黑龙江自考石油工程专科油气层保护技术考试大纲.docx
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黑龙江自考石油工程专科油气层保护技术考试大纲
黑龙江省高等教育自学考试
石油工程(080106)专业(专科)
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油气层保护技术考试大纲
(课程代码7736)
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黑龙江省高等教育自学考试委员会办公室
二○○九年十月
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适用专业:
石油工程(专科);
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学时:
64
一、课程的性质、目的和任务
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油气层保护技术是石油工程专业的一门专业课。
学习这门课的任务是使学生掌握油气层损害的基本原因、评价方法及基本原理,了解油田生产开发过程中存在的损害问题,掌握油气层保护技术,防止油层损害,最大限度地提高采收率。
二、课程的基本要求
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通过本课程的学习要求学生能够做到如下几点:
1.掌握油气损害的基本原因;
2.掌握油气层损害的室内及现场评价方法及基本原理;
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3.掌握油田各作业环节中存在的损害问题及预防措施;
4.了解完井液作用及泡沫完井液的配制原理;
5.掌握储层粘土的类型、特点及其对油层损害的潜在影响;
6.熟悉粘土稳定剂的类型,了解其作用原理。
三、课程内容和考核目标
第一章绪论(2学时)
(一)学习目标
1.掌握油气层污染的损害;
2.掌握油气层损害的核心问题及特点;
3.理解并掌握储层保护研究和实施程序。
(二)课程内容
第1节储层保护的意义
1.储层损害的概念
2.油气层损害的核心问题
第2节国内外发展概况
第3节储层损害的类型及特点
1.储层损害的主要类型
1)按损害机理分:
外来固相进入地层,堵塞地层孔隙;地层微粒堵塞孔道;外来液体侵入地层,引起储层粘土水化膨胀,降低孔隙半径;外来液体侵入地层引起润湿反转、形成胶体或沉淀、形成乳状液等;外来液体侵入地层,造成含水饱和度增加,产生水锁现象。
2)按损害区的位置分:
个别井的表皮损害区;大面积的油层内部损害。
3)按损害效应分:
可恢复性永久损害;不可恢复性永久损害。
4)按损害项目分:
单项损害;复合损害。
5)按损害发生的时间分:
投产前损害;投产后损害。
2.储层损害的特点
1)危害严重;
2)损害机理复杂:
钻井液、完井液引起的损害;储层内部本身的潜在影响;工艺技术原因。
3)涉及领域较多
第4节储层研究和实施程序
1.储层保护的主要思路及其研究和实施程序
1)储层保护的主要思路
2)储层保护研究和实施程序
2.保护油层系统工程的技术思路及应坚持的原则
1)保护油气层系统工程的技术思路
2)研究时应注意的几个原则
(三)考核知识点
1.油层损害的概念、核心问题及其危害;
