第3章-油气层损害的室内评价

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1、第3章 油气层损害的室内评价,3.1 概述,3.2 油气层敏感性评价,3.3 工作液对储层损害评价,3.4 储层敏感性预测技术,速敏、水敏 、盐敏 、碱敏 、酸敏 、应力敏感 、温度敏感,静态损害、动态损害 、用多点渗透率仪测量损害程度 、其它评价实验,基本原理、能确定的储层敏感性和所需资料、应用情况、预测软件介绍,油气层损害室内评价的定义、目的和主要内容,3.1 概述,第3章 油气层损害的室内评价,油气层损害的室内评价是借助于各种仪器设备测定油气层岩石与外来工作液作用前后渗透率的变化，或者测定油气层物理化学环境发生变化前后渗透率的改变，来认识和评价油气层损害的一种重要手段 岩心分析是油气层损

2、害评价的一部分，其目的是弄清油气层潜在的损害因素和损害程度，并为损害机理分析提供依据。或者在施工之前比较准确地评价工作液对油气层的损害，这对于优化后续的各类作业措施和设计保护油气层系统工程技术方案，具有非常重要的意义 油气层损害的室内评价主要包括两个方面内容：在岩心分析基础上，油气层敏感性评价、工作液对油气层的损害评价,油气层损害的室内评价实验流程框图,3.1 概述,第3章 油气层损害的室内评价,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,油气层敏感性评价通常包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏等五敏实验。随着技术的不断发展，增加应力敏感实验和温度敏感实验，因此，油气层敏感性评价包括速

3、敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏感、温度敏感等七敏实验，其目的在于找出油气层发生敏感的条件和由敏感引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计、油气层损害机理分析和制定系统的油气层保护技术方案提供科学依据,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,3.2.1 速敏概念及目的,油气层的速敏性是指在钻井、测试、试油、采油、增产作业、注水等作业或生产过程中，当流体在油气层中流动时，引起油气层中微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象,对于特定的油气层，微粒运移造成的损害主要与油气层中流体的流动速度有关，因此速敏评价实验之目的在于 （1）找出由于流速作用导致微粒运移从而发生损害的临界流

4、速，以及找出由速度敏感引起的油气层损害程度 （2）为其它敏感实验及其它的各种损害评价实验，确定合理的实验流速提供依据。一般来说，由速敏实验求出临界流速后，可将其它各类评价实验的实验流速定为0.8倍临界流速，因此速敏评价实验必须要先于其它实验 （3）为确定合理的注采速度提供科学依据,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,3.2.1 速敏原理及实验方法,以不同的注入速度向岩心中注入实验流体，水速敏岩心用地层水，油速敏岩心用煤油或实际地层原油，并测定各个注入速度下岩心的渗透率，从注入速度与渗透率的变化关系上，判断油气层岩心对流速的敏感性，并找出渗透率明显下降的临界流速。如果流量Qi

5、-1对应的渗透率Ki-1，与流量Qi对应的渗透率Ki满足A式，说明已发生速度敏感，流量Qi-1即为临界流量 。而损害程度则用B式来计算,实验中要注意的是：对于采油井，要用煤油作为实验流体，并要求将煤油先经过干燥，再用白土除去其中的极性物质，然后用G5砂心漏斗过滤。对于注水井，应使用经过过滤处理的地层水（或模拟地层水）作为实验流体,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,3.2.2 水敏概念及目的,油气层中的粘土矿物在原始的地层条件下处在一定矿化度的环境中，当淡水进入地层时，某些粘土矿物就会发生膨胀、分散、运移，从而减小或堵塞地层孔隙和喉道，造成渗透率的降低。油气层的这种遇淡水后

6、渗透率降低的现象，称为水敏 水敏实验的目的是了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运移过程，找出发生水敏的条件及水敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,3.2.2 水敏原理及评价指标,首先用地层水测定岩心的渗透率Kf 然后再用次地层水测定岩心的渗透率Kw 最后用淡水测定岩心的渗透率 从而用来确定淡水引起岩心中粘土矿物的水化膨胀及造成的损害程度,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,在钻井、完井及其它作业中，各种工作液具有不同的矿化度，有的低于地层水矿化度，有的高于地层水矿化度 当高于地层水矿化度的工作液滤液进入

