儲層損害外部因素

儲層損害外部因素第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日1外界流體進入油氣層引起的損害外界流體進入油氣層可引起如下四個方面的損害（1）流體中固相顆粒堵塞油氣層造成的損害（2）外來流體與巖石不配伍造成的損害（3）外來流體與地層流體不配伍造成的損害（4）外來流體進入油氣層影響油水分布造成的損害第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日入井流體常含有兩類固相顆粒一類是為達到其性能要求而加入的有用顆粒，如加重劑和橋堵劑等另一類是巖屑、混入的雜質(zhì)及固相污染物質(zhì)，它們是有害固相固相堵塞損害的機理是當井眼中流體的液柱壓力大于油氣層孔隙壓力時，固相顆粒就會隨液相一起被壓入油氣層，從而縮小油氣層喉道半徑，甚至堵死孔喉造成油氣層損害影響外來固相顆粒對油氣層的損害程度和侵入深度的因素有①固相顆粒粒徑與孔喉直徑的匹配關(guān)系②固相顆粒的濃度③施工作業(yè)參數(shù)如壓差、剪切速率和作業(yè)時間（1）流體中固相顆粒堵塞油氣層造成的損害

1外界流體進入油氣層引起的損害第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日（1）流體中固相顆粒堵塞油氣層造成的損害

外來固相顆粒對油氣層的損害有以下特點①顆粒一般在近井地帶造成較嚴重的損害②顆粒粒徑小于孔徑的十分之一，且濃度較低時，雖然顆粒侵入深度大，但是損害程度可能較低；但此種損害程度會隨時間的增加而增加③對中、高滲透率的砂巖油氣層來說，尤其是裂縫性油氣層，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應用辯證的觀點可在一定條件下將固相顆粒堵塞這一不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素，如當顆粒粒徑與孔喉直徑匹配較好，濃度適中，且有足夠的壓差時，固相顆粒僅在井筒附近很小范圍形成嚴重堵塞（即低滲透的內(nèi)濾餅），這樣就限制了固相和液相的侵入量，從而降低損害的深度1外界流體進入油氣層引起的損害第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日（2）外來流體與巖石不配伍造成的損害①水敏性損害若進入油氣層的外來液體與油氣層中的水敏性礦物（如蒙脫石）不配伍時，將會引起這類礦物水化膨脹、分散或脫落，導致油氣層滲透率下降，這就是油氣層水敏性損害。油氣層水敏性損害的規(guī)律有◆當油氣層物性相似時，油氣層中水敏性礦物含量越多，水敏性損害程度越大◆油氣層中常見的粘土礦物對油氣層水敏性損害強弱影響順序為：蒙脫石＞伊利石／蒙皂石間層礦物＞伊利石＞高嶺石、綠泥石◆當油氣層中水敏性礦物含量及存在狀態(tài)均相似時，高滲油氣層的水敏性損害比低滲油氣層的水敏性損害要低些◆外來液體的礦化度越低，引起油氣層的水敏性損害越強，外來液體的礦化度降低速度越大，油氣層的水敏性損害越強◆在外來液礦化度相同的情況下，外來液中含高價陽離子的成分越多，引起油氣層水敏性損害的程度越弱①水敏性損害②堿敏性損害③酸敏性損害④潤濕反轉(zhuǎn)損害1外界流體進入油氣層引起的損害第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日（2）外來流體與巖石不配伍造成的損害②堿敏性損害高pH的外來液體侵入油氣層時，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，導致油氣層滲透率下降，這就是油氣層堿敏性損害。油氣層產(chǎn)生堿敏損害的原因為●粘土礦物的鋁氧八面體在堿性溶液作用下，使粘土表面的負電荷增多，導致晶層間斥力增加，促進水化分散●隱晶質(zhì)石英和蛋白石等較易與氫氧化物反應生成不可溶性硅酸鹽，這種硅酸鹽可在適當?shù)膒H值范圍內(nèi)形成硅凝膠而堵塞孔道1外界流體進入油氣層引起的損害第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日（2）外來流體與巖石不配伍造成的損害②堿敏性損害影響油氣層堿敏性損害程度的因素有：堿酸性礦物含量、液體pH值和液體侵入量，其中液體pH值起著重要作用，pH值越大，造成的堿敏性損害越大表4-2堿敏性評價結(jié)果（塔里木東河塘）巖心號層位K∞10-3μmpH值7.008.009.0010.0012.0016C219.40K，10-3μm12.2010.498.907.384.38△K/K7，%-14.4126.6039.6064.10122C310.80K，10-3μm10.159.448.897.354.99△K/K7，%-7.0012.4127.5950.84172C427.30K，10-3μm25.4523.1819.7915.289.19△K/K7，%-8.9222.2339.9663.89注：△K表示pH值為7的滲透率與其它pH的滲透率之差。