第4章 油气层损害机理.ppt

1、第四章是油气藏的损害机理，即油气藏损害的原因和伴随损害的物理化学变化过程。储层损害机理的研究工作必须以岩心分析技术、室内岩心敏感性评价实验结果和相关现场数据分析为基础。其目的是识别和诊断储层损害的原因和过程，为推荐和制定保护和减轻储层损害的各种技术措施提供科学依据。储层损害的实质是有效渗透率的降低。有效渗透率的降低包括绝对渗透率(即渗透空间的变化)和相对渗透率的降低。绝对渗透率下降的原因包括外来固体侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、颗粒迁移、结垢、细菌堵塞和应力敏感性损害，即渗透空间变化引起的渗透率下降包括水锁、贾敏、润湿反转和乳液堵塞引起的渗透率下降。为什么油气藏会受到损害？因为在钻

2、开油气藏之前，岩石、矿物和流体在一定的物理和化学环境中处于物理和化学平衡状态。钻井、钻井、完井、修井、注水和增产后，可能会改变原有的环境条件，改变平衡状态，导致油气井产能下降，对油气藏造成损害。因此，油气藏的损害是由外部条件影响下油气藏内部性质的变化引起的，可分为内部因素和外部因素。受外部条件影响导致油气藏渗透率降低的油气藏内部因素都是油气藏潜在损害因素的内部因素，包括孔隙结构、敏感矿物、岩石表面性质和流体性质。在施工作业过程中，任何能够改变油气藏微观结构或流体原始状态、降低油气井产能的外部作业条件都是造成油气藏损害的外部原因，主要是指流体性质、压差、温度和作业时间等可控因素。要了解油气藏的损

3、害机理，不仅要了解油气藏损害的内因和外因，还要研究内因在外因作用下造成损害的过程。4.1内因造成油气藏损害的机理，4.2外因造成油气藏损害，4.3气藏特殊损害，4.1.1储层渗流空间，4.1.2敏感矿物，4.1.3油气藏岩石润湿性，4.1.4油气藏流体性质，4.1.5储层环境， 4.3.1气藏压力敏感性4.3.2气藏速度敏感性4.3.3气藏水侵损害4.3.4气藏油侵损害4.2.1外来流体进入油气藏造成的损害4.2.2工程因素造成的损害4 . 2 . 2主要内容第4章油气藏损害机理4.1内部作用造成的油气藏损害机理4.1喉道是指两个颗粒之间连通的狭窄部分，是一个易受损害的敏感部位。 孔隙和喉道的

4、几何形状、大小、分布和连通性被称为油气藏的孔隙结构。对于裂缝性储层，天然裂缝既是储集空间又是渗流通道。根据基块孔隙和裂缝的渗透率贡献，可以划分出一些过渡性储层类型。孔隙结构从微观角度描述了油气藏的储集和渗透特征；孔隙度和渗透率从宏观角度描述岩石的储层渗透率特征，包括(1)油气藏的孔喉类型(2)油气藏的孔隙结构参数(3)油气藏的孔隙度和渗透率，4.1内部作用对油气藏的破坏机理，4.1.1储层渗透率空间，以及(1)油气藏的孔喉类型。不同的颗粒接触类型和胶结类型决定了孔隙喉道类型，孔隙喉道类型一般分为五种类型：(a)颈缩喉道(b)点喉道(c)片喉道(d)弯片喉道(e)管束喉道，(4.1)内部作用对油

5、气藏的损害机理，以及五种孔隙喉道特征与油气藏损害的关系，(4.1.1)油气。 它们与油气藏损害的关系如下：(1)在其他条件相同的情况下，孔喉越大，不匹配的固体颗粒侵入越深，固相损害程度越大，但滤液引起水锁和贾敏的可能性越小； (2)孔喉曲率越大，外来固体颗粒侵入越困难，侵入程度越小；然而，地层颗粒容易卡在喉道中，颗粒分散或迁移的损害可能性增加，因此喉道容易受到损害。(3)孔隙连通性越差，越容易损害油气藏。(2)油气藏岩石孔隙结构参数。孔喉类型定性地描述了油气藏的孔喉特征，而孔结构参数定量地描述了孔喉特征。4.1内部作用对油气藏的损害机理，(3)油气藏的孔隙度和渗透率。孔隙度是衡量储层空间和储层

6、容量的参数，而渗透率是衡量油气藏渗流能力的参数。它们是从宏观上表征油气藏的两个基本参数。其中，渗透率与油气藏的损害密切相关，因为它是孔隙大小、均匀性和连通性的共同体现。对于渗透率好的油气藏，可以推断其孔喉大或均匀，连通性好，水泥含量低，更容易被固体侵入破坏；相反，对于低渗透油气藏，可以推断其孔喉小或连通性差，水泥含量高，易受粘土水化膨胀、分散运移、水锁和贾敏伤害。4.1.1储层渗流空间，4.1油气储层内部作用引起的损害机理，(1)敏感矿物的定义和特征，4.1.2油气储层的敏感矿物，油气储层就沉积物来源而言，有碎屑来源、化学来源和生物来源。储层中大部分成岩矿物属于化学性质相对稳定的类型，如应时矿