2.油层损害的主要原因;
3.油层损害的类型及特点;
4.储层保护的主要思路;
5.储层保护研究和实施程序;
6.储层保护的技术思路及应坚持的原则。
(四)考核要求
1.识记
(1)油层损害的概念;
(2)油层损害的核心问题;
(3)油层损害的类型及特点;
(4)储层保护应坚持的原则。
2.领会
(1)油层损害的危害;
(2)油层损害的主要原因;
(3)储层保护的主要思路;
(4)储层保护研究和实施程序。
3.简单应用
(1)储层保护的技术思路;
(2)储层保护研究和实施程序。
第二章 储层损害的评价方法(12学时)
(一)学习目标
1.掌握渗透率、有效渗透率、相对渗透率、表皮系数、流动效率、条件比等基本概念;
2.理解渗透率损害的基本原理:
理解油气层损害后平均渗透率的计算,了解油气层损害前后油井产量的计算方法;
3.熟悉并掌握和各种评价方法的意义及判断指标。
(二)课程内容
第1节渗透率的基本概念(3学时)
1.达西公式
2.绝对渗透率及其表达式
3.有效渗透率(又称为相渗透率)
4.相对渗透率
5.几种渗透率之间的关系及其实质
6.渗透率常用单位及其换算关系
第2节储层损害后井筒附近渗透率的变化(4学时)
1.储层损害的核心问题:
渗透率的下降。
2.达西公式在径向流上的应用
3.储层损害后平均渗透率及产量的计算
第3节储层损害的评价方法(5学时)
1.储层损害的评价方法分类及主要评价方法
2.表皮系数法:
表皮系数的定义式、物理意义、判断方法及其确定方法。
3.条件比法:
条件比的定义、判断方法及确定方法
4.产能比法:
产能比的定义、判断方法及其确定方法
5.流动效率法:
采油指数;流动效率的定义、确定方法及其用于储层损害的判断方法
6.污染系数法:
污染系数的定义、表达式及判断方法
7.污染半径法:
污染半径的定义、表达式及其用于储层损害的判断方法
8.六种评价方法的相互关系及其选择
9.用毛管数据评价储层损害法
1)离心法测毛管压力;
2)毛管力与饱和度的关系-毛管压力曲线,或毛管曲线;
3)评价方法-
指数
(三)考核知识点
1.渗透率、有效渗透率、相对渗透率、表皮系数、流动效率和条件比等基本概念;
2.达西公式和渗透率的公式及几种不同渗透率的含义;
3.表皮系数、条件比、产能比、采油指数、流动效率、污染系数、污染半径等参数的定义、表达式及用于判断储层损害的方法。
(四)考核要求
1.识记
(1)渗透率、有效渗透率、相对渗透率、表皮系数、流动效率与条件比等基本概念;
(2)达西公式和渗透率的公式;
(3)表皮系数、条件比、产能比、采油指数、流动效率、污染系数、污染半径等参数的定义及其表达式;
(4)几种不同储层损害评价方法及其判断标准。
2.领会
(1)几种不同渗透率的含义;
(2)达西公式和渗透率的公式的含义;
(3)几种储层损害评价参数之间的数学关系;
(4)几种不同储层损害评价方法之间的关系。
3.简单应用
(1)应用达西公式进行简单的计算;
(2)表皮系数及其它储层损害评价参数的计算;
(3)应用不同储层损害评价方法的计算公式计算相应的评价参数;
(4)应用损害或强化系数指数方程的计算和判断。
4.综合应用
(1)复杂地层渗透率的计算;
(2)表皮系数与储层渗透率降低之间的数学关系推导;
(3)应用达西公式推导油井产量公式;
(4)应用达西公式推导损害后油井产量公式。
第三章储层损害机理分析(16学时)
(一)学习目标
