《保护油气层本科教学4章c0415A》由会员分享，可在线阅读，更多相关《保护油气层本科教学4章c0415A（182页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、教学目的与要求教学目的与要求了解储层损害机理的分类及其依据。了解储层损害机理的分类及其依据。掌握储层损害机理的主要类型及其特点；掌握储层损害机理的主要类型及其特点；初步掌握各类作业造成储层损害的机理与特点；初步掌握各类作业造成储层损害的机理与特点；掌握储层发生水敏、盐敏、碱敏、酸敏的损害掌握储层发生水敏、盐敏、碱敏、酸敏的损害 的潜在因素与工程因素（外因）；的潜在因素与工程因素（外因）；第一节第一节 概述概述地层损害（油气层损害）的定义 在油气钻井、完井、生产、增产、在油气钻井、完井、生产、增产、EOR 等全过等全过程中的每一个作业环节，发生流体产出或注入能力显程中的每一个作业环节，发生流体产
2、出或注入能力显著下降的现象（或作用）著下降的现象（或作用）多在井壁附近，也可以在井间多在井壁附近，也可以在井间渗流通道渗流通道孔隙和孔隙和/ /或裂缝或裂缝油气或注入的驱替流体油气或注入的驱替流体l当探井落空、油气井产量快速递减、注入井注入能当探井落空、油气井产量快速递减、注入井注入能力下降，人们首先想到的是油气层可能被损害。力下降，人们首先想到的是油气层可能被损害。l随着勘探开发的地质对象越来越复杂（规模变小，随着勘探开发的地质对象越来越复杂（规模变小，储层致密、深层高温高压、老油气田压力严重衰储层致密、深层高温高压、老油气田压力严重衰竭），探井成功率降低，开发作业成本增加，使竭），探井成功
3、率降低，开发作业成本增加，使得油气层损害研究更加倍受关注。得油气层损害研究更加倍受关注。引 言引 言l油气层被钻开之前，在油气藏温度压力环境下，岩石矿油气层被钻开之前，在油气藏温度压力环境下，岩石矿物和地层流体处于一种物理、化学的平衡状态。物和地层流体处于一种物理、化学的平衡状态。l钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都能钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，导致油气层损害。造成油气井产能下降，导致油气层损害。引 言l揭示油气层损害机理，不仅要研究油气层固有的工
4、程地揭示油气层损害机理，不仅要研究油气层固有的工程地质特征和油气藏环境（内因），而且还应研究这些内因质特征和油气藏环境（内因），而且还应研究这些内因在各种作业条件下（外因）产生损害的具体过程。在各种作业条件下（外因）产生损害的具体过程。l损害机理研究以岩心分析、敏感性评价、工作液损损害机理研究以岩心分析、敏感性评价、工作液损害模拟实验和矿场评价为依托，通过综合分析，诊害模拟实验和矿场评价为依托，通过综合分析，诊断油气层损害发生的具体环节、主要类型及作用过断油气层损害发生的具体环节、主要类型及作用过程，最后要提出有针对性的保护技术和解除损害的程，最后要提出有针对性的保护技术和解除损害的措施建议。
5、措施建议。一、地层损害机理的定义一、地层损害机理的定义 地层（油气层）损害机理就是油气层损害地层（油气层）损害机理就是油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。过程。 l油气井生产或注入井注入能力下降现象的原因及其作用的物理、化学、生物变化过程称为油气层损害机理l油气层损害实质就是储层孔隙结构变化导致的渗透率下降l渗透率下降包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变，孔隙结构变差）和相对渗透率的下降 外因：指在施工作业时任何能够引起油气层微观外因：指在施工作业时任何能够引起油气层微观结构原始状态发生改变，并使得油气层的原始渗结构原始状态发生改变
