、与油气层损害有关的天然气性质主要是硫化氢和二氧化碳等腐蚀性气体的含量，含量越高，对设备的腐蚀越严重，越易造成微粒运移损害。 5、粘土矿物的水化膨胀可分为两个阶段，即表面水化和渗透水化阶段 6、细菌主要以菌落堵塞、粘液堵塞和代谢产物堵塞三种方式损害油气层。 7、针对不同的分析内容，可选用相应的岩心分析方法。一般情况下，（X-射线衍射）适用于定性鉴定或定量测定各物组组成及其含量，特别是粘土矿物的成分和含量，而（扫描电镜）更适于观察孔喉的状态、大小及孔隙的连通关系。 8、宏观上描述油气层特性的两个基本参数是孔隙度和渗透率。 9、敏感性矿物可分为速敏性矿物、水敏和盐敏性矿物、碱敏性矿物和酸敏性矿物五种类型。
10、根据水中主要离子的当量比，可将水划分为氯化钙型、氯化镁型、碳酸氢钠型和硫酸钠型，常见的地层水多为氯化钙型和碳酸氢钠型。 二、名词解释 1、间层矿物：是指有两种或两种以上不同结构层，沿C轴方向相间成层叠积组合而成的晶体结构。 2、乳化堵塞：外来流体中的油（如油基钻井液中的基油）与地层水或外来水与储层原油在表面活性物质的存在下可形成相对稳定、高粘度的乳状液，该乳状液产生两个方面的危害。一方面是比孔喉大的乳状液滴可堵塞孔喉，另一方面是提高流体粘度，增加油流阻力。 3、贾敏损害：是指由于非润湿相液滴对润湿相流体流动产生附加阻力，从而导致油相渗透滤降低的现象，或由于液珠或气泡对通过孔喉的流体造成附加的阻力效应，从而导致流体的渗流能力降低，这种现象称为贾敏损害。 4、临界流速：在生产过程中使油气层微粒开始运移的流体速度。或在速敏实验中，引起渗透率明显下降时的流体流动速度称为该岩石的临界速度，即临界流速。 5、微粒运移的损害：微粒在一定外力作用下，从孔壁上分离下来并随着流体一起运动，当运移至喉道位置时，粒径大于喉道直径的微粒被捕集而沉积下来，对孔喉产生堵塞，造成油气层的绝对渗透率下降，这种现象称为微粒运移损害。
1、油气层损害的定义: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统称为油气层损害。 2、油气层损害的实质：绝对渗透率的下降和相对渗透率的下降。 3、保护油气层的重要性：a.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。b.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。c.油气田开发生产各项作业中,搞好油气层保护有利于油气井的稳产和增产。 4、保护油气层技术的特点： a.保护油气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的系统工程。从钻开油气层、完井、试油、采油、增产、修井、注水、热采的每一项作业过程中均可能使油气层受到损害，而且如果后一项作业没搞好保护油气层工作，就有可能使前面各项作业中的保护油气层所获得的成效部分或者全部丧失。因此保护油气层技术是一项系统工程，此项工程涉及地质、钻井、测井、试油、采油、井下作业等多个部门，只有这些部门密切配合，协同工作，正确对待投入与产出，才能受到良好的效果。 b. 保护油气层技术具有很强的针对性. 保护油气层技术的研究对象是油气层，油气层特性资料是研究此项技术的基础。由于不同的油气层具有不同的特点，因此从油气层特性出发研究出的保护油气层技术也具有很强的针对性。 c. 保护油气层技术在研究方法上采用三个结合. 保护油气层技术在研究方法上采用三个结合：微观研究与宏观研究相结合；机理研究与应用规律相结合；室内研究和现场实践相结合。 5、保护油气层系统工程的技术思路: 保护油气层系统工程的主要技术思路可归纳为五个方面： 1. 分析所研究油气层的岩石和流体特性，以此为依据来研究 该油气层潜在损害因素与机理。 2. 收集现场资料，开展室内试验，分析研究每组油气层在各 项作业过程中潜在损害因素被诱发的原因、过程及防治措 施。 3. 按照系统工程研究各项作业中所选择的保护油气层技术措 施的可行性与经济上的合理性，通过综合研究配套形成系 列，纳入钻井、完井与开发方案设计及每一项作业的具体 设计中。 4. 各项作业结束后进行诊断与测试，获取油气层损害程度的 信息，并评价保护油气层的效果和经济效益。然后反馈给
