储层敏感性.ppt

1、储层敏感性,概念：1、储层与外来流体发生各种物化作用使储层孔隙结构和渗透性发生变化的性质。 2、对各种地层损害类型的敏感性程度。 第一节 储层损害的原因与类型,一、外来颗粒侵入 外来固相颗粒的侵入和堵塞 外来微粒的侵入和堵塞 1、外来固相颗粒的侵入和堵塞 有用颗粒：如排堵剂、暂堵剂等，为保持工作液密度、粘度和流变性等而添加的颗粒。 有害颗粒：杂质、岩屑、砂子固相污染物质等。 不同类型储层损害程度： 低孔、低渗砂岩储层:颗粒侵入浅且数量少，与滤液侵入相比，可能不是主要危害。 中、高（孔、渗）砂岩储层:颗粒侵入深度较大，损害相对较大。 缝洞型碳酸盐岩储层:颗粒侵入更容易，损害更严重。储层发生井漏，

2、堵漏和压井等作业可造成严重损害。,2、外来微粒侵入和堵塞 外来微粒：泥浆滤液和注入流体携带的微粒粘土、有机化合物 特点： 侵入深度大，堵塞孔喉，降低渗透率，损害储层。 泥浆滤液：深度可达26米。影响因素有： 压差、浸泡时间、泥饼质量、失水速度、渗透率。 注入流体：如开发中的注入水，可侵入地层深处。,二、外来流体与岩石的相互作用 1、粘土矿物膨胀 储层水敏性：易水敏的矿物主要有：蒙脱石、伊/蒙混层矿物等。 2、地层内部微粒迁移 储层速敏性：易速敏的矿物主要有：高岭石、伊利石、微小的碳酸盐矿物等。 3、酸化造成的化学沉淀 储层酸敏性： 如，氢氟酸含钙矿物（方解石等）氟化钙 盐酸含铁矿物氢氧化铁凝胶

3、,三、外来流体与地层流体的不配伍性 1、乳化堵塞 化学添加剂地层流体有害化学反应润湿性转变Kxr 外来流体地层流体混合乳化物堵塞喉道、增加粘度 乳化物：油包水、水包油的乳化物和乳化液 2、无机结垢堵塞 含Ba、Ca、Sr流体含SO2-4流体无机结垢 无机结垢：硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡和碳酸铁 3、有机结垢堵塞 油田开采地层环境发生改变石蜡析出堵塞喉道 地层环境的改变：PH值增高、地温降低 4、铁锈与腐蚀产物的堵塞,四、微生物作用 注入流体(注水)或下管柱携带好氧菌：消耗氧气 地层中存在厌氧菌及硫酸盐还原菌：产生氧气 好氧菌、厌氧菌相互依存、大量繁殖累积沉淀堵塞地层 建井油藏开采阶段储层损害程度对

4、比表（J.O.Amaefule等，略修改） 注：表示损害程度，越多，损害越严重。,第二节 储层敏感性机理 储层水敏性、盐敏性、速敏性、酸敏性、碱敏性 一、储层水敏性 概念：当与地层不配伍的外来流体进入地层后，引起粘土矿物水化、膨胀、分散、迁移，从而导致渗透率不同程度地下降的现象。 1、粘土矿物的膨胀性,膨胀机理： 第一阶段 粘土表面水合能发生渗透效应，吸附水外表面水化膨胀水膜膨胀。可逆化学反应 第二阶段 液体中阳离子交换和层间内表面电特性作用水分子进入可扩张晶格的粘土单元层之间层间内表面水化层间膨胀：体积膨胀率有时可达100倍以上。不可逆化学反应 影响因素： 层间阳离子交换能力：交换能力强膨胀

5、能力强 层间阳离子种类：Ca2+、Na+有膨胀性（离子半径小） 外来流体性质：高浓度盐水膨胀性很弱，淡水膨胀性极强 临界盐度：盐度临界盐度：渗透率变化不大 盐度临界盐度：盐度下降，渗透率大幅度减小,二、储层速敏性 概念：因外来流体流动速度的变化引起地层内微粒迁移，堵塞喉道，造成渗透率下降的现象。 1、外来流体速度的影响 减渗速敏现象：储层质量很差到中等。临界流速Vc VVc：迁移微粒细小、数量少，难于形成稳定“桥堵”。 VcV某一定值Vkmin：启动与喉道直径匹配的微粒，同时迁移微粒量较多，稳定“桥堵”大量形成，致使渗透率骤然下降。 VVkmin：迁移微粒粒径过大、流速过大，冲击、破坏“桥堵”