7、油气层后，将可能引起粘土的收缩、失稳、脱落 当低于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后，则可能引起粘土的膨胀和分散。这些都将导致油气层孔隙空间和喉道的缩小及堵塞，引起渗透率的下降从而损害油气层。这种由于矿化度变化引起渗透率下降的现象，称为盐敏 盐敏评价实验的目的是找出盐敏发生的条件，以及由盐敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据,3.2.3 盐敏概念及目的,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,通过向岩心注入不同矿化度等级的盐水（按地层水的化学组成配制），并测定各矿化度下岩心对盐水的渗透率，根据渗透率随矿化度的变化来评价盐敏损害程度，找出盐敏损害发生的条件。根据实

8、际情况，一般要作升高矿化度和降低矿化度两种盐敏评价实验。 （1）对于升高矿化度的盐敏评价实验，第一级盐水为地层水，将盐水按一定的浓度差逐级升高矿化度，直至找出临界矿化度或达到工作液的最高矿化度为止。如果矿化度Ci-1对应的渗透率Ki-1，与矿化度Ci对应的渗透率Ki满足A式，说明已发生盐敏，Ci-1即为临界矿化度 。而损害程度则用B式来计算,3.2.3 盐敏原理及评价指标,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,（2）对于降低矿化度的盐敏评价试验，第一级盐水仍为地层水，将盐水按一定的浓度差逐级降低矿化度，直至注入液的矿化度接近零为止，求出的临界矿化度。如果矿化度Ci-1对应的渗

9、透率Ki-1，与矿化度Ci对应的渗透率Ki满足A式，说明已发生速度敏感，Ci-1即为临界流量，而损害程度则用B式来计算,3.2.3 盐敏原理及评价指标,与部颁标准相比，该评价方法增加了升高矿化度的盐敏评价过程，但对地层水矿化度较高的油气层，由于工作液的矿化度一般不会超过地层水的矿化度，因此可以不评价矿化度升高产生的盐敏问题,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,地层水pH值一般呈中性或弱碱性，而大多数工作液的pH值在812之间，二次采油中的碱水驱也有较高的pH值。当高pH值流体进入油气层后，将造成油气层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏（主要是粘土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒）

10、，从而造成油气层的堵塞损害；此外，大量的氢氧根与某些二价阳离于结合会生成不溶物，造成油气层的堵塞损害，称为碱敏性 碱敏评价实验之目的是找出碱敏发生的条件，主要是临界pH值，以及由碱敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据,3.2.4 碱敏概念及目的,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,3.2.4 碱敏原理及评价指标,过注入不同pH值的地层水并测定其渗透率，根据渗透率的变化来评价碱敏损害程度，找出碱敏损害发生的条件 （1）不同pH值盐水的制备。根据实际情况，一般要从地层水的pH值开始，逐级升高pH值，最后一级盐水的pH值可定为12 （2）将选好的岩心抽真空饱和第一级

11、盐水，并浸泡2024h，在低于临界流速的条件下，用第一级盐水测出岩心稳定的渗透率 （3）注入第二级盐水，浸泡2024h，在低于临界流速的条件下，用第二级盐水测出岩心稳定的渗透率 （4）改变注入盐水的级别，重复第（3）步，直至测出最后一级盐水处理后的岩心的稳定渗透率 如果pHi-1盐水的渗透率Ki-1与盐水pHi的渗透率Ki之间满足式A的条件，说明已发生碱敏，即为临界pH值。损害程度的计算方法见式B,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,酸化是油田广泛采用的解堵和增产措施。酸液进入油气层后，一方面可改善油气层的渗透率，另一方面又与油气层中的矿物及地层流体反应产生沉淀并堵塞油气层

