保護油氣層技術第一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

一、概述第二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日油氣層損害的基本概念進行鉆井、完井、生產(chǎn)、增產(chǎn)及提高采收率和修井等全過程中任一作業(yè)環(huán)節(jié)時，在油氣層近井壁帶或深部造成流體產(chǎn)出或注入自然能力的任何障礙油氣層損害的主要表現(xiàn)形式為油氣層滲透率的降低（包括地層絕對滲透率和油氣相對滲透率的降低）本定義所指的范圍是石油工程全過程的每一個環(huán)節(jié)都會發(fā)生油（氣）層損害損害一旦發(fā)生則難以消除前一作業(yè)所造成的損害直接影響后一作業(yè)正常進行后一作業(yè)造成的損害總是疊加在前一作業(yè)所造成的損害的基礎上第三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日損害的本質是流體通道（主要是喉道）的堵塞和變小流體包括油、氣、水都在內(nèi)流動既指流出（采油、采氣）也指注入地層滲透率降低越多，油氣層損害越嚴重油氣層損害源于“FormationDamage”地層損害、儲層損害、儲集層損害、油氣層損害、油氣層污染油氣層損害不可避免，油氣層損害可以控制保護油氣層---防止和避免油氣層受到不應有的損害保護油氣層源于“FormationDamageControl

”第四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日保護油氣層技術——防止油氣層損害的技術和措施保護油氣層技術是配套的系列化技術在油氣層損害研究的基礎上，采用的一套保護油氣層或減輕、控制油氣層損害的技術措施和程序保護油氣層的重要性關系到能否及時發(fā)現(xiàn)油氣層和對儲量的正確估算利于油氣井產(chǎn)量和油氣田開發(fā)經(jīng)濟效益的提高利于油氣井的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)充分利用和保護油氣資源第五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日保護油氣層技術范圍巖心分析、油氣水分析和測試技術油氣層敏感性和工作液損害室內(nèi)評價技術油氣層損害機理研究和保護油氣層技術系統(tǒng)方案設計鉆井(完井)過程中油氣層損害因素和保護油氣層技術油氣田開發(fā)生產(chǎn)中油氣層損害因素和保護油氣層技術油氣層損害現(xiàn)場診斷和礦場評價技術保護油氣層總體效果評價和經(jīng)濟效益綜合分析技術第六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日保護油氣層技術的特點涉及多學科、多專業(yè)、多部門并貫穿整個油氣生產(chǎn)過程中的系統(tǒng)工程

（從鉆開油氣層、完井、試油、采油、增產(chǎn)、修井、注水、熱采的每一項作業(yè)過程均可使油氣層受到損害，而且如果后一項作業(yè)沒做好油氣層保護工作，就有可能使前面各項作業(yè)中的保護油氣層所獲得的成效部分或全部喪失）系統(tǒng)工程各項技術涉及礦物學、巖相學、地質學、油層物理、鉆井工程、試油工程、開發(fā)工程、采油工程、測井、油田化學、計算機等學科

第七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日案例

某低壓、低滲油田，勘探初期，鉆9口探井，僅5口獲工業(yè)油流，日產(chǎn)僅4～6噸

所鉆地層屬多壓力層系，上部地層壓力系數(shù)1.15～1.20；下部0.95～1.0

為搞清該構造的產(chǎn)能和儲量，技套下至低壓油層頂部；換用密度1.03g/cm3優(yōu)質無膨潤土生物聚合物鉆井液，并加入暫堵劑鉆開油層后中途測試，日產(chǎn)油69.9m3，表皮系數(shù)-0.31，表明油層未受損害

第八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

完井試油時，采用與地層不配伍的清水（該油層具較強的水敏性）作射孔液，射孔工藝亦未優(yōu)化設計

結果日產(chǎn)油僅14.3m3，表皮系數(shù)30，油層嚴重受到損害緊接又被壓裂另一組油層時竄入的壓裂液浸泡7個月，測試油產(chǎn)量下降至6.4m3，表皮系數(shù)達81.7

采用壓裂解堵措施，仍無法恢復原始產(chǎn)能，表皮系數(shù)依然高達30第九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日具有很強的針對性

（保護油氣層技術的研究對象是油氣層，油氣層的特性資料是研究此技術的基礎；不同的油氣層具有不同的特性。）案例

清潔鹽水是很好的射孔液和壓井液

某油田試油時采用密度1.17g/cm3的工業(yè)鹽和燒堿配制的、pH值為12的鹽水作為壓井液，壓井過程中漏失110m3鹽水該油層屬堿敏地層，高pH鹽水使油層嚴重受損，表皮系數(shù)由壓井前-1.35增加至12.12，原油日產(chǎn)從837m3降為110m3第十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日在研究方法上采用三個結合

（微觀研究與宏觀研究相結合；機理研究與應用規(guī)

律研究相結合；室內(nèi)研究與現(xiàn)場實踐相結合。）保護油氣層系統(tǒng)工程具體作業(yè)原則預防為主，解堵為輔原則——油氣層的損害必然伴隨各種施工作業(yè)，一旦損害，難以恢復原狀針對性原則——損害原因和機理多重性配伍性原則——技術與工藝限制效果與效益相結合原則——實施油氣層保護技術，既考慮技術的先進性和有效性，更考慮經(jīng)濟上的可行性第十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日二、巖心分析技術巖心分析是認識油氣層地質特征的必要手段巖心分析是保護油氣層技術所有研究內(nèi)容的基礎為了在鉆開油氣層之前準確判斷油氣層損害的類型和程度以便及時采取相應保護措施第十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日2.1巖石油層物理性質油氣層巖石的滲透率儲油氣巖石均為多孔介質

多數(shù)孔隙相互連通巖石的滲透性---在一定的壓差下，流體可以通過巖石中的連通孔隙而產(chǎn)生流動的性質巖石的滲透率---表示巖石滲透性大小的量度達西定律均勻人工砂體水滲透規(guī)律實驗人工砂體單位面積水流的體積流量與砂體進出口兩端水頭差成正比，與砂體長度成反比第十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日Q---水的體積流量H---砂體兩端水頭差A---過水斷面K---比例常數(shù)L---砂體長度

將達西定律用于描述地層流體滲透規(guī)律，考慮到表征流體流動特性的參數(shù)—μ

，忽略重力作用，則有

或：單位長度上的壓力降（壓力梯度）第十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日當有一長度為L，橫截面積為A的巖心，使其充滿粘度為μ的流體，并在壓力p1下流過巖心，若出口壓力為p2，對應的流量為Q。由達西定律，有

或

若粘度為1mPa·s的流體，在105Pa的壓力降下，通過橫截面積為1cm2、長度為1cm的巖心，當流量為1cm3/s時，巖心滲透率為1μm2，稱為達西；常用10-3

