内容简介
《超深缝洞型碳酸盐岩油藏采油工程新技术与新方法》主要介绍了碳酸盐岩缝洞型油藏采油工程新技术与新方法方面的主要进展，包括超深碳酸盐岩油藏酸压新技术、缝洞型油藏堵水新技术、缝洞型油藏流道调整改善水驱新技术、超深井人工举升新技术、超稠油开采新理论与新技术、油田防腐新技术。
精彩书摘
第1章 绪论
碳酸盐岩油藏是当今世界*重要的油气勘探开发领域之一[1]，占全球已探明石油储量的52%，占全球油气总产量的60%。截至2015年底，中国碳酸盐岩油藏累计探明石油地质储量29.34亿t，是我国油气勘探开发和油气增储上产的重要领域[2]。中国缝洞型碳酸盐岩油藏主要分布在塔里木盆地[3]，缝洞型碳酸盐岩油藏地质特征复杂，主要体现在缝和洞的多尺度性、分布多样性、连通及组合复杂性。复杂的地质特征决定了该类介质中流体流动的复杂性，直接导致缝洞型碳酸盐岩油藏开发特征及开发模式与碎屑岩油藏有巨大差别[4]。塔河油田是缝洞型油藏的典型代表，1984年塔里木盆地沙参2井获得高产油气流，实现了中国古生代海相碳酸盐岩油藏重大突破，成为中国油气勘探史上的重要里程碑；1990年沙23井发现了中国**个古生代超深层海相特大型油田——塔河油田；1997年塔河油田投入开发，目前已建成世界上*大的缝洞型油藏原油生产基地，年产油气能力已达900万t油当量。因此，缝洞型碳酸盐岩油藏的开发潜力巨大，合理高效开发此类油藏，对我国油气资源的可持续发展具有重大意义。
1.1 超深缝洞型碳酸盐岩油藏特征
塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏埋藏较深，地层条件极为苛刻，给缝洞型油藏采油气工程技术带来巨大的挑战。
1. 储集体成因受构造变形与岩溶共同作用，以缝洞为储集流动空间，基质基本无贡献
在海相碳酸盐条件下化学沉积形成致密基岩，后经构造与岩溶共同的改造作用，形成以溶洞为储集空间、以裂缝为流动通道的储集体，基质孔隙度在1%～7%，渗透率小于0.1×10–3μm2，基质的储集流动贡献极小，70%以上油井需要酸压沟通建产。
2. 储集体空间尺度从几微米到几十米，储集体非均质性极强
文献调研显示[5]，缝洞型油藏实钻未充填大型溶洞尺度可达29m，测井解释未充填大型溶洞尺度可达37m。实钻岩心的*大充填溶洞20m，测井解释的*大填充溶洞73m。实钻岩心上可见直径5cm的溶蚀孔。储集体裂缝以高角度缝和垂直缝为主，占裂缝总数的90%以上，裂缝倾角集中在60°以上，水平缝和低角度缝不发育。天然裂缝宽度变化较大，从小于1mm到15mm不等，主要集中在5mm以内。而孔隙型和裂缝-孔隙型油藏主要是微米级孔隙或微米到毫米级孔隙-裂缝的组合。
3. 空腔流-管流-渗流耦合，重力主导，流动特征极为特殊
缝洞集合体中既有几十米溶洞的空腔流，也有毫米、微米级裂缝中的管流与渗流。据不完全统计[5]：90%以上储量集中在溶洞，空腔流的影响比重极大，重力作用明显强于毛细管力。只有30%的井直接钻遇溶洞投产，70%的井需改造建立井洞沟通形成产能，裂缝的管流和渗流对溶洞间油气流动具有重要贡献。
4. 储集体在三维空间上分布复杂，变化极快，不具备统一油水界面