12、的孔喉。油气层的酸敏性是指油气层与酸作用后引起渗透率降低的现象 酸敏实验的目的是研究各种酸液的酸敏程度，其本质是研究酸液与油气层的配伍性，为油气层基质酸化和酸化解堵设计提供依据,3.2.5 酸敏概念及目的,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,现行部颁标准的具体作法 （1）用地层水正向测基础渗透率K1 （2）反向注入0.51.0倍孔隙体积的酸液，关闭阀门反应13h （3）用地层水正向测出恢复渗透率K2,3.2.5 酸敏原理及评价指标,建议将这种作法改为 （1）用地层水正向测基础渗透率，再用煤油测出酸作用前的渗透率K1 （2）反向注入0.51.0倍孔隙体积的酸液 （3）用煤油正

13、向测出恢复渗透率K2,酸敏实验包括鲜酸（一定浓度的盐酸、氢氟酸、土酸）和残酸（可用鲜酸与另一块岩心反应后制备）的敏感实验。用实验所测的两个渗透率和计算的比值来评价酸敏程度,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,五敏实验结果的应用,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,3.2.6 应力敏感概念及目的,应力敏感性是考察在施加一定的有效应力时，岩样的物性参数随应力变化而改变的性质。它反映了岩石孔隙几何学及裂缝壁面形态对应力变化的响应 应力敏感性评价的目的 （1）准确地评价储层，通过模拟围压条件测定孔隙度可以将常规孔隙度值转换成原地应力条件，有助于储量评价 （2）求

14、出岩心在原地条件下的渗透率，便于建立岩心渗透率与测试渗透率间的关系，对认识测试渗透率和地层电阻率也有帮助 （3）为确定合理的生产压差提供依据,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,应力敏感性评价的具体方法 （1）选择实验岩心，测量长度、直径等 （2）选择有效应力实验点分别为 800 psi、1000 psi、2000 psi、3000 psi、4000psi、5000psi、6000psi、7000psi （3）用氮气测出各实验应力i值下的渗透率Ki和孔隙度,3.2.6 应力敏感原理及评价指标,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,3.2.6 应力敏感原理及

15、评价指标,为了清晰地反映应力敏感性的不同，用无量纲渗透率（Ki/K1000)的立方根与应力(i/1000)的对数作图，可得与的线性关系,Ss值的增加，意味着有效应力的影响增大，即岩心的应力敏感性变强，通过Ss值可以较直观地说明岩心的应力敏感性强弱。指标可参照下表,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,在钻井、完井过程中，由于外来流体进入油气层，可使近井筒附近的地层温度下降，从而对地层产生一定的影响，主要体现在以下几个方面 （1）由于地层温度下降，导致有机结垢 （2）由于地层温度下降，导致无机结垢 （3）由于地层温度下降，导致地层中的某些矿物发生变化 温度敏感就是指由于外来流体

16、进入地层引起温度下降从而导致地层渗透率发生变化的现象 实验的目的就在于研究这种温度敏感引起的地层损害程度，外来流体对地层的“冷却效应”,3.2.7 温度敏感概念及目的,3.2 油气层敏感性评价,第3章 油气层损害的室内评价,3.2.7 温度敏感原理,温度敏感性评价比较复杂，整个实验装置都必须在恒温箱内完成。实验流体有两类，一类是用地层水来进行实验，另一类是用地层原油来进行实验,（1）选择实验岩心，测量长度、直径等 （2）选择实验温度点分别为 T1（地层温度）、T2、T3、T4、T5、T6（地面温度）。每点之间的温差为（T6-T1）/5 （3）在实验温度点T1时，在低于临界流速的条件下，用地层水测出岩心稳定的渗透率K1 （4）改变实验温度（必须保持恒温2h以上），重复第（3）步，直至测出最后一个实验温度点T6所对应的岩心稳定渗透率K6,（1）选择实验岩心，测量长度、直径等 （2）选择实验温度点分别为 T1（地层温度）、T2、T3、T4、T5、T6（地面温度）。每点之间的温差为（T6-T1）/5 （3）岩心抽真空饱和地层水 （4）在实验温度点T1时，在低于临界流速的条件下，用地层原油测出岩心稳定的渗透率K1 （5）改变实验温度（必须保持恒温2h以上），重复第（4）步，直至测出最后一个实验温度点T6所对应的原油稳定的有效渗透率K6,