1.掌握储层损害相关的毛管力、贾敏效应、临界流速、临界盐度、润湿、润湿反转、润湿角、表面水化和渗透水化、粘土水化膨胀、微粒运移、固相损害、化学沉淀、水锁损害等概念;
2.熟悉粘土水化膨胀、微粒运移、水锁损害、贾敏效应、固相损害、化学沉淀及润湿反转等现象对油气层损害的影响;
3.熟悉各种损害的影响因素;
4.掌握各种损害的预防办法;
5.掌握桥堵剂类型及选择标准;
6.了解润湿性的概念及测量方法;
7.了解钻井液完井液组分对润湿性的影响。
(二)课程内容
第1节粘土水化膨胀对储层的影响(4学时)
1.粘土水化作用产生的原因
2.粘土水化膨胀的两个阶段:
表面水化膨胀;渗透水化膨胀
3.影响粘土水化膨胀的因素:
1)吸附的阳离子;2)粘土矿物的类型;3)粘土晶体部位;4)外来液体含盐量;5)外来液体处理剂的使用。
第2节微粒运移对储层的影响(**学时)
1.微粒运移的分类:
分散运移和颗粒运移。
2.微粒运移的观察方法
3.微粒运移的影响因素:
1)流体流速
;2)润湿性及表面张力;3)pH值的影响;4)含盐量;5)粘土表面阳离子类型的影响。
第3节外来液体引起的水锁损害(2学时)
1.含水饱和度与含油饱和度
2.油、水相对渗透率与含水饱和度的关系
3.水锁损害的定义及产生的原因:
1)水锁损害的定义
2)油藏岩石的毛管力
3)水锁损害的影响因素
第4节乳状液对储层的影响(2学时)
1.贾敏效应的定义
2.贾敏效应的计算及其影响因素
3.乳状液粘度对储层的影响:
乳状液粘度的计算公式-Richardson公式;乳状液粘度对油井产量的影响。
第5节外来固相对储层的损害(2学时)
1.影响固相损害的因素:
1)液体的滤失性;2)固相含量和类型;3)压差的影响;4)浸泡时间;5)油气层原始渗透率与固相损害的关系。
2.防止固相损害的办法:
1)减少浸泡时间;2)降低压差;3)降低固相含量;4)加桥堵剂,形成薄而致密的泥饼。
*桥堵剂及其选择。
3.固相损害的特点
第6节化学沉淀对储层的损害(2学时)
1.结垢:
分无机结垢和有机结垢两种。
1)无机结垢的原因
2)无机结垢及其预防:
防垢剂的作用原理:
a.增溶作用;b.分散作用;c.静电斥力作用;d.晶体畸变作用
3)有机沉淀物及其处理
2.铁离子沉淀
1)沉淀的原因:
①pH值改变;②铁离子与H2S反应;③与水中CO2反应;④铁离子与沥青质原油结合形成不溶性胶体沉淀。
2)铁离子稳定剂:
螯合剂、还原剂及pH值控制剂。
第7节润湿反转对储层的损害(2学时)
1.润湿反转的定义:
润湿、润湿反转、表面活性剂。
2.润湿反转的原因
3.润湿性的测量:
常用方法是润湿角法、Amott法及USBM法。
润湿角法、润湿方程为、Amott法和USBM法基本原理
4.钻井液及其组分对润湿性的影响
5.润湿反转的影响因素
1)表面活性剂的类型及浓度
2)储层岩石的类型及原始润湿状态;
3)地层水的pH值及矿化度;
4)油藏的温度和压力。
6.润湿反转与储层损害的关系
1)润湿性对油水相对渗透率的影响
2)润湿性对注水采收率的影响
7.防止钻井液引起润湿反转的方法
(三)考核知识点
1.与储层损害相关的毛管力、贾敏效应、临界流速、临界盐度、润湿、润湿反转、润湿角、表面水化和渗透水化、粘土水化膨胀、微粒运移、固相损害、化学沉淀、水锁损害等基本概念;
2.粘土水化膨胀、微粒运移、水锁损害、贾敏效应、固相损害、化学沉淀及润湿反转等因素对油气层损害的影响;
3.各种储层损害影响因素的作用机理;
4.各种储层损害的预防办法;
5.桥堵剂的类型及选择标准;