μm2表示

第十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日絕對滲透率達西定律的假設條件

多孔介質中只有一種流體存在

流體與多孔介質之間不發(fā)生任何物理---化學作用滿足上述條件測得的滲透率為絕對滲透率實驗室中統(tǒng)一用氣體測巖心絕對滲透率衡量油氣層巖石滲流能力大小的參數(shù)絕對滲透率是巖石自身性質，取決于巖石的孔隙結構在層流、巖石不與流體起反應且100%為流體飽和，巖石的絕對滲透率與所通過流體性質無關

第十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日有效滲透率和相對滲透率油藏多為油水、油氣、水氣或油氣水共存的多相流有效滲透率（相滲透率）---巖石中有多相流體共存時允許其中某相流體通過的能力有效滲透率與巖石自身性質、流體飽和度有關相對滲透率---巖石的有效滲透率與絕對滲透率的比值同一巖心的相對滲透率之和小于100%流體飽和度巖石孔隙中油氣、水各自所占據(jù)體積的大小稱為巖石中油、氣、水的飽和度第十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日巖石孔隙度油氣層多由孔隙性砂巖或裂縫性灰?guī)r組成；巖石孔隙度---巖石的孔隙體積和巖石總體積的比值，又稱絕對孔隙度衡量巖石儲集空間多少及儲集能力大小的參數(shù)有效孔隙體積---總孔隙體積中不連通的“死”孔隙和孔隙體積非常小以致流體不能在其中流動的孔隙之外所剩的孔隙體積有效孔隙度（連通孔隙度）—參與滲流的連通孔隙體積與巖石外表體積（視體積）的比值油氣層損害后井眼附近滲透率的變化油氣層損害的核心問題是滲透率下降井底附近地帶被損害后油氣層可劃分為兩個滲透率不同的毗鄰區(qū)第十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

近井地帶的損害區(qū)有效滲透率為Ka

遠離井底的未受損害區(qū)有效滲透率為K

Ka<K達西公式在徑向流上的應用實際油藏滲流可看成是徑向流動

圖為井筒示意Reh－儲層厚度Rw－井眼半徑Pw－井底流動壓力RwPe－儲層供給邊界壓力

Re－油層供給半徑hK－油層滲透率

Pw

Pe

第十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日由達西公式微分式在實際油藏徑向流條件下，dx應為dR，截面積A應為2hR，隨半徑不同而改變，于是即以R=Rw,P=Pw和R=Re,P=Pe為邊界條件積分得第二十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

以R=Rw,P=Pw和R=Re,P=Pe為邊界條件積分得得到此式即為達西滲透公式油氣層損害后平均滲透率的計算

當井底附近地帶的油氣層受到損害時，在半徑為Re的范圍內(nèi)，地層滲透率由K下降為Ka。

此時井底流動壓力由P/wf下降為Pwf

即井底附近地帶的油氣層受到損害后，產(chǎn)生的附加壓力下降值Pa=P/wf-Pwf

油氣井的生產(chǎn)壓差此時為Pe-Pwf第二十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日油氣層受到損害井筒附近壓力分布

第二十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

(1)

式中Pe－供給邊界壓力

Pa

－損害區(qū)與未損害區(qū)界面處地層壓力

Pwf

－井眼周圍損害后井底流動壓力（未損害時為P/wf）由于是穩(wěn)定流動，任意半徑處的流量為常數(shù)，根據(jù)達西公式，上式兩邊分別可寫成第二十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

其中，為地層受到損害后的平均有效滲透率將（2）、（3）、（4）式代入（1）式，有

第二十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

（5）式的分母可寫成：則（5）式成為

第二十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

若設則

一般而言，井的供給半徑及井底半徑是已知的，而Ra未知

從式（5）可看出，只知道損害區(qū)的滲透率并不能了解到油層的損害程度

損害程度也是非常重要的參數(shù)

在上述推導過程中，引入了一個新的參數(shù)S

此參數(shù)稱為表皮系數(shù)S

由其定義式知，其中既包含損害區(qū)的滲透率，也包含損害深度

表皮系數(shù)S能很好反映儲層的損害程度

表皮系數(shù)S是評價油氣層損害程度的重要參數(shù)第二十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日2.2巖心分析概述巖心分析的目的全面認識油氣層的巖石物理性質及巖石中敏感性礦物的類型、產(chǎn)狀、含量及分布確定油氣層潛在損害類型、程度及原因為各項作業(yè)中保護油氣層工程方案設計提供依據(jù)和建議巖心分析的意義礦物的性質

（特別是敏感性礦物的類型、產(chǎn)狀和含量）第二十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日滲流多孔介質的性質

（孔隙度、滲透率、裂隙發(fā)育程度、孔隙喉道大小及形狀、分布和連通性）巖石表面的性質

（比表面、潤濕性）地層流體的性質

（油、氣、水的組成、高壓物性、析蠟點、凝固點、原油酸值）礦物、滲流介質、地層流體對環(huán)境變化的敏感性及可能的損害趨勢和后果第二十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日2.3巖心分析技術及應用X射線衍射(X-raydiffraction,XRD)基本概念

全巖礦物和粘土礦物部分可用X射線衍射迅速而準確的測定

XRD分析借助于X射線衍射儀來實現(xiàn)

主要由光源、測角儀、X射線檢測和記錄儀構成(XRD)物相分析原理

每一種結晶體（包括晶質礦物）都有自己獨特的化學組成和晶體結構

第二十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

當x射線通過晶體時，每一種結晶物質都有自己獨特的衍射花樣

它們的衍射特征可以用各個反射面網(wǎng)的面網(wǎng)間距（d值）和反射的相對強度（I/I0）來表示

根據(jù)它們在衍射圖譜上表現(xiàn)出的不同衍射角和不同的衍射峰值高（強度）可以鑒別各類結晶物質，包括巖石中各種礦物的組成第三十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第三十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日X-射線衍射在保護油氣層中的應用

地層微粒分析

（地層微粒是指小于37m的細粒物質，粘土、長石、石英、菱鐵礦、方解石、白云石、石膏等。這些物質與地層微粒運移、水化膨脹、分散等地層損害密切有關）

全巖分析

（主要是對大于5m的非粘土礦物進行分析，如云母、碳酸鹽礦物、黃鐵礦、長石的相對含量，與研究儲層的酸敏損害及酸化設計密切相關）

粘土礦物類型鑒定和相對含量計算

（X-射線衍射在石油工業(yè)中應用的最主要內(nèi)容。利用粘土礦物特征峰的d值，鑒定粘土礦物的類型，利用出現(xiàn)礦物對應的衍射峰的強度，定量分析粘土礦物的相對含量。常見的粘土礦物：蒙脫石、伊利石、綠泥石、高嶺石）第三十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

間層礦物的鑒定和間層比的計算（油氣層中常見的間層礦物大多數(shù)是由膨脹層和非膨脹層粘土相間構成。伊利石/蒙皂石間層礦物、綠泥石/蒙皂石間層礦物較常見間層比：指膨脹性粘土層在層間礦物中所占的比例，以蒙皂石的百分含量表示）局限性