7、物、长石矿物和碳酸盐矿物，它们不容易与工作流体发生相互作用，对油气藏的损害很小。虽然成岩过程中形成的自生矿物数量较少，但它们容易与工作流体相互作用，导致油气藏的渗透率显著降低。这些矿物被称为油气藏的敏感矿物。它们的特点是粒径小(37m)和表面积大，大多数位于孔喉处。因此，它们优先与外来流体接触并充分发挥作用，造成油气藏的敏感性损害；4.1内部作用对油气藏的损害机理，固体物质的分类，4.1.2油气藏的敏感矿物，网格大小与网格数的关系方程，45，710m范围内的网格大小，4.1内部作用对油气藏的损害机理，以及(2)敏感矿物的类型。敏感矿物的类型决定了油气藏损害的类型。根据不同矿物与不同性质流体反应

8、对油气藏造成的损害，敏感矿物可分为水敏性和盐敏性四类。指油气层中的矿物与不同于地层水的含盐量的水相反应，产生水化膨胀、分散、脱落等。导致油气藏的渗透率降低。主要有蒙脱石、伊利石/蒙脱石层间矿物和绿泥石/蒙脱石层间矿物。指油气藏中的矿物与高酸碱度的外来流体相互作用，产生分散、脱落或新的硅酸盐沉淀和硅胶，导致渗透率降低。主要有长石、微晶应时、各种粘土矿物和指油气层中的矿物与酸液反应，产生化学沉淀或酸蚀后释放颗粒，导致渗透率降低。酸敏感矿物分为盐酸敏感矿物，主要包括含铁绿泥石、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、菱铁矿和水合黑云母；氢氟酸主要有方解石、石灰石、白云石、钙长石、沸石、云母和各种粘土矿物。指油气

9、层中的颗粒矿物，在高速流体流动的作用下迁移，堵塞喉道。主要有粘土矿物和各种粒度小于37m的非粘土矿物，如应时、长石、方解石等。4.1.2油气藏中的敏感矿物，以及2)敏感矿物的类型。敏感矿物的类型决定了油气藏损害的类型。根据不同矿物与不同性质流体反应造成的油气藏损害，敏感矿物可分为四类：4.1内部作用造成油气藏损害的机理，4.1.2油气藏的敏感矿物，以及(3)敏感矿物的赋存状态，指的是敏感矿物在含烃岩石中的分布位置和存在状态，对油气藏损害有很大影响。通过大量研究，敏感性矿物有四种赋存类型，它们与油气藏损害的关系如下：(1)薄膜型，(2)梳壳型，(3)架桥型，(4)孔隙充填型，(1)薄膜型。粘土矿

10、物平行于骨架颗粒排列，部分或全部被基质颗粒包裹，主要产状为蒙脱石和伊利石。当流体流过它时，阻力很小，所以一般不容易产生颗粒迁移，但这种粘土容易产生水化膨胀，减小孔喉尺寸，甚至造成水锁破坏(2)梳壳型。粘土矿物叶垂直于颗粒表面生长，表面积大，位于流体通道中，主要为绿泥石。流体流经时阻力很大，因此很容易受到高速流体的冲击，然后破碎形成随流体一起运动的颗粒。如果被酸腐蚀，会形成Fe(OH)3凝胶和SiO2凝胶，堵塞孔喉，4.1内部作用引起的油气藏损害机理，4.1.2油气藏的敏感矿物，以及(3)敏感矿物的赋存状态，指的是敏感矿物在含油气岩石中的分布位置和存在状态，对油气藏损害有很大影响。通过大量研究，

11、敏感性矿物有四种赋存类型，它们与油气藏损害的关系如下：(1)薄膜型，(2)梳壳型，(3)桥型，(4)孔隙充填型，(3)桥型。敏感矿物通过纤维状伊利石桥接在颗粒之间，伊利石容易被流体破坏，导致颗粒迁移。(4)孔隙充填型。粘土填充在骨架颗粒之间的孔隙中，并被分散，粘土颗粒之间的微孔得以发育。这种赋存状态主要是高岭石和绿泥石，在高速流体的作用下容易迁移。4.1内部作用造成油气藏损害的机理，4.1.2油气藏的敏感矿物，4 .敏感矿物含量与损伤程度的关系。一般来说，敏感矿物含量越高，对油气藏的损害程度就越大。在其他条件相同的情况下，油气藏的渗透率越低，敏感矿物造成损害的可能性和程度就越大。4.1内部作用

