第四章 油气层损害机理
第四章油气层损害机理
油气层损害机理：就是油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。
目的：认识和诊断油气层损害原因及损害过程，以便为推荐和制定各项保护油气层和解除油气层损害的技术措施提供科学依据。
相对渗透率下降包括:水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞
第一节概述
渗透空间的改变包括：外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害；
内因(潜在损害因素) ：凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素，包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质，是储集层本身固有的特性。
外因：在施工作业时，任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为油气层损害外因，主要指入井流体(固相和液相)性质、压差、温度和作业时间等可控因素。
外来流体与储集层岩石的相互作用造成：
①外来固相颗粒的堵塞与侵入；
②滤液侵入及不配伍的注入流体造成的敏感性损害；
③储集层内部微粒运移造成的地层损害；
④出砂；
⑤细菌堵塞。
外来流体与地层流体间的不配伍造成：
⑥乳化堵塞；
⑦无机结垢堵塞；
⑧有机结垢堵塞；
⑨铁锈与腐蚀产物的堵塞；
⑩地层内固相沉淀的堵塞；
其它损害包括：
射孔造成的压实和不完善等损害;
固井和修井作业的注水泥和水泥浆造成的特殊损害等;
机理研究除了要准确诊断和判别各种损害因素和各种可能原因外，还必须把各种因素对每个产层的危害性大小按序排列，分出主次，并找出主要因素。
第二节油气层潜在损害因素
储集层的主要特征：包括储层岩石骨架颗粒和填隙物等矿物的结构、成分、含量和分布状态，储集层孔隙结构和喉道特征；储集层中流体类型、成分、含量和流体压力等。它们都是影响和决定储集层损害的内在因素。
一、油气层孔隙结构特征与储集层损害的关系
1. 储层岩石物质组分
碎屑颗粒、杂基(或基质)、胶结物和空隙。杂基和胶结物统称为填隙物。他们决定了储集层岩石的基本特征。
碎屑颗粒称为骨架颗粒。主要
成分是石英、长石、岩屑和少量云
母和重矿物，占整个岩石的50％以
上。
填隙物（杂基和胶结物）：是
填充在骨架颗粒之间的细小物质，
它包括了杂基和胶结物两部分。
杂基(或基质):是指碎屑岩中与
粗的骨架颗粒(如砾、砂）一起沉积
下来起填隙作用的细粉砂物质和粘土物质，如高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥石等。具有很大的表面积。是储集层敏感性的内在因素。
胶结物：对骨架颗粒起胶结作用的化学沉淀物(自生矿物)，主要存在于骨架颗粒之间的孔隙和吼道中，它们都是优先与进入地层内的流体接触，并发生物理、化学和物理化学作用导致地层损害，是增造成储层敏感性伤害极为重要的内在因素。
2.储层孔喉结构与油气层损害的关系
在其它条件相同的情况下，孔喉越大，不匹配的固相颗粒侵入的深度就越深，造成的固相损害程度可能就越大，但滤液造成的水锁、贾敏等损害的可能性较小；
孔喉弯曲程度越大，外来固相颗粒侵入越困难，侵入深度小;而地层微粒易在喉道中阻卡，微粒分散或运移的损害潜力增加，喉道越易受到损害；
孔隙连通性越差，油气层越易受到损害；
二. 储层敏感性矿物与油气层损害的关系
1.敏感性矿物的定义
是指储集层中与流体接触易发生物理、化学和物理化学反应并导致渗透率大幅度下降的一类矿物。
2.敏感性矿物特点
大多都是在成岩作用期从孔隙水中化学沉淀出来，并充填在孔隙中，或附贴在孔壁和骨架颗粒表皮上的自生矿物。一般粒径很小(≤37um)，比表面大，多数位于孔喉处，优先与外界流体接触，直接反映出地层的敏感性。储层敏感性类型和程度取决于敏感性矿物的种类、含量和分布状态。
3.敏感性矿物种类
(1) 水敏和盐敏（性）矿物
是指储集层中与水溶液作用产生晶格膨胀或分散堵塞孔喉并引起渗透率下降的矿物。具有阳离子交换容量较大的特点。有蒙脱石、伊利石/蒙脱石间层矿物、绿泥石/蒙脱石间层矿物等。
水敏性矿物的水化膨胀过程
(2) 酸敏性矿物
是指储集层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出的微粒引起渗透率下降的矿物。
①酸化过程中岩石的溶解反应
a.盐酸与岩石的反应：
盐酸与某些硅酸盐矿物(绿泥石)发生反应，释放出金属阳离子(如Al3+、Fe3/2+、Ca2+、Mg2+等)和硅酸。
盐酸还可溶解某些铁矿石如菱铁矿(FeCO3)、赤铁矿(Fe2O3 ) 、硫化亚铁(FeS)；
b.土酸与岩石的反应
②造成储层酸敏性的原因