6、，并使得油气层的原始渗透率等降低的各种外部作业条件。透率等降低的各种外部作业条件。二、油气层损害的内外因油气层损害的内外因 （潜在因素和诱发因素潜在因素和诱发因素） 内因：是指油气层本身的岩性、物性及油气水流内因：是指油气层本身的岩性、物性及油气水流体性质等造成损害的原因。体性质等造成损害的原因。 三、油气层损害机理的分类三、油气层损害机理的分类 按损害因素分类按损害因素分类（内因与外因）（内因与外因）按敏感性矿物分类按敏感性矿物分类 （从岩矿学角度的分类）（从岩矿学角度的分类）按损害原因分类按损害原因分类 （我国张绍槐、罗平亚教授从流体侵入造成地层损害（我国张绍槐、罗平亚教授从流体侵入造成地
7、层损害角度的分类）角度的分类） 三种主要的分类三种主要的分类 按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类（据（据L.Alegve,1989)原因与来源原因与来源机理机理地层损害类型地层损害类型1 1、固相侵入、固相侵入（1 1）类型）类型粘土、钻屑、粘土、钻屑、加重材料、堵漏材料、加重材料、堵漏材料、固体沉淀、有机物固体沉淀、有机物（2 2）来源）来源钻井液、完井液、钻井液、完井液、修井液、注入水、修井液、注入水、酸化压裂液酸化压裂液物理物理堵塞堵塞按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类（据（据
8、（据（据L.Alegve,1989)L.Alegve,1989)原因与来源原因与来源机理机理地层损害类型地层损害类型2 2、流体侵入、流体侵入（1 1）流体类型）流体类型原油、水、化学剂原油、水、化学剂（2 2）来源）来源钻井液钻井液水泥浆滤液水泥浆滤液完井液和修井液完井液和修井液注入水注入水化学化学物理物理生物生物地层水水质变化地层水水质变化沥青质沉淀沥青质沉淀蜡堵蜡堵水堵或水锁水堵或水锁生成乳状液生成乳状液岩石润湿性变化岩石润湿性变化流体饱和度变化流体饱和度变化原生粘土被破坏原生粘土被破坏按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对
9、地层损害机理的分类（据（据（据（据L.Alegve,1989)L.Alegve,1989)原因与来源原因与来源机理机理地层损害类型地层损害类型按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类（据（据（据（据L.Alegve,1989)L.Alegve,1989)原因与来源原因与来源机理机理地层损害类型地层损害类型按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类按损害因素对地层损害机理的分类（据（据（据（据L.Alegve,1989)L.Alegve,1989)原因与来源原因与来源机
10、理机理地层损害类型地层损害类型按敏感性矿物分类按敏感性矿物分类（对地层损害的分类）（对地层损害的分类）（对地层损害的分类）（对地层损害的分类）按敏感性矿物分类按敏感性矿物分类（对地层损害的分类）（对地层损害的分类）（对地层损害的分类）（对地层损害的分类）按损害原因分类按损害原因分类（张绍槐、罗平亚教授对地层损害的分类张绍槐、罗平亚教授对地层损害的分类张绍槐、罗平亚教授对地层损害的分类张绍槐、罗平亚教授对地层损害的分类）l外来流体与地层岩石的作用外来流体与地层岩石的作用l外来流体与地层流体的作用外来流体与地层流体的作用外来流体中固相颗粒的侵入与堵塞外来流体中固相颗粒的侵入与堵塞工作液侵入造成的敏
11、感性损害工作液侵入造成的敏感性损害储层内部微粒运移造成的地层损害储层内部微粒运移造成的地层损害出砂出砂细菌堵塞细菌堵塞l外来流体与地层流体的作用外来流体与地层流体的作用按损害原因分类按损害原因分类（张绍槐、罗平亚教授对地层损害的分类张绍槐、罗平亚教授对地层损害的分类张绍槐、罗平亚教授对地层损害的分类张绍槐、罗平亚教授对地层损害的分类）乳化堵塞乳化堵塞无机结垢堵塞无机结垢堵塞有机结垢堵塞有机结垢堵塞铁锈与腐蚀产物的堵塞铁锈与腐蚀产物的堵塞地层内固相沉淀的堵塞地层内固相沉淀的堵塞第二节第二节 油气层潜在损害因素油气层潜在损害因素主要讨论主要讨论 储渗空间特征储渗空间特征 敏感性矿物敏感性矿物 岩石