不易鑒定微量組分礦物；

不能給出礦物的產(chǎn)狀和分布；

不能給出孔隙和孔喉的結構和分布第三十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

掃描電鏡(SEM)技術基本概念

掃描電鏡技術即是掃描電子顯微技術

利用類似電視攝影顯像的方式,用細聚焦電子束在樣品表表面上逐點進行掃描成象

分析孔隙內(nèi)充填物類型、產(chǎn)狀掃描電鏡在保護油氣層中的應用

油氣層中地層微粒的觀察（微粒的類型、大小、含量等,分析地層微粒運移損害等）

粘土礦物的觀測（粘土礦物的類型、產(chǎn)狀和含量，分析地層粘土水化膨脹、分散運移等損害機理）第三十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

油氣層孔喉的觀測（孔喉形狀、大小、與連通關系：分析儲層孔喉結構，為完井液設計提供依據(jù)等）

含鐵礦物的檢測（利用掃描電鏡的x-射線能譜儀，能對礦物進行半定量分析，確定鐵等敏感性礦物的種類與含量）

油氣層損害的監(jiān)測（通過對比污染實驗前后巖心孔喉變化、微粒變化，從微觀上分析地層損害機理）局限性

只能作形態(tài)觀察

不能確定礦物含量

不能給出礦物化學成分第三十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第三十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日薄片技術(SliceTechhiqueofRock)基本概念S

鑄體薄片厚度為0.03mm,面積不小于15×15mm，一般用儲層巖心磨制而成

三大常規(guī)技術之一，它應用光學顯微鏡觀察薄片

直接觀察儲層孔喉大小、分布、連通情況、地層微粒、地層敏感性礦物、地層膠結情況等薄片分析技術在保護油氣層中的應用

巖石的結構與構造（研究儲層顆粒間接觸關系<點面接觸、點線接觸、面面接觸等>膠結情況、膠結物的種類等，初步估計巖石強度）第三十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

骨架顆粒的成分及成巖作用(沉積作用、壓實作用、膠結作用等對儲層潛在損害因素的影響)

孔隙特征

(薄片分析可獲得孔隙成因、大小、形狀、分布等資料，可用于計算面孔率及微孔隙率等儲層特征參數(shù)、研究孔喉尺寸大小、分布和類型，進而研究儲層潛在損害因素)

不同產(chǎn)狀粘土礦物含量的估計

(粘土礦物的種類、含量、產(chǎn)狀分析，粘土礦物總量的校正)

熒光薄片應用

（提供儲層有效儲集和滲流性質，分析孔隙形狀、大小、連通情況、裂縫發(fā)育情況與裂縫大小、走向等）第三十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第三十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第四十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

壓汞法測巖石毛管壓力曲線測定原理—表面張力理論

汞不潤濕巖石，汞注入抽空的巖石孔隙喉道，必須施加外力以克服巖石孔隙中的毛細管壓力

注入汞的每一點壓力代表一個相應孔隙半徑下的毛管壓力壓力和孔喉半徑的關系為

pc=0.735/r或r=0.735/pc

pc——毛管壓力，MPa

r——毛管半徑，μm

不同壓力下進入孔隙系統(tǒng)的汞量代表相應的孔隙半徑在孔隙系統(tǒng)中所連通的孔隙體積

根據(jù)進入孔隙的汞量和對應的壓力得到毛管壓力曲線第四十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日毛管壓力曲線用于

儲集巖的分類評價

油氣層損害機理分析

鉆井完井液設計

入井流體懸浮固相控制

評價和篩選工作液特點由于其儀器裝置固定，測定快速準確，并且壓力可以較高，便于更微小的孔隙測量，因而它是目前國內(nèi)外測定巖石毛細管壓力的主要手段第四十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日三個關鍵特征參數(shù)及含義

排驅壓力Pd：最大尺寸連通孔隙所對應的毛管壓力。反映了孔隙和喉道的集中程度和大小，是劃分巖性好壞的重要指標之一

第四十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日飽和度中值毛管壓力Pc50：注汞量達到孔隙體積50％時對應的毛細管壓力。反映了孔隙中存在油水兩相時，產(chǎn)油能力的大小，Pc50越小，巖石對油的滲透性越好，產(chǎn)能越高最小非飽和孔隙體積百分數(shù)Smin：注汞壓力達到儀器的最大壓力時，未被汞飽和的孔隙體積百分數(shù)。Smin越大，小孔隙占的孔隙體積越多，對油氣滲透不利。第四十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日毛細管壓力曲線在保護油氣層中的應用

儲集巖的分類評價

儲集巖分類是評價油氣層損害的前提，同一損害因素在不同類型的儲集巖中的表現(xiàn)存在差異根據(jù)毛細管壓力曲線特征參數(shù)，用統(tǒng)計法求特征值，結合巖石孔隙度、滲透率、孔隙類型、巖性等可以對儲集巖進行綜合分類

用于油氣層損害機理分析

1）儲層喉道特性對儲層損害的影響

相同間層比的伊利石/蒙皂石間層礦物，對細孔喉型油層的水敏損害比中、粗孔喉型油氣層嚴重

2）孔隙大小及分布對儲層損害的影響油氣層

微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空間分布及與孔喉大小的匹配關系，是分析油氣層損害的關鍵第四十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第四十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

屏蔽暫堵鉆井完井液設計

屏蔽暫堵鉆井完井液技術中架橋粒子的選擇，就是依據(jù)壓汞曲線所獲得的孔喉分布及其對滲透率的貢獻值而確定的通過對一個油組或油氣層不同特性級別巖樣的毛管壓力曲線測定，考慮到主要儲層的儲層特征和最大孔喉半徑，依據(jù)2/3架橋原理設計屏蔽暫堵架橋粒子的中值直徑

入井流體懸浮固相控制

射孔液、壓井液、洗井液、修井液、注入水等都涉及固相顆粒的含量和粒徑大小控制問題，而控制標準則視油氣層儲層特性而定。研究表明，當顆粒直徑大于平均孔喉直徑的1/3時，形成外泥餅，1/3—1/10時會侵入孔喉形成內(nèi)泥餅，小于1/10時顆粒能自由移動第四十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日巖心分析技術應用展望傅里葉變換紅外光譜分析

測定礦物基團、功能團…識別和量化常見礦物CT掃描技術（X-RayComputerizedTomography計算機處理層析X射線成象技術

顆粒密度

裂隙和孔隙分布

固相侵入深度和孔隙空間的變化核磁共振成象技術（NuclearMagneticResonanceImaging(NMRI)）

觀測孔隙、裂隙中流體分布與流動情況

觀察流體間、流體與巖石間的作用過程

潤濕性、潤濕反轉第四十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日三、油氣層損害的室內(nèi)評價

借助各種儀器設備測定油氣層巖石與外來工作液作用前后滲透率的變化測定油氣層物化環(huán)境發(fā)生變化前后滲透率的變根據(jù)達西滲透定律及巖心流動實驗方法參照《砂巖儲層巖心靜態(tài)流動實驗程序》（中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5358-2002）

