答辯人：油08-15班商志蕾

指導(dǎo)教師：趙景原

答辯日期：2012年6月24日古龍南地區(qū)儲層

損害評價(jià)及水鎖損害預(yù)測目錄前言儲層物性及儲層敏感性評價(jià)油氣層損害機(jī)理研究灰關(guān)聯(lián)預(yù)測水鎖損害結(jié)論前言油氣層損害機(jī)理

儲層損害原因包括內(nèi)因和外因，內(nèi)因是儲層巖石、地層流體、地層環(huán)境等因素引起的潛在性傷害，而外因是指作業(yè)過程中的各種工程以及引起儲層環(huán)境發(fā)生物理的、化學(xué)的、熱力學(xué)的和水動(dòng)力學(xué)變化的各種外部條件。國內(nèi)外油氣層保護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展

油氣層保護(hù)工作在國外起步較早，20世紀(jì)30年代，油氣層損害的問題就引起了美國等一些產(chǎn)油大國石油公司的注意。國外自60年代開始重視保護(hù)儲層的研究工作，到70年代有了較大發(fā)展，形成了一套從宏觀到微觀的分析，從室內(nèi)研究到現(xiàn)場評價(jià)的研究程序和研究方法，取得了明顯的效益。目前正朝著保護(hù)儲層技術(shù)的各種軟件進(jìn)行研究我國50年代開始注意到保護(hù)油層這個(gè)概念的意義，80年代從理論和實(shí)踐上全面研究這個(gè)問題的必要性和重要性，并開展與保護(hù)油層的鉆井、完井技術(shù)的研究。經(jīng)過廣大科研人員的努力，到目前為止，先后研究出了油氣層損害的實(shí)驗(yàn)和礦場評價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，以及保護(hù)油層的鉆井完井技術(shù)措施。

本論文的研究內(nèi)容及研究成果

本論文結(jié)合古龍南地區(qū)地層特點(diǎn)，采用國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)程序研究該地區(qū)的儲層敏感性。在此基礎(chǔ)上評價(jià)了常用的二種不同鉆井液體系對油氣層的損害情況，研究了損害油氣層的機(jī)理及影響因素。運(yùn)用灰關(guān)聯(lián)分析方法預(yù)測水鎖損害。儲層物性及儲層敏感性評價(jià)粘土礦物類型及含量粘土礦物主要為伊利石，高嶺石，綠泥石以及少量的混層粘土礦物，蒙脫石較為少見。速敏表2-3古龍南區(qū)塊巖心速敏性數(shù)據(jù)樣號實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)臨界流速3-2流量(ml/min)0.20.40.60.81.01.21.41.60.8滲透率(10-3μm2)2.442.262.102.021.651.451.331.263-3流量(ml/min)0.20.40.60.81.01.21.41.61.0滲透率(10-3μm2)1.771.631.511.381.291.020.860.797-2流量(ml/min)0.20.40.60.81.01.21.41.61.0滲透率(10-3μm2)1.851.791.741.671.591.261.110.90水敏

表2-4古龍南區(qū)塊巖心水敏試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣號地層水滲透率（10-3μm2）次地層水滲透率（10-3μm2）蒸餾水滲透率（10-3μm2）水敏系數(shù)水敏程度1-10.360.230.100.28強(qiáng)1-20.370.280.110.30強(qiáng)3-10.430.320.170.40中等偏強(qiáng)古龍南區(qū)塊巖心水敏性為強(qiáng)水敏或中等偏強(qiáng)。應(yīng)控制鉆井液濾液類型和侵入地層的數(shù)量。鹽敏

表2-5古龍南區(qū)塊巖心鹽敏試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣號空氣滲透率(10-3μm2)地層水滲透率(10-3μm2)1/2地層水滲透率(10-3μm2)1/4地層水滲透率(10-3μm2)1/8地層水滲透率(10-3μm2)1/16地層水滲透率(10-3μm2)鹽敏指數(shù)臨界鹽度8-10.820.450.440.300.260.250.441/2地層水8-20.830.430.420.320.290.270.601/2地層水8-30.840.470.460.340.320.240.491/2地層水古龍南地區(qū)巖心鹽敏性為中等堿敏