12、表面性质岩石表面性质 流体性质流体性质等对油气层损害的影响等对油气层损害的影响 一、油气层储渗空间一、油气层储渗空间 储集空间储集空间渗流通道渗流通道喉喉 道道孔隙结构孔隙结构主要是孔隙主要是孔隙主要是喉道主要是喉道是指两个颗粒间连通的狭窄部分是指两个颗粒间连通的狭窄部分孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系孔隙度孔隙度渗透率渗透率油气层储渗空间与油气层损害之间的关系油气层储渗空间与油气层损害之间的关系l孔孔喉喉越越大大，固固相相颗颗粒粒侵侵入入的的深深度度就就越越深深，损损害害程程度度可可能能就就越越大；大；l孔喉弯曲程度越大，喉道越易受到损
13、害；孔喉弯曲程度越大，喉道越易受到损害；l孔隙连通性越差，油气层受到损害越大；孔隙连通性越差，油气层受到损害越大；l储储层层孔孔喉喉越越细细，滤滤液液或或入入井井流流体体造造成成的的水水锁锁、贾贾敏敏等等损损害害的的程程度越大；度越大；l储储层层渗渗透透率率越越低低，孔孔隙隙度度越越小小，储储层层受受固固相相颗颗粒粒堵堵塞塞的的可可能能性性和和程程度度越越大大，反反之之，储储层层受受到到粘粘土土水水化化膨膨胀胀、分分散散运运移及水锁和贾敏损害的可能性和程度越大移及水锁和贾敏损害的可能性和程度越大。二、油气层的敏感性矿物二、油气层的敏感性矿物1 1、定义和特点、定义和特点 容容易易与与流流体体发
14、发生生物物理理和和化化学学作作用用，并并导导致致油油气气层层渗渗透透性性降降低低的的储储层层矿矿物物称称为为油油气层敏感性矿物。气层敏感性矿物。 特点特点：粒径很小：粒径很小(伊/蒙间层矿物伊利石高岭石、绿泥石3）当油气层中水敏性矿物含量及存在状态均相似时，高渗透油气层的水敏性损害比低渗油气层的水敏性损害要低些油气层水敏性损害的规律4）工作液的矿化度越低，引起油气层的水敏性损害越强；工作液的矿化度降低速度越大，油气层的水敏性损害越强5）工作液矿化度相同的情况下，含高价阳离子的成分越多，引起油气层水敏性损害的程度越弱Surface AreaDifference Difference Betwee
15、n Between External and External and Internal Internal Surface Area Surface Area of Clay of Clay MineralsMineralsKAOLINITE HAS ONLY AN EXTERNAL SURFACE AREASMECTITE HAS BOTH AN EXTERNAL AND AN INTERNAL SURFACE AREA EXTERNALINTERNAL(2)碱敏性损害l高pH的工作液侵入油气层时，与其中的碱敏性矿物发生反应造成粘土微结构失稳、分散/脱落、新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体生成，导致油
16、气层渗透率下降，这就是油气层碱敏性损害油气层产生碱敏损害的原因1）粘土矿物的铝氧八面体在碱性溶液作用下，使边面的负电荷增多，导致晶体间斥力增加，促进分散2）隐晶质石英和蛋白石等较易与氢氧化物反应生成不可溶性硅酸盐，这种硅酸盐可在适当的pH范围内形成凝胶而堵塞流道影响碱敏性损害的因素l碱敏性矿物的含量l工作液pH值l侵入量l其中pH值起着重要作用，pH值越大，造成的碱敏性损害越大(3) 酸敏性损害l油气层酸化处理后，释放大量微粒，矿物溶解释出的离子还可能再次生成沉淀，这些微粒和沉淀将堵塞油气层的流道，轻者可削弱酸化效果，重者导致酸化失败。酸化后导致油气层渗透率降低的现象就是酸敏性损害酸敏原因及影
17、响因素l造成酸敏性损害的无机沉淀和凝胶体有：Fe（OH）3、Fe（OH）2、CaF2、MgF2、氟硅酸盐、氟铝酸盐沉淀以及硅酸凝胶l沉淀和凝胶的形成与酸的浓度有关，其中大部分在酸的浓度很低时才形成沉淀l控制酸敏性损害的因素有：酸液类型和组成、酸敏性矿物含量、酸化后返排酸的时间(4) 化学剂吸附l工作液和注入流体中的聚合物及其它高分子处理剂易在岩石基块和裂缝表面的粘土矿物上吸附和滞留，由于它们具有较大的分子尺寸，从而降低了有效的流道空间，导致储层渗透率下降l对于低渗致密油气藏，高分子化学剂吸附损害不可忽视。室内评价实验有助于筛选合适的处理剂，并且当损害发生时采用氧化剂或酶可以解除这种损害2.2