a.铁的氢氧化物沉淀
当pH=2时，Fe3+开始生成Fe(OH)+沉淀，pH=4时，Fe3+几乎全部转变成Fe(OH)3沉淀；当pH到6~7时，Fe2+开始生成Fe(OH)2沉淀，当pH=9.7时，Fe2+几乎全部生成Fe(OH)2沉淀。
当pH在2~7之间,石英表面电荷与Fe(OH)3胶体表面电荷相反，促使Fe(OH)3在石英表面的吸附沉积。
b.氢氧化铝沉淀的生成
当残酸pH值上升到3～4时，开始生成Al(OH)3沉淀。
c. 氟化物的沉淀：
为了避免土酸酸化中生成氟化钙和氟化镁沉淀，应用盐酸作前置液，溶解掉碳酸盐矿物．并把土酸与地层水隔开，以防止Mg2+、Ca2+与HF直接接触。
d. 氟硅酸盐与氟铝酸盐沉淀
粘土、石英、长石与HF反应生成的氟硅酸与氟铝酸与地层水中或矿物酸化释放出的Na+、K-、Ba2+等离子反应，生成不溶性氟
硅酸盐与氟铝酸盐沉淀。
e. 硅酸凝胶的生成
硅酸盐矿物和氧化硅矿物与HF反应
产生的氟硅酸，在HF浓度很小的残酸中
会分解，并水解生成正硅酸：
开始形成的单分子正硅酸可溶于水，当这些单分子正硅酸逐渐聚合成多聚硅酸时，就形成硅酸凝胶，这种硅酸凝胶含水量很大，体积也很大，松软有弹性，很容易堵塞孔喉，导致渗透率降低。
f. 酸化释放出的矿物微粒引起的损害
储层酸化的效果好坏，要看有利的溶解反应与不利的沉淀反应哪个起主导作用，若有利因素起主导作用，则酸化有效；反之，则无效。
(3) 碱敏性矿物
指油气层中与高pH值外来液作用产生分散、脱落或新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体，并引起渗透率下降的矿物。
主要有长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石。
a粘土矿物在碱性溶液中易于分散而造成损害
粘土矿物中铝氧八面体的Al-O-H键是两性的，在碱性环境中易电离出H+，使粘土表面负电荷增加，使晶层间斥力增大，使粘土更易水化膨胀和分散运移。
b碱可以与某些酸性氧化物反应生成堵塞孔道的硅凝胶
隐晶质类石英(燧石等)和蛋白石(SiO2·nH2O)等较易与氢氧化物反应生成可溶性硅酸盐，这种硅酸盐可在适当的pH范围内形成硅凝胶而堵塞渗流通道。
(4) 速敏矿物
是指油气层中在高速流体流动作用下发生运移，并堵塞吼道的微粒矿物。主要有粘土矿物及粒径小于37um的各种非粘土矿物。如高岭石、毛发状伊利石和固结不紧的微晶石英、长石、方解石等。
产状是指敏感性矿物在岩石中的分布位置和存在状态。其
对油气层损害有较大影响。
（1）薄膜式：
粘土矿物平行于骨架颗粒排列，呈部分或全包覆基质颗粒
状，这种产状以豪脱石和伊利石为主。流体流经它时阻力小，
一般不易产生运移，但这类粘土易产生水化膨胀，减少孔喉，
甚至引起水锁；薄膜式产状
（2）栉(zhi)壳式
粘土矿物叶片垂直于颗粒表面生长，表面积大，又处于流体通道部位，呈这种产状以绿泥石为主，流体流动时阻力大。因此极易受高速流体的冲击，然后破裂形成颗粒随流体而运移。若被酸蚀后，形成Fe(OH)3胶凝体和SiO2凝胶体，堵塞孔喉。
(3)桥接式
由毛发状、纤维状的伊利石搭桥于颗粒之间，流体极易将它冲碎，造成微粒运移。
(4)孔隙充填式
粘土充填在骨架颗粒之间
的孔隙中，呈分散状，粘土粒
间微孔隙发育。以高岭石、绿
泥石为主呈这种产状，极易在
高速流体作用下造成微粒运移。
桥接式产状孔隙充填式产状
5.敏感性矿物的含量与损害程度的关系
一般说，敏感性矿物含量越高，由它造成的油气层损害程度越大；
在其它条件相同的情况下，油气层渗透率越低，敏感性矿物对油气层造成损害的可能性和损害程度就越大。
三、油气层岩石的润湿性与储层伤害的关系
润湿性的定义：
岩石润湿性的作用：
控制孔隙中油气水分布
决定着岩石孔道中毛管力的大小和方向
影响着油气层微粒的运移
1.地层水性质
包括矿化度、离子种类和含量、pH和水型等。
当油气层压力和温度降低或入井流体与地层水不配伍时，会生成CaCO3、CaSO4、Ca (OH)2等无机沉淀。
高矿化度盐水可引起进入油气层的高分子处理剂发生盐析。
2.原油性质
原油性质主要包括：粘度、含蜡量、胶质、沥青质、析蜡点和凝固点、粘温曲线等。
石蜡、胶质和沥青可能形成有机沉淀，堵塞孔喉；
原油与入井流体不配伍形成高粘乳状液，胶质、沥青质与酸液作用形成酸渣；
注水和压裂中的冷却效应可以导致石蜡、沥青在地层中沉积，堵塞孔喉；
3.天然气性质
主要是H2S和CO2腐蚀气体的含量和相态特征。
腐蚀气体的作用是腐蚀设备造成微粒堵塞，H2S在腐蚀过程中形成FeS沉淀，造成井下和井口管线的堵塞；
相态特征主要是对凝析气藏而言。
五、油气藏环境
地层损害是在特定的环境下发生的。内部环境包括油气藏温度、压力、原地应力和天然驱动能量。
外部环境有工作液的流速、化学性质、固相颗粒分布、压差、流体的温度等。