1、从钻井方面考虑，有哪些对油层的伤害因素，为什么？ 钻井因素有：压差、环空流速、钻井液类型及性能、钻速和浸泡时间. （1）压差的影响 压差是储层损害的主要因素。在压差下，钻井液中的滤液和固相会渗入地层，造成固相堵塞和粘土水化。压差越大，对储层损害深度越深，对储层渗透率影响严重。其中，钻井造成井内压差增大的原因有以下几方面： ①采用过平衡钻井液密度；②管柱在充有流体的井内运动产生的激动压力；③地层压力检测不准确；④水力参数设计不合理；⑤井身结构不合理；⑥钻井液流变参数设计不合理；⑦井喷及井控方法不合理；⑧井内钻屑浓度；⑨开泵引起的井内压力激动 （2）钻井液浸泡时间的影响 在钻开储集层过程中，钻井液滤失到储集层中的数量随钻井液浸泡时间的延长而增加。浸泡过程中除滤液进入地层外，钻井液中的固相在压差作用下也逐步侵入地层，其侵入地层的数量及深度随时间增加，浸泡时间越长侵入越多。在钻井过程中，储集层的浸泡时间包括从钻入储集层开始至完井电测、下套管、注水泥和替钻井液这一段时间。在钻开储集层过程中，若钻井措施不当，或其它人为原因，造成掉牙轮，卡钻，井喷或溢流等井下复杂情况和事故后，就要花费大量的时间去处理井下复杂事故，这样将成倍地增加钻井液对储集层的浸泡时间。 （3）环空流速对储层的影响 ①高的环空流速，即环空流态为紊流时，井壁被冲刷，使井眼扩大，造成井内固相含量增加。泥岩水化后发生剥蚀掉块垮塌引起的井眼扩大和盐岩、玄武岩等不稳定地层的井眼扩大，采取钻井液柱压力与地层压力平衡，抑制水化，保持渗透压力平衡，控制失水，改善造壁性能等措施。或者控制环空流为层流状态，层流对井壁避免了冲刷冲蚀作用，在一定条件下，对井壁稳定起主导作用。②高环空流速在环空产生的循环压降将增大钻井液对井底的有效液柱压力，即增大对井底的压差。 高环空流速产生的原因 1、水力参数设计中未考虑井壁冲蚀条件，致使排量设计大而导致环空流态为紊流。 2、起下钻速度太快，在环空形成高流速，特别是当井下出现复杂情况（遇阻卡时），且开泵时快速下放管柱就会在环空产生极高的流速。 （4）钻井液类型 工作液中固相粒子进入油层造成损害，工作液中液相进入油层后引起的地层固相
第五章钻井过程中的保护油气层技术 第一节钻井过程中造成油气层损害原因分析 一、钻井过程中油气层损害原因 钻井的目的是交给试油或采油部门一口无损害或低损害的油气井。钻井中对油气层的损害不仅影响油气层的发现和油气井的产量。 钻开油气层时，在正压差、毛管力作用下，钻井液固相进入油气层造成孔喉堵塞，液相进入油气层与油气层岩石和流体作用，破坏油气层原有的平衡，从而诱发油气层潜在损害因素，造成渗透率下降。 钻井液中固相对地层渗透率的影响二、钻井过程中影响油气层损害程度的工程因素 影响油气层损害程度的工程因素：压差、浸泡时间、环空返速、钻井液性能（与固相、滤液和泥饼质量密切相关）
第二节保护油气层的钻井液技术 一、钻井液在钻井中的主要作用 钻井液的作用：冲洗井底和携带岩屑；破岩作用；平衡地层压力；冷却与润滑钻头；稳定井壁；保护油气层；获取地层信息；传递功率 二、保护油气层对钻井液的要求 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 三、钻开油气层的钻井液类型 目前保护油气层钻井液技术已从初级阶段(仅控制钻井液密度、滤失量和浸泡时间)进入到比较高级的阶段。针对不同类型油气藏形成了系列的保护油气层钻井液技术。 1.水基钻井液 由于水基钻井液具有成本低、配置处理维护较简单、处理剂来源广、可供选择的类型多、性能容易控制等优点，并具有较好的保护油气层效果，是国内外钻开油气层常用的钻井液体系。 按钻井液组分与使用范围分： 1)无固相清洁盐水钻井液 2)水包油钻井液 3)无膨润土暂堵型聚合物钻井液 4)低膨润土聚合物钻井液
油气田开发新技术论文 学号: 姓名: 何毅 专业: 石油工程 中国地质大学( 北京) 能源学院 12月