第四十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第五十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第五十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日3.1油氣層敏感性評價速敏評價實驗速敏概念在鉆井、測試、試油、采油、增產(chǎn)作業(yè)、注水等作業(yè)或生產(chǎn)過程中，當流體在油氣層中流動時，引起油氣層中微粒運移并堵塞喉道造成油氣層滲透率下降實驗目的

找出發(fā)生速敏的臨界流速

為其它敏感評價實驗確定合理的實驗流速

為確定合理的注采速度提供科學依據(jù)第五十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日原理及作法(Ki-1－Ki)/Ki-1×100%≥5%

敏感程度評價指標損害程度計算式

(Kmax－Kmin)

損害程度＝——————×100%

Kmax

損害程度＜30%30%～70%＞70%敏感程度

弱中等強第五十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日速敏損害機理示意圖第五十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第五十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日水敏評價實驗水敏概念淡水進入地層時，某些粘土礦物發(fā)生水化膨脹、分散、運移，減小或堵塞地層孔隙和喉道，造成地層滲透率降低實驗目的

了解粘土礦物遇水后的水化膨脹分散運移過程

找出發(fā)生水敏的條件及水敏引起的油氣層損害程度第五十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

水敏實驗滲透率變化曲線示例

第五十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日鹽敏評價實驗鹽敏概念進入地層的外來流體的礦化度高于地層水礦化度時，將促使在地層礦化條件下水化的粘土去水化、收縮、破裂、脫落，產(chǎn)生微粒運移而引起地層滲透率降低實驗目的

找出鹽敏發(fā)生的條件及由鹽敏引起的油氣層損害程度

為各類工作液的設計提供依據(jù)水敏實驗是鹽敏實驗的特例，因此，儲層敏感性流動實驗新標準（2002）把水敏、鹽敏實驗合為一個實驗：鹽敏實驗第五十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

鹽敏實驗曲線第五十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日堿敏評價實驗堿敏的概念當高pH流體進入油氣層后，油氣層中的粘土礦物和硅質膠結物發(fā)生反應，使其結構遭到破壞而分散、脫落，造成油氣層的堵塞損害實驗目的

找出堿敏發(fā)生的條件（主要是pH臨界值）及由堿敏引起的油氣層損害程度

為各類工作液的設計提供依據(jù)第六十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日第六十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日酸敏評價實驗酸敏概念油氣層與酸作用后，溶解膠結物釋放出微粒，或礦物溶解釋放出的離子再次生成沉淀，而造成油氣層的堵塞損害實驗目的

研究酸液與油氣層的配伍性

為油氣層基質酸化和酸化解堵設計提供依據(jù)實驗內(nèi)容

鹽酸（HCl）酸敏鮮酸酸敏實驗氫氟酸（HF）酸敏土酸（HCl+HF）酸敏

殘酸酸敏實驗第六十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日實驗方法用地層水測巖心Kf反向注入0.5-1.0倍孔隙體積的酸液關閉閥門反應1-3小時用地層水正向測巖心恢復滲透率Ka第六十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日應力敏感性敏評價實驗應力敏感概念施加一定的有效應力時，巖石的物性參數(shù)隨應力變化而改變的性質（巖石孔隙幾何學及裂縫壁面形態(tài)對應力變化的響應）實驗目的

通過模擬圍壓條件測定孔隙度可將常規(guī)孔隙度值轉換成原地條件

求得巖心在原地條件下的滲透率

為確定合理生產(chǎn)壓差提供依據(jù)評價方法與指標以無量綱滲透率的立方根與應力的對數(shù)圖，其線性關系如下

Ki=K1000〔1－Sslg(I/1000)〕3

第六十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

Ss=〔1－(Ki/K1000)1/3〕/lg(I/1000)

Ss----斜率I---測量點K1000-----應力1000psi所對應的滲透率

m2

表3—2應力敏感程度評價指標應力敏感原理示意

Ss＜0.30.3～0.70.7～1.0敏感程度弱中等強第六十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日應力敏感實驗結果應力敏感實驗曲線第六十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日溫度敏感性評價實驗溫度敏感性概念外來流體進入油氣層引起溫度下降而導致油氣層滲透率發(fā)生變化實驗目的研究溫度敏感引起油氣層損害程度（外來流體對地層的“冷卻效應”）原理及方法

溫度敏感性評價比較復雜，整個實驗裝置須在恒溫箱內(nèi)完成

實驗流體可分別用地層水或地層原油進行

1）選擇實驗巖心，測量長度和直徑等2）選擇溫度實驗點6個點，T1為地層溫度，T6為地面溫度，每點之間溫差T=(T1-T6)/5第六十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

3）在實驗溫度點時，在低于臨界流速條件下用地層水測出巖心穩(wěn)定的滲透率K1

4）改變實驗溫度（必須恒溫2小時以上）重復上一步，直至測出最后一個實驗溫度點所對應的巖心穩(wěn)定滲透率K6

評價及指標

若溫度Ti-1對應的Ki-1與Ti對應的Ki

滿足

(Ki-1－Ki)/Ki-1×100%≥5%說明儲層發(fā)生了溫度敏感損害，即儲層具有溫敏性

我們把發(fā)生溫敏損害的前一個溫度點的溫度（Ti-1）稱為臨界溫度Tc

損害程度的計算及評價指標同速敏

當實驗流體為原油時，巖心抽真空飽和地層水，用原油驅替巖心建立束縛水飽和度，再用原油測

第六十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日3.2工作液對油氣層的損害評價工作液概念鉆井液、水泥漿、完井液、壓井液、洗井液、修井液、射孔液、壓裂液、酸、注入水等工作液靜態(tài)損害評價靜濾失實驗裝置測定工作液濾入巖心前后滲透率的變化評價工作液對油氣層的損害程度優(yōu)選工作液配方損害程度評價

Rs=(1－Kop/Ko)×100%

Rs—損害程度

Kop—損害后巖心的油相有效滲透率

m2Ko—損害前巖心的油相有效滲透率

m2第六十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日輔助評價實驗

粘土膨脹實驗

○膨脹率——粘土樣品膨脹后的體積增量與原體積之比

v=(v2－v1)/v1×100%

v——粘土膨脹率%

v1

——樣品原體積

v2——樣品膨脹后體積

陽離子交換實驗

○陽離子交換吸附——吸附在粘土礦物表面的陽離子可以和溶液中的陽離子發(fā)生交作用

○陽離子交換容量（CEC)——在pH值為7的條件下，粘土顆粒表面所能交換的陽離子總量，單位是mmol/100g土第七十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

酸溶實驗

○巖石中含有一定量的酸可溶物

○可用化學分析方法測定巖石中含有的可溶物的相對含量

浸泡實驗

○酸液使巖石中粘土顆粒分散脫落、礦物溶蝕及骨架顆粒解體

○實驗通過觀察巖石表面變化情況判斷巖石敏感性及液體與巖石的配伍性工作液動態(tài)損害評價靜態(tài)評價實驗

采用“靜壓入”及“端面流動”方法，以巖心受工作液污染前后的滲透率變化值判斷損害程度動態(tài)評價實驗第七十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

