保護(hù)油氣層技術(shù)--第二章 油氣層損害機(jī)理

1、 掌握各類作業(yè)造成油氣層損害掌握各類作業(yè)造成油氣層損害 的機(jī)理與特點(diǎn)；掌握油氣層發(fā)的機(jī)理與特點(diǎn)；掌握油氣層發(fā) 生水敏、鹽敏、堿敏、酸敏損生水敏、鹽敏、堿敏、酸敏損 害的潛在因素與工程因素。害的潛在因素與工程因素。 難點(diǎn)：難點(diǎn)：堿敏、酸敏損害機(jī)理堿敏、酸敏損害機(jī)理； 潤濕反轉(zhuǎn)潤濕反轉(zhuǎn)。 油氣層油氣層損害的內(nèi)因損害的內(nèi)因（潛在損害因素潛在損害因素）： 舉例：舉例： 孔隙結(jié)構(gòu)、敏感性礦物孔隙結(jié)構(gòu)、敏感性礦物、巖性、物性、巖性、物性、 巖石表面性質(zhì)巖石表面性質(zhì)、流體性質(zhì)。流體性質(zhì)。 凡是受外界條件影響而導(dǎo)致油氣層滲透性降低的油氣凡是受外界條件影響而導(dǎo)致油氣層滲透性降低的油氣 層內(nèi)在因素層內(nèi)在因素。 油

2、氣層損害機(jī)理：油氣層損害機(jī)理：在油氣井作業(yè)中油氣層受在油氣井作業(yè)中油氣層受 到損害的原因及物理化學(xué)變化過程。到損害的原因及物理化學(xué)變化過程。 油氣層損害的外因油氣層損害的外因： 指在施工指在施工作業(yè)作業(yè)時(shí)任何能夠引起油氣層微觀結(jié)構(gòu)和時(shí)任何能夠引起油氣層微觀結(jié)構(gòu)和（或或）流流 體原始狀態(tài)發(fā)生改變體原始狀態(tài)發(fā)生改變，并使得油氣層的原始并使得油氣層的原始滲滲透率降低的透率降低的 各種外部作業(yè)各種外部作業(yè)條件。條件。 舉例：舉例：各種作業(yè)參數(shù)各種作業(yè)參數(shù)、工、工作液的侵作液的侵入入量和性質(zhì)量和性質(zhì) 等等。 從辯證角度來看，從辯證角度來看，只有在一定外因只有在一定外因的的作用下作用下， 內(nèi)因才起作內(nèi)因才

3、起作 用用。油氣層損害內(nèi)。油氣層損害內(nèi)因因與外與外因因的綜合的綜合作用作用主要是主要是外來液體與外來液體與 油氣層巖石油氣層巖石和和地層流體的地層流體的相互作用相互作用。它們它們之間相容性、之間相容性、配配 伍性、適應(yīng)性的匹配程度伍性、適應(yīng)性的匹配程度，決定著產(chǎn)生什么樣決定著產(chǎn)生什么樣的的損害和多損害和多 大程度的損害大程度的損害（即損害的類型和輕重程度即損害的類型和輕重程度）。 儲(chǔ)層損害儲(chǔ)層損害 外因外因 現(xiàn)場作業(yè)、生產(chǎn)、測試、現(xiàn)場作業(yè)、生產(chǎn)、測試、 資料調(diào)研資料調(diào)研 內(nèi)因內(nèi)因 模擬、對(duì)比、損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)?zāi)M、對(duì)比、損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 敏感性評(píng)價(jià)敏感性評(píng)價(jià) 損害原因損害原因 驗(yàn)證儲(chǔ)層損害原因驗(yàn)證儲(chǔ)層

4、損害原因 制定保護(hù)儲(chǔ)層方案，進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)制定保護(hù)儲(chǔ)層方案，進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn) 這些與這些與油氣層油氣層特征有關(guān)的特征有關(guān)的因素：因素： u油氣層的油氣層的儲(chǔ)滲儲(chǔ)滲空間空間 u油氣層敏感性礦油氣層敏感性礦物物 u巖石表面巖石表面性質(zhì)性質(zhì) u油氣層油氣層流體性質(zhì)流體性質(zhì) 第第一一節(jié)節(jié) 油氣層潛在的損害因素油氣層潛在的損害因素 一一、油氣層儲(chǔ)滲空間油氣層儲(chǔ)滲空間 1、巖石的儲(chǔ)集和滲流空間巖石的儲(chǔ)集和滲流空間 （1）孔隙型油氣層孔隙型油氣層 儲(chǔ)集空間儲(chǔ)集空間：孔隙孔隙 滲流通道滲流通道：喉道喉道（兩個(gè)顆粒間連通的狹窄部分兩個(gè)顆粒間連通的狹窄部分） （2）裂縫型油氣層裂縫型油氣層 儲(chǔ)集空間儲(chǔ)集空間：裂縫裂縫

5、滲流通道滲流通道：裂縫裂縫 （3）復(fù)合型油氣層復(fù)合型油氣層 滲流：液體、氣體滲流：液體、氣體 或含氣液體在多孔或含氣液體在多孔 介質(zhì)中的流動(dòng)叫滲介質(zhì)中的流動(dòng)叫滲 流流 。 巖石的儲(chǔ)滲流空間巖石的儲(chǔ)滲流空間的描述的描述 微觀描述：微觀描述：孔隙結(jié)構(gòu)，即喉道的幾何形狀孔隙結(jié)構(gòu)，即喉道的幾何形狀、大小大小、分分 布及其連通情況布及其連通情況。 宏觀描述：宏觀描述：孔隙孔隙度度和滲和滲透率透率。 定性描述：定性描述：孔喉類型?？缀眍愋?。 定量描述：定量描述：孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。 2 2、油氣、油氣層的孔喉類型層的孔喉類型 v孔隙孔隙大大，喉道粗喉道粗，孔隙，孔隙與與喉道喉道直直 徑比接近于徑比

6、接近于1 1。這類喉道幾乎。這類喉道幾乎全全為有效為有效 喉道喉道，一一般般不易造成喉道不易造成喉道堵堵塞。塞。 v粒粒間膠間膠結(jié)物少結(jié)物少，固結(jié)，固結(jié)疏松疏松，應(yīng)，應(yīng)注注 意地層意地層坍塌坍塌和出和出砂砂。 v 孔隙孔隙大大、喉道細(xì)喉道細(xì)，孔隙，孔隙與與喉道喉道直徑直徑 比很大。這類比很大。這類喉喉道為無效或低有效的道為無效或低有效的 ，多表現(xiàn)為中低多表現(xiàn)為中低滲透滲透特性。特性。 v 易易導(dǎo)致微粒堵塞導(dǎo)致微粒堵塞喉道，喉道，損害地層損害地層。 v喉道細(xì)小、彎曲和喉道細(xì)小、彎曲和粗糙，粗糙，孔喉比中等到大孔喉比中等到大。 v由于易發(fā)生顆由于易發(fā)生顆粒堵塞粒堵塞和水鎖損害和水鎖損害。 v 喉道

7、細(xì)小喉道細(xì)小，而彎曲交叉而彎曲交叉 v 易導(dǎo)致易導(dǎo)致流體紊流流體紊流，微粒遷移微粒遷移 速度多變速度多變，在喉在喉道道交叉交叉拐拐彎處常彎處常 因因微粒遷移速度降低而微粒遷移速度降低而沉積沉積下來下來 堵塞喉道堵塞喉道，易發(fā)生水鎖效應(yīng)。，易發(fā)生水鎖效應(yīng)。 表表 2-1 孔喉類型與油氣層損害關(guān)系孔喉類型與油氣層損害關(guān)系 孔喉類型孔喉類型孔喉主要特征孔喉主要特征可能的損害方式可能的損害方式 縮頸喉道縮頸喉道 孔隙大，喉道粗，孔隙與喉孔隙大，喉道粗，孔隙與喉 道直徑比接近于道直徑比接近于1 固相侵固相侵入入，出砂和地層坍，出砂和地層坍 塌塌 點(diǎn)狀喉道點(diǎn)狀喉道 孔隙大孔隙大(或較大或較大)，喉道細(xì)，孔