18、地层流体外来流体不配伍 当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时，将会在油气层中引起沉积、乳化、或促进细菌繁殖等，最终影响储层渗透性(1) 无机垢沉积l由于外来流体与油气层流体不配伍，可形 成 CaCO3、 CaSO4、 BaSO4、 SrCO3、SrSO4等无机垢沉淀影响无机垢沉淀的因素1）外界液体和油气层液体中盐类的组成及浓度。一般说，当这两种液体中含有高价阳离子（如Ca2+、Ba2+、Sr2+等）和高价阴离子（如SO42-、CO32-等），且其浓度达到或超过形成沉淀的溶度积时，就可能形成无机沉淀2）液体的pH值，当外来液体的pH值较高时，可使HCO3-转化成CO32-离子，引起
19、碳酸盐沉淀，同时，还可能引起Ca（OH）2等氢氧化物沉淀形成(2) 有机垢沉积 外外来来流流体体与与油油气气层层原原油油不不配配伍伍,可可生生成成有有机机沉沉淀淀。有有机机沉沉淀淀主主要要指指石石蜡蜡、沥沥青青质质及及胶胶质质在在井井眼眼附附近近的的油油气气层层中中沉沉积积，这这样样不不仅仅可可以以堵堵塞塞油油气气层层的的孔孔道道，而而且且还还可可能能使使油油气气层层的的润润湿湿性性发发生反转，从而导致油气层渗透率下降生反转，从而导致油气层渗透率下降影响形成有机垢的因素1）外来液体引起原油pH值改变而导致沉淀，高pH值的液体可促使沥青絮凝、沉积，一些含沥青的原油与酸反应形成沥青质、树脂、蜡的胶
20、状污泥2）气体和低表面张力的流体侵入油气层，可促使有机垢的生成3）注入流体的冷却效应，如冬季注水、压裂酸化排量过高可能引起石蜡、沥青沉积(3) 乳状液堵塞l外来流体常含有许多化学添加剂，这些添加剂进入油气层后，可改变油水界面性能，使外来油与地层水或外来水与油气层中的油相混合，形成油或水作外相的乳状液l乳状液造成的油气层损害有两方面：一方面是比孔喉尺寸大的乳状液滴堵塞孔喉，另一方面是提高流体的粘度，增加流动阻力影响乳状液形成的因素1）表面活性剂的性质和浓度2）微粒的存在3）油气层的润湿性Rock Wettability EffectNote:Contact angle cannot be use
21、d as an absolute wettabiity indicator since wetting preferences are affected by both pore structure and mineral composition.Rt =Capillary tube radiusCOS =Cosine of the Contact Angle, EmulsionsAn Oil Droplet Entering a Pore ConstrictionWaterFlowWaterOil2.3 地层流体的平衡状态破坏l油气层流体在采出过程中，必须具有一定的生产压差，这就会引起近井地
22、带的地层压力低于油气层的原始地层压力，从而形成无机和有机沉淀物而堵塞油气层，产生结垢损害l垢类型可能与流体不配伍时相同，但成垢机理却不相同压力降低时的结垢机理1）无机垢的形成，由于油层压力的下降，流体中气体不断脱出，在脱气之前，CO2以一定比例分配在油、水两相之中，脱气之后CO2就分配在油、气、水三相中，使得水相中的CO2量大大减小，CO2的减少可使地层水的pH升高，这将有利于地层水中HCO3-的解离，使平衡向CO32-浓度增加的方向移动，促使更多的CaCO3沉淀生成2）有机垢生成，油气层压力降低，使原油中的轻质组分和溶解气挥发，石蜡在原油中的溶解度降低，促使石蜡沉积，造成堵塞2.4 润湿性反