工作液在井內(nèi)循環(huán)或攪動產(chǎn)生對地層的壓力激動

影響井壁上形成的濾餅質量和形成速度

增大工作液對油氣層的損害程度

動態(tài)評價實驗工作液處于循環(huán)或攪動狀態(tài)

更真實模擬井下實際工況

損害過程更接近現(xiàn)場實際

實驗結果對現(xiàn)場更具指導意義

評價方法同靜態(tài)實驗旋轉剪切模擬法

工作液在井內(nèi)動態(tài)流動為出發(fā)點

流變學角度來解決動態(tài)問題

JHDS-高溫高壓動失水儀

SW-Ⅱ動態(tài)損害評價儀

第七十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

旋轉剪切模擬法實驗簡圖全尺寸動態(tài)模擬法

完全模擬鉆井、完井時井內(nèi)實際工作條件下地層損害過程

模擬參數(shù)包括井內(nèi)液柱壓力、地層孔隙壓力、上覆巖層壓力、地層溫度、工作液施工溫度、鉆井液上返循環(huán)速度、鉆具轉速

第七十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

實驗所得評價結果更加客觀、實用

實驗過程具有更加完善的模擬功能

DSE高溫高壓全尺寸動態(tài)模擬巖心污染試驗儀動態(tài)污染模擬試驗是一套系統(tǒng)試驗

測定污染前巖心滲透率

在動態(tài)條件下污染巖心

測定污染后的巖心滲透率

比較污染前后巖心滲透率的變化

判斷巖心污染程度

第七十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日多點滲透儀測量損害深度和程度靜態(tài)和動態(tài)評價結果反映沿整個巖心長度上的平均損害程度工作液侵入巖心的真實程度沿整個巖心長度不一定均勻多點滲透率儀可準確測出真實損害深度多點滲透率儀示意圖

第七十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

損害前后滲透率曲線對比求損害深度和分段損害程度

Koi------損害前基線滲透率曲線Kopi----損害后恢復滲透率曲線

損害深度L=L1+L2+L3+l4+0.5L5

分段污染程度Rsi=(1－Kopi/Koi)×100%

式中i=1,2,3···6

第七十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日實驗項目實驗目的及用途正反向流動實驗觀察巖心中微粒受流體流動方向的影響及運移產(chǎn)生的滲透率損害情況體積流量評價實驗在低于臨界流速情況下，用大量工作液流過巖心，考察巖心膠結的穩(wěn)定性；用注入水做實驗評價油氣層巖心對注入水量的敏感性3.3其它評價實驗系列流體評價實驗了解油氣層巖心按實際工程施工順序與外來工作液接觸后所造成的總的損害及程度酸液評價實驗按酸化施工工序向巖心注入酸液，在室內(nèi)預先評價和篩選保護油氣層的酸液配方潤濕性評價實驗通過測定注入工作液前后油氣層巖石的潤濕性，觀察工作液對油氣層巖石潤濕性的改變情況相對滲透率曲線評價實驗測定油氣層巖石的相對滲透率曲線，觀察水鎖損害的程度，測定注入工作液前后油氣層巖石的相對滲透率曲線，觀察工作液對油氣層巖石相對滲透率的改變及由此發(fā)生的損害程度膨脹率評價實驗測定工作液進入巖心后的膨脹率，評價工作液與油氣層巖石（特別是粘土礦物）的配伍性離心法測毛管壓力快速評價實驗用離心法測定工作液進入油氣層巖心前后毛管壓力的變化情況，快速評價油氣層的損害第七十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日油氣層損害室內(nèi)評價技術的發(fā)展方向全模擬實驗，模擬井下溫度、壓力、剪切等實際工況條件下的油氣層損害評價多點滲透率儀的應用，短巖心向長巖心發(fā)展小尺寸巖心向大尺寸巖心發(fā)展計算機數(shù)學模擬與室內(nèi)物理模擬結合實驗自動化，引入計算機數(shù)據(jù)采集用實際流體、模擬實際工況做油氣層損害實驗第七十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日3.4儲層敏感性預測技術儲層敏感性快速診斷和預測技術儲層敏感性實驗評價技術可取得較準確的儲層敏感性資料需要大量天然巖心花費大量人力、物力、時間不能滿足快速勘探開發(fā)實際生產(chǎn)需要無法滿足老油田的穩(wěn)產(chǎn)保護油氣層工作所需大量天然巖心預測方法的基本原理儲層敏感性是儲層內(nèi)部性質的外部表現(xiàn)儲層敏感性必定與儲層巖石礦物性質、孔隙性質、儲層流體性質有關第七十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日預測方法步驟按不同敏感性范圍對儲層分組用多元統(tǒng)計分析方法求出各組判別函數(shù)儲層資料代入相應判別函授求出所屬各組的置信概率值待判別儲層歸類于概率值最大一組，以該組敏感性對儲層敏感性做出預測

第八十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日預測技術預測內(nèi)容和所需資料儲層的五敏性

水敏性、速敏性、鹽敏性、鹽酸酸敏性、土酸酸敏性

17個儲層組成和結構特性資料砂巖儲層敏感性快速預測軟件forWindowsV2.0所需儲層特性資料資料獲取方法泥質、石英、長石、巖屑、碳酸鹽、膠結物等含量；膠結類型；粒度均值；粒度分選鑄體薄片分析蒙脫石、高嶺石、伊利石、綠泥石和伊蒙混層的含量X射線衍射平均孔隙度和平均空氣滲透率Ka物性分析地層水礦化度水分析第八十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日四、油氣層損害機理第八十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日4.1基本概念油氣層損害機理就是油氣層損害的產(chǎn)生原因和伴隨損害發(fā)生的物理、化學變化過程機理研究工作基礎巖心分析技術室內(nèi)巖心流動評價實驗結果有關現(xiàn)場資料分析機理研究的目的認識和診斷油氣層損害原因及損害過程為推薦和制定各項保護油氣層和解除油氣層損害技術措施提供科學依據(jù)第八十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日油氣層損害的實質是油氣層中流體的滲流阻力增加、滲透率下降油氣層被打開過程中，各種作業(yè)過程都會改變油氣層的原始環(huán)境條件，使原來的物理、化學平衡狀態(tài)發(fā)生改變，有可能造成油氣井產(chǎn)能下降，導致油氣層損害油氣層損害機理的研究是保護油氣層技術一項必不可少的基礎工作油氣層損害是在外界條件影響下油氣層內(nèi)部性質變化造成的第八十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日受外界條件影響而導致油氣層滲透率降低的油氣層內(nèi)在因素屬于油氣層潛在損害因素(內(nèi)因）包括

