石油勘探開發(fā)過程中油層保護與改造新技術(shù)研究與應(yīng)用2007年度中國石油大學(華東)中國石化勝利油田分公司中國石油大港油田分公司國家科技進步獎項目主要匯報內(nèi)容一、立項背景二、總體思路三、創(chuàng)新點和關(guān)鍵技術(shù)四、經(jīng)濟效益及社會效益五、完成人情況一、立項背景石油勘探開發(fā)中的油層損害會嚴重影響新油田的發(fā)現(xiàn)和油井產(chǎn)量。勘探開發(fā)全過程的油層保護一直是國際石油工程界最為關(guān)注的重大技術(shù)攻關(guān)方向之一，是有待解決的重大國際難題。通過現(xiàn)場調(diào)研表明，在我國石油勘探開發(fā)過程中：80％的井存在油層損害100％的稠油和疏松砂巖油藏，出砂嚴重油井產(chǎn)量下降20％以上，甚至“槍斃”油層1.8億噸0.3億噸以上國內(nèi)年原油產(chǎn)量油層損害造成損失比勝利油田的年產(chǎn)油量還多。一、立項背景1、油氣勘探中鉆井液對油層的損害目前全國每年新鉆

2萬多口井。無侵入鉆井液技術(shù)屏蔽暫堵技術(shù)所采取的保護油氣層鉆井液技術(shù)主要有：問題：

無法預知油層的孔喉直徑分布。問題：

在井壁上形成“膜”的質(zhì)量差、強度不理想等。結(jié)果：

對油層的損害率為

9～20％以上。2、修井、注水過程中對油層的損害1、修井液漏失嚴重等，對油層造成再次損害，平均產(chǎn)量再次下降10％左右。2、注水井中，注入水的水質(zhì)得不到充分改善，嚴重影響水驅(qū)油效率和油井產(chǎn)量。存在的問題：目前全國有