油气层保护新技术 摘要: 储层损造成油气井产量下降和注入能力减弱, 当前还没有一种能够解决一切储层损害问题的通用技术。但要保护储层, 首先要选择钻井完井液体系, 其次要采取一系列工程技术措施。针对油气井产量下降、注入能力减弱、注入压力的增加等问题, 采取相应的油气层保护技术是提高油井产量的重要途径。本文主要从钻井液新技术和防砂完井技术两个方面系统介绍当前国内保护油气层新技术。 1.钻井液油气层保护新技术 当前国内对于油田的油气层保护研究与应用, 形成了配套成熟强抑制性纳米封堵钻井液完井液、无固相钻井液完井液、渗透压成膜钻井液完井液、生物酶可解堵钻井液完井液技术。 1) 强抑制性纳米封堵钻井液完井液 此技术屏蔽暂堵技术、钻井液抑制技术、纳米防塌技术、钻井液成膜技术, 主要是由物理作用的惰性材料与化学作用的活性矿物综合作用来保护油气层, 适用地层高、中渗储层及强水敏的油气层。 2) 生物酶可解堵钻井液体系 这种新型解堵钻井液体系能自动降解, 其解堵的速度和时间能够经过配方的调整人为控制, 对地层低污染、低伤害, 地层的渗透性恢复值达到90％以上, 相对于常规钻井液, 能明显地提高油气井
的产量。 其特点是钻进时: 生物酶可解堵钻井液在近井壁形成一个渗透率几乎为零的封堵层, 稳定井壁和保护油气层; 钻进结束后: 钻井液在生物酶催化作用下发生生物降解, 粘度逐渐下降, 先前形成的泥饼自动破除, 产层孔隙中的阻塞物消除, 从而使地下流体通道畅通, 恢复储层渗透率 3) 渗透压成膜钻井液技术 ①渗透压成膜钻井液技术特色 这种技术使钻井液具有半透膜性能, 在井壁的外围形成保护层, 提高泥页岩的膜效率; 阻止水及钻井液进入地层引起水化膨胀, 封堵地层层理裂隙; 防止地层内粘土颗粒的运移; 防止井壁坍塌, 保护油气层。 ②施工技术措施 钻井液在井壁周围形成封闭圈, 防止有害物质侵入油气层, 减少对油气层的污染。严格控制钻井液密度, 实现近平衡钻井, 减少固相损害油气层。储层段控制钻井液的API失水≤3mL, 减少钻井液滤液对油气层损害。全井采用超细碳酸钙、非渗透处理剂等对油层起保护作用的材料, 防止有害物质侵入油气层 4) 无固相钻井液、完井液技术 此类钻井液技术特色主要表现在密度范围宽、页岩抑制能力强、热稳定性好、与地层配伍、不损害产层、无毒无污染根据不同盐类的溶解度和密度, 确定并完善了不同密度下无固
配伍、工艺措施不当。 钻井液与地层岩石不配伍。诱发水敏、盐敏、碱敏、润湿反转、处理剂吸咐。2钻井液与地层流体不配伍,形成无机盐沉淀、处理剂沉淀、发生水锁效应、产生乳化堵塞、细菌堵塞、液相侵入深度。 正压差2负压差3钻井液性能和返速4钻井事故与故障 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.2 合理设计井身结构.3 实现近平衡钻井.4 减少浸泡时间.5 搞好中途测试.6 多套压力系统地层保护技术.7 调整井保护技术. 1钻进液密度可调,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的流体相配伍。5钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要。 1 油基钻井液包括普通油基钻井液和油包水钻井液. 特点:a. 有效防止地层粘土水化,地层损害小;b. 可能产生乳化堵塞或地层润湿反转;c. 易发生火灾或环境污染;d. 成本较高。2 气体类钻井液,特点:a.分散介质为气体,井底压力低;