23、转l岩石由水润湿变成油润湿后，造成不利的后果。原油从占据孔隙中央部分变成占据小孔隙角隅或吸附在颗粒表面，大大地减少了油的有效流道；使毛管力由原来的驱油动力变成驱油阻力这样不但使采收率下降，而且大大地降低油气有效渗透率l油气层由水润湿转变为油润湿后，可使油相渗透率降低15%85%。对润湿性改变起主要作用的是表面活性剂，影响润湿性反转的因素有：pH值、聚合物处理剂、无机阳离子和温度3 生物作用生物作用l油气层原有的细菌或者随着外来流体一起进入的细菌，在作业过程中，当油气层的环境变成适宜它们生长时，它们会很快繁殖l油田常见细菌有硫酸盐还原菌、腐生菌、铁菌等l细菌生存的条件广泛，温度-11120oC，
24、pH 111，矿化度30%，压力175MPa（25000Psi）l类型：喜氧、厌氧、兼性细菌细菌产生的损害1）它们繁殖很快，常以体积较大的菌落存在，这些菌落可堵塞孔道；2）腐生菌和铁细菌都能产生聚合物粘液，这些生物聚合物粘液易于吸附并堵塞油气层；3）细菌代谢产生CO2、H2S、S2-、OH-等，与井下和地面金属设备表面作用，可引起FeS2、CaCO3、Fe（OH）2等无机沉淀影响细菌生长的因素l环境条件（温度、压力、矿化度和pH值）和营养物l防止细菌损害的常用作法是在工作液和注入流体中加入氧化剂和各种杀菌剂l细菌的生物损害比较普遍，而且若发生在井间部位更难于处理，所以必须以预防为主4 4 热力
25、作用热力作用l增加损害程度l引起结垢损害l注蒸汽和火烧油层过程中的高温热力损害4.1 增加损害程度l油气层的温度越高，这种油气层表现出的各种敏感性的损害程度就越强，因为损害反应的速度迅速增加l温度升高，各种工作液的粘度就越低，控制滤失的能力下降，工作液的滤液就更容易进入油气层，从而导致更为严重的损害4.2 引起结垢损害l当温度降低时，使放热沉淀反应生成的沉淀物（如BaSO4）的溶解度降低，析出无机沉淀l当原油的温度低于石蜡的初凝点时，石蜡将在油气层孔道中沉积，导致有机垢的形成l当温度升高时，使吸热沉淀反应（如生成CaCO3、CaSO4的沉淀反应）更容易发生，从而有可能引起无机垢损害4.3 注蒸
26、汽和火烧油层过程中 的高温热力损害1）矿物溶解l随温度增加矿物的溶解度增加，只是碳酸盐矿物具有反向溶解性l长期热力开采使一些矿物溶解，原来被这些矿物所包裹的地层微粒就会释放出来l高温流体注入中，温度降低它们又可以再次沉淀析出，释放的地层微粒也能堵塞远离井筒区2）矿物转化l当温度超过1800C，原来的非活跃性粘土矿物可以向活跃性粘土矿物转化，这样油层的敏感性也会强化，膨胀、分散/运移更易于发生3）润湿性变化l实验表明，温度升高，储层倾向于水湿程度增大，使油相渗透率增加，且有利于石油采收率的提高l油藏中一些未被蒸汽作用的部分仍可维持原来的润湿性，这样不论从宏观还是微观上讲，油藏的润湿性分布的非均质
27、性都将显著增加l注入蒸汽和热水前缘推进不均衡，可能使一些原油被水分割成孤立的“油区”，而这部分油难于被后续的蒸汽和热水驱替，导致采收率和油相渗透率降低3）润湿性变化l当蒸汽吞吐时，热水驱使油层水湿程度增加，残余油占据孔隙中央，环绕油珠周围是直接与矿物接触的热水；随后蒸汽驱时，热水变成蒸汽，残余油又与矿物直接接触，孔隙表面为油膜覆盖，油层快速地由水湿转变为油湿。润湿性的交替变化降低油相渗透率和采收率4）绝对渗透率降低l在油藏岩石总体积恒定条件下，温度升高矿物颗粒的膨胀程度增加，孔喉必然得到压缩，储层渗透率下降l热应力作用还可形成破裂，增加地层微粒的活化程度，微粒释放变得更容易5 时间对油气层损害
28、的影响1）生生产产或或作作业业时时间间延延长长，油油气气层层损损害害的的程程度度增增加加，如如细细菌菌损损害害的的程程度度随随时时间间的的增增长长而而增增加加，当当工工作作液液与与油油气气层层不不配配伍伍时时，损损害害的的程程度度随随时时间的延长而加剧间的延长而加剧2）影影响响损损害害的的深深度度，如如钻钻井井液液、压压井井液液等等工工作作液液，随随着着作作业业时时间间的的延延长长，滤滤液液侵侵入入量量增增加加，滤液损害的深度加深滤液损害的深度加深关于油气层损害机理l需要加深水锁、润湿反转、乳化堵塞、应力损害和热力损害等方面的研究l随着油气层损害研究工作的深入，所需数据、资料的量也会显著的增加