1外界流體進入油氣層引起的損害第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日（2）外來流體與巖石不配伍造成的損害③酸敏性損害油氣層酸化處理后，釋放大量微粒，礦物溶解釋放出的離子還可能再次生成沉淀，這些微粒和沉淀將堵塞油氣層的孔道，輕者可削弱酸化效果，重者導致酸化失敗。這種酸化后導致油氣層滲透率的降低就是酸敏性損害造成酸敏性損害的無機沉淀和凝膠體有：Fe(OH)3、Fe(OH)2、CaF2、MgF2、氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽沉淀以及硅酸凝膠。這些沉淀和凝膠的形成與酸的濃度有關(guān)，其中大部分在酸的濃度很低時才能形成沉淀控制酸敏損害的因素有：酸液類型和組成、酸敏礦物含量、酸化后返排酸的時間1外界流體進入油氣層引起的損害第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日第4章油氣層損害機理（2）外來流體與巖石不配伍造成的損害④巖石由水潤濕變成油潤濕引起的損害巖石由水潤濕變成油潤濕后，造成的后果有：油由原來占據(jù)孔隙中間部分變成占據(jù)小孔隙角隅或吸附顆粒表面，大地減少了油的流道；使毛管力由原來的驅(qū)油動力變成驅(qū)油阻力。這樣不但采收率下降，而且大大降低油氣有效滲透率水潤濕油氣層轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜐櫇裼蜌鈱雍?，可使油相滲透率降低15～85%對潤濕性改變起主要作用的是表面活性劑，影響潤濕反轉(zhuǎn)的因素有：pH值、聚合物處理劑、無機陽離子和溫度強水濕和強油濕巖石的典型相對滲透率曲線水驅(qū)特性與油藏巖石潤濕性的關(guān)系示意圖1外界流體進入油氣層引起的損害第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日（3）外來流體與地層流體不配伍造成的損害①結(jié)垢■無機垢由于外來液體與油氣層流體不配伍，可形成CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrCO3、SrSO4等無機垢沉淀。影響無機垢沉淀的因素有A外界液體和油氣層液體中鹽類的組成及濃度。一般說，當這兩種液體中含有高價陽離子Ca2+、Ba2+、Sr2+等和高價陰離子CO32-、SO42-且其濃度達到或超過形成沉淀的要求時，就可能形成無機沉淀B液體的pH值，當外來液體的pH值較高時，可使HCO3-轉(zhuǎn)化成CO32-，引起碳酸鹽沉淀的生成，同時，還可能引起Ca（OH）2等氫氧化物沉淀①結(jié)垢②乳化堵塞③細菌堵塞1外界流體進入油氣層引起的損害第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日（3）外來流體與地層流體不配伍造成的損害①結(jié)垢■有機沉淀外來流體與油氣層原油不配伍，可生成有機沉淀。有機沉淀主要指石蠟、瀝青質(zhì)及膠質(zhì)在井眼附近的油氣層中沉積，這樣不僅可以堵塞油氣層的孔道，而且還可能使油氣層的潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)，從而導致油氣層滲透率下降。影響形成有機垢的因素有：A外來液體引起原油pH值改變而導致沉淀，高pH值的液體可促使瀝青絮凝、沉積，一些含瀝青的原油與酸反應形成瀝青質(zhì)、樹脂、蠟的膠狀污泥B氣體和低表面張力的流體侵入油氣層，可促使有機垢的生成1外界流體進入油氣層引起的損害第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日②乳化堵塞外來流體常含有許多化學添加劑，這些添加劑進入油氣層后，可能改變油水界面性能，使外來油與地層水或外來水與油氣層中的油相混合，形成油和水的乳化液。