10多萬口井（約占總井數(shù)的50～60％以上）需要頻繁修井和長期注水。總井數(shù)修井、注水井數(shù)（≥50-60%）10多萬3、對已損害井的解堵技術(shù)方面1、目前國內(nèi)外無法準確模擬油層條件下可視化損害機理；2、對油層損害類型和程度尚無法進行定量分析。存在的問題：而診斷油層損害是實施解堵的關(guān)鍵。目前全國有10萬口左右的井（約占總井數(shù)的50～60％以上）已發(fā)生損害(油層被堵塞)，必須實施解堵，恢復或增加產(chǎn)量?？偩當?shù)已損害井數(shù)（≥50-60%）10萬口4、出砂井的治理方面存在的問題：1、目前的防砂技術(shù)方法和配套工具尚不能滿足生產(chǎn)需求；2、無法對油層連續(xù)出砂空間進行定量模擬；3、防砂技術(shù)方法的選擇存在盲目性等。目前全國有6萬口左右出砂井（約占總井數(shù)的30～40％以上），使油井產(chǎn)量下降幅度大，甚至無法正常生產(chǎn)?？偩當?shù)出砂井數(shù)（≥30-40%）6萬口鉆井液技術(shù)修井、注水過程已損害井出砂井油膜法水解法、極化法多要素融合法定量模擬和優(yōu)化設(shè)計法研發(fā)“零損害”鉆井液新技術(shù)研發(fā)可水解高彈性修井液、脈沖電磁水處理新技術(shù)研發(fā)油層改造新技術(shù)研發(fā)出砂治理新技術(shù)建立全過程的系列油層保護與改造新技術(shù)，形成系統(tǒng)工程。二、總體思路(一)“零損害”鉆井液技術(shù)的研究難點1、油層的孔喉直徑分布不清楚、分布范圍寬，非均質(zhì)性非常嚴重。2、目前的屏蔽暫堵和無侵入鉆井液技術(shù)，不能對全油層實現(xiàn)很好封堵、損害率大等。三、主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點根據(jù)“吸附”、“成膜”理論，采用“油膜”法，發(fā)明了鉆井液“油膜”暫堵劑，通過在井壁上形成高強度油膜，該油膜可通過射孔或原油溶解而解除，實現(xiàn)了對油層接近“零損害”。原理(一)“零損害”鉆井液技術(shù)的研究在井壁上快速形成一層韌性強、滲透性極低的“油膜”。關(guān)鍵技術(shù)(一)“零損害”鉆井液技術(shù)的研究采油指數(shù)m3?(d?m?MPa)試驗井(港339-1)對比井(港深41)試驗井(官23-52)對比井(官27-59)對比表明：在相同條件下提高產(chǎn)量1.5倍以上。效果(一)“零損害”鉆井液技術(shù)的研究創(chuàng)建了對不同滲透性油層接近“零損害”的鉆井液新技術(shù)體系。創(chuàng)新點(一)“零損害”鉆井液技術(shù)的研究與國內(nèi)外同類技術(shù)對比國內(nèi)外同類技術(shù)1、對油層損害率達9～20％以上；2、成本高；3、不具廣譜性。本技術(shù)1、對油層接近“零損害”；2、成本低于國內(nèi)外同類產(chǎn)品40％以上；3、具廣譜性。(一)“零損害”鉆井液技術(shù)的研究(二)修井、注水過程中保護油層技術(shù)研究1、巖石特性、儲滲空間、流體性質(zhì)等已發(fā)生變化。2、要求水質(zhì)處理費用低、高效等。難點1、采用“水解”法，通過在井壁上形成封堵帶，修井作業(yè)完成后，該封堵帶可自行水解，研發(fā)了可水解高彈性修井液。原理2、采用“極化”法，對注入水進行脈沖電磁水處理，使處理后的水具有防垢、除垢、殺菌、防膨、縮膨等功能，進一步減輕了對油層的損害，研發(fā)了脈沖電磁水處理裝置。(二)修井、注水過程中保護油層技術(shù)研究1、在井壁上快速形成一層強度高、滲透性極低、水解時間可控的封堵帶。2、對注入水進行“強極化”處理。關(guān)鍵技術(shù)(二)修井、注水過程中保護油層技術(shù)研究脈沖電磁水處理新技術(shù)

可水解高彈性修井液

試驗井(F128-5)對比井(F128-1)試驗井(樊124-5)對比井(樊10-3)米采油指數(shù)米吸水指數(shù)對比表明，產(chǎn)量提高2倍以上。效果(二)修井、注水過程中保護油層技術(shù)研究實現(xiàn)了修井液接近“零漏失”和注入水“強極化”。分別創(chuàng)建了可水解高彈性修井作業(yè)和注水過程中脈沖電磁水處理保護油層新技術(shù)。創(chuàng)新點(二)修井、注水過程中保護油層技術(shù)研究1、已授權(quán)發(fā)明專利1項(200510066577.3)2、已通過實審的發(fā)明專利1項

(200510072118.6

)

。專利(二)修井、注水過程中保護油層技術(shù)研究脈沖電磁水處理裝置與國內(nèi)外同類技術(shù)對比項目區(qū)域?qū)Ρ惹闆r修井作業(yè)中的油層保護國內(nèi)外修井液漏失較嚴重，修井后產(chǎn)量下降10％左右本技術(shù)接近“零”漏失，產(chǎn)量不下降。注水井油層保護國內(nèi)外注入水“水質(zhì)”差、處理費用高，對油層損害嚴重本技術(shù)具有防垢、除垢、殺菌、防膨、縮膨等作用，節(jié)約費用10％，減輕了對油層的損害。(二)修井、注水過程中保護油層技術(shù)研究1、油水井經(jīng)歷的時間長(有的長達幾十年)，作業(yè)環(huán)節(jié)眾多、復雜。2、油層物性和環(huán)境不斷發(fā)生變化。3、油水井損害機理、原因復雜(往往十幾種損害機理同時存在)。難點(三)對已損害井的診斷和解堵技術(shù)研究采用“可視化”、“定量化”、“多要素融合法”，研發(fā)了油層損害類型和程度的定量診斷和解堵優(yōu)化新技術(shù)。原理(三)對已損害井的診斷和解堵技術(shù)研究1、研發(fā)定量評價儀器。2、油層損害類型和程度的定量診斷。關(guān)鍵技術(shù)(三)對已損害井的診斷和解堵技術(shù)研究試驗井(K92)對比井(K91)試驗井(K92)對比井(K91)日增油(t)累增油(t)1、國內(nèi)十大油田的現(xiàn)場應(yīng)用證明，診斷成功率95%、準確率92%