缝洞储集体受多期构造和岩溶作用的交互叠加，在不同区带上经历了不同程度的岩溶叠加或岩溶破坏，纵向上有岩溶作用分带，平面上受断裂控制呈条带状发育，具有明显的分区分带特点。按岩溶类型可划分为断控岩溶、古河道岩溶、风化壳岩溶。纵向上多期岩溶存在一定的分段性，缝洞复杂的空间展布，导致充注过程的排水差异，形成各种形态和不同体量的封存水，每个缝洞都有*立的油水关系[6，7]。与常规孔隙型和裂缝-孔隙型油藏是连续分布、分层良好、具有统一油水界面的储集体实质不同。
5. 受复杂油气充注影响，油藏流体性质变化极大
缝洞型油藏的形成存在多期油气运移、充注与重力分异[8]，原油性质差异极大。以塔里木盆地为例，原油密度可从轻质油的0.8g/cm3到高黏重质油的1.08g/cm3，50℃下地面脱气原油黏度*高可达1×107mPa？s。海相沉积环境下，地层水矿化度普遍在1×105～2×105mg/L。
1.2 缝洞型油藏采油工程技术难点
碳酸盐岩缝洞型油藏复杂的储集体结构多样、连通性复杂，储集体空间发育情况极其不确定，其油气水关系及剩余油分布类型也十分复杂，给油田采油工程技术带来巨大的挑战，需要紧密结合储集空间尺度非均质性、储集体类型、缝洞体形状及空间分布、缝洞体分割性、储集体与生产井的空间配置关系[9，10]，探索发展特色的采油工程技术。
1. 非均质性导致传统酸压工艺难以实现缝洞井周储量有效控制
缝洞储集体发育展布受控于构造和岩溶作用，缝洞体的外部轮廓、空间位置、体积大小及内部结构精确认识难度高，单靠一次钻井难以高效控制井周储量，传统酸压工艺条件下形成的双翼单缝覆盖范围有限[11]，动用程度低，要提高稳产能力，需充分沟通天然裂缝，增大改造范围，实现单向变多向、单缝变多缝，增大人工裂缝波及范围，提高酸压中靶率及酸压改造效果，从而提高油田的储量动用率。
2. 油水赋存复杂，导致堵水、注水扩大波及增效难
缝洞在空间上的展布极不规则，平面分布存在“点”“线”“面”多种形态，纵向上多套缝
目录
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前言
第1章 绪论 1
1.1 超深缝洞型碳酸盐岩油藏特征 1
1.2 缝洞型油藏采油工程技术难点 2
1.3 缝洞型油藏采油工程技术进展 3
参考文献 5
第2章 超深碳酸盐岩油藏酸压新技术 7
2.1 高温新型缓速酸液 7
2.1.1 有机交联酸 7
2.1.2 固体包裹酸 12
2.1.3 纳米干液酸 23
2.2 裂缝屏蔽高通道酸压技术 26
2.2.1 屏蔽高通道酸压机理 26
2.2.2 裂缝屏蔽遮挡剂材料 27
2.2.3 裂缝屏蔽酸压工艺参数优化 30
2.2.4 裂缝部分屏蔽酸蚀导流能力 34
2.3 定点定向喷射酸压技术 34
2.3.1 定点定向喷射工具 35
2.3.2 碳酸盐岩喷酸穿透能力实验 42
2.3.3 定点定向喷射酸压工艺及应用 43
参考文献 46
第3章 缝洞型油藏堵水新技术 47
3.1 功能型堵水技术 47
3.1.1 3D疏水颗粒堵水技术 47
3.1.2 形状记忆材料堵水技术 62
3.2 低成本堵水技术 70
3.2.1 低成本矿粉凝胶堵水技术 71
3.2.2 低成本颗粒堵水技术 83
参考文献 92
第4章 缝洞型油藏流道调整改善水驱新技术 94
4.1 油基树脂增强架桥改善水驱技术 94
4.1.1 油基树脂体系的研发与评价 94
4.1.2 油基树脂的矿场应用 107
4.2 软弹体颗粒过盈架桥改善水驱技术 108
4.2.1 软弹体颗粒的研发与性能评价 108
4.2.2 软弹体颗粒的工业化加工 114