8、，喉道細(xì)，孔 隙與喉道直徑比大隙與喉道直徑比大 微粒運(yùn)移，水鎖，賈敏，微粒運(yùn)移，水鎖，賈敏， 固相侵固相侵入入 片狀或彎片片狀或彎片 狀喉道狀喉道 孔隙小，喉道細(xì)而長，孔隙孔隙小，喉道細(xì)而長，孔隙 與喉道直徑比中到大與喉道直徑比中到大 微粒堵塞，水鎖，賈敏，微粒堵塞，水鎖，賈敏， 粘土水化膨脹粘土水化膨脹 管束狀喉道管束狀喉道孔隙和喉道成為一體且細(xì)小孔隙和喉道成為一體且細(xì)小 水鎖，賈敏，乳化堵塞，水鎖，賈敏，乳化堵塞， 粘土水化膨脹粘土水化膨脹 3、孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù) 孔喉大小與分布、孔喉彎曲程度孔喉大小與分布、孔喉彎曲程度、孔隙連通程度?？紫哆B通程度。 （1）孔喉越大孔喉越大 ，越不

9、易發(fā)生水越不易發(fā)生水鎖鎖損害和賈敏效應(yīng)損害和賈敏效應(yīng)，但，但 若若主要流動(dòng)主要流動(dòng)喉道喉道被堵塞被堵塞 ，則對(duì)則對(duì)滲透滲透率的損害很大。率的損害很大。 （2）彎曲程度越大彎曲程度越大，固相侵入少；但微粒運(yùn)移，固相侵入少；但微粒運(yùn)移損害損害大大。 （3）孔隙連通性越差孔隙連通性越差 ，越易越易受到受到損害損害。 4、油氣層、油氣層的的孔隙度孔隙度和滲透率和滲透率 孔隙孔隙度：度： 滲滲透率：透率： 衡量衡量儲(chǔ)集儲(chǔ)集空間多少及空間多少及儲(chǔ)集儲(chǔ)集能力大小的參數(shù)。能力大小的參數(shù)。 巖石巖石滲透流體能力大小的滲透流體能力大小的量度，它量度，它是是孔喉孔喉的大的大 小、均勻小、均勻性性和連通性三者共同作用

10、的體現(xiàn)。和連通性三者共同作用的體現(xiàn)。 滲滲透性很好的透性很好的油氣油氣層：層： 孔喉孔喉較大或較均勻較大或較均勻，連連 通性好通性好，膠，膠結(jié)結(jié)物含量偏物含量偏 低低，受外來受外來固相顆粒固相顆粒損損 害的可能性較大害的可能性較大。 滲透率差的油氣層滲透率差的油氣層： 孔喉孔喉偏偏小或連通性差小或連通性差，膠，膠結(jié)結(jié) 物含量偏物含量偏高，高，易發(fā)生易發(fā)生粘粘土土膨膨 脹脹、分散運(yùn)移及水鎖損害。、分散運(yùn)移及水鎖損害。 油氣層流道油氣層流道空間空間周圍周圍是由不同的礦物來構(gòu)成的是由不同的礦物來構(gòu)成的。 二、二、油氣層敏感性礦物油氣層敏感性礦物 惰性礦物惰性礦物：不易與不易與外來流體外來流體發(fā)生物理

11、及化學(xué)變化發(fā)生物理及化學(xué)變化，對(duì)對(duì) 油氣層油氣層層損害沒有多大關(guān)系。層損害沒有多大關(guān)系。 如：石英、長石、碳酸巖等。如：石英、長石、碳酸巖等。（相對(duì)的）（相對(duì)的） 敏感性礦物敏感性礦物： 易易與外來與外來流體發(fā)生物理及化學(xué)變化流體發(fā)生物理及化學(xué)變化，引引 起起油氣油氣層滲透層滲透率率降低降低的的礦物。礦物。 粒徑粒徑很很小小（3737m）； 較大的比表面較大的比表面； 多數(shù)都位于孔喉處多數(shù)都位于孔喉處。 敏感性礦物的特點(diǎn)敏感性礦物的特點(diǎn) 1、保護(hù)油氣層技術(shù)的主要思路、保護(hù)油氣層技術(shù)的主要思路 課堂回顧：課堂回顧： （1）不該進(jìn)入的工作液、外來流體和固相，要使之不進(jìn)入或少進(jìn)油層。）不該進(jìn)入的工作

12、液、外來流體和固相，要使之不進(jìn)入或少進(jìn)油層。 （2）不可避免要進(jìn)入的流體應(yīng)是良性的、配伍性好的、最好是無固相的。）不可避免要進(jìn)入的流體應(yīng)是良性的、配伍性好的、最好是無固相的。 （3）凡已進(jìn)入儲(chǔ)層的流體和固相能用化學(xué)方法或物理方法解堵、排液。）凡已進(jìn)入儲(chǔ)層的流體和固相能用化學(xué)方法或物理方法解堵、排液。 （4）施工作業(yè)時(shí)，強(qiáng)化技術(shù)組織管理，力爭減少井下事故和復(fù)雜情況。）施工作業(yè)時(shí)，強(qiáng)化技術(shù)組織管理，力爭減少井下事故和復(fù)雜情況。 （5）保護(hù)油氣層要以預(yù)防為主。）保護(hù)油氣層要以預(yù)防為主。 2、油氣層保護(hù)研究和實(shí)施程序、油氣層保護(hù)研究和實(shí)施程序 課堂回顧：課堂回顧： （1 1）研究油氣層的潛在損害因素（

13、內(nèi)因）。）研究油氣層的潛在損害因素（內(nèi)因）。 （2 2）進(jìn)行敏感性評(píng)價(jià)，確定油氣層的敏感程度）進(jìn)行敏感性評(píng)價(jià)，確定油氣層的敏感程度（外因）（外因） 。 （3 3）從潛在影響因素和敏感性出發(fā)，研究油氣層損害機(jī)理。）從潛在影響因素和敏感性出發(fā)，研究油氣層損害機(jī)理。 （4）根據(jù)損害機(jī)理，研究或選擇鉆井液、完井液的類型及成分，以及）根據(jù)損害機(jī)理，研究或選擇鉆井液、完井液的類型及成分，以及 完井工藝技術(shù)，提出油氣層保護(hù)技術(shù)措施。完井工藝技術(shù)，提出油氣層保護(hù)技術(shù)措施。 （5）按油田作業(yè)工序，逐一實(shí)施保護(hù)油氣層措施。）按油田作業(yè)工序，逐一實(shí)施保護(hù)油氣層措施。 （6）用測井或試井的辦法看油氣層保護(hù)技術(shù)的對(duì)應(yīng)效

14、果，由反饋）用測井或試井的辦法看油氣層保護(hù)技術(shù)的對(duì)應(yīng)效果，由反饋 效果定量研究機(jī)理，完善油氣層保護(hù)技術(shù)。效果定量研究機(jī)理，完善油氣層保護(hù)技術(shù)。 3、油氣開采技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)、油氣開采技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 課堂回顧：課堂回顧： 4、中國油氣資源狀況、中國油氣資源狀況 國際油價(jià)動(dòng)蕩、經(jīng)濟(jì)全球化、油田的開采難度增大、穩(wěn)產(chǎn)國際油價(jià)動(dòng)蕩、經(jīng)濟(jì)全球化、油田的開采難度增大、穩(wěn)產(chǎn) 和提高采收率、環(huán)境保護(hù)要求和提高采收率、環(huán)境保護(hù)要求 5、油氣層損害機(jī)理：、油氣層損害機(jī)理：在油氣井作業(yè)中油氣層受到損害的原因在油氣井作業(yè)中油氣層受到損害的原因 及物理化學(xué)變化過程。及物理化學(xué)變化過程。 課堂回顧：課堂回顧： 油氣層的孔喉類