b.钻速高、地层损害很小; c.携岩能力差、需特殊装备、成本高. 3 水基钻井液, 钻开储层时,利用井底压差,在井壁附近迅速形成渗透率接近于零的屏蔽暂堵带,并可在完井过程中采取措施解堵的技术. 工艺要点:a.测定油气层孔喉分布曲线及孔喉的平均直径;b.按1/2~ 1/3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,使其在钻井液中含量大于3% ;c.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% ;d.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 1%~2%,粒径与充填粒子相当。变形粒子的软化点应与油气层温度相适应。e.定期检测和维护钻井液中固相的颗粒粒度分布和含量。f.注意防止应力敏感和水锁损害 ①无固相清洁盐水.②水包油钻井液.③无膨润土暂堵型聚合物钻井液.④低膨润土聚合物钻井液.⑤改性钻井液.⑥正电胶钻井液.⑦甲酸盐钻井液.⑧聚合醇(多聚醇钻井液。⑨屏蔽暂堵钻井液。 a环空封固质量不好b固井质量差 a.水泥浆中固相颗粒堵塞油气层 b.水泥浆滤液与油气层岩石作用。c,水泥浆滤液与油气层流体作用
井控专业知识培训 1、保证石油天然气钻井安全的关键技术是什么？ 井控技术。 2、做好井控工作的重要意义是什么？ 既有利于发现和保护油气层，又可有效的防止井喷、井喷失控或者着火事故的发生。 3、井喷失控的严重后果是什么？ 一旦发生井喷失控，将打乱正常的生产秩序。使油气资源受到严重破坏，造成环境污染，还易酿成火灾，造成人员伤亡，设备破坏，甚至油气井报废。 4、井控工作是一项系统工程，它需要油气田哪些部门有组织地协调进行？ 需要勘探、开发、钻井、技术监督、环保、物资、装备和培训等部门的协调进行。 5、在钻井作业中，遇到哪些特殊情况应立即停钻观察？ 钻速突然加快、放空、井漏、气测及油气水显示异常情况，应立即停钻观察。 6、钻开油气层后，对起、下钻有何具体要求？ 起钻前要进行短程起下钻，并循环观察后效，控制起下钻速度；起钻时要及时灌满钻井液，并校核灌入量；起完后要及时下钻。 7、钻开油气层后，对井场防火有何要求？ 要防止柴油机排气管排火花，钻台下面和井口周围禁止堆放杂物和易燃物，机、泵房下面应无油污。 8、操作人员参加井控技术培训应掌握的主要内容是什么？ 井控基本理论知识；正确判断溢流；正确实施关井操作程序、及时关井；井控设备安装、使用、维护和保养。 9、钻井队应组织作业班组进行哪些工况下的防喷演习？ 定期组织在钻进、起下钻杆、起下钻铤和空井四种工况下发生溢流的防喷演习。 10、集团公司井控工作的第一责任人是谁？ 常务副总经理。 11、集团公司直属和二级单位井控工作的第一责任人是谁？ 经理。 12、简述钻开油气层前申报、审批制度。 1）每次井控装置安装好后，钻井队井控领导小组要按开钻检查批准书中规定的内容进行自查自改，合格后向分公司主管部门提出申请，由分公司主管部门牵头检查，检查合格后，井控工程师签字批准。油田公司相关部门组织验收时，各施工单位要予以配合。 2）钻开油气层（含浅气层）和高压水层前100—150m，钻井队井控小组要进行井控工作自查，然后向分公司主管部门提出申请。一般井，由分公司主管部门牵头，按规定进行井控工作检查验收，合格后，予以批准；重点井、探井、欠平衡井由二级单位主管部门牵头，按规定进行井控工作检查验收，合格后，予以批准。油田公司相关部门组织验收时，各施工单位要予以配合。 3）未经检查或检查验收不合格的井，不允许进行钻开油气层作业。 13、简述防喷演习制度。 1）钻井队要组织作业班组按钻进、起下钻杆、起下钻铤和空井发生溢流四种工况定期进行防喷演习。每次防喷演习后，要认真检查井控装置、工具和控制系统的工作状况。测井、录井、定向井等单位及甲方的现场作业人员必须参加防喷演习。
《井控理论知识》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、地层流体无控制地涌入井筒，喷出转盘面（）米以上的现象称为井喷。（ ） A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 2、 某井垂直井深2500米处发现天然气溢流。已知数据为：垂直井深2500米；钻头直径：215毫米钻杆直径：127毫米，内径109毫米；技术套管外径：244毫米，内径：222毫米；下至井深1500米处，地层破裂压力梯度为17.64千帕/米；钻井液密度为1.30克/立方厘米；关井前测得泵速为30冲/分钟；排量为16.4升/秒时的循环泵压为6.4兆帕；关井后记录关井立管压力为2.45兆帕；关井套管压力为3.7兆帕。