孔隙結構、敏感性礦物、巖石表面性質、流體性質施工作業(yè)時任何能夠引起油氣層微觀結構或流體原始狀態(tài)發(fā)生改變并使油氣產(chǎn)井能降低的外部作業(yè)條件均屬油氣層損害外部因素（外因）包括

入井流體性質、壓差、溫度、作業(yè)時間第八十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日4.2油氣層損害的類型水敏性損害外來水進入油氣層后，油氣層巖石中的粘土礦物發(fā)生水化膨脹、分散脫落、運移，而導致地層滲透率降低的現(xiàn)象各種油氣層損害類型中最復雜、最主要一種膨脹性粘土遇水膨脹，減小油氣層孔隙通道膨脹性礦物有蒙脫石、伊利石/蒙脫石、綠泥石/蒙脫石混層礦物非膨脹性粘土遇水分散，釋放微粒，微粒隨流體運移堵塞孔隙通道非膨脹性礦物有高嶺石、伊利石等

第八十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

酸敏性損害油氣層巖石與酸液接觸后，發(fā)生有害反應生成沉淀或巖石解體產(chǎn)生地層微粒，引起油氣層滲透率降低的現(xiàn)象油氣層中巖石中鐵質綠泥石、黃鐵礦對鹽酸敏感，它們?nèi)芙庥谌芤簳r，釋放出的鐵離子生成Fe(OH)3

凝膠堵塞油氣層孔隙方解石、白云石等含鈣碳酸鹽礦物與氫氟酸反應生成不溶解的氟化鈣沉淀硅酸鹽礦物溶解后釋放出硅離子與低濃度氫氟酸反應沉淀出〔Si﹝OH﹞4·nH2O〕水化膠體物質第八十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日微粒運移損害流速較高或壓差波動較大，使油氣層中固有的顆粒脫落，隨流體移動，在孔喉處產(chǎn)生堵塞，造成油氣層滲透率降低的現(xiàn)象微粒包括所有粒級的礦物及其它組分顆粒可為巖石顆粒，膠結不好的地層、粘土為主要膠結物的地層對流速最敏感：疏松附著于巖石孔隙壁上的各種覆蓋物也可為有機顆粒（含碳有機物殘渣）微粒運移是流速對微粒的擾動作用分散運移是一種電化學反應第八十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日結垢損害外來流體進入油氣層，改變了地層流體成分或地層溫度、壓力發(fā)生變化，或外來流體與地層流體不配伍，形成各種沉淀物堵塞油氣通道的現(xiàn)象無機垢—CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4有機垢—蠟、瀝青質毛細管阻力損害外來流體進入油氣層與地層流體接觸，在油水界面形成一個凹向油相的彎月面而產(chǎn)生毛管阻力，阻礙液體流動；或外來流體進入油氣層，改變了油氣層中的油水分布，含水飽和度增加，含油飽和度下降，使油相滲透率降低的現(xiàn)象第八十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日物理原因的損害與巖石礦物組成無關只與兩相流體的界面張力有關潤濕性改變損害巖石吸附化學劑改變巖石表面潤濕性而造成油相滲透率下降的現(xiàn)象潤濕—液體在分子力作用下在固體表面上的流散現(xiàn)象潤濕性—當某一固體表面同時與兩種不相混溶的流體（兩種液體或一種液體、一種氣體）接觸時，如果其中的一種流體有沿著固體表面延展的趨勢，則固體表面為該流體所潤濕巖石的潤濕性—巖石表面與流體相互作用的一種性質，即某種流體延展或附著到固體表面的傾向性第九十頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日產(chǎn)生這種傾向性的根本原因是由于分子間力的作用水潤濕地層—水滴在地層表面鋪展，則稱該地層為水潤濕地層或水濕性地層油潤濕地層—油滴在地層表面鋪展，則稱該地層為油潤濕地層或油濕性地層不同巖石表面具有不同電性和潤濕性—親油巖石、親水巖石潤濕性改變損害與巖石成分有關含硅質物質的砂和粘土表面通常呈負電性，陽離子型化學劑能牢固吸附與砂巖表面，使其具親油性石灰?guī)r在值為0～8環(huán)境下，表面帶正電荷，陰離子表面活性劑使其變?yōu)橛H油表面水潤濕地層變?yōu)橛蜐櫇竦貙?，油相滲透率降低40%

第九十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日固相顆粒侵入損害入井流體直接將固相顆粒帶入油氣層，堵塞孔隙通道而使油氣層滲透率降低的現(xiàn)象固相顆粒分無機固相顆粒和有機固相顆粒固相顆粒侵入損害的根源受外界因素影響固相顆粒侵入后油氣層滲透率下降的幅度與巖石的孔隙結構有關出砂損害高速采油情況下，弱膠結或未膠結型巖石結構的完整性遭到破壞，發(fā)生解體，形成松散的砂?；蛭⒘Ｎ镔|，其中較大的顆粒形成架橋或卡堵而堵塞孔隙；較小的顆粒隨油流流向井筒，造成油井出砂，堵塞生產(chǎn)層段

幾乎所有的油氣層損害都是一系列物理、化學過程的結果第九十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日4.3

油氣層潛在損害因素任何具有一定孔隙結構和滲透性的巖石都能儲存油氣油氣層儲滲空間及其特性油氣層的儲集空間包括孔隙、孔洞、裂縫從微觀角度而言，孔喉類型和孔隙結構與油氣層損害關系很大油氣層的滲流通道主要是喉道

喉道是兩個顆粒間連通的狹窄部分或兩個較大孔隙間的收縮部分

喉道是易受損害的敏感部位

油氣層的孔隙結構指孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布、連通關系

第九十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日油氣層的孔喉類型

不同的顆粒接觸關系和膠結類型決定著孔喉類型

孔喉類型從定性角度描述油氣層的孔喉特征

孔隙結構參數(shù)從定量角度描述孔喉特征

油氣層孔喉分為五種類型

第九十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日孔喉類型孔喉主要特征可能的損害方式縮頸喉道孔隙大喉道粗孔隙與喉道直徑比接近1固相侵入出砂地層坍塌點狀喉道孔隙大喉道細孔隙與喉道直徑比大微粒運移水鎖賈敏固相侵入片狀或彎片狀喉道孔隙小喉道細而長孔隙與喉道直徑比中到大微粒堵塞水鎖賈敏粘土水化膨脹管束狀喉道孔隙和喉道成為一體且細小水鎖賈敏乳化堵塞粘土水化膨脹孔喉特征與與油氣層損害關系油氣層巖石的孔隙結構參數(shù)

孔隙結構參數(shù)孔喉大小與分布孔喉彎曲程度孔隙連通程度

孔隙結構參數(shù)與油氣層損害的關系

○孔喉越大，不匹配的固相顆粒侵入越深，造成的固相損害程度越大，水鎖和賈敏損害可能性小第九十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

○孔喉彎曲程度越大，外來固相顆粒侵入越困難，侵入深度小，地層微粒易在喉道阻卡，微粒分散或運移損害潛力增大，喉道易受損害

○孔隙連通性差，油氣層易受損害巖石滲透率與儲集空間、油氣層損害的關系

滲透率是孔喉大小、均勻性和連通性三者共同體現(xiàn)