表2-6古龍南區(qū)塊巖心堿敏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣號空氣滲透率(10-3μm2)PH=7滲透率(10-3μm2)PH=8滲透率(10-3μm2)PH=9滲透率(10-3μm2)PH=10滲透率(10-3μm2)PH=11滲透率(10-3μm2)PH=12滲透率(10-3μm2)堿敏系數(shù)臨界堿度12-11.170.380.290.270.200.180.170.55PH=93-120.820.400.350.320.300.160.130.55PH=1014-10.980.410.350.300.290.160.150.38PH=10古龍南區(qū)塊儲層巖石的臨界堿度為PH值在10。屬于中等堿敏性。油氣層損害機(jī)理研究

實(shí)驗(yàn)方法

1.水鎖損害在模擬地層溫度和約0.4倍臨界流速條件下，反向注入地層水正向驅(qū)油恢復(fù)測定巖心滲透率與原始滲透率比較確定水鎖情況。

2.濾液損害與前面條件相同，反向注入鉆井液濾液，該巖心在水鎖損害基礎(chǔ)上，正向驅(qū)油恢復(fù)，測定巖心滲透率，與前過程損害比較，判斷由于水敏、鉆井液濾液與儲層不配伍和大分子吸附造成的損害程度。

3.固相損害在模擬地層溫度和鉆井壓差條件下，巖心在以前損害的基礎(chǔ)上，正向驅(qū)油恢復(fù)，測定巖心滲透率，與前過程損害相比，判斷由于固相顆粒侵入而造成的損害程度。表3-2綜合損害機(jī)理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣號6-16-2氣體滲透率，

10-3μm22.482.99原始油相滲透率，

10-3μm21.281.57水鎖后滲透率，

10-3μm21.191.47水鎖損害，%7.036.37恢復(fù)值，%92.9793.63濾液損害后滲透率，10-3μm21.101.36水敏和分子吸附損害，%7.047.01恢復(fù)值，%85.9386.62泥漿損害后滲透率，

10-3μm21.051.31固相損害，%3.903.18恢復(fù)值，%82.0383.44對滲透率在2～3×103μm2之間的巖心，水鎖損害在6.37～7.03%；水敏、鉆井液濾液與儲層不配伍和大分子吸附造成的損害在7.01～7.04%；固相損害在3.18～3.90%。由于固相損害較小，主要的損害方式為液相損害?？紤]保護(hù)儲層應(yīng)側(cè)重于降低鉆井液的液相損害，特別應(yīng)控制進(jìn)入油氣層的鉆井液濾液數(shù)量和性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

用古龍南區(qū)塊滲透率為3×10-3μm2左右?guī)r心2塊按上述方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，模擬損害實(shí)驗(yàn)溫度80℃，實(shí)驗(yàn)壓差5MPa，鉆井液循環(huán)剪切速率300s-1，數(shù)據(jù)見表3-2。表3-4不同濾失量損害實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣號10-110-2實(shí)驗(yàn)液高濾失泥漿低濾失泥漿原始油相滲透率(10-3μm2)2.332.76泥漿損害后滲透率(10-3μm2)1.492.30恢復(fù)值(%)63.9583.3348小時(shí)濾液侵入深度(cm)17.611.8鉆井液濾失量，特別是高溫高壓濾失量，對儲層滲透性影響很大，在實(shí)際鉆井過程中特別應(yīng)控制進(jìn)入油氣層的鉆井液濾液數(shù)量和性質(zhì)。

表3-5不同損害時(shí)間損害實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣號7-311-111-2損害時(shí)間(h)842氣體滲透率(10-3μm2)6.162.674.48原始油相滲透率(10-3μm2)2.151.271.65泥漿損害后滲透率(10-3μm2)1.610.971.34恢復(fù)值(%)74.8876.3881.21濾液侵入深度(cm)12.6311.2310.39