這樣的乳化液造成的油氣層損害有兩方面一方面是比孔喉尺寸大的乳狀液滴堵塞孔喉，另一方面是提高流體的粘度，增加流動阻力。影響乳化液形成的因素有A表面活性劑的性質(zhì)和濃度B微粒的存在C油氣層的潤濕性（3）外來流體與地層流體不配伍造成的損害1外界流體進入油氣層引起的損害第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日③細菌堵塞油氣層原有的細菌或者隨著外來流體一起侵入的細菌，在作業(yè)過程中，當油氣層的環(huán)境變成適宜它們生長時，它們會很快繁殖。油田常見的細菌有硫酸鹽還原菌、腐生菌、鐵細菌。由于它們的新陳代謝作用，可能在三方面產(chǎn)生油氣層損害A它們繁殖很快，常以體積較大的菌絡存在，這些菌絡可堵塞孔道B腐生菌和鐵細菌都能產(chǎn)生粘液，這些枯液易堵塞油氣層C細菌代謝產(chǎn)生的CO2、H2S、S2-、OH-等，可能引起FeS、CaCO3、Fe（OH）2等無機沉淀。影響細菌生長的因素為：環(huán)境條件（溫度、壓力、礦化度和pH值）和營養(yǎng)物（3）外來流體與地層流體不配伍造成的損害1外界流體進入油氣層引起的損害第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日（4）外來流體進入油氣層影響油水分布造成的損害外來水相滲入油氣層后，會增加含水飽和度，降低原油的飽和度，增加油流阻力，導致油相滲透率降低。根據(jù)產(chǎn)生毛管阻力的方式，可分為水鎖損害和賈敏損害水鎖損害是由于非潤濕相驅(qū)替而造成的毛管阻力，從而導致油相滲透率降低；賈敏損害是由于非潤濕液滴對潤濕相流體流動產(chǎn)生附加阻力，從而導致油相滲透率降低影響它們的損害的因素有：外來水相侵入量和油氣層孔喉半徑。對低滲油氣層來說，水鎖、賈敏損害明顯，應引起重視

含水飽和度與油相滲透率的關(guān)系Kro—油的相對滲透率；Krw—水的相對滲透率Sor—殘余油飽和度；Swi—束縛水飽和度1外界流體進入油氣層引起的損害第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日2工程因素和油氣層環(huán)境條件發(fā)生變化造成的損害在油氣層生產(chǎn)和作業(yè)過程中，除前面討論的外來流體進入油氣層造成油氣層損害外，生產(chǎn)或作業(yè)壓差、油氣層溫度變化和作業(yè)或生產(chǎn)時間等工程因素，以及油氣層環(huán)境條件都有可能引起油氣層損害或者加重油氣損害的程度（1）作業(yè)或生產(chǎn)壓差引起的油氣層損害（2）溫度變化引起的油氣層損害（3）生產(chǎn)或作業(yè)時間對油氣層損害的影響第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日在油氣層生產(chǎn)和作業(yè)過程中，除前面討論的外來流體進入油氣層造成油氣層損害外，生產(chǎn)或作業(yè)壓差、沒氣層溫度變化和作業(yè)或生產(chǎn)時間等工程因素，以及油氣層環(huán)境條件都有可能引起油氣層損害或者加重油氣損害的程度（1）作業(yè)或生產(chǎn)壓差引起的油氣層損害作業(yè)或生產(chǎn)壓差太大可能造成如下幾方面的損害①微粒運移產(chǎn)生速敏損害②油氣層流體產(chǎn)生無機和有機沉淀物造成損害③產(chǎn)生應力敏感性損害④壓漏油氣層造成損害⑤引起出砂和地層坍塌造成損害⑥加深油氣層損害的深度2工程因素和油氣層環(huán)境條件發(fā)生變化造成的損害第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日①微粒運移產(chǎn)生速敏損害大多數(shù)油氣層都含有一些細小礦物顆粒，它們的成分是粘土、非晶質(zhì)硅、石英、長石、云母和碳酸鹽巖石等，其粒徑小于37μm，是可運移微粒的潛在物源。這些微粒在流體流動作用下發(fā)生運移，并且單個或多個顆粒在孔喉處發(fā)生堵塞，造成油氣層滲透率下降，這就是微粒運移損害。使油氣層微粒開始運移的流體速度叫臨界流速。