6、，渗透率增加。,增渗速敏现象：储层质量较好到很好 储层质量好颗粒分选较好，孔喉直径大、分选好，地层微粒细小：流体速度，迁移出地层的微粒越多（出砂），储层质量越好。良性循环。大孔喉的形成。 2、微粒大小、含量及喉道大小的影响 微粒直径小于喉道直径：不易形成稳定“桥塞” 微粒与喉道直径大体相当：很容易形成堵塞 微粒大大超过喉道直径：形成可渗透滤饼 微粒含量越多：易形成“桥塞”，堵塞程度愈严重 颗粒形状：细长颗粒不能单独形成桥堵 球状颗粒易形成稳定桥堵,3、多相流体共存及微粒润湿性的影响 Muecke(1978)二维微模型可视实验： “多孔介质中单相和多相流动时微粒迁移机理研究” (1)单相流体 流

7、速足以使微粒保持悬浮时： 宽喉道处：微粒随流体通过喉道 窄喉道处：可发生桥堵 已存在桥堵：可被反向流动扰动而解堵,(2)油水两相共存 影响因素：颗粒和微粒的表面润湿性、界面张力 注水开发中，储层和微粒均为水湿性： 含油区：水湿微粒受束缚水约束，不发生迁移 含水区：水湿微粒发生迁移 水驱油过程：含油区含水区，微粒由不移动态可移动态,(4)混性润湿微粒在油流中 在油流的拉力下，微粒沿油-水界面运动,(3)油水分层流动 油流区：水湿微粒受束缚水约束，不能流动 水流区：水湿微粒发生流动 多相流体引起压力波动微粒扰动：不易形成稳定“桥堵”,(5)注入某些油-水溶剂（表面活性剂）时 两种效应： 使原来被润

8、湿性和界面张力控制的微粒发生运移“桥堵” 已存在的“桥堵”由于加入油-水互溶剂而发生解堵,三、储层酸敏性 概念：指酸化液进入地层后，与地层中的酸敏矿物发生反应，产生沉淀或释放出微粒，使储层渗透率下降的现象。 HCl：碳酸盐岩油层、含碳酸盐胶结物较多的砂岩油层 土酸（HClHF）：碳酸盐含量较低、泥质含量较高的砂岩油层 盐酸： 酸敏性矿物：含铁高的矿物，包括绿泥石、绿/蒙混层矿物、海绿石、水化黑云母、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等 反应产物：Fe(OH)3、SiO2胶体、释放的微粒 氢氟酸： 酸敏性矿物：含钙高的矿物，方解石、白云石、钙长石 沸石类(浊沸石、钙沸石、斜钙沸石、片沸石

9、、辉沸石等),储层矿物与敏感性分析表（据姜德全等，1994，有修改） 注：3强；2中；1较弱,第三节 储层敏感性评价 一、潜在敏感性分析 1、岩石基本性质实验分析 测试项目：岩石薄片鉴定、X衍射分析、毛管压力测定、粒度分析、阳离子交换试验等。 (1)岩石薄片鉴定 岩石最基本性质、敏感性矿物的存在与分布。鉴定内容： 碎屑颗粒、胶结物 自生矿物和重矿物 生物或生物碎屑 含油情况 孔隙、裂缝、微细层理构造,(2)X衍射分析 鉴定微小的粘土矿物，测定其相对和绝对含量： 蒙脱石 伊利石 高岭石 绿泥石 伊/蒙混层 绿/蒙混层 (3)扫描电镜分析 粘土矿物及其它胶结物：类型、形状、产状、分布 岩石孔隙结构

10、：特别是喉道大小、形态及喉道壁特征 孔隙结构与颗粒、充填物之间的空间联系 粘土矿物水化前后的膨胀特征 电子探针：了解岩样化学成分、含铁矿物含量及位置,(4)粒度分析 原因：未胶结或胶结差的细粒外来液体冲散、运移 了解碎屑岩中的颗粒粒度大小和分布 分析方法： 较疏松碎屑岩筛析法、沉降法 泥质外的胶结物分析前用盐酸处理 (5)常规物性分析 岩石孔隙度、渗透率、流体饱和度 低孔、低渗储层进行敏感性专项实验 (6)毛管压力测定 Barkman & Davidson研究成果（1975）： 孔隙结构越差储层损害,2、流体分析 分析不同流体化学成分，预测化学结垢的可能性 流体种类： 地层流体地层水 外来流体