以上。2、對比表明，日產(chǎn)量增加4.2倍、累計增油量提高7.7倍以上。效果(三)對已損害井的診斷和解堵技術(shù)研究1、發(fā)明了模擬油層條件、可視化損害機理評價儀器，以及抗剪切強度檢測儀。2、研發(fā)了模擬油層條件的損害原因、類型和程度定量診斷及解堵優(yōu)化新技術(shù)。創(chuàng)新點(三)對已損害井的診斷和解堵技術(shù)研究已授權(quán)發(fā)明專利1項。專利與國內(nèi)外同類技術(shù)對比(三)對已損害井的診斷和解堵技術(shù)研究評價項目區(qū)域?qū)Ρ惹闆r模擬油層條件的可視化損害機理裝置國內(nèi)外無類似的可視化評價裝置。本裝置能進行油層條件、可視化損害機理研究。水膨體強度評價儀器國內(nèi)外無類似的抗剪切強度定量評價儀器。本儀器能進行剪切強度定量評價。定量診斷技術(shù)國內(nèi)外無油田開發(fā)過程中油層損害類型、程度定量診斷技術(shù)。本技術(shù)能進行模擬油層條件下，損害原因、類型和程度的定量診斷。(四)對出砂井的預防和治理研究1、油層經(jīng)歷的過程復雜；2、地層流體的性質(zhì)、巖石性質(zhì)、出砂空間等不斷變化。3、油層出粉細砂越來越嚴重。難點1、采用巖石力學等理論，研發(fā)了油層連續(xù)出砂空間定量模擬和防砂方法優(yōu)選新技術(shù)；2、研發(fā)了系列防砂技術(shù)方法和配套的系列防砂工具。原理(四)對出砂井的預防和治理研究出砂井連續(xù)出砂空間的定量模擬。關(guān)鍵技術(shù)(四)對出砂井的預防和治理研究1、國內(nèi)十大油田現(xiàn)場應(yīng)用證明，定量模擬成功率95%、準確率93%以上。2、對比表明，防砂有效期和累計增油量提高2倍以上。效果油田防砂有效期增加倍數(shù)累計增產(chǎn)倍數(shù)港西2.222.12港東4.023.87孔店2.562.04勝利2.92.56羊三木2.533.81其它油田2.293.12(四)對出砂井的預防和治理研究創(chuàng)建了出砂空間定量模擬新技術(shù)，研發(fā)了系列防砂新工具和系列防砂新方法。創(chuàng)新點(四)對出砂井的預防和治理研究1、已授權(quán)實用新型專利5

項；2、已通過實審的實用新型專利1

項。專利(四)對出砂井的預防和治理研究與國內(nèi)外同類技術(shù)對比(四)對出砂井的預防和治理研究國內(nèi)外無連續(xù)出砂空間定量模擬技術(shù)。本技術(shù)可實現(xiàn)生產(chǎn)井油層連續(xù)出砂空間定量模擬。發(fā)明了“零損害”鉆井液創(chuàng)新了模擬油層條件的定量診斷、解堵優(yōu)化新技術(shù)發(fā)明了可水解高彈性修井作業(yè)暫堵劑和脈沖電磁水處理技術(shù)發(fā)明了模擬油層條件、可視化損害機理評價方法和儀器，并發(fā)明了抗剪切強度檢測儀創(chuàng)新了油層連續(xù)出砂空間定量模擬和防砂優(yōu)化新方法、新工具本項目創(chuàng)建的五項創(chuàng)新點分別是：12345敬請專家批評指正并提出寶貴意見謝謝！四、經(jīng)濟效益及社會效益1、2001～2006年已在國內(nèi)十大油田應(yīng)用四、經(jīng)濟效益及社會效益目前我國總井數(shù)約為