15、型、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)、油氣層的孔隙度和滲透率油氣層的孔喉類型、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)、油氣層的孔隙度和滲透率 孔喉類型孔喉類型孔喉主要特征孔喉主要特征可能的損害方式可能的損害方式 縮頸喉道縮頸喉道 孔隙大，喉道粗，孔隙與喉道直孔隙大，喉道粗，孔隙與喉道直 徑比接近于徑比接近于1 固相侵固相侵入入，出砂和地層坍塌，出砂和地層坍塌 點(diǎn)狀喉道點(diǎn)狀喉道 孔隙大孔隙大(或較大或較大)，喉道細(xì)，孔隙，喉道細(xì)，孔隙 與喉道直徑比大與喉道直徑比大 微粒運(yùn)移，水鎖，賈敏，固相微粒運(yùn)移，水鎖，賈敏，固相 侵侵入入 片狀或彎片片狀或彎片 狀喉道狀喉道 孔隙小，喉道細(xì)而長，孔隙與喉孔隙小，喉道細(xì)而長，孔隙與喉 道直徑比中到大道直徑

16、比中到大 微粒堵塞，水鎖，賈敏，粘土微粒堵塞，水鎖，賈敏，粘土 水化膨脹水化膨脹 管束狀喉道管束狀喉道孔隙和喉道成為一體且細(xì)小孔隙和喉道成為一體且細(xì)小 水鎖，賈敏，乳化堵塞，粘土水鎖，賈敏，乳化堵塞，粘土 水化膨脹水化膨脹 6、油氣層儲(chǔ)滲空間與損害的關(guān)系、油氣層儲(chǔ)滲空間與損害的關(guān)系 7、敏感性礦物概念及特點(diǎn)、敏感性礦物概念及特點(diǎn) 課堂回顧：課堂回顧： 易與外來流體發(fā)生物理及化學(xué)變化，引起油氣層滲透率降低的礦易與外來流體發(fā)生物理及化學(xué)變化，引起油氣層滲透率降低的礦 物；物；37m、表面積大、多位于孔喉處。、表面積大、多位于孔喉處。 【只有專注才能專業(yè)，只有專業(yè)才能專家只有專注才能專業(yè)，只有專業(yè)才

17、能專家】 管理大師博恩管理大師博恩 -崔西說崔西說:“任何人只要專注于一個(gè)領(lǐng)域，任何人只要專注于一個(gè)領(lǐng)域，5年可以成為專家，年可以成為專家， 10年可以成為權(quán)威，年可以成為權(quán)威，15年就可以世界頂尖。年就可以世界頂尖?！币簿褪钦f，也就是說， 只要你能在一個(gè)特定領(lǐng)域，投入只要你能在一個(gè)特定領(lǐng)域，投入7300個(gè)小時(shí)，就能成為專個(gè)小時(shí)，就能成為專 家；投入家；投入14600個(gè)小時(shí)就能成為權(quán)威；而投入個(gè)小時(shí)就能成為權(quán)威；而投入21900個(gè)小時(shí)，個(gè)小時(shí)， 就可以成為世界頂尖。但如果你只投入就可以成為世界頂尖。但如果你只投入3分鐘，你就什么也分鐘，你就什么也 不是。不是。 （1 1）定義：）定義： 1、水

18、敏水敏和和鹽敏礦物鹽敏礦物 油氣層中油氣層中與地層水與地層水礦化度礦化度不同的水溶液作用產(chǎn)不同的水溶液作用產(chǎn) 生生水化膨脹水化膨脹或分散或分散，引起引起油氣層滲油氣層滲透率下降的透率下降的 礦物。礦物。 （2 2）類型：）類型：蒙蒙脫脫石石，伊，伊/ /蒙混層，蒙混層，綠泥石等綠泥石等。 （一）敏感性礦物類型（一）敏感性礦物類型 （1 1）定義：）定義：指油氣層中與高指油氣層中與高pHpH值外來液體作用產(chǎn)生值外來液體作用產(chǎn)生 分散、脫落或分散、脫落或新的硅酸新的硅酸鹽鹽沉淀和硅凝沉淀和硅凝膠膠體體，引起引起油氣層油氣層 滲滲透率下降的礦物。透率下降的礦物。 2、堿敏礦物堿敏礦物 （2 2）主要

19、類型主要類型：長石長石、各類粘土礦物、各類粘土礦物等。等。 （1）定義：）定義：指指油氣層油氣層中與酸液作用產(chǎn)生化學(xué)沉淀或酸中與酸液作用產(chǎn)生化學(xué)沉淀或酸 蝕后蝕后釋放釋放出出微粒，微粒，引起滲透率下降的礦物引起滲透率下降的礦物。 3、 酸敏酸敏礦物礦物 （2）類型：）類型： 鹽酸敏感鹽酸敏感性性礦物礦物：含鐵綠含鐵綠泥泥石石、鐵方解石、赤鐵礦等、鐵方解石、赤鐵礦等 氫氟酸敏感氫氟酸敏感性性礦物礦物：石灰石、白云石、各類粘土礦物：石灰石、白云石、各類粘土礦物 （1）定義：）定義：指油氣層中在高速流體作用下發(fā)生運(yùn)移指油氣層中在高速流體作用下發(fā)生運(yùn)移、 堵塞喉道，堵塞喉道，引起引起滲滲透率下降的透率

20、下降的微粒礦物微粒礦物。 4、速敏礦物速敏礦物 （2）類型：粘土礦物、粒徑小于）類型：粘土礦物、粒徑小于37m的各類非粘的各類非粘 土礦物（如土礦物（如石英、長石、方解石、白云石等石英、長石、方解石、白云石等）。）。 井井 號(hào)號(hào) 層位層位井深井深/m石英石英 鉀長鉀長 石石 斜長斜長 石石 方解方解 石石 白云白云 石石 鐵白鐵白 云石云石 菱鐵菱鐵 礦礦 黃鐵黃鐵 礦礦 文石文石 粘土粘土 礦物礦物 zc 1-1 沙二段沙二段3662.85m47622513-2-5 zh 503 沙三段沙三段3354.63-3356.2851102942-4 大港中深層儲(chǔ)層全礦物分析結(jié)果大港中深層儲(chǔ)層全礦物

21、分析結(jié)果 井號(hào)井號(hào)層位層位井深井深/m 高嶺石高嶺石 （K） 綠泥石綠泥石 (Ch) 伊利石伊利石 (I) 伊伊/蒙間層蒙間層 (I/S) 間層比間層比 (%.S) zc1-1沙二段沙二段3662.85234343930 zh503沙三段沙三段3354.63-3356.284919161620 大港中深層儲(chǔ)層粘土礦物樣品分析結(jié)果大港中深層儲(chǔ)層粘土礦物樣品分析結(jié)果 （二）（二）敏感性礦物的產(chǎn)狀敏感性礦物的產(chǎn)狀 定義：指敏感性礦物在含油氣巖石中的定義：指敏感性礦物在含油氣巖石中的分布位置和分布位置和 存在狀態(tài)存在狀態(tài)，直接影響其損害類型及損害程度直接影響其損害類型及損害程度。 1、敏感性礦物含量越

22、高、敏感性礦物含量越高 損害程度越大。損害程度越大。 （三）敏感性礦物含量與損害程度之間的關(guān)系（三）敏感性礦物含量與損害程度之間的關(guān)系 2、在其它條件相同時(shí)，油氣層滲透率越低、在其它條件相同時(shí)，油氣層滲透率越低 損害程度越大。損害程度越大。 粘土含量小于粘土含量小于5%的砂巖為干凈砂巖或較好的儲(chǔ)層。的砂巖為干凈砂巖或較好的儲(chǔ)層。 粘土總量大于粘土總量大于10%的儲(chǔ)層為較差儲(chǔ)層。的儲(chǔ)層為較差儲(chǔ)層。 巖石的表面性質(zhì)決定了流體在孔隙中的巖石的表面性質(zhì)決定了流體在孔隙中的分布與分布與滲流滲流，對(duì)油對(duì)油 氣層損害有重要的影響。氣層損害有重要的影響。 （一）（一）巖石比表巖石比表面面 （二）巖石二）巖石的