4.2.3 软弹体颗粒的矿场应用 115
4.3 塑弹体颗粒复配增强架桥改善水驱技术 115
4.3.1 塑弹体颗粒的研发与评价 115
4.3.2 塑弹体颗粒工业化加工 123
4.3.3 塑弹体颗粒的矿场应用 124
参考文献 125
第5章 超深井人工举升新技术 127
5.1 超深井人工举升地面技术 127
5.1.1 超长冲程地面抽油机技术 127
5.1.2 地面新型控制系统 140
5.2 超深井人工举升井下技术 146
5.2.1 井下超长冲程举升泵 146
5.2.2 井下新型举液器 149
5.3 超深井健康评价体系 156
5.3.1 机采井健康评价体系的建立思路 156
5.3.2 机采井健康评价指标的选取和赋值 156
5.3.3 健康评价体系的现场应用 164
参考文献 168
第6章 超稠油开采新理论与新技术 170
6.1 超稠油胶体不稳定理论方法 170
6.1.1 影响石油胶体稳定性的因素 170
6.1.2 原油胶体的结构模型 173
6.1.3 原油胶体稳定性评价方法 174
6.1.4 超稠油胶体不稳定理论方法的建立与应用 183
6.2 超稠油井筒油水两相垂直管流流动特征 187
6.2.1 油水两相流流型研究方法 188
6.2.2 油水两相流流动特征研究 188
6.3 超稠油地面热处理改质技术可行性论证 203
6.3.1 稠油地面热处理改质技术可行性 203
6.3.2 稠油地面热处理改质经济可行性 212
参考文献 254
第7章 油田防腐新技术 257
7.1 井下防腐技术 257
7.1.1 井下耐高温牺牲阳极的阴极保护技术 257
7.1.2 耐高温稠油掺稀缓蚀剂 259
7.1.3 井下投捞存储式腐蚀监测技术 262
7.2 地面防腐技术 264
7.2.1 含铜抗菌钢防腐技术 264
7.2.2 软管翻转管道防腐修复技术 267
7.2.3 纳米涂层防腐技术 269
参考文献 273
试读
第1章 绪论
碳酸盐岩油藏是当今世界*重要的油气勘探开发领域之一[1]，占全球已探明石油储量的52%，占全球油气总产量的60%。截至2015年底，中国碳酸盐岩油藏累计探明石油地质储量29.34亿t，是我国油气勘探开发和油气增储上产的重要领域[2]。中国缝洞型碳酸盐岩油藏主要分布在塔里木盆地[3]，缝洞型碳酸盐岩油藏地质特征复杂，主要体现在缝和洞的多尺度性、分布多样性、连通及组合复杂性。复杂的地质特征决定了该类介质中流体流动的复杂性，直接导致缝洞型碳酸盐岩油藏开发特征及开发模式与碎屑岩油藏有巨大差别[4]。塔河油田是缝洞型油藏的典型代表，1984年塔里木盆地沙参2井获得高产油气流，实现了中国古生代海相碳酸盐岩油藏重大突破，成为中国油气勘探史上的重要里程碑；1990年沙23井发现了中国**个古生代超深层海相特大型油田——塔河油田；1997年塔河油田投入开发，目前已建成世界上*大的缝洞型油藏原油生产基地，年产油气能力已达900万t油当量。因此，缝洞型碳酸盐岩油藏的开发潜力巨大，合理高效开发此类油藏，对我国油气资源的可持续发展具有重大意义。
1.1 超深缝洞型碳酸盐岩油藏特征
塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏埋藏较深，地层条件极为苛刻，给缝洞型油藏采油气工程技术带来巨大的挑战。