滲透性好的油氣層，孔喉較大或較均勻，連通性好，膠結物含量低，受固相侵入損害的可能性大

低滲透性油氣層，孔喉小或連通性差，膠結物含量高，易受粘土水化膨脹、分散運移、水鎖及賈敏損害第九十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日油氣層的敏感性礦物定義與特點

儲集層中與流體接觸易發(fā)生物理、化學和物理化學反應并導致油氣層滲透率大幅度下降的礦物

粒徑小（<37μm）、比表面大、多位于孔喉處敏感性礦物類型

水敏和鹽敏礦物油氣層中與礦化度不同于地層水和水作用產(chǎn)生水化膨脹或分散、脫落等，并引起油氣層滲透率下降的礦物

○蒙脫石伊利石/蒙皂石間層礦物綠泥石/蒙皂石間層礦物

堿敏礦物油氣層中與高pH值外來液體作用產(chǎn)生分散、脫落或新的硅酸鹽沉淀和硅凝膠體，并引起滲透率下降的礦物

○長石微晶石英各類粘土礦物蛋白石第九十七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

酸敏礦物油氣層中與酸液作用產(chǎn)生化學沉淀或酸蝕后釋放出微粒并引起滲透率下降的礦物

○鹽酸敏礦物含鐵綠泥石鐵方解石鐵白云石水化黑云母

○氫氟酸敏礦物方解石石灰石白云石鈣長石沸石云母各類粘土和各類粘土礦物

速敏礦物油氣層中在高速流體流動作用下發(fā)生運移并堵塞喉道的微粒礦物

○粘土礦物

○粒徑小于37m的各種非粘土礦物石英長石方解石等

第九十八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日敏感性礦物含量與損害程度的關系

敏感性礦物含量高，造成的油氣層損害程度大

滲透率越低，造成損害的可能性和程度越大油氣層巖石的潤濕性潤濕性是控制油藏流體在孔隙介質中的位置、流動和分布的重要因素

潤濕性對油藏巖石的多個特性參數(shù)產(chǎn)生直接影響

毛管壓力、相對滲透率、驅油效率、共存水飽和度、殘余油飽和度等

油濕巖石，則與水濕巖石相反巖石的潤濕性決定著巖石孔道中毛管力的大小和方向

毛管力的方向總是指向非潤濕相一方

巖石表面親水時，毛管力是水驅油的動力

巖石表面親油時，毛管力是水驅油的阻力第九十九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日潤濕性影響地層微粒的運移

地層微粒可被地層中流動的液體潤濕時，微?？呻S之移動

地層微粒不可被地層中流動的液體潤濕時，微粒不移動

地層微粒可被地層中不相混溶的兩種液體同時潤濕時，微粒沿著兩種液體的界面發(fā)生移動

第一百頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日油氣層流體的性質油氣層中流體往往也是引起油氣層損害的潛在因素地層水的性質

礦化度表示地層水中含鹽量多少

外來工作液礦化度低于地層水礦化度可引起地層中粘土礦物水化膨脹和分散

地層水中常見的陽離子有Na+、Ca2+、Ma2

、Ba2+、Sr2+、陰離子有Cl-、SO42-、HCO3-、F-

根據(jù)水中主要離子當量比水分為CaCl2、MgCl2、NaHCO3、Na2SO4四種類型，地層水多為NaHCO3型和CaCl2型，地面水多為Na2SO4型

工作液和地層水不配伍會對地層造成嚴重損害

當油氣層壓力和溫度降低或入井流體和地層水不配伍會生成CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、Ca(OH)2等無機沉淀第一百零一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

高礦化度鹽水可引起進入油氣層的高分子處理劑鹽析原油性質

含蠟量膠質瀝青含硫量凝固點粘度析蠟點

石蠟、膠質、瀝青可形成有機沉淀

原油與入井流體不配伍形成有機沉淀

原油與酸液作用形成酸渣

注水和壓裂作業(yè)的冷卻效應導致石蠟、瀝青沉淀天然氣性質

天然氣的主要成份是氣態(tài)烴類，含少量非烴氣體

H2S和CO2腐蝕氣的含量和相態(tài)特征

H2S和CO2氣體腐蝕設備管壁造成微粒

H2S腐蝕金屬過程中形成FeS沉淀第一百零二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日油氣層潛在損害因素相對一個特定時間段而言，是油氣層的固有特性油氣層被鉆開后，受到外界條件影響，潛在損害因素會發(fā)生變化油氣層潛在損害因素在不同生產(chǎn)作業(yè)階段是動態(tài)的第一百零三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日4.4外因作用下引起的油氣層損害油氣層潛在損害因素在沒有外因誘發(fā)自身不可能造成油氣層損害油氣層損害機理關鍵研究外因如何誘發(fā)內(nèi)因起作用造成油氣層損害外界流體進入油氣層引起的損害外界流體中固相顆粒堵塞油氣層造成的損害

在鉆井、完井、修井、增產(chǎn)、注液等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中進入油氣層的固相顆粒

入井流體含兩類固相顆粒

○調(diào)整和控制入井流體性能所加有用顆粒如加重劑、橋堵劑、膨潤土

○混入的雜質、巖屑、固相污染物質、水泥顆粒、射孔碎片等有害固相第一百零四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

固相顆粒堵塞損害的機理當井眼中流體的液柱壓力大于油氣層孔隙壓力時，在這個壓差作用下，固相顆粒隨液相一起被壓入油氣層，并在井壁或油氣層深部孔道沉積，從而縮小油氣層孔道半徑，甚至堵死孔喉造成油氣層損害

○由于在壓差的作用下，井內(nèi)工作液向具有孔隙的油氣層滲透，同時在井壁上形成泥餅

○泥餅形成后可阻止濾液和固相顆粒進一步侵入油氣層

○固相損害主要發(fā)生在泥餅形成之前

○固相顆粒的含量越高，侵入油氣層的固相顆粒越多，損害越嚴重第一百零五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

固相顆粒粒徑

○顆粒進入油氣層的深度和數(shù)量取決于顆粒大小與油氣層孔喉直徑的匹配程度

○匹配程度好，固相顆?？稍诰壑車纬奢^好的內(nèi)泥餅，可阻止固相顆粒侵入油氣層深部，減輕對油氣層深部損害

○如果d孔隙3d顆粒，即含有足夠量粒徑大于1/3平均孔隙直徑的顆粒時，顆粒會通過架橋作用在井眼周圍巖石表面形成泥餅，顆粒幾乎不可能滲入深部地層

○1/3粒徑架橋規(guī)則只有滿足顆粒粒徑大于孔隙直徑1/3，才容易通過架橋形成濾餅

○此粒徑范圍的顆粒的損害深度23cm，可通過射孔或反排解堵

第一百零六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

施工作業(yè)參數(shù)