隨著鉆井液損害時(shí)間的增大，巖心的滲透率恢復(fù)值下降，濾液侵入深度增加。但變化幅度不大。表3-6不同鉆井壓差條件損害結(jié)果樣號氣體滲透率10-3μm2初始滲透率10-3μm2恢復(fù)后滲透率10-3μm2恢復(fù)值%損害壓差MPa48h濾液侵入深度cm7-123.268.567.0282.0139.757-428.9614.6911.3277.06510.967-535.2912.889.7175.39711.73隨著鉆井液壓差的增大，巖心的滲透率恢復(fù)值下降，濾液侵入深度增加。鉆井壓差由3MPa增加到7MPa時(shí)巖心的滲透率恢復(fù)值下降7%左右，在鉆井過程中應(yīng)盡可能降低鉆井液密度?；谊P(guān)聯(lián)預(yù)測水鎖損害它是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，通過對各因素的樣本數(shù)據(jù)的幾何關(guān)系、發(fā)展態(tài)勢的相似或相異程度衡量因素間的關(guān)聯(lián)程度，序列曲線的幾何形狀越接近，則關(guān)聯(lián)度越大，發(fā)展趨勢越接近。水鎖損害

若開井后由于毛細(xì)管力（在表面張力的作用下，彎液面處的附加壓力）滯留作用，油相不能驅(qū)動(dòng)水相流向井筒，產(chǎn)層的能量不足以將外來侵入流體排出地層，不能把水段塞驅(qū)開，使油氣相滲透率降低，從而造成損害，這就是所謂的“水鎖”?；疑P(guān)聯(lián)通過水鎖損害實(shí)驗(yàn)方法得出表4-1。巖心號KaLcm

G1gG2g

φ%Swi%KoPo

MPaG3gσmN/mKoaPoaMPARs%G4gSw

%1-10.634.8353.856.9912.2511.2160.5310.6756.222.0790.2461.2453.67256.1816.2271-21.075.4761.0664.5011.6728.1490.9540.7663.832.0790.4921.0648.42863.7923.8923-11.185.1757.761.9415.2236.3950.960.7361.212.0790.5821.3539.37561.1833.8053-24.505.13555.2159.1214.2639.5182.530.7558.512.0791.411.2844.26958.4724.613-32.845.1555.859.2412.5729.2951.480.5558.622.0791.3761.067.058.5825.0974-10.484.8860.6663.3110.3724.6670.210.4962.830.8240.1521.0227.61962.820.6394-20.345.23564.567.199.2742.7370.190.9366.710.8240.1031.1845.78966.6838.5375-12.385.6360.7964.3611.7557.8751.950.5363.950.8241.851.246.963.9127.655-22.515.5259.9364.0713.8239.6992.10.9463.370.8241.971.379.0563.3123.515-32.405.2857.3761.8515.6724.0231.930.4560.910.8241.801.086.760.8519.096表4-1

巖心號KaLcm

G1gG2g

φ%Swi%KoPo

MPaG3gσmN/mKoaPoaMPARs%G4gSw

%5-42.135.05555.4958.93812.6431.0611.840.6858.290.8241.721.286.5258.2526.8086-12.485.156.1960.93817.2526.0241.280.7459.980.6411.191.577.0359.9422.9356-22.995.1256.3360.88716.4924.6381.570.3859.950.6411.470.726.3759.9121.4197-123.265.11553.9759.55220.2236.82316.541.2158.590.64111.1562.4332.55158.5634.8537-24.175.35557.5862.27316.2421.612.440.3761.270.6411.340.7945.08261.2116.9237-36.165.1355.1658.62412.5117.0538.161.0557.840.6415.312.2146.33157.822.187-428.965.0152.8857.54417.2539.9319.571.1656.780.46315.3742.5121.41456.7132.277-535.295.12553.1657.67716.3325.58129.511.1356.760.46315.332.3748.05256.7119.228-10.825.07557.0959.6159.2228.0860.310.2459.120.4630.2310.5825.48459.0720.8268-20.835.158.1261.48312.2213.5030.280.2560.690.4630.1610.6142.560.6258.178-30.845.17559.4463.22213.5445.550.430.1962.660.4630.3110.399.6862.6140.7028-40.665.09558.7161.61110.5520.2520.220.7260.980.3610.151.1531.81860.9313.9329-10.494.9859.9662.5599.6731.0170.190.9462.070.3610.111.8339.1362.0122.553灰關(guān)聯(lián)分析的步驟：1.確定比較序列和參考序列，如表4－2所示。序號ka(10-3μm2)φ(%)Swi(%)σo-w(mN/m)損害程度參考序列1-10.6312.2511.2162.079中等1-21.0711.6728.1492.079中等3-11.1815.2236.3952.079中等偏弱3-24.5014.2639.5182.079中等3-32.8412.5729.2952.079弱4-10.4810.3724.6670.824中等偏弱4-20.349.2742.7370.824中等5-12.3811.7557.8750.824弱5-22.5113.8239.6990.824弱5-32.4015.6724.0230.824弱5-42.1312.6431.0610.824弱6-12.4817.2526.0240.641弱6-22.9916.4924.6380.641弱7-123.2620.2236.8230.641中等偏弱7-24.1716.2421.610.641中等7-428.9617.2539.930.463中等偏弱7-535.2916.3325.5810.463中等8-10.829.2228.0860.463中等偏弱8-20.8312.2213.5030.463中等9-10.499.6731.0170.361中等偏弱比較序列7-36.1612.5117.0530.641未知8-30.8413.5445.550.463未知8-40.6610.5520.2520.361未知采用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的方法對表4－2數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得表4－4。