在一个特定的时间段内，油气层潜在损害因素是油气层的固有特性。同时，油气层潜在损害因素在不同的生产作业阶段可能是动态变化的。
第三节外因作用下引起的油气层损害
油气层损害机理的关键是研究外因如何诱发内因起作用而造成油气层损害。
一、外界流体进入油气层引起的损害
1.流体中固相颗粒堵塞油气层造成的损害
入井流体常含有两类固相颗粒:一类是为达到其性能要求而加入的有用颗粒;另一类是岩屑和混入的杂质及固相污染物质-有害固体。
影响因素有:
固相颗粒粒径与孔喉直径的匹配关系；
固相颗粒的浓度；
施工作业参数如压差、剪切速率和作业时间；
损害特点：
颗粒一般在近井地带造成较严重的损害；
粒径小于孔径1/10、且浓度较低时，损害程度可能较低;但此种损害程度会随时间的增加而增加；
对中、高渗透率的砂岩油气层和裂缝性油气层，外来固相颗粒侵入深度和损害程度相对较大；
2.外来流体与岩石不配伍造成的损害
①水敏性损害
定义：进入油气层的外来液体与油气层中的水敏性矿物(如蒙脱石)不配伍时，会引起这类矿物水化膨胀、分散或脱落，导致油气层渗透率下降，这就是油气层水敏性损害。
水敏性损害的规律:
水敏性矿物含量越大，水敏性损害程度大；
水敏性损害强弱为:蒙脱石>伊利石/蒙皂石间层矿物>绿泥石/蒙皂石间层矿物>伊利石>高岭石、绿泥石；
水敏性矿物含量及存在状态均相似时，高渗比低渗油气层的水敏性损害要低；
外来液体矿化度越低，水敏性损害越强；矿化度降低速度越大，油气层的水敏性损害越强；
外来液矿化度相同时，含高价阳离子的成分越多，引起油气层水敏性损害的程度越弱。
②碱敏性损害
定义：高pH的外来液体油气层中的碱敏性矿物发生反应造成分散、脱落、新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体生成，导致油气层渗透率下降的现象。
产生碱敏损害的原因:
碱性溶液作用下粘土矿物的铝氧八面体表面负电荷增多，导致晶层间斥力增加，促进水化分散；
隐晶质石英和蛋白石等与氢氧化物反应生成不可溶性硅酸盐，这种硅酸盐可在适当的pH值范围内形成硅凝胶而堵塞孔道。
③酸敏性损害
定义：油气层酸化处理后释放大量微粒，矿物溶解释放出的离子还可能再次生成沉淀，这些微粒和沉淀将堵塞油气层的孔道，轻者可削弱酸化效果，重者导致酸化失败。
造成酸敏性损害的无机沉淀和凝胶体有:Fe (OH)3、Fe (OH)2、CaF2、MgF2、氟硅酸盐、氟铝酸盐沉淀以及硅酸凝胶
3.外来流体与地层流体不配伍造成的损害
当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时，将会在油气层中引起结垢、乳化，或促进细菌繁殖等，最终影响储层渗透性。
①结垢
a.无机垢
影响无机垢沉淀的因素有：外界液体和油气层液体中盐类的组成及浓度；液体的pH值；压力和温度
b.有机沉淀
影响形成有机垢的因素有：外来液体引起原油pH值改变而导致沉淀；气体和低表面张力的流体侵入油气层
②乳化堵塞
损害有两方面：比孔喉尺寸大的乳状液滴堵塞孔喉；提高流体的粘度，增加流动阻力影响乳化液形成的因素有：表面活性剂的性质和浓度；微粒的存在；油气层的润湿性③细菌堵塞
繁殖快常以体积较大的菌络的存在，可堵塞孔道
细菌产生的粘液堵塞油气层
细菌代谢产生的CO2、H2S、S2-、OH-等，可引起FeS、CaCO3、Fe(OH)2等无机沉淀
二、工程因素和油气层环境条件发生变化造成的损害
1.作业或生产压差引起的油气层损害
①粒运移产生速敏损害
大多数油气层都含有一些细小矿物颗粒，它们的成分是粘土、非晶质硅、石英、长石、云母和碳酸盐岩石等，其粒径小于37μm，是可运移微粒的潜在物源。这些微粒在流体流动作用下发生运移，并且单个或多个颗粒在孔喉处发生堵塞，造成油气层渗透率下降，这就是微粒运移损害。
临界流速与下面因素有关：
油气层的成岩性、胶结性和微粒粒径
孔隙几何形状和流道表面粗糙度
岩石和微粒的润湿性
液体的离子强度和pH值
界面张力和流体粘滞力
温度影响
②油气层流体产生无机和有机沉淀物造成损害
无机垢的形成是由于油层压力的下降，它的流体中气体不断脱出，促使生成的CaCO3沉淀生成
有机垢的生成是因油气层压力降低，促使石蜡沉积，造成堵塞
③产生应力敏感性损害
随着岩石的有效应力(σ=P V-P R)就增加，使孔隙流道被压缩，尤其是裂缝一孔隙型流道更为明显，导致油气层渗透率下降造成应力敏感性损害。
④压漏油气层造成损害
⑤引起出砂和地层坍塌造成损害
当油气层较疏松时，若生产压差太大，可能引起油气层大量出砂，造成油气层坍塌，产生严重的损害。
⑥加深油气层损害的深度
当作业压差较大时，在高压差的作用下，进入油气层的固相量和滤液量必然较大，相应地固相损害和液相损害的深度加深从而加大油气层损害的程度。
2.温度变化引起的油气层损害
①增加损害程度
温度越高，各种敏感性损害程度就越强
②引起结垢损害
温度降低，可能引起无机垢和有机垢沉淀.