6.润湿性的概念与润湿性评价参数及其测量方法;
7.不同钻井液完井液组分对润湿性的影响。
(四)考核要求
1.识记
(1)毛管力、贾敏效应、润湿、润湿反转、润湿角、水锁损害、表面水化和渗透水化等基本概念。
(2)毛管力计算式及其各符号的意义;
(3)毛管力与油层损害的关系;
(4)贾敏效应计算式及其各符号的意义;
(5)桥堵剂及其选择;
(6)Richardson公式;
(7)不同润湿指数的定义式;
(8)润湿角和不同润湿指数与润湿性的关系。
2.领会:
(1)毛管力、贾敏效应、润湿、润湿反转、润湿角、水锁损害、表面水化和渗透水化等概念的物理含义;
(2)铁离子沉淀的原因;
(3)润湿指数及USBM指数的含义。
3.简单应用
(1)如何确定储层损害的原因;
(2)用Richardson公式计算乳状液粘度;
(3)贾敏效应与油层损害的关系;
(4)水锁损害的原因及其影响因素;
(5)无机结垢的原因分析;
(6)防垢剂的主要作用;
(7)微粒运移的影响因素分析。
4.综合应用
(1)油层损害的原因分析;
(2)应用润湿角、润湿指数及USBM指数判断润湿性。
第四章储层粘土矿物及其敏感性评价(16学时)
(一)学习目标
1.掌握储层粘土矿物的产状、结构、特点及对油气层的潜在影响;
2.理解粘土矿物的性质及影响因素;
3.掌握晶格取代、吸附、吸附量、物理吸附、化学吸附、水敏性、酸敏性、速敏性、盐敏性、离子交换吸附、阳离子交换容量及克氏渗透率等基本概念;
4.了解岩芯分析项目及方法;
5.掌握敏感性分析的项目、目的和方法;
6.掌握粘土稳定剂的类型及相应的作用原理,了解稳定剂的评价方法。
(二)课程内容
储层及其骨架颗粒、胶结物和基质的组成。
第1节储层中粘土矿物的产状(2学时)
粘土、粘土矿物及其存在形式
第2节储层中常见粘土矿物的晶体结构、特点及其危害(3学时)
储层中常见的粘土矿物是蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石及其混层矿物。
1.粘土矿物的两种基本构造单元:
1)硅氧四面体;2)铝氧八面体
2.粘土矿物的结构、特点及其对储层的潜在影响
1)高岭石;2)蒙脱石;3)伊利石;4)绿泥石;5)混层粘土矿物
第3节粘土矿物的性质(2学时)
1.粘土颗粒的带电性质
1)粘土颗粒的带电原因:
①晶格取代引起粘土带负电;②粘土表面的Al-OH在碱性条件下解离使粘土带负电;③断键使粘土带负电。
2)粘土颗粒的带电规律
2.粘土的吸附性能
1)物理吸附
2)化学吸附
3)物理吸附与化学吸附特征的比较
4)离子选择性吸附与离子交换性吸附
3.粘土的水化作用
第4节岩芯分析技术(2学时)
1.岩相学分析:
1)X-射线衍射分析;2)薄片分析;3)扫描电镜分析。
2.常规岩芯分析
1)孔隙度:
孔隙度与有效孔隙度。
岩芯梦轩阁
2)渗透率
3)饱和度:
含油百万读蒸馏法;②气相色谱法;③用毛管压力曲线算出含水饱和度及含油饱和度。
4)毛管压力曲线测定:
①半渗透隔板法;②离心法测定方法和③压汞法三种方法及其原理;
毛管压力曲线的用途:
a.对亲水岩石求束缚水饱和度;b.计算岩石孔喉大小分布;c.确定油藏岩石的润湿性-润湿指数和视接触角;
5)粒度和微粒分析
第5节储层敏感性分析(3学时)
1.静态敏感性实验:
了解岩芯的化学组分及油层对试验液体及其化学剂的敏感性。
2.水敏性评价试验:
等价液体渗透率(克氏渗透率)
。
水敏性评价试验步骤与评价方法