试计算： 地层压力（ ） 3、 某井垂直井深2500米处发现天然气溢流。已知数据为：垂直井深2500米；钻头直径：215毫米钻杆直径：127毫米，内径109毫米；技术套管外径：244毫米，内径：222毫米；下至井深1500米处，地层破裂压力梯 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线---------------------- ---
度为17.64千帕/米；钻井液密度为1.30克/立方厘米；关井前测得泵速为30冲/分钟；排量为16.4升/秒时的循环泵压为6.4兆帕；关井后记录关井立管压力为2.45兆帕；关井套管压力为3.7兆帕。
试计算： 压井钻井液密度（） 4、 某井垂直井深2500米处发现天然气溢流。已知数据为：垂直井深2500米；钻头直径：215毫米钻杆直径：127毫米，内径109毫米；技术套管外径：244毫米，内径：222毫米；下至井深1500米处，地层破裂压力梯度为17.64千帕/米；钻井液密度为1.30克/立方厘米；关井前测得泵速为30冲/分钟；排量为16.4升/秒时的循环泵压为6.4兆帕；关井后记录关井立管压力为2.45兆帕；关井套管压力为3.7兆帕。
试计算： 初始和终了循环立管总压力；（） 5、 某井垂直井深2500米处发现天然气溢流。已知数据为：垂直井深2500米；钻头直径：215毫米钻杆直径：127毫米，内径109毫米；技术套管外径：244毫米，内径：222毫米；下至井深1500米处，地层破裂压力梯度为17.64千帕/米；钻井液密度为1.30克/立方厘米；关井前测得泵速为30冲/分钟；排量为16.4升/秒时的循环泵压为6.4兆帕；关井后记录关井立管压力为2.45兆帕；关井套管压力为3.7兆帕。
试计算： 重钻井液循环一周的时间；（）
复习题 一．选择题 1、储层敏感性实验评价的基本实验程序有： ①测量岩心原始液体渗透率，②测量岩心孔隙度和克氏渗透率，③在敏感性实验条件下逐步测量渗透率，④抽空饱和岩心，其正常实验步骤为： A ②④①③ B ②①④③ C ④②③① D ④②①③ 2、工作液损害模拟实验中，常模拟的井下工况是（） A 井身结构、泥浆上返速度、井筒温度、地层破裂压力 B 井筒温度、泥浆循环速度、地层孔隙压力、泥浆密度 C 井筒温度、泥浆密度、地层破裂压力、井身结构 D 地层孔隙压力、地层破裂压力、井身结构 3、粘土矿物的产状、类型、成份、含量研究，可采用以下方法 A SEM、 XRD、压汞电子探针薄片分析 B SEM、 CMS-300全自动岩心分析仪薄片分析压汞分析 C XRD、薄片分析、SEM、电子探针 D 薄片分析、压汞、电子探针、CMS-300全自动岩心分析仪 4、选择完井方式要考虑的三大因素是 A 油气藏类型、开采方式、油气层特性 B 井身结构、工程技术要求、油气藏储量 C 油气层特性、井身结构、工程技术要求 D 油气藏类型、井身结构、油气藏储量 5、屏蔽暂堵钻井完井液技术保护油气层原理中应用了 A 压差越大，固相颗粒侵入越深 B 压差越大，颗粒越大，堵塞越致密 C 压差越大，滤失越快，在近井壁带形成的桥堵越快 D 压差越大，钻进速度越快，钻井污染最小。 6、进入储层的滤液矿化度过高过低都会引起储层粘土矿物敏感性损害， 这是因为：