T↑，CaCO3、CaSO4溶解度↓，SrSO4、BaSO4溶解度↑。
3.生产或作业时间对油气层损害的影响
生产或作业时间延长，油气层损害的程度增加
影响损害的深度
三、气藏特殊损害
1.气层压力敏感性
气层应力敏感性就是在开采过程中，由于储层上覆地层岩石压力固定，随着天然气的采出，储层的孔隙压力必然下降，这样，上覆岩石压力与储层孔隙压力之间就产生一个更大的正压差，这一压差破坏了储层岩石的原有压力平衡，使储层岩石受到压缩，而使其孔隙度减小和渗透性降低。
2.气层流速敏感性
在气田的开采过程中，气体流动与液体流动一样，在流速过大的情况下，由于气体的流动对储层岩石的冲蚀作用强，会使储层中的微粒发生运移，微粒运移到孔喉处也可能产生堵塞，造成储层渗透率降低。
3.气层水侵损害
对于矿化度较低的水来说，气层水侵损害可能主要由毛管压力产生的水锁损害所引起;而对于矿化度很高的水而言，当这种水侵入气层后，一部分小孔道中的侵入水可能因不能被返排出来，而引起储层水锁损害，另外一种就是结盐损害。
4.气层油侵损害
对于凝析气藏，在开采过程中，凝析气在流入井眼时，由于温度和压力的改变，可能会有凝析油析出，产生凝析油损害。对于注气开采的气层，压缩机中的机油随注入气进入储层，并在气层中积累，也可能严重降低气层的渗透率。
作业
1.什么是油气层潜在损害因素?包含那些因素？详细叙述他们与储层伤害的关系。
2.什么是油气层损害的外因?包含那些因素？外因与内因相互作用后会产生那些类型的储层伤害？并分别描述其伤害特点。
渗流力学 教学大纲
《渗流力学》课程教学大纲 课程编号：02041002 课程名称：渗流力学 英文名称：Fluid Flow Through Porous Media 课程类型：必修课 课程性质：专业基础课 总学时：56 讲课学时：48 实验学时：8 学分： 4 适用对象：石油工程专业、海洋油气工程、资源勘查工程 先修课程：油层物理 一、编写说明 （一）制定大纲的依据 根据《渗流力学》专业本科生培养计划要求制定本教学大纲。 （二）课程简介 “渗流力学”是流体力学的一个分支，是研究流体在多孔介质中流动规律的一门学科。本课程讲述的内容是“渗流力学”中的一个分支——地下渗流部分。专门研究地下油气水及其混合物在地层中的流动规律。 （三）课程的地位和作用 本课程是油气田开发与开采的理论基础，是石油工程专业和海洋油气工程专业的主干课程，同时也是资源勘查工程专业的选修课。明确渗流理论是油气田开发，提高油田采收率等理论的基础，为学好专业课和解决有关地下油、气、水的渗流问题打好基础。 （四）课程性质、目的和任务 本课程是石油工程专业和海洋油气工程专业本科学生的一门专业基础课，目的是通过各个教学环节使学生掌握油、气、水在地下流动规律，以及研究流体渗流规律的基本方法。 本课程的任务是使学生能掌握渗流力学基础概念、基本理论及解决渗流问题的基本技能。 （1）使学生掌握油、气、水渗流的基本规律及建立方程的基本方法； （2）培养学生用所学的渗流力学理论分析和解决渗流问题能力； （3）通过实验课培养学生严谨作风及动手能力。 （五）与其他课程的联系 由于渗流力学是一门专业基础课，所以是其他专业课的基础，为学好其他专业课打下牢固的基础。 （六）对先修课的要求
储层损害与保护技术
储层伤害评价及保护技术的研究是油气田勘探开发过程中重要的技术，也是提高油气勘探和开发质量的重要环节。在勘探中，有利于对油气储层的发现，和对储层的正确评价；在生产过程中，有利于提高油气产量及油气田开发的经济效益，和储层的稳产和增产及最大限度的利用油气资源，也关系到油气田勘探开发的成效。近些年来，随着油气勘探开发的进步，油气储层的保护技术越来越受到石油公司的重视，并已形成了从储层特征和潜在伤害分析、预测技术，储集层敏感性分析评价技术，储集层伤害指标建立和分级，钻井、完井、投产到压裂酸化及井下作业过程中保护油气层等配套实用技术，通过实际应用，取得了巨大的成效和经济效益。在油（气）井钻井、完井、生产、增产、提高采收率等全过程中的任一作业环节，储层与外来液体以及所携带的固体微粒接触，由于这些液体与地层流体不匹配而产生沉淀，或造成储层中粘土矿物的膨胀或产生微粒运移，它们往往堵塞了孔隙通道，使得渗透率降低，从而不同程度地损害了储层的生产能力，即储层伤害。 （１）油气田勘探开发生产中的储层伤害原理与特点。国内外大量的研究发现，油气储层一般都具有高应力敏感性、高毛细管压力、高含水饱和度和高水敏性的特点。而低渗透储层还具有低孔隙度、低渗透率和高含水饱和度的特征。一般研究认为，储层损害是一个复杂的系统工程，它是由于内伤害源（储层内固有的）、外伤害源（外来的）和复合伤害源（内、外伤害源相互作用）导致的结果。具体损害形式有：①固相微粒（外来和内部的）运移造成的储层损害；②外来流体与储层岩石、流体不配伍造成的损害：如水敏性损害、碱敏性损害和无机垢、有机垢堵塞等；③润湿性、毛管现象引起的储层损害（水锁、润湿反转、乳头液堵塞、气泡堵塞）；④地层湿度、压力变化引起的储层损害；⑤微生物对储层的损害。 油气田勘探开发生产过程中的储层损害具有如下特点：①损害周期长。几乎贯穿于油气田勘探开发生产的整个生命期，损害具有累积效应；②损害涉及到储层的深部而不仅仅局限于近井地带，即由井口到整个储层；③更具有复杂性。井的寿命不等，先期损害程度各异，经历了各种作业，损害类型和程度更为复杂，地面设备多、流程长，工艺措施种类多而复杂，极易造成二次损害；④更具叠加性。每一个作业环节都是在前面一系列作业的基础上叠加进行的，加之作业频率比钻井、完井次数高，因此，损害的叠加性更为突出。 （２）储层伤害评价方法。储层伤害评价技术包括室内评价和矿场评价，室内评价的目的是研究油气层敏感性，配合进行机理研究，同时对可采用的保护技术进行可行性和判定性评价，为现场提供室内依据（见图１）。