23、的潤濕性潤濕性 三、三、巖石的表面性質(zhì)巖石的表面性質(zhì) （一）（一）巖石比表巖石比表面面 1、定義：、定義：指單位體積的巖石內(nèi)顆粒的總表面積指單位體積的巖石內(nèi)顆粒的總表面積，或或 單位體積內(nèi)總孔隙的總單位體積內(nèi)總孔隙的總表面積表面積。 2、與油氣層損害的關(guān)系、與油氣層損害的關(guān)系 比表面越大比表面越大，損害可能越大。損害可能越大。 1、定義：、定義：巖石巖石表面被表面被流體流體潤濕（鋪展）的情況潤濕（鋪展）的情況。 （二）巖石（二）巖石的的潤濕性潤濕性 2、分類：、分類：親水性、親油性、兩性潤濕。親水性、親油性、兩性潤濕。 接觸角接觸角：沿氣液固三相交點(diǎn)對(duì)液滴表面所作切線沿氣液固三相交點(diǎn)對(duì)液滴表面

24、所作切線 與液固界面所夾的角與液固界面所夾的角，通常用q表示。 q 90 砂巖巖樣潤濕性測定照片砂巖巖樣潤濕性測定照片 砂巖巖樣潤濕性測定照片砂巖巖樣潤濕性測定照片 （a）煤巖）煤巖-表面活性劑浸泡前表面活性劑浸泡前 （b）煤巖）煤巖-表面活性劑浸泡后表面活性劑浸泡后 頁巖巖樣潤濕性測定照片頁巖巖樣潤濕性測定照片 若q 90，說明液體對(duì)固體潤濕性不好，如 汞在玻璃表面； 若q 90，液體對(duì)固體潤濕性好，如水在潔凈 的玻璃表面。 若q = 0，液體對(duì)固體完全潤濕。 若q = 180，液體對(duì)固體完全不潤濕。 3 、潤濕性與油氣層損害的關(guān)系潤濕性與油氣層損害的關(guān)系 在水在水潤濕地層潤濕地層中中，水將

25、優(yōu)先占據(jù)巖石較小的孔隙水將優(yōu)先占據(jù)巖石較小的孔隙， 并以薄膜形式覆蓋并以薄膜形式覆蓋在在孔隙表面孔隙表面，而油將位于一些較大而油將位于一些較大 孔隙的中心。孔隙的中心。 在水驅(qū)過程中在水驅(qū)過程中，注入水趨向于通過不易滲透的較小注入水趨向于通過不易滲透的較小 孔隙孔隙 ，而將油驅(qū)入容易滲透和流動(dòng)的較大孔隙中。而將油驅(qū)入容易滲透和流動(dòng)的較大孔隙中。 （1）控制孔隙中控制孔隙中油油水分布。水分布。 留下油留下油 滴滴 留下油膜留下油膜 （2）決定著巖石孔道中毛決定著巖石孔道中毛管力管力的大小與方向的大小與方向， 毛管力的方向總是指向毛管力的方向總是指向非潤濕非潤濕一方。一方。 如果將地層中的孔道看作

26、不同尺寸的毛細(xì)管如果將地層中的孔道看作不同尺寸的毛細(xì)管，則管壁則管壁 的潤濕性決定了彎液面的形狀和方向的潤濕性決定了彎液面的形狀和方向，因而也決定了因而也決定了 毛細(xì)管壓力毛細(xì)管壓力（Pc）的性質(zhì)。的性質(zhì)。 在在水水潤濕潤濕的毛細(xì)管的毛細(xì)管中中，Pc 的方向與注水壓力的方向與注水壓力（P） 的方向相一致的方向相一致，此時(shí)此時(shí) Pc為驅(qū)替的動(dòng)力為驅(qū)替的動(dòng)力；而在而在親親油油的毛的毛 細(xì)管細(xì)管中中，Pc與與 P 的方向相反的方向相反，Pc 為驅(qū)替的阻力為驅(qū)替的阻力。 （3）影響著地層微粒的運(yùn)移影響著地層微粒的運(yùn)移 可可被地層中流動(dòng)的液體被地層中流動(dòng)的液體潤濕潤濕時(shí)時(shí)，微粒易發(fā)生，微粒易發(fā)生移動(dòng)。移

27、動(dòng)。 結(jié)論：結(jié)論： 親水性親水性地層轉(zhuǎn)變?yōu)榈貙愚D(zhuǎn)變?yōu)橛H油性親油性地層時(shí)地層時(shí)，油，油的有效滲透率下降的有效滲透率下降。 （一）（一）地層水地層水性質(zhì)性質(zhì) 四、四、油氣層流體性質(zhì)油氣層流體性質(zhì) 2 2、地層水性質(zhì)與油層損害、地層水性質(zhì)與油層損害 礦化度、離子成分和水型礦化度、離子成分和水型（NaHCO3、CaCl2、 MgCl2 和和Na2SO4型型等）等）。 （2）入）入侵侵流流體與地層水不配伍體與地層水不配伍，生生成成沉淀沉淀。 （1）溫度及壓力改變導(dǎo)致溶解度變化而生成沉淀。）溫度及壓力改變導(dǎo)致溶解度變化而生成沉淀。 （3）高礦化度的地層水導(dǎo)致進(jìn)入油氣層的高分子處）高礦化度的地層水導(dǎo)致進(jìn)入油

28、氣層的高分子處 理劑發(fā)生鹽析。理劑發(fā)生鹽析。 1 1、地層水地層水性質(zhì)性質(zhì) 加熱前各工作液與地層水按比例混合加熱前各工作液與地層水按比例混合 加熱后各工作液與地層水按比例混合加熱后各工作液與地層水按比例混合 1、原原油油性質(zhì)性質(zhì) （二）（二）原油性質(zhì)原油性質(zhì) 含含蠟量蠟量、膠、膠質(zhì)、瀝青、含硫量、凝固點(diǎn)、質(zhì)、瀝青、含硫量、凝固點(diǎn)、粘粘度等。度等。 2、對(duì)油氣層、對(duì)油氣層損害損害的影響的影響 （1）原原油油中蠟、中蠟、膠膠質(zhì)和瀝青形成有機(jī)沉淀質(zhì)和瀝青形成有機(jī)沉淀； （2）原油性質(zhì)與入井液體的不配伍原油性質(zhì)與入井液體的不配伍，形成乳狀液形成乳狀液；膠質(zhì)、；膠質(zhì)、 瀝青質(zhì)與酸作用形成酸渣。瀝青質(zhì)與酸

29、作用形成酸渣。 （3）注水和壓裂的冷卻效應(yīng)導(dǎo)致石蠟、瀝青在地層沉積。）注水和壓裂的冷卻效應(yīng)導(dǎo)致石蠟、瀝青在地層沉積。 1、主要成分主要成分：氣態(tài)氣態(tài)烴烴類類，并含少量非并含少量非烴烴氣體。氣體。 （三）（三）天然氣性質(zhì)天然氣性質(zhì) 2、對(duì)油氣層、對(duì)油氣層損害損害的影響的影響 （1）若含有若含有H2S 和和 CO2 氣體氣體，則會(huì)則會(huì)產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物堵塞堵塞 油氣層孔道。油氣層孔道。 （2）壓力降低導(dǎo)致凝析氣藏中氣體液化，降低氣相）壓力降低導(dǎo)致凝析氣藏中氣體液化，降低氣相 滲透率下降。滲透率下降。 課程公共郵箱：課程公共郵箱： 密碼：密碼：yqc123 1、敏感性礦物類型、敏感性礦物類型

30、課堂回顧：課堂回顧： 水敏和鹽敏礦物；堿敏礦物；酸敏礦物；速敏礦物。水敏和鹽敏礦物；堿敏礦物；酸敏礦物；速敏礦物。 2、敏感性礦物的產(chǎn)狀敏感性礦物的產(chǎn)狀 定義：指敏感性礦物在含油氣巖石中的定義：指敏感性礦物在含油氣巖石中的分布位置和存在狀態(tài)分布位置和存在狀態(tài)， 直接影響其損害類型及損害程度直接影響其損害類型及損害程度。 類型：薄膜式；櫛殼式；橋接式；孔隙充填式。類型：薄膜式；櫛殼式；橋接式；孔隙充填式。 3、敏感性礦物含量與損害程度之間的關(guān)系敏感性礦物含量與損害程度之間的關(guān)系 4、巖石的表面性質(zhì)、巖石的表面性質(zhì) 課堂回顧：課堂回顧： 比表面：比表面越大，損害可能越大；比表面：比表面越大，損害可