29、，这就要求用计算机建立数据库、资料库、知识库，利用专家系统来研究油气层损害的机理第五节第五节 不同类型油气藏的损害特点不同类型油气藏的损害特点l不同类型油气藏的岩石组成、孔隙结构、孔隙充填流体和所处的油气藏环境均有明显的差异，对同一环节的某一损害方式的响应必然不同l在一定的油气藏系统中总以某种损害类型占优势l从油气藏类型出发，可以缩小工作范围，尽快明确主要损害机理，并较方便地设计钻井、完井、增产措施和流体注入中的损害防治技术方案油气藏类型l中低渗透均质孔隙型油气藏l多层非均质砂岩油气藏l高渗透疏松砂岩油气藏l裂缝性砂岩油气藏l均质碳酸盐岩油气藏l裂缝/溶蚀孔洞型碳酸盐岩油气藏l裂缝性变质岩/岩
30、浆岩油气藏1 1 中低渗透均质孔隙型油气藏中低渗透均质孔隙型油气藏1.1 流体一流体不配伍问题l特别是当砂岩渗透率和孔隙度很低时损害更为严重1.2 岩石一流体不配伍问题l当使用矿化度（离子浓度）较低的工作液时，且蒙皂石、高岭石等粘土矿物含量较高时更为严重l如果粘土矿物含量低(绝对含量2)，岩石一流体不配伍问题可能会少一些l当储层渗透率超过100010-3m2时，砂岩中岩石一流体不匹配问题最少1.3 固相侵入损害l取决于悬浮固相颗粒的大小、成分、过平衡压力以及目的层中平均孔喉尺寸l固相颗粒大于孔喉直径的2530，在过平衡压力 3.5MPa 情况下不会严重侵入均质砂岩,而在较高过平衡压力条件下作业
31、可导致携带更多固相的工作液大量侵入储层l对于粉细砂岩储层，利用地层中已有固相颗粒和人工暂堵剂完全防止泥浆滤液侵入可能较困难，这时采用可变形的超细粒子、提高工作液的粘度控制滤失是比较有效办法泥饼对固相侵入的影响l较高的过平衡压力会严重损害均质砂岩储层，尤其当泥饼质量较差时可促进滤液向储层大量、连续地漏失，导致滤液和固相侵入储层更深l在渗透率较好的固结砂岩中，当桥堵和高质量的泥饼难以形成时，这种问题经常遇到。1.4 液锁损害l低渗透固结砂岩储层，液锁是造成渗透性损害的极为重要的因素之一l无论是低渗透油层还是气层，一般都表现出异常低的初始含水饱和度l液锁的严重性受低水饱和度段油或气相对渗透率曲线形态
32、、初始水饱和度和最终所获得的束缚水饱和度之间的差异影响l在清除水锁损害时，滤液侵入深度和可能的压降梯度是重要考虑因素1.5 处理剂吸附损害l均质砂岩、特别是含有大量高比面粘土矿物的砂岩，化学吸附作用在降低渗透率和润湿性反转方面都较敏感l进行详细实验研究有助于评价处理剂吸附损害的程度，特别是对于渗透率低于 10010-3m2的河流相砂岩储层1.6 微粒运移损害l微粒运移在下列情况下可能成为严重的潜在问题：1）大量的(岩石总量2-3)可运移的地层微粒存在2）当平均孔喉尺寸小于微粒尺寸的3-4倍时3）侵入液体压力太高或过平衡压力太大引起的高流速启动地层微粒4）微粒润湿相流体侵入或润湿相流体饱和度增加
33、2 多层非均质砂岩油气藏多层非均质砂岩油气藏 多层非均质砂岩储层的潜在损害机理在流体一流体不配伍、岩石一流体不配伍、液锁、化学吸附和微粒运移等方面，与均质孔隙型砂岩储层类似2.1 固相侵入l多层非均质砂岩储层的固相侵入损害比均质孔隙型砂岩更为敏感一些l如果这些层状地层由不稳定的泥页岩或粉砂岩组成，那么钻穿这些地层所产生的微粒往往更小、泥浆中的粘土粒子含量迅速增高，且难以用离心力除去这些微粒，就更加容易侵入而为储层所捕获l青海柴达木盆地第四系浅层气藏就属于这种情况2.2 漏失性侵入损害l层状砂岩油气藏剖面中的高渗透率产层，是最终潜在最大产能的位置，也常常会最大程度地被漏失性侵入损害l如果高渗层损
34、害是永久的，且不能在完井过程中消除，那么仅从损害较小而储渗质量较差的地层所获产能就会大大低于期望值l如在渤海某油田，DST测试结果显示，同一口井剖面上渗透率高于200010-3m2的油层，其表皮系数也大于中低渗透油层，表明在相同的条件下渗透率越高，钻井液损害程度越大3 高渗透疏松砂岩油气藏高渗透疏松砂岩油气藏 l3.1 水敏问题: 高渗透未固结的砂岩中往往不含或含有很少的膨胀性或可分散粘土矿物，许多情况下象岩石一流体不配伍的问题相对较弱，尽管当含有一定量的粘土矿物时水敏问题依然存在l3.2 水液锁问题: 由于在高渗透孔隙型砂岩通常毛细管力较低，水液锁问题在这类油气藏中一般不严重，除非初始含水饱