3.体积流量评价试验:
了解储层渗透率的变化与流动储层的流量之间的关系,研究储层孔道中胶结物的稳定性以及是否有微粒运移现象发生。
掌握试验测定程序。
4.流速敏感性试验:
测定储层中的液体在多大的流速下微粒才能发生运移-临界流速。
5.盐度评价试验:
目的、意义和试验方法。
6.酸敏性评价试验
1)酸敏性评价试验流程
2)评价方法及标准
7.系列液体的评价
8.钻井液评价试验
9.粘土阳离子交换容量的测定
10.酸溶性试验
11.微粒脱落试验:
目的和试验方法
12.膨胀试验:
帮助判断砂岩中粘土是否有膨胀性及膨胀程度。
了解其测量方法,主要有刻度玻管法、吸水膨胀法、膨胀仪法等。
第6节粘土稳定剂(4学时)
本节主要内容是粘土稳定剂及其分类,重点是掌握各种粘土稳定剂稳定粘土的作用原理。
1.酸类粘土稳定剂
2.无机盐(碱)类粘土稳定剂
3.多核羟桥络离子:
概念、作用机理及其优缺点。
4.阳离子表面活性剂类
5.有机阳离子聚合物类
6.评价粘土稳定的方法
7.对几种粘土稳定剂稳定粘土作用的认识
(三)考核知识点
1.储层粘土矿物的产状、结构、特点及对油气层的潜在影响;
2.粘土水化膨胀、定势离子、反离子、晶格取代、分散运移、颗粒运移、微粒运移、临界流速、临界盐度、分散质点式、薄膜式、搭桥式、硅氧四面体、铝氧八面体、离子交换吸附、阳离子交换容量、水敏性、速敏性、盐敏性和酸敏性等基本概念;
3.粘土矿物的性质及影响因素;
4.岩芯分析项目及方法;
5.岩芯敏感性分析的项目、目的和方法;
6.粘土稳定剂的类型及相应的作用原理;
7.不同粘土稳定剂的特点及其评价方法。
(四)考核要求
1.识记
(1)储层粘土矿物的产状、结构和特点;
(2)粘土水化膨胀、定势离子、反离子、晶格取代、分散运移、颗粒运移、微粒运移、临界流速、临界盐度、分散质点式、薄膜式、搭桥式、硅氧四面体、铝氧八面体、离子交换吸附、阳离子交换容量、水敏性、速敏性、盐敏性和酸敏性等基本概念;
(3)粘土矿物的性质及影响因素;
(4)岩芯分析项目及方法;
(5)岩芯敏感性分析的项目、目的和方法;
(6)各种敏感性的评价参数及其指标;
(7)粘土稳定剂的类型及各自特点。
2.领会
(1)储层粘土矿物结构与其性质之间的关系;
(2)储层粘土矿物的产状、结构、特点及对油气层的潜在影响;
(3)双电层理论;
(4)物理吸附与化学吸附的区别;
(5)不同粘土稳定剂的作用原理。
3.简单应用
(1)不同结构的粘土矿物晶体结构及其对储层敏感性影响分析;
(2)岩芯流动试验法评价粘土稳定剂的实验步骤及判断方法;
(3)阳离子交换容量的影响因素分析。
4.综合应用
(1)稳定粘土的方法;
(2)根据岩芯实验数据,通过计算来判断岩芯的敏感性;
第五章完井过程中的储层损害及保护技术(8学时)
(一)学习目标
1.掌握各向异性、完井方法、先期裸眼完井法和射孔完井法等基本概念;
2.掌握各种完井方法及其优缺点;
3.掌握各生产过程油气层的损害方式及其影响因素;
4.掌握各生产过程中减轻油气层损害的方法;
(二)课程内容
第1节完井方法对储层的影响(1学时)
完井过程的环节及完井方法。
完井方法主要有:
1.裸眼完井法:
1)先期裸眼完井
2)后期裸眼完井
3)裸眼完井法的优缺点
2.射孔完井法:
概念及其优缺点
3.衬管完井法
4.筛管完井法
5.砾石充填完井法
6.其它完井法
第2节钻开油气层过程中的储层损害(1学时)
1.损害来源:
钻井液中固相颗粒堵塞油气层;钻井液滤液与油气层岩石不配合伍引起的损害,包括水敏、盐敏和碱敏;表面吸附;润湿反转;钻井工艺。
2.影响储层损害的因素、预防措施和选择钻井液的原则
3.保护油气层的钻井工艺技术
第3节射孔对储层的影响(1学时)
1.射孔损害的方式:
1)射孔弹穿孔时的堵塞,主要是流芯堵塞;
2)射孔弹穿孔时产生压实作用,使渗透性下降;
3)射孔液带来的危害;
4)碎屑及固相堵塞;
5)地层各向异性。
2.影响射孔质量的因素及预防射孔损害的措施
第4节酸化过程中的储层损害(1学时)
1.酸化机理
1)孔隙酸化
2)前置液压裂酸化
3)酸化用酸。
4)酸与岩石的化学反应:
主要是不同岩石与盐酸或氢氟酸的反应。
与盐酸反应的岩石主要有:
方解石(石灰石)、白云岩和黄铁矿,与氢氟酸反应的岩石主要有石英、钠长石、钾长石、钙长石、高岭石和蒙脱石。
2.酸化过程对储层的损害问题
1)酸化过程中对储层的损害来源主要有:
①HF反应产物沉淀;
②铁反应物沉淀;
③酸化释放固体微粒,随流体运移,堵塞地层喉道;
④胶体残渣的堵塞;
⑤化学不配伍引起堵塞。
2)酸化过程对储层的损害:
①酸与油气层岩石和流体不配伍造成的损害
②不合理施工造成的损害
③添加剂选择不当造成油层损害
3)酸化过程储层损害的预防措施
第5节压裂过程中的储层损害(1学时)
1.压裂机理
2.影响压裂效果的因素
①裂缝堵塞;
②裂缝闭合导致产能下降;
③压裂液与储层以及储层中的液体配伍性。
3.对压裂液的要求
①滤失量少;②悬浮和携砂能力强;③摩阻低;④稳定性好;
⑤与油气层配伍性好;⑥残渣低;⑦易返排;⑧货源广,价格便宜。
第6节注水过程中的储层损害(1学时)
1.与水质有关的因素
①注入水与地层水不相容,生成化学沉淀而堵塞地层;
②产出水常含有某些粘土和其它微粒等悬浮物的堵塞;
③不稳定的盐类沉淀;
④细菌堵塞。
2.储层内的粘土矿物水化膨胀
3.腐蚀产生堵塞
4.测定水质的方法
第7节防砂(1学时)
1.油层出砂的原因
①储层内岩石胶结物被溶解;
②应力状态发生变化;
③储层流体的剪切作用。
4)开发原因
2.防砂方法
①对于易出砂的油井,开关井操作要平衡,避免油井压力激动;
②开采过程中,注意控制产量(即生产压差),限制储层流体的流动速度;
③酸化时,要防止破坏油层的结构,防止使用过浓的酸液;
④避免淡水大量进入储层,引起粘土水化膨胀,降低胶结强度,引起出砂;
⑤化学胶结防砂。
化学胶结防砂的步骤:
①预处理剂的注入;
②胶结剂的注入;
③增孔液的注入;
④胶结剂的固化。
3.砾石充填防砂方法及充填层的堵塞
4.其它防砂法及存在的问题
第8节其它作业对储层的损害(1学时)
1.修井作业
2.注水泥固井对油层的损害
1)固井质量和保护储层的关系
2)水泥浆对油气层损害原因分析。
3)保护技术
3.开采过程中的损害
4.提高采收率中的地层损害问题
1)注蒸汽采油引起的地层损害
2)化学驱造成的地层损害:
①聚合物引起的损害;②碱剂引起的地层损害;③表面活性剂引起的地层损害
3)气体混相和非混相驱过程中的地层损害
(三)考核知识点
1.各向异性、完井方法、先期裸眼完井法和射孔完井法等基本概念;
2.完井方法对油气层的影响;
3.钻开油气层对产层的损害;
4.射孔对油气层的影响;
5.酸化压裂对储层的影响;
6.注水过程中的储层损害;
7.其它作业对储层的损害;
8.生产过程中各种损害的预
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