31、能越大； 潤濕性：控制孔隙中油水分布；決定著巖石孔道中毛管力的大小潤濕性：控制孔隙中油水分布；決定著巖石孔道中毛管力的大小 與方向；影響著地層微粒的運(yùn)移。與方向；影響著地層微粒的運(yùn)移。 u地層水性質(zhì)：生成沉淀，高分子鹽析。地層水性質(zhì)：生成沉淀，高分子鹽析。 u原油性質(zhì)：有機(jī)沉淀，酸渣，乳狀液。原油性質(zhì)：有機(jī)沉淀，酸渣，乳狀液。 u天然氣性質(zhì)：腐蝕產(chǎn)物堵塞，液化堵塞。天然氣性質(zhì)：腐蝕產(chǎn)物堵塞，液化堵塞。 5、油氣層流體性質(zhì)油氣層流體性質(zhì) （一）內(nèi)部環(huán)境（一）內(nèi)部環(huán)境 五五、油氣藏環(huán)境油氣藏環(huán)境 （二）外部環(huán)境（二）外部環(huán)境 油氣藏溫度油氣藏溫度、壓力、原地應(yīng)力和天然驅(qū)動(dòng)能量壓力、原地應(yīng)力和天然驅(qū)

32、動(dòng)能量。 工作液的流速、化學(xué)性質(zhì)、固相顆粒分布、壓差、工作液的流速、化學(xué)性質(zhì)、固相顆粒分布、壓差、 流體的溫度等。流體的溫度等。 第第二二節(jié)節(jié) 外因作用下引起的油氣層外因作用下引起的油氣層損害損害 沒有外因作用來誘發(fā)油氣層潛在損害因素，它們自沒有外因作用來誘發(fā)油氣層潛在損害因素，它們自 身不可能造成油氣層損害。因此，身不可能造成油氣層損害。因此，油氣層損害機(jī)理油氣層損害機(jī)理 的關(guān)鍵是研究外因如何誘發(fā)內(nèi)因起作用而造成的油的關(guān)鍵是研究外因如何誘發(fā)內(nèi)因起作用而造成的油 氣層損害氣層損害。油氣層損害內(nèi)油氣層損害內(nèi)因因與外與外因因的綜合的綜合作用作用主要主要 是是外來液體與油氣層巖石外來液體與油氣層巖石

33、和和地層流體的地層流體的相互作用相互作用。 （一一）流體中的固相顆粒對(duì)油氣層的損害流體中的固相顆粒對(duì)油氣層的損害 1、外來固、外來固相顆相顆粒分類粒分類 （1）有用顆粒：）有用顆粒：保持工作液密度、粘度和流變性等保持工作液密度、粘度和流變性等而而添加添加 的的有用顆粒。如加重劑、粘土和橋堵劑等。有用顆粒。如加重劑、粘土和橋堵劑等。 （2）無用（有害）顆粒：）無用（有害）顆粒：對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)調(diào)節(jié)工作工作性質(zhì)無用的性質(zhì)無用的固相固相顆粒。顆粒。 巖屑和其它雜質(zhì)（如處理劑中的雜質(zhì)、腐蝕產(chǎn)物等）巖屑和其它雜質(zhì)（如處理劑中的雜質(zhì)、腐蝕產(chǎn)物等） 一、外來流體進(jìn)入油氣層一、外來流體進(jìn)入油氣層造成的損害造成的損害

34、堵塞孔隙堵塞孔隙和裂縫。和裂縫。 2、損害機(jī)理、損害機(jī)理 固固相顆粒侵相顆粒侵入油氣層入油氣層的濃度差異較的濃度差異較大，大，據(jù)文據(jù)文獻(xiàn)獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)報(bào)導(dǎo)， 固相顆粒固相顆粒侵入濃度由侵入濃度由 2%到到 30%不等。不等。 3、影響、影響因素因素 （1）固）固相顆相顆粒粒粒粒徑與徑與孔隙孔隙直徑的匹配關(guān)系直徑的匹配關(guān)系 若匹配程度較好，若匹配程度較好，固相顆粒可在井眼周圍形成較好的泥餅固相顆?？稍诰壑車纬奢^好的泥餅 阻止固相顆粒侵入油氣層深部阻止固相顆粒侵入油氣層深部，減輕對(duì)油氣層深部的損減輕對(duì)油氣層深部的損 害。害。 “ 三分之一粒徑架橋規(guī)則三分之一粒徑架橋規(guī)則 ”： 外來外來固相顆粒固相顆粒

35、粒徑大于地層平均孔徑粒徑大于地層平均孔徑 1/3，且其含量，且其含量不不 少于流體中少于流體中固固相總體積的相總體積的5%時(shí)，這些顆?？赏ㄟ^架橋時(shí)，這些顆粒可通過架橋 作用形成濾餅。作用形成濾餅。 如果如果1/10d孔隙 孔隙 d 顆粒顆粒 1/3d 孔隙孔隙 時(shí) 時(shí)，鉆井液中的鉆井液中的固固相顆粒形相顆粒形 成內(nèi)泥餅成內(nèi)泥餅，引起較大損害引起較大損害，侵入深度一般為幾個(gè)厘米。侵入深度一般為幾個(gè)厘米。 當(dāng)當(dāng)d顆粒 顆粒1/10d孔隙孔隙 時(shí) 時(shí)，則這些顆粒進(jìn)入油氣層深部則這些顆粒進(jìn)入油氣層深部，在井眼在井眼 周圍形成半徑較大的固相侵入帶周圍形成半徑較大的固相侵入帶，造成更為嚴(yán)重的損害。造成更為

36、嚴(yán)重的損害。 當(dāng)架橋顆粒直徑等于孔隙平均直徑的當(dāng)架橋顆粒直徑等于孔隙平均直徑的 2/3 時(shí)時(shí)，橋堵效果橋堵效果 為最好。為最好。 “ “ 三分之二粒徑三分之二粒徑橋塞橋塞原則原則 ” ” ： （2）固相顆粒）固相顆粒的濃度的濃度 固相顆粒固相顆粒的濃度的濃度越高，越高，損害也越嚴(yán)重。損害也越嚴(yán)重。 如果使用如果使用無固相清潔鹽水無固相清潔鹽水鉆井液鉆井液鉆開油氣層鉆開油氣層，堵堵 塞作用將會(huì)最小塞作用將會(huì)最小，對(duì)油氣層的損害程度最輕。對(duì)油氣層的損害程度最輕。 （3）壓差壓差 壓差對(duì)固相侵入的影響是有條件的。壓差對(duì)固相侵入的影響是有條件的。 固相顆粒的大小與油氣層孔隙不匹配固相顆粒的大小與油氣層

37、孔隙不匹配 壓差壓差 損害程度損害程度 固相顆粒的大小與油氣層孔隙匹配固相顆粒的大小與油氣層孔隙匹配 壓差壓差 損害程度損害程度 （4）工作流體與地層的接觸時(shí)間工作流體與地層的接觸時(shí)間 接觸時(shí)間接觸時(shí)間損害損害程度程度 圖圖2-3 固相顆粒對(duì)油氣層的損害程度與鉆井液浸泡時(shí)間的關(guān)系固相顆粒對(duì)油氣層的損害程度與鉆井液浸泡時(shí)間的關(guān)系 KoKo、K K 分別為損害前、后的巖心滲透率分別為損害前、后的巖心滲透率 （5）剪切速率對(duì)固相侵入的影響剪切速率對(duì)固相侵入的影響 剪切速率剪切速率破壞外泥餅破壞外泥餅，給固相顆粒提供更多進(jìn)給固相顆粒提供更多進(jìn) 入孔喉的機(jī)會(huì)入孔喉的機(jī)會(huì)。 v如果顆粒與孔隙不匹配如果顆粒