35、和度相当低3.3 固相侵入和井漏损害l由于固相侵入和泥浆漏失而引起的损害问题严重，特别是在较高过平衡压力钻井条件下，由于孔喉粗大，难以建立有效的桥堵泥饼l实践经验表明，含有纤维和油溶性树脂暂堵剂的泥浆体系在防漏治漏中最为成功l如果流体漏失率高，就会出现微粒运移损害l微粒运移损害在产量高和井筒不稳定生产时发生，还会进一步引发出砂和地层坍塌等问题3.3 化学作用损害l流体一流体不配伍性和化学吸附作用引起的问题与前文所述均质固结砂岩储层的情况类似l对未固结的疏松砂岩来说，由于其固有的极佳孔渗性，这些损害问题一般可以忽略l与储渗质量较差的固结砂岩相比，在未固结高渗透砂岩孔隙流动系统中，等量的吸附或结垢
36、对有后者的效孔隙度和渗透率的降低作用微弱4 裂缝性砂岩油气藏裂缝性砂岩油气藏l裂缝性砂岩一般可分为两类:1）基块系统和相互连通的高渗透性裂缝系统对有效产能贡献相近的裂缝性砂岩2）基块渗透性极差，裂缝系统作为流体产出的主要通道的裂缝性砂岩两类储层的保护对策l第一种类型, 既有对基块的损害，也有对裂缝的损害，因此，在设计工作液体系时不仅要考虑对基块的保护(与均质和层状砂岩类似)，而且还必须考虑对裂缝的保护l第二种类型，基块的贡献可以忽略不计，最首要的是把对裂缝本身的侵入损害控制到最低程度关于裂缝宽度l裂缝划分为：1）地层条件下宽度小于100m的微裂缝2）地层条件下宽度大于100m的宏观裂缝（肉眼可
37、辨）l大部分砂岩储层和泥页岩储层的地下裂缝宽度小于100ml当存在溶蚀作用时，如一些碳酸盐岩储层地下裂缝宽度可大于100m4.1 泥浆侵入损害l由泥浆滤失所引起的损害，对宏观裂缝来说比起对微裂缝要轻，可不予考虑l宏观裂缝规模大，特是在高过平衡压力下，侵入的深度和速度上可能会很严重l当在过平衡压力条件下作业时，控制微裂缝和宏观裂缝系统损害最为关键的措施在于快速建立很稳定的不渗透泥饼一般通过加入暂堵剂来实现l在大多数情况下，天然钻屑与裂缝的匹配性差，难以形成高质量的泥饼4.2 液锁损害l微裂缝系统对水锁损害较为敏感，高毛细管力可捕获侵入流体并有效地阻挡油气流动l进入微裂缝的流体可以部分反排，但需要
38、相当长的时间，速度缓慢，且可能大部分被储层吸收，这取决于裂缝宽度、基块孔喉尺寸、润湿性和流体饱和度l宏观裂缝系统不会产生严重的毛细管滞留效应，只要侵入流体中的固相未对裂缝初始渗透性造成永久损害，侵入的滤液就会很快地反排、清除干净侵入性损害控制l减少正压差在控制宏观裂缝系统中的侵入损害时发挥关键作用l使用低密度泥浆，泡沫或气基流体体系具有明显的技术优势5 均质碳酸盐岩油气藏均质碳酸盐岩油气藏l 碳酸盐岩对各种成岩变化比较敏感，所以相对均质的碳酸盐岩油气藏比均质砂岩油气藏较为少见，典型的储层如针孔白云岩、粒间孔发育的鲕粒灰岩储层l均质碳酸盐岩储层对类似于均质砂岩的一些损害类型也较为敏感，但也存在一
39、些差异5.1 流体一流体不配伍性l碳酸盐岩储层的地层水矿化度较高，富含二价阳离子（如Ca2+、Mg2+），使流体一流体不配伍性更为严重l碳酸盐矿物的酸溶解度较高，又使酸化成为一种常用的增产措施l一旦出现油一酸或酸一盐水不相容，尤其是在低渗透性的碳酸盐岩储层，产能不仅不会增加，反而会降低5.2 岩石一流体不配伍性l大多数碳酸盐岩储层粘土矿物含量低，且处于被孤立隔绝状态l多数碳酸盐岩不存在象砂岩中常出现的岩石一流体敏感性问题l在酸化作业中，释放出来的酸不溶残渣大部分为粘土矿物，这些粘土矿物的活化可以引发微粒运移问题5.3 固相侵入损害l均质碳酸盐岩储层中也存在泥浆和钻屑侵入问题，与均质砂岩储层情况
40、类似l在碳酸盐岩储层钻进时所产生的钻屑是酸溶性的，如果侵入深度较小，通过酸洗或酸压的方式可以比较容易消除固相损害l当在渗透性较高的均质碳酸盐岩系统中钻进时，加入酸溶性屏蔽暂堵剂（如CaCO3），与钻屑一同用于控制流体滤失5.4 液锁损害l初始含水饱和度较低的致密碳酸盐岩气藏存在强烈的水液锁损害的趋势l绝大多数碳酸盐岩油藏表现为中性到亲油趋势，初始含水饱和度通常也很低，水液锁效应同样使这种这类油藏受到损害5.5 处理剂吸附损害l化学处理剂吸附和润湿反转也会损害碳酸盐岩储层l由于活跃性的粘土矿物含量一般很低，且在初始状态下具有向亲油性自然变化的趋势，因此这些因素的影响（与砂岩储层相比）要弱得多5.