1. 储集体成因受构造变形与岩溶共同作用，以缝洞为储集流动空间，基质基本无贡献
在海相碳酸盐条件下化学沉积形成致密基岩，后经构造与岩溶共同的改造作用，形成以溶洞为储集空间、以裂缝为流动通道的储集体，基质孔隙度在1%～7%，渗透率小于0.1×10–3μm2，基质的储集流动贡献极小，70%以上油井需要酸压沟通建产。
2. 储集体空间尺度从几微米到几十米，储集体非均质性极强
文献调研显示[5]，缝洞型油藏实钻未充填大型溶洞尺度可达29m，测井解释未充填大型溶洞尺度可达37m。实钻岩心的*大充填溶洞20m，测井解释的*大填充溶洞73m。实钻岩心上可见直径5cm的溶蚀孔。储集体裂缝以高角度缝和垂直缝为主，占裂缝总数的90%以上，裂缝倾角集中在60°以上，水平缝和低角度缝不发育。天然裂缝宽度变化较大，从小于1mm到15mm不等，主要集中在5mm以内。而孔隙型和裂缝-孔隙型油藏主要是微米级孔隙或微米到毫米级孔隙-裂缝的组合。
3. 空腔流-管流-渗流耦合，重力主导，流动特征极为特殊
缝洞集合体中既有几十米溶洞的空腔流，也有毫米、微米级裂缝中的管流与渗流。据不完全统计[5]：90%以上储量集中在溶洞，空腔流的影响比重极大，重力作用明显强于毛细管力。只有30%的井直接钻遇溶洞投产，70%的井需改造建立井洞沟通形成产能，裂缝的管流和渗流对溶洞间油气流动具有重要贡献。
4. 储集体在三维空间上分布复杂，变化极快，不具备统一油水界面
缝洞储集体受多期构造和岩溶作用的交互叠加，在不同区带上经历了不同程度的岩溶叠加或岩溶破坏，纵向上有岩溶作用分带，平面上受断裂控制呈条带状发育，具有明显的分区分带特点。按岩溶类型可划分为断控岩溶、古河道岩溶、风化壳岩溶。纵向上多期岩溶存在一定的分段性，缝洞复杂的空间展布，导致充注过程的排水差异，形成各种形态和不同体量的封存水，每个缝洞都有*立的油水关系[6，7]。与常规孔隙型和裂缝-孔隙型油藏是连续分布、分层良好、具有统一油水界面的储集体实质不同。
5. 受复杂油气充注影响，油藏流体性质变化极大
缝洞型油藏的形成存在多期油气运移、充注与重力分异[8]，原油性质差异极大。以塔里木盆地为例，原油密度可从轻质油的0.8g/cm3到高黏重质油的1.08g/cm3，50℃下地面脱气原油黏度*高可达1×107mPa？s。海相沉积环境下，地层水矿化度普遍在1×105～2×105mg/L。
1.2 缝洞型油藏采油工程技术难点
碳酸盐岩缝洞型油藏复杂的储集体结构多样、连通性复杂，储集体空间发育情况极其不确定，其油气水关系及剩余油分布类型也十分复杂，给油田采油工程技术带来巨大的挑战，需要紧密结合储集空间尺度非均质性、储集体类型、缝洞体形状及空间分布、缝洞体分割性、储集体与生产井的空间配置关系[9，10]，探索发展特色的采油工程技术。
1. 非均质性导致传统酸压工艺难以实现缝洞井周储量有效控制
缝洞储集体发育展布受控于构造和岩溶作用，缝洞体的外部轮廓、空间位置、体积大小及内部结构精确认识难度高，单靠一次钻井难以高效控制井周储量，传统酸压工艺条件下形成的双翼单缝覆盖范围有限[11]，动用程度低，要提高稳产能力，需充分沟通天然裂缝，增大改造范围，实现单向变多向、单缝变多缝，增大人工裂缝波及范围，提高酸压中靶率及酸压改造效果，从而提高油田的储量动用率。
2. 油水赋存复杂，导致堵水、注水扩大波及增效难
缝洞在空间上的展布极不规则，平面分布存在“点”“线”“面”多种形态，纵向上多套缝