11、注入水、工作液（泥浆滤液、射孔液等） 3、水敏性预分析 (1)岩石的膨胀试验 测定方法：样品一定量通过100目筛网的粉碎岩样 量筒法：比较简单。将粉碎岩样放入量筒，注入液体(水、处理剂溶液或泥浆滤液等)，定时记录岩样体积，直到膨胀达到平衡，求出样品膨胀率。 膨胀仪法：将样品在膨胀仪的样品测量室中压实后，注入液体，通过千分表或传感器记录样品的线膨胀或体膨胀率，记录并绘制膨胀动力学曲线。,(2)阳离子交换实验 粘土矿物与地层水之间进行离子交换矿物膨胀 离子交换能力依次降低：蒙脱石伊利石绿泥石高岭石 影响因素： 粘土矿物种类、结晶程度、有效粒级 粘土矿物及水溶液的离子化学性质，以及体系的PH值 水敏

12、性分析指标（据姜德全等，1994）,4、酸敏性预分析 (1)酸溶分析检验酸-岩反应中是否产生二次沉淀 分析参数： 酸溶失率，碳酸盐含量，钙、镁、铁离子含量 Rw：酸溶失率，% Wo：酸溶前岩样重量，g W：酸溶后岩样重量，g 影响因素：岩样类型、酸类型、时间、温度 (2)浸泡观察 岩样浸泡液：盐酸、土酸、氯化钾溶液和蒸馏水 观察现象： 是否有颗粒胶结或骨架坍塌等现象 浸泡前后岩样表面的显微变化,二、岩心流动实验与储层敏感性评价 1、速敏性流动试验与评价 渗透率伤害率 Dk：渗透率伤害率 KL：伤害前岩样液体渗透率 KLA：伤害后岩样渗透率的最小值 渗透率伤害程度与渗透率伤害率的关系(据姜德全等

13、，1994) 强 Dk0.70 中等偏强 0.70Dk0.50 中等偏弱 0.50Dk0.30 弱 0.30Dk0.05 无 Dk0.05,速敏强度 Iv：速敏指数 Dk：渗透率伤害率 Vc：临界流速 速敏强度与速敏指数的关系 强速敏 Iv0.70 中等偏强速敏 0.70Iv0.25 中等偏强速敏 0.25Iv0.10 弱速敏 Iv0.10 无速敏 Iv 0.05,2、水敏性流动实验与评价（驱替速度低于临界流速） 水敏指数： Iw：水敏指数 KL：未发生水化膨胀的岩样液体渗透率 K*w：去离子水(或蒸镏水)渗透率,水敏性强度与水敏指数关系(据姜德全等，1994)： 无水敏 Iw0.05 弱水敏

14、 0.05Iw0.30 中等偏弱水敏 0.30Iw0.50 中等偏强水敏 0.50Iw0.70 强水敏 0.70Iw0.90 极强水敏 Iw0.90,敏感性流动实验中应特别注意环节 钻取岩样柱塞 为避免岩样受到人为损害，应杜绝用清水钻取，应采用地层水或煤油作钻取液；流动试验样品，每组应取直径25mm、长50mm的圆柱6个(水平方向)。 岩样端面处理 为避免切割岩样端面时将切削的岩屑粉末堵塞岩样端面孔喉，最好采用专用凿子将柱塞剁开。 洗油 应在不高于65下用溶剂将油清除，特别应避免使用高压高温洗油，以防止岩样中所含粘土矿物的层间水被脱掉。 烘干 由于同样原因，岩样应在5060，湿度4050%下烘干。,第四节 长期注水对储层的改造作用 一、镜下鉴定 1、微观孔隙结构判别标准 （1）孔隙 大孔型：L80um 中孔型：80umL30um 小孔型：L50um，Rz20um 中喉道型：7Rd10um，20umRz7um 细喉道型：Dm8.5，Rd50um，Rz7um,2、变化特征 镜下鉴定 孔隙特征 初期：原始粒间孔，溶解作用弱，颗粒边缘光滑，中孔发育（4050um），分布范围较窄，孔隙类型单一。 后期：粒间孔扩大，溶蚀孔非常发育，出现特大粒间孔、溶蚀孔、铸模孔、微孔，以6070um的中孔为主。 喉道特征 中、粗以上砂岩储层：增大为主，约占7080%，主要喉