A 矿化度过高过低都引起粘土水化膨胀。 B 过高引起高岭石等粘土矿物膨胀，过低引起蒙脱石等粘土矿物膨胀。 C 过高引起粘土矿物收缩失稳，过低引起粘土矿物膨胀。 D B和C。 7、储层出砂的潜在地层因素是 A 储层胶结程度差 B 原油粘度高 C 储层致密、原油粘度高 D A和B 8、下列哪个因素与地层微粒运移临界流速无关 A 储层胶结性和微粒大小 B 液体的离子强度和PH值 C 地层孔隙压力 D 界面张力和流体粘滞力 9、注入水水质标准指标中不包括下哪个指标。 A 悬浮固体含量 B 注水总矿化度 C 注入水与地层的配伍性 D 总铁含量 10、下列哪项不是屏蔽暂堵钻井完井液技术的特点 A 时间短（2-5小时） B 近井壁带 C 致密（渗透率最好为0） D 能承受较大的正压差 二．判断正误题 1、对于特定的油气藏，同一种作业造成地层损害的机理始终是不变的。（） 2．储层敏感矿物是指粘土矿物，不包括石英、云母和碳酸盐岩矿物。 （） 3．表皮系数的大小表示油气层受损害或改善的程度。（√） 4．水泥浆对油气层造成损害的原因之一是其滤液PH太低。（） 5．油气层损害机理就是油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。（√） 6．射孔完井中负压差越大，对射孔孔眼清洁越好，所以在井口装置允许的情况下，应选择最大的负压差。（） 7．从保护油气层的角度出发，钻井中附加压力系数越小越好，但这不适合于屏蔽暂堵钻井完井液技术。（√）
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 的矿物。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、表皮效应：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、保护油气层技术方案的设计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。
2010年鲁明公司钻井油气层保护工作初探 贺智荣马克利 摘要：钻井过程中的油气层伤害主要来至于钻井液及固井水泥浆中的分散相颗粒堵塞油气层，钻井液及固井水泥浆中的滤液与油气层岩石不配伍引起的损害，以及滤液与储层流体不配伍引起的损害等三方面。 为提高新钻井的产量及整体开发效果，减少钻井过程中的油气层伤害.2010年鲁明公司加大了油气层保护技术研究及投入力度。首先，从专用油层保护钻井液体系研究入手，立专项对曲9沙四段的专用油气层保护钻井液进行了研究。其次，从专用油层保护剂优选入手，在富林地区，试用了井壁抗压稳定剂，在潍北油田，依据昌68块的特点试用了广谱“油膜”剂。其次，从减少固井水泥浆伤害入手，在水平井和火成岩油藏中，使用了筛管完井法。最后，还强化现场钻井监督力度，实施了保护油气层的钻井工程技术。 2010年,鲁明公司钻井油气层保护的做法和取得的成绩，得到了管理局领导的高度肯定，被局勘探开发监理部授予钻井监督管理先进单位。 关键词：储层，伤害，泥浆保护技术，减少，配伍,公司 一、2010年油气层保护工作 1、专用油层保护钻井液体系研究 为解决鲁明公司主力油区的曲堤油田新钻井低产低效问题，2010年就曲9块沙四段专用油气层保护钻井液技术，公司委托钻井院及泥浆公司进行了研究。并于2010年2月完成了《曲9断块储层钻井液评价及体系优选》，于3月份起在现场实施。 （1）室内评价及实验表明： ①储层粘土含量高，现场使用的正电胶聚合醇钻井液对储层的水敏性伤害是钻井伤害的主要因素。由表1可以看出曲9块沙四段粘土矿物含量较高。 表1 曲9-6块粘土矿物统计表 研究单位对上述岩芯做了抑制性实验，在正电胶聚合醇钻井液的作用下，储层中的粘土发生了膨
1.油气层损害的基本概念 钻井与完井的最终目的在于钻开储层并形成油气流动的通道，建立油气井良好的生产条件。任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象均称为对油气层的损害，严重的油气层损害将极大的影响油气井的产能。 油气层损害的主要表现形式为油气层渗透率的降低，包括油藏岩石绝对渗透率和油气相对渗透率的降低。渗透率降低越多，油气层损害越严重。 一方面，油气层损害是不可避免的。在钻井、完井、修井、实施增产措施和油气开采等各个作业环节中，均可能由于工作流体与储层之间物理的、化学的或者生物的相互作用而破坏储层原有的平衡状态，从而增大油气流动的阻力。但另一方面，油气层损害有时可以控制的。通过实施保护油气层、防止污染的技术和措施，完全可以将油气层损害降低至最低限度。 