38、與孔隙不匹配，固相侵入到地層深部的可固相侵入到地層深部的可 能性較大能性較大。 v如果顆粒與孔隙相匹配如果顆粒與孔隙相匹配，為不同尺寸的粒子在相應(yīng)為不同尺寸的粒子在相應(yīng) 孔喉處橋堵提供一定的機(jī)會(huì)孔喉處橋堵提供一定的機(jī)會(huì)，有利于內(nèi)泥餅的形成。有利于內(nèi)泥餅的形成。 （6）油氣層自身因素的影響油氣層自身因素的影響 低孔低滲油氣層低孔低滲油氣層 固相顆粒侵入的深度較淺而且量也較少固相顆粒侵入的深度較淺而且量也較少。 高孔高孔高高滲油氣層滲油氣層 固相顆粒侵入油氣層的深度和對(duì)滲透率的損害固相顆粒侵入油氣層的深度和對(duì)滲透率的損害 程度均會(huì)相應(yīng)增大程度均會(huì)相應(yīng)增大。 配伍：配伍：兩者之間基本上不發(fā)生相互作用

39、兩者之間基本上不發(fā)生相互作用（包括物理的和包括物理的和 化學(xué)的相互作用化學(xué)的相互作用）。）。 不配伍不配伍：兩者之間有明顯的相互作用兩者之間有明顯的相互作用。這種不配伍性將這種不配伍性將 對(duì)油氣層造成不同程度的損害。對(duì)油氣層造成不同程度的損害。 損害機(jī)理損害機(jī)理：水敏、酸敏、堿敏損害及潤濕反轉(zhuǎn)水敏、酸敏、堿敏損害及潤濕反轉(zhuǎn)等等。等等。 ( (二二) )外來流體與油氣層巖石不配伍造成的損害外來流體與油氣層巖石不配伍造成的損害 1、水敏性損害水敏性損害 （1）定義）定義 若若進(jìn)入油氣層的外來液體與油氣層不配伍時(shí)進(jìn)入油氣層的外來液體與油氣層不配伍時(shí)，將會(huì)引起粘土將會(huì)引起粘土 礦物水化膨脹礦物水化膨脹

40、、分散分散，導(dǎo)致油氣層滲透率降低。導(dǎo)致油氣層滲透率降低。 水敏性損害產(chǎn)生原因：粘土礦物吸水，水化膨脹或分散。水敏性損害產(chǎn)生原因：粘土礦物吸水，水化膨脹或分散。 粘土礦物的類型、含量和存在的狀態(tài)粘土礦物的類型、含量和存在的狀態(tài) 油氣層的孔滲性質(zhì)油氣層的孔滲性質(zhì) 外來液體的礦化度外來液體的礦化度 礦化度降低速度礦化度降低速度 外來液體中的陽離予類型外來液體中的陽離予類型 （2）影響油氣層水敏性影響油氣層水敏性損害損害的因素的因素 礦物名稱礦物名稱 帶電原因帶電原因 （主）（主） 電荷分布電荷分布 單位晶胞單位晶胞 電荷數(shù)（個(gè)）電荷數(shù)（個(gè)） C.E.C mmol/100g土土 膨脹性膨脹性 高嶺石高

41、嶺石解離解離邊緣邊緣很小很小3-15非膨脹型非膨脹型 蒙脫石蒙脫石晶格取代晶格取代Al-O八面體八面體0.25-0.670-130膨脹型膨脹型 伊利石伊利石晶格取代晶格取代Si-O四面體四面體0.6-120-40非膨脹型非膨脹型 粘土礦物類型粘土礦物類型及含量及含量 蒙脫石蒙脫石混層粘土礦物混層粘土礦物伊利石伊利石綠泥石綠泥石高嶺石高嶺石 粘土礦物含量越高，水敏性損害程度越大。粘土礦物含量越高，水敏性損害程度越大。 油藏巖石的孔滲性質(zhì)油藏巖石的孔滲性質(zhì) 低孔低滲油氣藏低孔低滲油氣藏 即使即使少量的水敏性粘土礦物少量的水敏性粘土礦物也可能也可能對(duì)油氣層滲透率造成較對(duì)油氣層滲透率造成較 大的影響大

42、的影響； 高孔高孔高滲高滲油氣藏油氣藏 少量水敏性粘土礦物的存在對(duì)滲透率的影響則相對(duì)較小。少量水敏性粘土礦物的存在對(duì)滲透率的影響則相對(duì)較小。 外來液體的礦化度外來液體的礦化度油氣層水敏性油氣層水敏性損害損害。 外來液體礦化度外來液體礦化度 外來液體中的陽離子類型外來液體中的陽離子類型 n 陽離子的價(jià)態(tài)越高陽離子的價(jià)態(tài)越高，它與粘土之間的相互作用越強(qiáng)，它與粘土之間的相互作用越強(qiáng)， 越容易被吸附在粘土表面和晶層之間，使粘土表現(xiàn)出越容易被吸附在粘土表面和晶層之間，使粘土表現(xiàn)出 的水敏性相對(duì)較弱。的水敏性相對(duì)較弱。 n 對(duì)對(duì)同價(jià)陽離同價(jià)陽離子，子，陽離子的水化半徑越小陽離子的水化半徑越小，與粘土表與粘

43、土表 面負(fù)電荷中心的作用力越強(qiáng)面負(fù)電荷中心的作用力越強(qiáng)，所引起的油氣層水敏所引起的油氣層水敏 性亦較弱性亦較弱。 2、酸敏性損害酸敏性損害 (1) (1)定義：定義：酸化后導(dǎo)致油氣層滲透率降低的現(xiàn)象酸化后導(dǎo)致油氣層滲透率降低的現(xiàn)象。 (2)(2)發(fā)生發(fā)生原因原因 v 酸化引起的礦物微粒釋放酸化引起的礦物微粒釋放 在酸化過程中在酸化過程中，由于膠結(jié)物的溶解常常使一些不溶于酸的由于膠結(jié)物的溶解常常使一些不溶于酸的 礦物微位及反應(yīng)殘?jiān)会尫懦鰜淼V物微位及反應(yīng)殘?jiān)会尫懦鰜?，并在其運(yùn)移過程中對(duì)喉并在其運(yùn)移過程中對(duì)喉 道造成進(jìn)一步的堵塞。道造成進(jìn)一步的堵塞。 v化學(xué)沉淀物的生成化學(xué)沉淀物的生成 鐵的氫氧

44、化物沉淀的生成鐵的氫氧化物沉淀的生成 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 氟化物沉淀的生成氟化物沉淀的生成 CaCO3+2HF = CaF2+CO2+H2O v酸渣的生成酸渣的生成 酸渣也是一種化學(xué)沉淀物。酸渣也是一種化學(xué)沉淀物。 酸渣由原酸渣由原油油中瀝青、膠質(zhì)、石蠟和其它高分子物質(zhì)中瀝青、膠質(zhì)、石蠟和其它高分子物質(zhì) 組成。組成。 (3)酸敏性損害的預(yù)防措施酸敏性損害的預(yù)防措施 v避免鐵的沉淀物生成避免鐵的沉淀物生成 施工前應(yīng)清除酸罐和管路中的鐵銹施工前應(yīng)清除酸罐和管路中的鐵銹 加入適量還原劑加入適量還原劑，使使Fe3+還原成還原成Fe2+。 加入加入Fe3+和和Fe2+的絡(luò)合劑的絡(luò)

45、合劑，使溶液中不存在游離的鐵離使溶液中不存在游離的鐵離 子。子。 v選擇合適的酸液類型和組成選擇合適的酸液類型和組成 避免避免 CaF2、MgF2等化學(xué)沉淀物的生成等化學(xué)沉淀物的生成。 v在酸液或其它工作液體中加入適量防垢劑在酸液或其它工作液體中加入適量防垢劑 v預(yù)防產(chǎn)生酸渣預(yù)防產(chǎn)生酸渣。 酸敏性損害的主要作業(yè)：酸化、洗井等。酸敏性損害的主要作業(yè)：酸化、洗井等。 3、堿敏性損害堿敏性損害 （1）定義）定義 高高pH的外來流體侵入油氣層，導(dǎo)致油氣層滲透率降低的現(xiàn)的外來流體侵入油氣層，導(dǎo)致油氣層滲透率降低的現(xiàn) 象。象。 （2）產(chǎn)生產(chǎn)生原因原因 v 堿性環(huán)境更有利于粘土水化膨脹與分散堿性環(huán)境更有利于