(4-4)

（4-5）

（4-6）

表4-4規(guī)一化處理后形成的新數(shù)組-0.50906-0.43514-1.731161.801306-0.46344-0.63373-0.187391.801306-0.452030.5817780.5643891.801306-0.107790.2530770.849111.801306-0.27991-0.32558-0.082911.801306-0.52461-1.07885-0.50484-0.1805-0.53913-1.455491.142583-0.1805-0.32761-0.606342.522702-0.1805-0.314130.1024220.865612-0.1805-0.325530.735857-0.56356-0.1805-0.35353-0.301610.078092-0.1805-0.317241.276846-0.38113-0.46948-0.264361.016623-0.50749-0.469481.8373792.2937670.603409-0.46948-0.142010.931024-0.78355-0.46948-0.52357-1.318530.074081-0.911642.4283951.2768460.886672-0.750573.0847340.96184-0.42151-0.75057-0.48936-1.47261-0.19314-0.75057-0.48832-0.44541-1.52266-0.750570.064331-0.34612-1.19901-0.46948-0.487280.006551.399042-0.75057-0.50595-1.01722-0.90736-0.911642.求灰關(guān)聯(lián)系數(shù)

（4-7）

（4-8）（4-9）（4-10）3.求灰關(guān)聯(lián)度

（4-11）W=(0.3431,0.1716,0.2426,0.2426)

對評價(jià)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，以確定權(quán)數(shù)的分配是否合理。檢驗(yàn)式如下：

CI=(λmax-n)/(n-1) （4-13）

在式4-13中，λmax為評價(jià)矩陣的最大特征值，n為特性指標(biāo)的個(gè)數(shù)。當(dāng)n＝4時(shí)，RI=0.90。當(dāng)CR<0.1時(shí)，即認(rèn)為評價(jià)矩陣滿足具有滿意的一致性，說明權(quán)值分配合理；否則，調(diào)整評價(jià)矩陣，直到取得滿意的隨機(jī)一致性為止。使用式4-12對評價(jià)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，CR=CI/RI=0.046<0.1，權(quán)值分配合理。

CR=CI/RI （4-12）其中CR為評價(jià)矩陣的隨機(jī)一致性檢驗(yàn)，CI為評價(jià)矩陣的一般一致性檢驗(yàn)。

表4-6比較序列2的關(guān)聯(lián)度0.6645610.6932570.7314730.719130.6845690.7441370.8238190.7755140.8463410.7359390.7889010.744660.7415880.6017560.7193770.7965840.6617270.5889050.8074250.8144830.7239770.6823620.6169220.6686230.7201880.770430.6840190.7248230.7483910.7830250.8016420.7875170.8101350.6124940.8515440.7135210.5679470.6134560.7395690.844874表4-5比較序列1的關(guān)聯(lián)度4.關(guān)聯(lián)度按大小排序

從中取的最大關(guān)聯(lián)度的為15，由關(guān)聯(lián)度定義可知參考序列15與比