油气层损害一词来源于国际上的通用词“Formation Damage”,亦可译为储层损害。保护油气层一词来源于通用词“Formation Damage Control”,即对油气层损害的控制。 在储层油气流入井底的过程中，压力损失主要集中在井底附近的近井壁带。该区域内油气通道连通条件和渗透性的好坏，即被污染的程度或者受保护的效果，对油气井的产能影响很大。因此，保护油气层主要是指可能防止近井壁带的油气层受到不应有的损害。 2.保护油气层涉及的技术范围 油气层损害的原因是十分复杂的，认识油气层损害需要多学科、多专业的知识，实施保护油气层技术需要油田各生产部门，包括地质、钻井、测井、试油、开发采油和井下作业等多个部门的团队协作。可以认为，保护油气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的系统工程。因此，该技术包括的技术范围较广，归纳起来主要有以下八方面内容： （1）岩心分析、油气水分析和测试技术 （2）油气层敏感性和工作液损害室内评价技术 （3）油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方案设计 （4）钻井过程中的油气层损害因素和保护油气层技术 （5）完井过程中的油气层损害因素和保护油气层技术 （6）油气田开发生产中的油气层损害因素和保护油气层技术 （7）油气层损害现场现场诊断和矿场评价技术 （8）保护油气层总体效果评价和经济效益综合分析技术 以上内容组成了一项配套技术。每项内容既是相对独立的，又是相互关联的。 3.油气层损害的评价方法 1.岩心分析 岩心分析（Core Analysis）是认识油气层地质特征的必要手段。油气层的敏感性评价、损害机理的研究、对油气层损害的综合诊断和保护油气层技术方案的制定等都必须建立在岩心分析的基础之上。因此，岩心分析是保护油气层技术中不可缺少的基础工作。 岩心分析的主要目的是，全面认识油藏岩石的物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、产状、含量及分布特点，确定油气层潜在的损害的类型、程度及原因，从而为各项作业中保护油气层工程方案的设计提供依据和建议。岩心分析有多种
《保护储层技术》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程英文名称：Protection Reservoir Technology 2、课程类别：专业课 3、课程学时：总学时 32 ，实验学时 4学时 4、学分：2 5、先修课程：油层物理、油藏工程、采油工程、钻井与完井工程以及石油地质基础等课程 6、适用专业：石油工程、应用化学 7、大纲执笔：石油工程教研室段永刚 8、大纲审批：石油工程学院学术委员会 9、制定(修订)时间：2006.11 二、课程的目的与任务： 保护储层技术课程是石油工程专业的选修课之一。设立此课程的目的就是要让学生及时了解储层损害与保护理论及技术的基本原理、实验方法、研究思路和最新进展，为逐步确立系统思维方式、综合运用所学专业知识有效解决各种作业环节中的损害问题，将来工作中自觉地使用并发展储层保护技术打下良好的基础。 经过“九五”期间的努力，保护储层技术课程已经建立起来，并不间断地开课，确立了其在石油工程专业本科课程体系中的地位和作用。 三、课程的基本要求： 掌握储层损害与保护技术的基本概念、原理、方法、研究思路和基本技能，了解储层损害的多样性、普遍性和特定作业环节与不同类型储层的损害特殊性，明确保护技术的针对性，掌握开展保护储层技术研究所需资料的收集、分析与处理方法。运用胶体化学、岩石力学、岩石物理、石油地质、石油工程等方面的理论，理解各作业环节损害的特点及相应的保护技术措施。 四、教学内容、要求及学时分配： (一)理论教学：（28学时） 第一章绪论 2学时 1、保护油气层的发展过程 2、保护油气层的应用情况和经济效益 3、应用实例 4、几个重要概念（储层、油层损害、保护油气层技术） 5、地层损害的危害及保护油气层技术的重要性