矿场评价则是在现场开展有针对性的试验，分析判断室内试验效果，选择合理的方法、技术。 从室内进行储层损害研究的方法上讲，常规的室内研究方法主要是在模拟储层现场条件的情况下，进行岩心流动试验，在观察和分析所取得试验结果的基础上，研究岩心损害的机理。主要实验内容包括：Ｘ－－衍射分析；扫描电镜分析；薄片分析；岩心薄片和铸体薄片；储层敏感性试验，包括流速敏感性试验，水敏性和盐敏性试验，酸敏性试验，碱敏性试验以及压力敏感性试验。 （３）矿场评价技术方法。试井评价技术方法，主要包括稳定试 井法、不稳定试井法、重复电缆地层测试（ＲＦＴ）和钻柱测试（ＤＳＴ）。测井评价技术方法，包括电阻率测井法、深度探测测井法和时间推移测井法。 用其他资料评价伤害的方法，包括用试油后排液量的资料评价伤害程度、用各阶段（中途、完井和投产）测试资料评价伤害程度和用投产后采油指数等生产参数的变化情况评价伤害程度（表１）。 ２０世纪９０年代以来，国外很多油气田和国内一些油气田已经形成了从伤害机理研究到现场施工一整套系统保护油气的研究思路和工作方法，并取得了丰硕的成果和较好的经济效益。 （１）钻井保护油气层技术。重视钻井过程中的油气层保护技术，有利于发现油气层，准确评价储层性质，提高油井产量。主要包括探井岩性、物性、敏感性、地层孔隙压力、破裂压力钻前预测、随钻监测技术，裂缝性油气藏损害机理及屏蔽暂堵保护技术，油气层保护射孔与矿场评价技术，欠平衡钻井储层保护技术。 （２）开发注水中的储层改造技术。油田开发过程中，由于储层孔喉小，经常堵塞，导致注水压力高，甚至注不进水，无法完成配注任务。因此油田注水过程中储层保护技术研究显得越来越重要。通过研究注入水与油藏配伍性、孔喉内粘土矿物损害、有机垢和无机垢形成趋势，确定了注水开发油层物性的界限，建立注入水水质标准、水质控制与保障体系。在此基础上优选注水精细过滤技术、粘土稳定技术、细菌控制技术等，有效提高注水效率。 （３）增产改造储层保护技术。储层增产改造可以解除、弱化钻井完井及生产作业造成的损害，然而增产改造作业本身还有可能带来损害，如何减小储层损害就成为增产改造的重要的发展方向。主要研究使用优质入井液、压裂液，防漏失管柱、抽砂泵捞砂等技术，解决了配伍性差、液相和固相侵入损害问题。采用空心杆清蜡、防蜡管、自动清蜡器及强磁防蜡技术避免了压（修）井作业的漏失损害。应用自生热油清蜡技术，并与化学清蜡相结合，使清蜡速度大幅度提高。大量的实践表明，油气田的高效开发离不开储层保护，防止储层损害已经成为油气井（注入井）作业及油气田开发优化的重要目标，是开发效益最大化的基本途径。从开发井钻井、完井、油气生产、直至提高采收率的全过程，实施以系统工程观点建立起来的油气层保护技术是大幅度提高采收率的保障，也是增加产量、降低生产成本的必由之路。 １ 油气储层伤害机理 ２储层保护技术 ３ 认识与展望 参考文献 ［１］ ［２］ ［３］［４］ 表１储层伤害评价指标 （转１１８页） 油气储层伤害评价与保护技术 王胜利 （中国地质大学） 摘要关键词储层伤害评价及保护技术的研究是油气田勘探开发过程中重要的技术，也是提高油气勘探和开发质量的重要环节。本文探讨了油气储层伤害的机理，评价油气储层伤害的主要方法和标准。并根据不同的油藏类型，总结了国内外的油气储层保护方法。 储层伤害储层保护储层敏感性
油气层保护
第一章绪论 1.如何理解保护油气层技术的系统性、针对性和高效性？ 保护油气层技术是一项涉及多学科、多部门的系统工程技术。认识储集层和保护储集层和开发（含改造）储集层要注意以下四个方面：? 认识储集层、保护储集层和开发改造储集层都是一项系统工程? 各个作业环节都存在地层损害，因此保护油气层技术要互相配合，安系统工程进行整体优化；? 储集层损害的诊断、预防和处理、改造也是一项系统工程；? 保护油气层的技术和经济效益也是一项系统工程。针对性：保护油气层技术的针对性很强。? 储层特征不同（储层岩石、矿物组成、物性特征、流体性质等）? 作业特征及其开发方式不同? 储层产能不同高效性：保护油气层技术是一项少投入、多产出的新技术。? 保护储层单井投入相对较低? 实施保护技术后对于一个高产井每提高１％的产量就意味着巨大的经济效益；? 降低生产井改造成本；? 延长油气井生产寿命；? 提高油气田最终采收率；? 提高注水井注水效益，降低其成本。 2.油气层保护的重要性及特点及主要内容。 ⑴重要性 ①勘探过程中，采用油气层保护技术有利于及时发现油气层、准确评价油气层，直接 关系到勘探目标资源潜力的评估和油气储量评估 ②在开发过程中，实施油气层保护技术有利于充分解放油气层生产能力，有利于提高 油气田开发经济效益。 ③在油气田开发生产各项作业中，搞好保护油气层工作有利于油气井生产或注入能力 的长期高位保持和长寿命安全运行。 ⑵特点 ①涉及多科学、多专业和多部门的系统工程 ②具有很强的针对性 ③在研究方法上采用三个结合：微观研究与宏观研究结合，室内研究与现场实践结合， 理论研究与技术应用相结合。 ⑶油气层保护的主要内容 ①基础资料的收集与储层潜在损害分析 ②储层敏感性与钻井完井液和射孔压井液保护储层效果评价技术 ③钻井完井液和射孔试油损害储层机理研究 ④保护储层射孔压井液所须处理剂研制与评选 ⑤保护储层的射孔压井液技术 ⑥保护储层的射孔试油工艺技术 ⑦油气层损害现场诊断与矿场评价技术 3.保护储集层技术十项原则 (1)以经济效益为中心，以提高油气产能和采收率为目标(2)技术进步、经济效益和环 境保护要统筹考虑(3)任何保护技术都应有利于及时发现、有利于准确评价、有利于高效开发(4)立足以预防损害为主，解除损害为辅(5)各作业环节的保护技术要前后照应，做到系统整体优化(6)在保护中开发油气藏，在开发中保护油气藏(7)不该进入储层的工作液要尽量避免进入，至少要少进入(8)凡进入储层的固相和液相都能够通过物理、化学和生物化学方法予以解除(9)不可避免要进入的工作液，应该与油气层配伍，且不含固相(10)力争减少井下事故，避免各种复杂情况发生，否则前功尽弃 第二章岩心分析