46、粘土水化膨脹與分散 v 堿可與某些酸性氧化物反應(yīng)生成硅凝膠堿可與某些酸性氧化物反應(yīng)生成硅凝膠 例如例如：隱晶質(zhì)類石英和蛋白石隱晶質(zhì)類石英和蛋白石（SiO2.nH2O）均能與堿反均能與堿反 應(yīng)生成可溶性硅酸鹽應(yīng)生成可溶性硅酸鹽，這種硅酸鹽在適當(dāng)?shù)倪@種硅酸鹽在適當(dāng)?shù)?pH 值范值范 圍內(nèi)圍內(nèi)，進(jìn)一步形成進(jìn)一步形成硅凝膠而對(duì)滲流通道造成堵塞硅凝膠而對(duì)滲流通道造成堵塞。 v堿與油氣層中的無機(jī)離子形成鹽垢堿與油氣層中的無機(jī)離子形成鹽垢 2NaOH+ Ca2+ = Ca(OH)2 + 2Na+ Na2SiO3+Ca2+ = CaSiO3 +2Na+ Na2CO3 + Ca2+ = CaCO3 + 2Na+

47、 （3）特點(diǎn)）特點(diǎn) pH值越大，堿敏性損害越大。值越大，堿敏性損害越大。 堿敏性礦物含量越大，堿敏損害越嚴(yán)重。堿敏性礦物含量越大，堿敏損害越嚴(yán)重。 一般而言，堿敏損害比水敏和酸敏的損害程度一般而言，堿敏損害比水敏和酸敏的損害程度 弱。弱。 堿敏性損害的主要作業(yè)：固井、鉆井堿敏性損害的主要作業(yè)：固井、鉆井 （1）潤濕：）潤濕： 4、油藏巖石潤濕反轉(zhuǎn)造成的油氣層損害油藏巖石潤濕反轉(zhuǎn)造成的油氣層損害 當(dāng)某一固體表面同時(shí)與兩種不相混溶的流體當(dāng)某一固體表面同時(shí)與兩種不相混溶的流體 接接 觸時(shí)觸時(shí)，如果其中的一種流體有沿著固體表面延展如果其中的一種流體有沿著固體表面延展 的趨勢的趨勢，則稱固體表面為該流體

48、所潤濕。則稱固體表面為該流體所潤濕。 固體表面上一種流體被另一種流體取代引起表面固體表面上一種流體被另一種流體取代引起表面 能下降的過程。能下降的過程。 （2）潤濕性與油氣層損害的關(guān)系潤濕性與油氣層損害的關(guān)系 v 潤濕性對(duì)油、水相對(duì)滲透率的影響潤濕性對(duì)油、水相對(duì)滲透率的影響 在水在水潤濕地層潤濕地層中中，水將優(yōu)先占據(jù)巖石較小的孔隙水將優(yōu)先占據(jù)巖石較小的孔隙，并以薄并以薄 膜形式覆蓋膜形式覆蓋在在孔隙表面孔隙表面，而油將位于一些較大孔隙的中心。而油將位于一些較大孔隙的中心。 在水驅(qū)過程中在水驅(qū)過程中，注入水趨向于通過不易滲透的較小孔隙注入水趨向于通過不易滲透的較小孔隙， 而將油驅(qū)入容易滲透和流動(dòng)

49、的較大孔隙中。而將油驅(qū)入容易滲透和流動(dòng)的較大孔隙中。 （3）潤濕性與油氣層毛潤濕性與油氣層毛細(xì)細(xì)管壓力的關(guān)系管壓力的關(guān)系 如果將地層中的孔道看作不同尺寸的毛細(xì)管如果將地層中的孔道看作不同尺寸的毛細(xì)管，則管壁則管壁 的潤濕性決定了彎液面的形狀和方向的潤濕性決定了彎液面的形狀和方向，因而也決定了因而也決定了 毛細(xì)管壓力毛細(xì)管壓力 （Pc）的性質(zhì)。的性質(zhì)。 在在水水潤濕潤濕的毛細(xì)管的毛細(xì)管中中，Pc 的方向與注水壓力的方向與注水壓力 （P） 的方向相一致的方向相一致，此時(shí)此時(shí) Pc為驅(qū)替的動(dòng)力為驅(qū)替的動(dòng)力；而在而在親親油油的毛的毛 細(xì)管細(xì)管中中，Pc與與 P 的方向相反的方向相反，Pc 為驅(qū)替的阻力

50、為驅(qū)替的阻力。 RE采收率，采收率， USBM0的表面為水濕，的表面為水濕， USBM0的表面為油濕，的表面為油濕， USBM 0時(shí)的表面為中性潤濕。時(shí)的表面為中性潤濕。 （三）（三）外來流體與油氣層流體外來流體與油氣層流體 不配伍造成的損害不配伍造成的損害 無機(jī)垢無機(jī)垢 有機(jī)垢有機(jī)垢 沉淀物沉淀物 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 細(xì)菌的繁殖細(xì)菌的繁殖 乳狀液的生成乳狀液的生成 外來流體外來流體堵塞油氣孔道堵塞油氣孔道 外來流體與油氣層流體不配伍外來流體與油氣層流體不配伍： 1、無機(jī)垢無機(jī)垢 （1 1）無機(jī)垢的生成無機(jī)垢的生成機(jī)理機(jī)理 v來自外界和油氣層的兩種或幾種組成上不相配伍的來自外界和油氣層的兩種或幾

51、種組成上不相配伍的 流體在井筒或地層中相遇時(shí)流體在井筒或地層中相遇時(shí)，生成不溶性沉淀物。生成不溶性沉淀物。 v 溫度和壓力的變化引起結(jié)垢。溫度和壓力的變化引起結(jié)垢。 v 油藏巖石或油管壁的粗糙表面以及表面所帶電荷可油藏巖石或油管壁的粗糙表面以及表面所帶電荷可 構(gòu)成引力場構(gòu)成引力場，吸引晶核并促進(jìn)其長吸引晶核并促進(jìn)其長。 （2）影響無機(jī)垢生成的因素影響無機(jī)垢生成的因素 v 溫度溫度 若若結(jié)垢是吸熱反應(yīng)結(jié)垢是吸熱反應(yīng)，溫度升高可促使生成沉淀溫度升高可促使生成沉淀 （ CaCO3、CaSO4.2H2O） 若若結(jié)垢結(jié)垢是是放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)，溫度減溫度減少少生成沉淀生成沉淀（如生成如生成 BaSO4的反

52、應(yīng)的反應(yīng)）。）。 平衡移動(dòng)原理：如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如平衡移動(dòng)原理：如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如 濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改 變的方向移動(dòng)。變的方向移動(dòng)。 壓力的降低壓力的降低使使地層流體中的地層流體中的 CO2等氣體不斷逸出等氣體不斷逸出， 導(dǎo)致地層水的導(dǎo)致地層水的 pH 值升高值升高，HCO3-不斷轉(zhuǎn)變?yōu)椴粩噢D(zhuǎn)變?yōu)?CO32-， 生成生成 CaCO3 垢的可能性也就增加了垢的可能性也就增加了。 v壓力壓力 HCO3- H+ +CO32- v 外來液體的外來液體的pH值值 當(dāng)外來液體的當(dāng)外來液體的pH值升高值升高地層水中

53、的地層水中的HCO3-解離成解離成H+ 和和CO32-，有利于有利于CaCO3垢的生成。垢的生成。 v 礦化度礦化度 礦化度升高礦化度升高增加增加某些某些沉淀物的溶解度沉淀物的溶解度，結(jié)結(jié) 無機(jī)垢的趨勢將有所降低。無機(jī)垢的趨勢將有所降低。 在在 77 時(shí)時(shí) ，BaSO4 在蒸在蒸餾餾水中的溶水中的溶 解度為解度為 2.3mg/L，在在10%NaCl溶液中溶液中 的溶解度可達(dá)的溶解度可達(dá)30.0mg/L v 接觸時(shí)間接觸時(shí)間 地層流體與不配伍的外來流體相互接觸的時(shí)間越長地層流體與不配伍的外來流體相互接觸的時(shí)間越長， 所生成的沉淀顆粒越大所生成的沉淀顆粒越大，沉淀的數(shù)量也越多沉淀的數(shù)量也越多，并且