16萬口，本項目已在

10大油田累計實施

1.06萬井次，占總井數(shù)的7％左右，仍有廣闊的推廣空間。本項目累積增油

368萬噸。增收節(jié)支總額

30.9億元?？偟耐度氘a(chǎn)出比達到1：6.54

。2、應(yīng)用效果3、知識產(chǎn)權(quán)情況四、經(jīng)濟效益及社會效益已授權(quán)的專利序號專利名稱知識產(chǎn)權(quán)類別1一種脈沖電磁水處理方法及其專用裝置發(fā)明專利2水膨體抗剪切強度檢測儀發(fā)明專利3預充填雙層篩管防砂管柱實用新型專利4雙擋板雙向關(guān)閉水溶控制器實用新型專利5油田油井雙層激光割縫防砂管實用新型專利6篩管式陶瓷濾砂管實用新型專利7粉末冶金濾膜濾砂管實用新型專利已通過實審和進入實審的專利3、知識產(chǎn)權(quán)情況本項目除專利以外，還有12項技術(shù)已被中石化列為一級專有技術(shù)。項目名稱知識產(chǎn)權(quán)類別國(區(qū))別備注可水解高彈性修井液暫堵劑發(fā)明專利中國通過實審油管柱分離器實用新型專利中國通過實審鉆井液用油溶性陽離子型廣譜暫堵劑發(fā)明專利中國進入實審高溫高壓玻璃微觀模型夾持器發(fā)明專利中國進入實審4、論文、專著、獲獎、人才培養(yǎng)★近幾年發(fā)表論文178篇，其中被SCI、EI等收錄

21

篇，被引用達79次以上，出版專著2部?！铽@省部級科技進步一等獎2項?！锱囵B(yǎng)了

23名博士生、近百名碩士研究生。四、經(jīng)濟效益及社會效益四、經(jīng)濟效益及社會效益5、對行業(yè)技術(shù)進步促進作用本項目經(jīng)歷6

年的產(chǎn)、學、研緊密聯(lián)合攻關(guān)，使創(chuàng)新技術(shù)經(jīng)受考驗，日趨成熟，目前形成了69項新規(guī)范、58

項企業(yè)標準，推動了我國石油勘探開發(fā)過程中“油層保護與改造技術(shù)”的行業(yè)技術(shù)進步，對實現(xiàn)油田“高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)”作出了重要貢獻。五、完成人情況序號姓名單位參加本項目的時間主要貢獻1蔣官澄教授中國石油大學(華東)1987～20061、占個人總工作量70％。

2、主持研究工作，制定研究路線、方案和計劃。3、在“油膜法”、“水解法”、“極化法”、“多要素融合法”的研發(fā)中作出了突出貢獻4、研究報告的主要編寫人。5、發(fā)明專利“鉆井液用油溶性陽離子型廣譜暫堵劑”的主要發(fā)明人；6、出版《疏松砂巖油藏保護新技術(shù)》專著1部。7、發(fā)表論文47篇。五、完成人情況序號姓名單位參加本項目的時間主要貢獻2曹鈞合教授級高工中國石化勝利油田1987～20061、占個人總工作量

70％。2、提出勝利油田鉆井液對油層損害嚴重的主要原因是：屏蔽暫堵技術(shù)不能實現(xiàn)對全油層封堵，對創(chuàng)建不需嚴格與油層孔徑匹配的“油膜法”“零損害”鉆井液技術(shù)作出了重要貢獻。3、對創(chuàng)建脈沖電磁水處理技術(shù)作出了重要貢獻，使處理后的水具有防垢、除垢、防膨、縮膨等功能。4、提出油層出砂空間的準確模擬是提高防砂效果的重要影響因素之一，并對“定量模擬和優(yōu)化設(shè)計”法作出了重要貢獻。5、制定勝利油田低滲、稠油等油藏的現(xiàn)場試驗方案和計劃，組織現(xiàn)場推廣應(yīng)用，并主要完成勝利油田低滲、稠油等油藏的現(xiàn)場報告編寫。五、完成人情況序號姓名單位參加本項目的時間主要貢獻3馬先平教授級高工中國石油大港油田1987～20061、占個人總工作量