保护油气层试题
油层保护 一、填空题 1、X-射线衍射，（扫描电镜）（薄片分析）是保护油气层岩相学分析的三大常规技术。 2、砂岩的四种常见的孔隙喉道类型是缩径吼道、点状喉道、片状或弯片状喉道及管束状喉道。 3、敏感性矿物的产状有四种类型，即薄膜衬垫式、栉壳式、桥接式、孔隙充填式、不同产状对油气层损害的影响不同。 4、与油气层损害有关的天然气性质主要是硫化氢和二氧化碳等腐蚀性气体的含量，含量越高，对设备的腐蚀越严重，越易造成微粒运移损害。 5、粘土矿物的水化膨胀可分为两个阶段，即表面水化和渗透水化阶段 6、细菌主要以菌落堵塞、粘液堵塞和代谢产物堵塞三种方式损害油气层。 7、针对不同的分析内容，可选用相应的岩心分析方法。一般情况下，（X-射线衍射）适用于定性鉴定或定量测定各物组组成及其含量，特别是粘土矿物的成分和含量，而（扫描电镜）更适于观察孔喉的状态、大小及孔隙的连通关系。 8、宏观上描述油气层特性的两个基本参数是孔隙度和渗透率。 9、敏感性矿物可分为速敏性矿物、水敏和盐敏性矿物、碱敏性矿物和酸敏性矿物五种类型。
10、根据水中主要离子的当量比，可将水划分为氯化钙型、氯化镁型、碳酸氢钠型和硫酸钠型，常见的地层水多为氯化钙型和碳酸氢钠型。 二、名词解释 1、间层矿物：是指有两种或两种以上不同结构层，沿C轴方向相间成层叠积组合而成的晶体结构。 2、乳化堵塞：外来流体中的油（如油基钻井液中的基油）与地层水或外来水与储层原油在表面活性物质的存在下可形成相对稳定、高粘度的乳状液，该乳状液产生两个方面的危害。一方面是比孔喉大的乳状液滴可堵塞孔喉，另一方面是提高流体粘度，增加油流阻力。 3、贾敏损害：是指由于非润湿相液滴对润湿相流体流动产生附加阻力，从而导致油相渗透滤降低的现象，或由于液珠或气泡对通过孔喉的流体造成附加的阻力效应，从而导致流体的渗流能力降低，这种现象称为贾敏损害。 4、临界流速：在生产过程中使油气层微粒开始运移的流体速度。或在速敏实验中，引起渗透率明显下降时的流体流动速度称为该岩石的临界速度，即临界流速。 5、微粒运移的损害：微粒在一定外力作用下，从孔壁上分离下来并随着流体一起运动，当运移至喉道位置时，粒径大于喉道直径的微粒被捕集而沉积下来，对孔喉产生堵塞，造成油气层的绝对渗透率下降，这种现象称为微粒运移损害。
《油气层渗流力学》教案(王怒涛)
西南石油大学教案 课程名称油气层渗流力学 任课教师王怒涛 院(系) 石油工程学院 教研室石油工程教研室 2010年11月18日
课程表
《油气层渗流力学》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程英文名称：The oil and Gas Flow through Porous Media 2、课程类别：专业课程基础 3、课程学时：总学时46，实验学时2。 4、学分：3 5、先修课程：大学数学、数学物理方程、油气田开发地质、油层物理 6、适用专业：石油工程、资源勘查工程 7、大纲执笔：石油工程教研室（李晓平） 8、大纲审批：石油工程学院学术委员会 9、制定（修订）时间：2005.11 二、课程的目的与任务 《油气层渗流力学》课程是石油工程专业的主干课程，是地质勘探专业的专业基础课。学习该课程的目的，是要把它作为认识油气藏、改造油气藏的工具，作为油气田开发设计、动态分析、油气井开采、增产工艺、反求地层参数、提高采收率等的理论基础。因此，它是石油工程专业的主干专业基础课程之一，是学好石油工程其它专业课如《油藏工程》、《油藏数值模拟》、《采油工程》、《试井分析》的关键课程之一，该门课的目的是让学生了解油气在储层中的渗流基本规律以及研究油气在储层中渗流的基本 方法。其任务是，掌握油气渗流的基本概念，认识油气储层的渗流规律，学会研究油气在储层中渗流的方法，为学好其它专业课程打好理论基础。 三、课程的基本要求 该课程在学习之前，要先学习有关石油地质、油层物理以及工程数学和微分方程等方面的知识理论。学习该课程后，要求掌握油气层渗流的基本概念、基本规律和基本方法与技巧，学会研究油气在储层中渗流的方法。重点是单相流体的流动，掌握单相稳定渗流时，各种情况下的水动力学场，井间干扰及叠加原理，单相不稳定渗流的压力传播规律、动态特征等，掌握气体渗流理论的特点及研究方法，掌握双重介质渗流的特点及
油气层损害机理
第四章油气层损害机理 当探井落空、油气井产量快速递减、注入井注入能力下降，人们首先想到的是油气层可能被损害。随着勘探开发的地质对象越来越复杂（规模变小，储层致密、深层高温高压、老油气田压力严重衰竭），探井成功率降低，开发作业成本增加，使得油气层损害研究更加倍受关注。 油气层被钻开之前，在油气藏温度压力环境下，岩石矿物和地层流体处于一种物理、化学的平衡状态。钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，导致油气层损害。 为了揭示油气层损害机理，不仅要研究油气层固有的工程地质特征和油气藏环境（损害内因），而且还应研究这些内因在各种作业条件下（损害外因）产生损害的具体过程。损害机理研究以岩心分析、敏感性评价、工作液损害模拟实验和矿场评价为依托，通过综合分析，诊断油气层损害发生的具体环节、主要类型及作用过程，最后要提出有针对性的保护技术和解除损害的措施建议。 第一节油气层损害类型 油气井生产或注入井注入能力下降现象的原因及其作用的物理、化学、生物变化过程称为油气层损害机理。