54、并且 鹽垢的強(qiáng)度越高鹽垢的強(qiáng)度越高，越難以清除。越難以清除。因此因此，引起的損害引起的損害 也會(huì)越嚴(yán)重。也會(huì)越嚴(yán)重。 （3 3）無機(jī)垢的預(yù)防及清除無機(jī)垢的預(yù)防及清除 v 結(jié)垢的預(yù)防結(jié)垢的預(yù)防 對(duì)對(duì)地層水和工作地層水和工作 液進(jìn)行化學(xué)分析液進(jìn)行化學(xué)分析 了解了解油氣層的溫油氣層的溫 度、壓力等因素度、壓力等因素 判斷結(jié)垢的可能性判斷結(jié)垢的可能性 及及垢垢的類型的類型，然后然后 有針對(duì)性地使用防有針對(duì)性地使用防 垢劑垢劑。 v 防垢劑防垢劑 無機(jī)多聚磷酸鹽無機(jī)多聚磷酸鹽 有機(jī)有機(jī)膦膦酸鹽酸鹽 聚有聚有機(jī)酸機(jī)酸 有機(jī)共聚物有機(jī)共聚物等等 1、外來流體進(jìn)入油氣層造成的損害、外來流體進(jìn)入油氣層造成的損害

55、 課堂回顧：課堂回顧： （1）流體中的固相顆粒對(duì)油氣層的損害：）流體中的固相顆粒對(duì)油氣層的損害： p機(jī)理：堵塞孔隙機(jī)理：堵塞孔隙和裂縫和裂縫 p影響因素影響因素：固相顆粒粒徑與孔隙直徑的匹配關(guān)系（三分固相顆粒粒徑與孔隙直徑的匹配關(guān)系（三分 之一粒徑架橋規(guī)則之一粒徑架橋規(guī)則 、三分之二粒徑橋塞原則、三分之二粒徑橋塞原則 ）；固相顆粒）；固相顆粒 的濃度；壓差；工作流體與地層的接觸時(shí)間；剪切速率對(duì)的濃度；壓差；工作流體與地層的接觸時(shí)間；剪切速率對(duì) 固相侵入的影響；油氣層自身因素的影響。固相侵入的影響；油氣層自身因素的影響。 課堂回顧：課堂回顧： （2）外來流體與油氣層巖石不配伍造成的損害：）外來流

56、體與油氣層巖石不配伍造成的損害： p損害機(jī)理：水敏、酸敏、堿敏損害及潤濕反轉(zhuǎn)等損害機(jī)理：水敏、酸敏、堿敏損害及潤濕反轉(zhuǎn)等 l水敏影響因素：粘土礦物的類型、含量和存在的狀態(tài)；水敏影響因素：粘土礦物的類型、含量和存在的狀態(tài)； 油氣層的孔滲性質(zhì)；外來液體的礦化度；礦化度降低速油氣層的孔滲性質(zhì)；外來液體的礦化度；礦化度降低速 度；外來液體中的陽離予類型度；外來液體中的陽離予類型 l酸敏原因：酸化引起的礦物微粒釋放；化學(xué)沉淀物的生酸敏原因：酸化引起的礦物微粒釋放；化學(xué)沉淀物的生 成成 ；酸渣的生成；酸渣的生成 l堿敏損害：堿性環(huán)境更有利于粘土水化膨脹與分散；可堿敏損害：堿性環(huán)境更有利于粘土水化膨脹與分散

57、；可 與某些酸性氧化物反應(yīng)生成硅凝膠；與油氣層中的無機(jī)與某些酸性氧化物反應(yīng)生成硅凝膠；與油氣層中的無機(jī) 離子形成鹽垢離子形成鹽垢 l潤濕反轉(zhuǎn)：潤濕性與油氣層損害的關(guān)系；潤濕性與油氣潤濕反轉(zhuǎn)：潤濕性與油氣層損害的關(guān)系；潤濕性與油氣 層毛細(xì)管壓力的關(guān)系層毛細(xì)管壓力的關(guān)系 課堂回顧：課堂回顧： （3）外來流體與油氣層流體不配伍造成的損害：）外來流體與油氣層流體不配伍造成的損害： p損害機(jī)理：損害機(jī)理：無機(jī)垢、有機(jī)構(gòu)、沉淀物、細(xì)菌繁殖、乳狀液生成無機(jī)垢、有機(jī)構(gòu)、沉淀物、細(xì)菌繁殖、乳狀液生成等等 u無機(jī)垢無機(jī)垢的生成機(jī)理的生成機(jī)理：來自外界和油氣層的兩種或幾種組來自外界和油氣層的兩種或幾種組 成上不相配

58、伍的流體在井筒或地層中相遇；溫度和壓力成上不相配伍的流體在井筒或地層中相遇；溫度和壓力 的變化引起結(jié)垢；油藏巖石或油管壁的粗糙表面以及表的變化引起結(jié)垢；油藏巖石或油管壁的粗糙表面以及表 面所帶電荷可構(gòu)成引力場，吸引晶核并促進(jìn)其長面所帶電荷可構(gòu)成引力場，吸引晶核并促進(jìn)其長 u影響無機(jī)垢影響無機(jī)垢的生成的生成的因素：的因素：溫度；壓力；外來液體的溫度；壓力；外來液體的pH 值；礦化度；接觸時(shí)間值；礦化度；接觸時(shí)間 u無機(jī)垢的預(yù)防及清除：無機(jī)垢的預(yù)防及清除：結(jié)垢的預(yù)防；防垢劑；結(jié)垢的預(yù)防；防垢劑；防垢劑防防垢劑防 垢機(jī)理垢機(jī)理 v 防垢劑防垢劑防垢機(jī)理防垢機(jī)理 絡(luò)合與絡(luò)合與螯螯合作用合作用 與與 C

59、a2+等離子等離子生成可溶性絡(luò)合物或生成可溶性絡(luò)合物或螯螯合物的防合物的防 垢劑垢劑，使溶液中使溶液中 Ca2+ 濃度降低。濃度降低。 防垢劑防垢劑HEDP + Ca2+ 分散作用分散作用 無機(jī)鹽在結(jié)垢之前無機(jī)鹽在結(jié)垢之前，首先形成極微細(xì)的晶核首先形成極微細(xì)的晶核，晶核逐漸晶核逐漸 生長成為晶體后聚沉生長成為晶體后聚沉而成垢而成垢。 聚聚羧羧酸酸陰陰離子型防垢劑可使離子型防垢劑可使 CaCO3 和和 CaSO4 晶核吸附晶核吸附 在它的在它的聚陰離子長鏈上聚陰離子長鏈上， 始終懸浮在溶液中保持分散狀始終懸浮在溶液中保持分散狀 態(tài)態(tài)， 防止垢的生成。防止垢的生成。 靜電斥力作用靜電斥力作用 無機(jī)

60、鹽的晶核上常帶有一定數(shù)量的電荷無機(jī)鹽的晶核上常帶有一定數(shù)量的電荷，由于由于靜電斥力的存靜電斥力的存 在在，可阻礙晶核相互聚集形成晶體。可阻礙晶核相互聚集形成晶體。 晶體畸變作用晶體畸變作用 亞甲基亞甲基膦膦酸防垢劑酸防垢劑能能與與Ca2+生成的整合物在晶格中占據(jù)生成的整合物在晶格中占據(jù) 一定位置一定位置，阻礙和干擾無機(jī)鹽晶體的正常生長。阻礙和干擾無機(jī)鹽晶體的正常生長。 （4 4）垢的清除垢的清除 v機(jī)械的方法：刮管器清除。 v化學(xué)方法：CaCO3、FeS和Fe2O3 垢可采用鹽酸 或醋酸將其溶解。 vNaCl垢用清水溶解即可清除 主要作業(yè)：開采、修井、增產(chǎn)等。主要作業(yè)：開采、修井、增產(chǎn)等。 2