12、对油气藏的损害机理，4.1.3油气藏岩石的润湿性，(1)控制油、气、水在孔隙中的分布。对于亲水性岩石，水通常吸附在颗粒表面或占据小孔隙，而油气则占据孔隙的中部；对于亲脂性岩石，正好相反(2)决定岩石通道中毛细作用力的大小和方向，毛细作用力的方向总是指向非润湿相。当岩石表面亲水时，毛管力是水驱的驱动力；当岩石表面亲油时，毛管力是水驱的阻力。(3)影响油气藏颗粒的运移。当在油气层中流动的流体润湿微粒时，微粒油气藏岩石的润湿性具有以下功能：4.1内部作用引起的油气藏损害机理，4.1.4油气藏流体性质，(1)地层水性质，(2)原油性质，(3)天然气性质，(1)地层水性质。地层水的性质主要是指盐度、离子

13、类型和含量、酸碱度和水的类型。对储层损害的影响包括：当储层压力和温度降低或侵入液与地层水不相容时，会产生无机沉淀，如碳酸钙、硫酸钙和氢氧化钙。高盐度盐水会导致进入储层的聚合物处理剂盐析。盐析：通过向溶液中加入盐来分离溶解的物质；4.1内部作用造成储层损害的机理；4.1.4储层的流体性质；(2)原油性质。它主要包括粘度、含蜡量、胶质、沥青、析蜡点和冰点。原油性质对储层损害的影响是：石蜡、胶质和沥青可能形成有机沉淀，堵塞孔喉的原油与井液不相容，形成高粘度乳状液；胶质和沥青质作用引起的酸渣注水和压裂中的冷却效应会导致地层中石蜡和沥青的沉积，堵塞孔喉；4.1内部作用对油气藏的损害机理；4.1.4油气藏

14、的流体性质；(3)天然气性质。与油气藏损害相关的天然气性质主要是H2S和CO2腐蚀性气体的含量和相态特征。腐蚀性气体的作用是腐蚀设备并导致颗粒堵塞。H2S在腐蚀过程中形成FeS沉淀。堵塞井下和井口管线的相位特征主要是针对凝析气藏。当生产过程中压差过大或气藏压力耗尽时，井底压力低于露点压力，此时凝析油在井筒附近聚集。大大降低气体渗透率，形成圈闭；4.1内部作用引起的油气藏损害机理；4.1.5油气藏环境；地层损害发生在特定环境下，包括油气藏温度、压力、地应力和自然驱动能量；外部环境包括工作流体流量、化学性质、固体颗粒分布、压差和流体温度；4.1油气藏内部作用引起的损害机理。油气藏钻开后，由于外界条

15、件的影响，其孔隙结构、敏感矿物、岩石润湿性和油、气、水性质都会发生变化。因此，油气藏的潜在损害因素可能在不同的生产阶段动态变化，而不是静态的。内部因素造成的油气藏损害机理综述，4.2外部因素造成的油气藏损害，4.2.1外来流体进入油气藏造成的损害，4.2.2工程因素和油气藏潜在损害因素造成的损害，如果没有外部因素，这些因素本身不能造成油气藏损害。因此，油气藏损害机理的关键是研究外部因素如何诱发内部因素引起的油气藏损害。总结各生产环节油气储层损害机理的共性，可分为两个方面：4.2外部因素造成的油气储层损害，4.2.1外来流体造成的油气储层损害，(1)流体中固体颗粒造成的油气储层堵塞，(2)流体与

16、岩石不相容造成的油气储层损害，(3)流体与地层流体不相容造成的油水分布。 外来流体进入油气藏可造成以下四个方面的损害：第4章，油气藏的损害机理，第4.2章，外来流体进入油气藏造成的损害，可造成以下四个方面的损害。 进入油井的流体通常包含两种类型的固体颗粒，一种是为满足其性能要求而添加的有用颗粒，如增重剂和架桥剂。二是有害固体堵塞损害的机理，如钻屑、混合杂质和固体污染物。当井筒内流体的液柱压力大于油气藏的孔隙压力时，固体颗粒将与液相一起被压入油气藏，从而减小油气藏的喉道半径，甚至堵塞孔喉都会对油气藏造成损害。影响外来固体颗粒对油气藏损害程度和侵入深度的因素有：固体颗粒粒径与孔喉直径的匹配关系、固体颗粒浓度、压差、剪切速率、作业时间等施工作业参数，(1)流体堵塞油气藏中固体颗粒造成的损害，第4章油气藏损害机理，4.2外部因素造成的损害。 4.2.1外来流体进入油气藏造成的损害，(1)流体中的固体颗粒堵塞油气藏造成的损害，有三个特点。 当粒径小于孔径的十分之一且浓度较低时，虽然颗粒侵入深度较大，但破坏程度可能较低；但是，损伤程