70％。2、提出屏蔽暫堵技術(shù)的致命缺點是：需要暫堵粒子與油層孔徑嚴格匹配，以及無侵入鉆井液技術(shù)的弊端是形成膜的質(zhì)量差，對研發(fā)“零損害”鉆井液技術(shù)作出了重要貢獻。3、提出修井作業(yè)對油層損害嚴重的主要原因是：修井液“漏失”，對發(fā)明可水解高彈性修井技術(shù)作出了重要貢獻4、提出對損害油層解堵效果差的主要原因是：不能對油層損害類型和程度進行定量診斷，并對創(chuàng)新定量診斷技術(shù)作出了重要貢獻。5、發(fā)明專利“高溫高壓玻璃微觀模型夾持器”的主要發(fā)明人。6、制定大港油田現(xiàn)場試驗方案和計劃，組織現(xiàn)場推廣應(yīng)用，并主要完成大港油田現(xiàn)場報告編寫。五、完成人情況序號姓名單位參加本項目的時間主要貢獻4李曉清高工中國石化勝利油田1987～20061、占個人總工作量60％。2、提出勝利油田油層保護與改造技術(shù)存在的問題。3、對創(chuàng)新可水解高彈性修井液、脈沖電磁水處理技術(shù)、新型防砂工具的開發(fā)、油層出砂空間的定量模擬等具有重要貢獻。4、組織現(xiàn)場推廣應(yīng)用，編寫勝利防砂部分的現(xiàn)場研究報告。5郭雄華正高中國石化勝利油田1987～20061、占個人總工作量60％。2、對創(chuàng)新脈沖電磁水處理技術(shù)、新型防砂工具的開發(fā)、油層出砂空間的定量模擬等具有重要貢獻。3、編寫孤東油田現(xiàn)場研究報告。4、發(fā)明專利“一種脈沖電磁水處理方法及其專用裝置”的主要發(fā)明人，發(fā)表論文19篇。五、完成人情況序號姓名單位參加本項目的時間主要貢獻6李師濤高工

中國石化勝利油田1991～20061、占個人總工作量60％。2、提出現(xiàn)場存在的問題。3、提出以前的研究者們不能實現(xiàn)油田開發(fā)過程中，油層損害類型、程度診斷的主要原因是采取單方法診斷、以及未考慮油田開發(fā)過程的特殊性，對創(chuàng)新具定量診斷技術(shù)有重要貢獻。4、對創(chuàng)新出砂空間定量模擬具有重要貢獻。5、組織在勝利油田現(xiàn)場試驗及在全國其他油田推廣應(yīng)用。7紀朝鳳高工

中國石油大港油田1987～20061、占個人總工作量60％。2、發(fā)明專利“高溫高壓玻璃微觀模型夾持器”、“鉆井液用油溶性陽離子型廣譜暫堵劑”的主要發(fā)明人。3、組織在大港油田的現(xiàn)場試驗，及全國其他油田的推廣應(yīng)用。4、編寫并審核現(xiàn)場研究報告。五、完成人情況序號姓名單位參加本項目的時間主要貢獻8陳應(yīng)淋教授中國石油大學(華東)1989～20061、占個人總工作量60％。2、組織在勝利、大港油田的現(xiàn)場試驗。3、對出砂治理新技術(shù)、已損害油層解堵技術(shù)具有重要貢獻。4、實用新型專利“預充填雙層篩管防砂管柱”的主要發(fā)明人9譚河清教授中國石油大學(華東)1989～20061、占個人總工作