通常所说的油气层损害，其实质就是储层孔隙结构变化导致的渗透率下降。渗透率下降包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变，孔隙结构变差）和相对渗透率的下降。外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害等都改变渗流空间；引起相对渗透率下降的因素包括水锁（流体饱和度变化）、贾敏、润湿反转和乳化堵塞。油气层损害主要发生在井筒附近区，因为该区是工作液与油气层直接接触带，也是温度、压力、流体流速剧烈变化带。钻井完井过程的损害一般限于井筒附近，而增产改造、开发中的损害可以发生在井间任何部位。 对于某一油气藏和具体作业环节到底如何有效地把握主要的损害呢？大量研究工作和现有的评价手段已能清楚地说明主要损害原因。目前比较普遍
花岗岩储层损害机理及保护技术
·199· 花岗岩大部分都是分布在盆地的底部，但规模一般较大，且埋藏较深，因此开采的程度较低，从现在的研究状况来看，花岗岩中一般储存的油气较少一般难以达到成藏条件。但花岗岩若达到了成藏条件就会形成规模较大的油气藏，从而具备很好的开发前景。 1 花岗岩储层特征 1.1 岩性特征 花岗岩的基本组成成分是长石、石英、黑云母等，有时还含有一些灰石[1]。矿物成分中石英约20%~30%，斜长石约50%~60%，钾长石约10%~20%，黑云母为5.39%~31.24%,由此可以看出花岗岩储层的矿物主要以长石为主。1.2 物性特征 花岗岩岩体内部各类裂缝沟通孔隙在上部形成了较好的储集空间，孔隙度为0.1%~27.5%，平均4.2%，其中<5%的样品占66%，渗透率最小值<0.01mD，最大为93.2mD，平均1.8mD。不含较大孔缝。从以上数据就能明显的得出一个结论，岩石致密、渗透性差，花岗岩储层的储量主要取决于其孔隙，裂隙主要影响其渗透性，所以裂缝就成了主要的渗流通道。1.3 孔隙结构特征 花岗岩储层的储集空间和渗流通道可以分为一下几类：1）孔隙。花岗岩中原生孔隙不发育，溶蚀孔隙属于次生孔隙，主要由于水流沿着断裂或裂缝渗入而形成，多为矿物溶孔，溶蚀矿物主要为斜长石和角闪石。2）裂缝。有岩心观察可以看出花岗岩中的裂缝类型有构造裂隙和构造-溶蚀裂隙两种，裂缝的宽度一般为0.1~0.5mm，还可以由测井资料看出宏观裂缝不发育，大多数为构造—溶蚀裂缝。3）溶洞。花岗岩油藏中的溶洞相对而言不是很多，但是在一些特殊的情况下也会有很多的溶洞。4）微裂隙。花岗岩油藏中溶洞不是很多，但裂缝是比较发育的，这些裂缝在岩石应力的影响下又会进一步形成微裂缝。 2 花岗岩储层潜在损害机理 2.1 固相侵入 花岗岩储层的裂缝微裂缝占了很大一部分，所以裂缝微裂缝对它的渗流能力起到的非常大的作用，花岗岩储层中的油大部分都是通过裂缝来进行流动的。钻井液一般由膨润土、加重剂和混入钻井液的地层微粒组成，同时固体颗粒的粒径是在一定范围内分布。 2.2 应力敏感性损害 由前面分析可知，花岗岩储层中的裂缝微裂缝比较发育，这样的储层中裂缝在导流能力方面就起着重要的作用，如果花岗岩储层中发生应力敏感损害这样的话，储层中的微裂缝就会在压差作用下合在一起，储层中油流就会很难通过甚至无法通过。2.3 水锁损害 有前面的研究可以看出，花岗岩储层中溶洞不是很发育，孔隙也相对不发育，但是储层中的裂缝微裂缝是比较发育的，经研究表明水锁对花岗岩储层的损害就是对其中大量发育的裂缝的损害。 3 花岗岩储层保护技术 3.1 欠平衡钻井技术 目前欠平衡钻井技术是保护花岗岩储层的最好的方式，如果能把非直井开采技术和欠平衡钻井技术相结合，这样以来就可以穿过更多的储层来更好的提高单井的产量。3.2 低压屏蔽暂堵技术 由于各个地区的地层特征不尽相同，所以要根据现场的情况选择最佳的钻井方式来达到保护储层的目的。如果要选择欠平衡钻井，就要在全部的开采过程中都使用欠平衡钻井开采，钻完井后要采用裸眼完井方式完井，完井后就可以投入生产；同样如果要采用低压屏蔽封堵技术，最好使用套管射孔完井方式完井，这样有利于后期的酸化压裂等增产措施。 4 结论 1）由以上的研究可以得出，花岗岩储层岩性致密、低孔低渗、裂缝发育且为储层中主要的渗流通道，花岗岩储层类型主要是裂缝型。2）钻井液固体颗粒侵入损害、储层岩石应力敏感的伤害、储层中的流体和酸性液体造成的损害、钻井液流速过快造成的损害为花岗岩储层的主要损害类型。3）欠平衡钻井技术和低压屏蔽暂堵技术为保护花岗岩储层的主要技术，相对而言欠平衡钻井技术对花岗岩储层更好，但是还要根据现场情况和地层特征选择最佳的钻井方式。 参考文献： [1] 邱树立.D块稠油油藏兴隆台油层兴Ⅱ组储层物性特征[EB/ OL].云南化工,2017(12). 收稿日期：2017-11-29 作者简介：张磊，西安石油大学。 花岗岩储层损害机理及保护技术 张 磊 （西安石油大学，陕西 西安 710065） 摘 要：通过扫描电镜、铸体薄片等技术，对花岗岩储层的岩性特征、物性特征和它的损害机理等做了系统 全面的分析，探讨了花岗岩油藏的保护方法。 关键词：花岗岩储层；储层损害；欠平衡钻井 中图分类号：TE258 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）01-199-01
保护油气层技术