41、6 微粒运移损害l大多数碳酸盐岩储层不含有丰富的粘土矿物或可活化的地层微粒，故其速敏性相对较弱l有时储层沥青、纤维状石膏、微晶石英、微晶长石、或注入流体引入的就地生长细菌也会存在潜在的微粒运移问题6 6 裂缝裂缝/ /溶蚀孔洞型碳酸盐岩油气藏溶蚀孔洞型碳酸盐岩油气藏l绝大部分碳酸盐岩储层表现为强烈的非均质性l对于裂缝性碳酸盐岩储层，要象对裂缝性砂岩储层那样进行评价，确认储层基块是否对产能有贡献，或者产能是否主要来自裂缝系统6.1 固相侵入l由于钻屑的可酸溶性，假如裂缝系统中侵入钻屑的损害只是局部的，且深度范围较小，则碳酸盐岩裂缝系统的损害较砂岩储层更易于处理。l非酸溶性泥浆成分，如重晶石加重材
42、料、人工粘土、或来自井筒上部非碳酸盐岩地层的钻屑，在砂岩地层和碳酸盐岩地层都可能造成损害6.2 漏失性损害l具有很好相互连通性的孔洞系统很可能像开启的大裂缝一样发生严重的流体漏失，大量泥浆和固相颗粒向孔洞系统的漏失是损害渗透率的主要潜在因素l如果孔洞之间的相互连通性规模相对较小，一定大小的固相堵漏剂就会有效地阻止大量的漏失l对于相互连通规模较大，在欠平衡钻进时，仍会有大量流体漏失，此时应当考虑使用超粗粒级的堵漏材料和桥堵剂7 7 裂缝性变质岩裂缝性变质岩/ /岩浆岩油气藏岩浆岩油气藏l储层表现出强烈的非均质性，储渗空间以构造成因的裂缝和风化破碎淋溶的孔隙、溶蚀裂缝、溶洞为主l由于岩石性脆，裂缝
43、密度大，组系多，微裂缝发育，各种规模的裂缝相互连通，可以形成较高的储集和渗流能力l要详细评价储层基块和裂缝系统对产能的贡献，以制定有针对性的保护措施7.1 侵入性损害和井漏l与碳酸盐岩储层不同，变质岩/岩浆岩钻屑的可酸溶性差l若裂缝系统中侵入钻屑、非酸溶性泥浆成分，如重晶石加重材料、人工粘土、或来自井筒上部碎屑岩的钻屑，都可能造成损害l对于相互独立的裂缝系统，钻井完井液密度控制更加困难，固相和液相侵入损害比较普遍l井漏、或井喷后的压井通常造成最严重的损害7.2 储层敏感性l变质岩/岩浆岩储层的矿物组成比碳酸盐岩储层复杂l初始矿物组分多，然后在风化过程、再次埋藏过程还要发生一系列的矿物形成和转化
44、l裂缝和孔隙中常有方解石、白云石、高岭石、绿泥石、伊利石、蒙皂石、沸石等自生矿物，从敏感性矿物组分的多样性来说，有时并不亚于砂岩储层l油气层损害的特点与裂缝性砂岩储层相似 地层损害机理的特点地层损害机理的特点l油气层损害原因的多样性油气层损害原因的多样性l储储层层损损害害机机理理往往往往是是几几种种损损害害机机理理的的集集合合，其其损损害原因也是多种多样的。害原因也是多种多样的。l油气层损害机理的相互联系性油气层损害机理的相互联系性l如如储储层层产产生生严严重重的的速速敏敏损损害害，由由此此产产生生的的大大量量微微粒可能使储层产生较强的水敏损害。粒可能使储层产生较强的水敏损害。l油气层损害的动
45、态性油气层损害的动态性l随随着着生生产产开开发发的的进进程程，油油气气层层损损害害机机理理也也是是在在不不断断变变化化的的，如如早早期期强强水水敏敏性性地地层层，随随着着注注水水量量的的增增大大和和储储层层水水洗洗程程度度的的增增大大，可可能能不不再再表表现为水敏。现为水敏。思考题l试述储层损害的分类。l简述影响微粒运移的因素及微粒运移损害的防治措施。l试述固相侵入的特点及影响因素。l试述固相侵入损害的防治措施。l试述液锁损害的概念及产生条件。l试述水液锁损害的影响因素及防治措施。l简述水敏损害的诱发因素及发生机理。l简述碱敏损害的诱发因素及发生机理。l试述与界面现象有关的损害类型及作用机理。l试述孔隙型储层与裂缝型储层的损害差异。l试述孔隙型低渗透储层与高渗透储层损害的异同点。l试述油层与气层损害的异同点。