只有流速超過臨界流速后，微粒才能運移，發(fā)生堵塞由于油氣層中流體流速的大小，直接受生產(chǎn)壓差的影響，即在相同的油氣層條件下，一般生產(chǎn)壓差越大，相應地流體產(chǎn)出或注入速度就越大，因此，雖然微粒運移是由流速過大引起，但其根源卻是生產(chǎn)壓差過大2工程因素和油氣層環(huán)境條件發(fā)生變化造成的損害第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日①微粒運移產(chǎn)生速敏損害臨界流速與下面因素有關(guān)：a油氣層的成巖性、膠結(jié)性和微粒粒徑；b孔隙幾何形狀和流道表面粗糙度；c巖石和微粒的潤濕性；d液體的離子強度和pH值；e界面張力和流體粘滯力；f溫度影響影響微粒運移并引起堵塞的因素有：

A顆粒級配和顆粒濃度是影響顆粒堵塞的主要因素，當顆粒尺寸接近于孔隙尺寸的1/3～1/2時，顆粒很容易形成堵塞；顆粒濃度越大，越容易形成堵塞B孔壁越粗糙，孔道彎曲度越大，微粒碰撞孔壁越易發(fā)生，顆粒堵塞孔道的可能性越大C流體流速（生產(chǎn)壓差）越高，不僅越易發(fā)生顆粒堵塞，而且形成堵塞的強度越大D流速方向不同，對微粒運移堵塞也有影響。對于采油井來說，由于流體是從油氣層往井眼中流動，因此當井壁附近發(fā)生微粒運移后，一些微?？赏ㄟ^孔道排到井眼，—些微粒僅在近井地帶造成堵塞。而對注水井來說，情況恰好相反，流體是從井眼往油氣層中流動，在井壁附近產(chǎn)生的微粒運移不僅在井壁附近產(chǎn)生堵塞，而且會造成油氣層深部顆粒的沉積堵塞2工程因素和油氣層環(huán)境條件發(fā)生變化造成的損害第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日②油氣層流體產(chǎn)生無機和有機沉淀物造成損害油氣層流體在采出過程中，必須具有一定的生產(chǎn)壓差，這就會引起近井地帶的地層壓力低于油氣層的原始地層壓力，從而形成無機和有機沉淀物而堵塞油氣層，產(chǎn)生結(jié)垢損害。此時，生成無機和有機垢可能與流體不配伍時生產(chǎn)的垢相同，但是，垢形成的機理卻不相同。壓力降低時的結(jié)垢機理為：A無機垢的形成是由于油層壓力的下降，它的流體中氣體不斷脫出，在脫氣之前，油層中的CO2以一定比例分配在油、水兩相之中，脫氣之后CO2就分配在油、氣、水三相中，使得水相中的CO2量大大減小，CO2的減少可使地層水的pH值升高，這將有利于地層水中HCO3-的解離，使平衡向CO32-濃度增加的方向移動，促使更多的CaCO3沉淀形成B有機垢的生成是因油氣層壓力降低，使原油中的輕質(zhì)組分和溶解氣揮發(fā)，使蠟在原油中的溶解度降低，促使石蠟沉積，造成堵塞2工程因素和油氣層環(huán)境條件發(fā)生變化造成的損害第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日③產(chǎn)生應力敏感性損害油氣層巖石在井下受到上覆巖石壓力和孔隙流體壓力的共同作用。上覆巖石壓力僅與埋藏深度和上覆巖石的密度有關(guān)，對于某點巖石而言，上覆巖石壓力可以認為是恒定的。油氣層壓力則與油氣井的開采壓差和時間有關(guān)，隨著開采的進行，由于生產(chǎn)壓差的作用油氣層壓力下降。這樣巖石的有效應力就增加，使孔隙流道被壓縮，尤其是裂縫～孔隙型流道更為明顯，導致油氣層滲透率下降而造成應力敏感性損害影響應力敏感損害的因素是：壓差、油氣層自身的能量和油氣藏的類型巖心號井號層位不同有效應力下的滲透率，10-3μm27MPa14MPa21MPa28MPa35MPa42MPa49MPaF51川新136J3s83.416.95.992.651.390.840.56F60川新136J3s14.33.331.020.390.180.0920.055F59川新136J3s14.23.451.190.540.290.190.13F97川合127T3X24.861.360.460.190.0890.0470.028F105川合127T3X21.810.310.0930.040.0230.0150.0122工程因素和油氣層環(huán)境條件發(fā)生變化造成的損害第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日④壓漏油氣層造成損害當作業(yè)的液柱壓力太大時，有可能壓裂油氣層，使大量的作業(yè)液涌入油氣層而產(chǎn)生損