○壓差

1.固相顆粒的侵入是在壓差作用下進入油氣層

2.如果工作液中的固相顆粒的大小與油氣層孔隙不匹配，在一定的壓差范圍內(nèi)，壓差越大，固相顆粒隨濾液侵入油氣層越多、越深

3.由此形成一個大的固相顆粒損害帶，射孔和反排都很難將之消除第一百零七頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

○剪切速率

1.鉆井過程中剪切作用會破壞外泥餅，給固相顆粒提供更多進入油氣層孔隙的機會

2.如果顆粒和孔隙不匹配，高剪切速率使固相顆粒侵入油氣層深部的可能性增大

○工作流體與地層接觸時間

1.固相顆粒對油氣層對滲透率的損害隨工作流體與地層接觸時間的延長而加劇時間越長，固相侵入深度越大，損害越嚴重

2.特別當工作液循環(huán)時間長、泥餅質量差時損害更為嚴重第一百零八頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

外來固相顆粒對油氣層損害特點

○顆粒一般在近井壁帶造成較嚴重的損害

○顆粒粒徑小于孔隙直徑1/10且濃度較低時，顆粒侵入深度大，但損害程度可能較低；損害程度會隨時間的增加而增加

○中高滲透率的砂巖油氣層特別是裂縫性油氣層外來固相顆粒侵入油氣層的深度和所造成的損害程度相對較大外來流體與巖石不配伍造成的損害

水敏性損害

○油氣層產(chǎn)生水敏性的原因

1.油氣層中存在粘土礦物；2.水敏性的強弱取決于粘土礦物的結構；3.產(chǎn)生水敏性的本質原因是粘土礦物所具有特殊結構第一百零九頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

堿敏性損害

○定義高pH的外來液體侵入油氣層與其中的堿敏性礦物發(fā)生反應造成分散、脫落、新的硅酸鹽沉淀和硅凝膠體生成，導致油氣層滲透率降低

○原因堿性環(huán)境更有利于粘土水化分散

○影響油氣層堿敏性損害程度的因素

1.酸性礦物的含量；2.外來液體的pH值pH越

高造成的堿敏性損害越嚴重；3.外來液體侵入量

酸敏性損害

○酸化作業(yè)是為了排除或減輕井眼附近油氣層損害的一項有效油藏增產(chǎn)措施

○目的在于用酸液溶解部分孔隙介質以提高油氣層滲透率

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○對油氣層進行酸處理過程膠結物的溶解必然釋放大量微粒

○某些礦物溶解后釋放的離子在一定條件下可能再次生成沉淀

○引起酸敏性損害的原因

1.酸敏性損害主要表現(xiàn)為與酸液有關的各種化學沉淀物的生成及其對油氣層孔喉的堵塞；

2.損害程度取決于沉淀物的數(shù)量及其侵入深度

潤濕性反轉損害

○組分的含量和天然巖石的表面性質

1.巖石的潤濕性改變后油氣層的孔隙結構、孔隙度、絕對滲透率不改變

2.油、水相對滲透率受到嚴重影響第一百一十一頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

○潤濕性反轉機理

1.對潤濕性改變起主要作用的是表面活性劑2.砂巖儲層巖石由具有較高表面能、表面帶負電荷的石英、長石等無機礦物組成

3.帶負電的高表面能巖石礦物容易吸附進入油氣層的電性相反的陽離子表面活性劑

○影響潤濕性轉變的因素

1.無機陽離子的影響a.有表面活性劑時無機陽離子、特別是高價陽離子（如Ca2+、Ma2+、Fe3+

）可增強巖石的油潤濕性;b.多價陽離子可使陽離子表面活性劑活性增強;c.無機陽離子使表面活性劑的溶解度降低,從而促使更多表面活性劑吸附在巖石表面

第一百一十二頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

2.pH的影響a.pH的改變可改變巖石所帶電荷的性質從而影響巖石對表面活性劑吸附的情況;b.pH由中性變?yōu)樾∮?時石英巖石表面由帶負電轉變?yōu)閹д姡籧.當pH小于8時石灰?guī)r和白云巖帶正電荷，此時陰離子表面活性劑可在巖石表面上改變巖石的潤濕性,當pH大于9.5時帶負電荷，此時陽離子表面活性劑可在巖石表面吸附而改變巖石的潤濕性

3.溫度的影響a.溫度升高后表面活性劑與水的親合力增強表面活性劑在巖石的吸附減弱;b.油藏條件與常溫情況相比巖石水潤濕程度增強，油潤濕程度減弱

第一百一十三頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日外來流體與地層流體不配伍造成的損害

外來流體與地層流體不配伍，在一定外界條件下發(fā)生某些有害化學反應

○生成無機垢、有機垢和各種沉淀

○引起細菌繁殖及乳狀液生成

結垢

○無機垢的生成Ca2++CO32-

CaCO3（碳酸鈣）Sr2++CO32-

SrCO3

（碳酸鍶）

Fe2++CO32-

FeCO3

(碳酸亞鐵)

Ca2++SO32-

CaSO4(硫酸鈣)第一百一十四頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

Ba2++SO32-

BaSO4(硫酸鋇)

Sr2++SO32-

SrSO4(硫酸鍶)Fe+3O2

Fe2O3

（三氧化二鐵）Fe2++S2-

FeS

（硫化亞鐵）這些沉淀可吸附在巖石表面成垢，縮小孔道，或隨液流運移堵塞孔道第一百一十五頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

○影響無機垢生成的因素

1.溫度a.不同的無機垢在其生成過程中，受溫度影響情況不同；b.對于吸熱沉淀反應，溫度升高促使平衡向生成沉淀的方向移動，如生成CaCO3、CaSO4沉淀反應；c.地溫越高，沉淀反應越易發(fā)生;c.對于放熱結垢反應，則隨溫度升高，沉淀反應趨勢減小，如生成BaSO4的反應

2.壓力油、氣井生產(chǎn)過程中，井眼周圍的壓力一般低于地層的原始飽和壓力，使地層中流體中的CO2等氣體不斷逸出,水相中CO2量減少，導致地層水的pH值升高，使地層水中HCO3-解離平衡向CO32-離子濃度增加方向移動，促使更多CaCO3生成第一百一十六頁，共一百七十六頁，2022年，8月28日

3.外來液體的pH值pH值的升高，促使液體中的HCO3-解離成H+和CO32-，有利于CaCO3生成4.總礦化度混相液體的總礦化度升高，會降低可沉淀離子的活度或增加沉淀物的溶解度，沉淀的趨勢低于低礦化度情況(如CaSO4在Mg+濃度為24400～36600ppm的溶液中的溶解度是蒸餾水中溶解度的數(shù)倍，77℃時，在蒸餾水中的溶解度為2.3ppm，而在100000ppm的NaCl溶液中為30.0ppm。)

5.接觸時間地層流體與不配伍的外來流體接觸時間越長，所生成的沉淀顆粒越大，沉淀的數(shù)量越多，鹽垢的強度越高，越難以清除