保护油气层技术 （徐同台、赵敏、熊友明等编） 目录 第一章绪论……………………………………………………（１） 第一节保护油气层的重要性及主要内容…………………（２） 第二节保护油气层技术的特点与思路……………………（６） 第二章岩心分析……………………………………………（１０） 第一节岩心分析概述……………………………………（１０） 第二节岩心分析技术及应用……………………………（１４） 第三章油气层损害的室内评价……………………………（２９） 第一节概述………………………………………………（２９） 第二节油气层敏感性评价………………………………（３０） 第三节工作液对油气层的损害评价……………………（４０） 第四节储层敏感性预测技术……………………………（４４） 第四章油气层损害机理……………………………………（４９） 第一节油气层潜在损害因素……………………………（５０） 第二节外因作用下引起的油气层损害…………………（５５） 第五章钻井过程中的保护油气层技术……………………（６８） 第一节钻井过程中造成油气层损害原因分析…………（６８） 第二节保护油气层的钻井液技术………………………（７３） 第三节保护油气层的钻井工艺技术……………………（９０） 第四节保护油气层的固井技术………………………（１００） 第六章完井过程中的保护油气层技术……………………（１０７） 第一节完井方式概述……………………………………（１０７） 第二节射孔完井的保护油气层技术……………………（１１１） 第三节防砂完井的保护油气层技术……………………（１２５） 第四节试油过程中的保护油气层技术…………………（１４０） 第七章油气田开发生产中的保护油气层技术……………（１４３） 第一节概述………………………………………………（１４３） 第二节采油过程中的保护油气层技术…………………（１４７） 第三节注水中的保护油气层技术………………………（１４９） 第四节增产作业中的保护油气层技术…………………（１５６） 第五节修井作业中保护油气层技术……………………（１６４） 第六节提高采收率中的保护油气层技术………………（１６８） 第八章油气层损害的矿场评价技术………………………（１７５） 第一节油气层损害的矿场评价方法……………………（１７５） 第二节油气层损害的评价参数…………………………（１８１） 第三节油气层损害的测井评价…………………………（１８６） 第九章国外保护油气层技术发展动向……………………（１９８） 参考文献………………………………………………………（２１３） 张绍槐，罗平亚．保护储集层技术北京：石油工业出版社 钟松定，张人和，樊世忠.油气层保护技术及其矿场管理实例．北京：石油工业出版社，1999 第一章绪论
渗流力学
渗流力学 1、渗流的特点是什么？答：阻力大，流速慢。 2、什么是多孔介质,有哪些特点？答：由毛细管和微毛细管组成。特点为：储容性、渗透性、比表面性、结构 复杂。 3、写出渗流速度及真实渗流速度的定义，并说明它们之间的关系？ 答：渗流速度：流体通过单位渗流面积的体积流量；真实渗流速度：流体通过单位真实渗流面积的体积流量， 关系为V=?·V ? 4、一般的渗流形式有哪些？答：平面单向流、平面径向流、球形径向流。 5、什么是原始地层压力？获得原始地层压力的方法有哪些？ 答：油藏在投入开发以前测得的地层压力称为原始地层压力，获得方法有：打第一批探井时测得的；通过压 力梯度曲线得到。 6、什么是折算压力？其物理意义是？答：油藏中任一点的实测压力均与其埋藏深度有关，为了确切地表示地下 的能量分布情况，必须把地层内各点的压力折算到同一水平面上，这个水平面称为折算平面，经折算后的压力称为折算压力。其物理意义为折算压力在实质上代表了该点流体所具有的总的机械能。 7、在渗流过程中一般受到哪些力的作用？主要作用力是什么？ 答：流体的重力、惯性力、粘滞力、岩石及流体的弹性力、毛细管压力。后三个为主要作用力。 8、油藏驱动类型一般有哪几种？答：弹性驱动、溶解气驱动、气压驱动、重力驱动、重力水驱动。 9、什么是达西定律？为什么说它是线性渗流定律？答：达西定律为q=KA?p/μL 因为流量q 与压差?p 呈线 性关系，故达西定律也是线性渗流定律。 10、达西定律中各物理量的单位是什么？答：K —渗透率—m 2；A —横截面积—m 2；?p —两个渗流截面间的压 差—Pa ；μ—粘度—Pa ·s ；L —两个渗流截面间的距离，m 。 11、在什么情况下会产生非线性渗流？答：高速非线性渗流：一般会出现在气井或裂缝性油井中；低速非线性 渗流：低渗，特低渗油藏或是稠油油藏中。 12解决渗流问题的一般思路是什么？答：第一步，建立比较理想的物理模型；第二步，对物理模型建立相应的 数学模型；第三步，对数学模型求解；第四步，将求得的理论结果应用到实际问题中。 13、渗流基本微分方程由哪几个方程组成？答：连续性方程；运动方程；状态方程；特征方程。。 14、什么是稳定渗流？答：是指运动要素（如速度、压力等）都是常数的渗流。 15、写出稳定渗流的基本微分方程，并说明其属于哪种数理方程？ 答：0z p y p x p 222222=??+??+?? 属于拉普拉斯方程。 16、绘制平面单向流和平面径向流的压力分布曲线，说明其压力消耗特点。 平面单向流：沿程渗流过程中压力是均匀下降的。 平面径向流：压力主要消耗在井底附近，这是因为越靠近井底渗流面积越小而渗流阻力越大的缘故。 17、写出平面单向流的流量计算公式。 答：L p -p h q B e μ）（KW = 18、写出平面径向流的流量公式，并说明提高油井产量一般有哪几种途径？ 答：() w e wf e r r ln p -p h 2q μπK = 途径：1酸化压裂，增加渗透率；2增大生产压差；3加入降粘剂，火烧油层；4补孔处理；5加密井。 19、什么是油井的完善性？表示不完善性有几个物理量？ P Pe P B O L P Pe Pwf rw re r
油气层损害的机理
一、油气层损害的基本概念 油气层损害： 任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象。 油气层损害的主要表现形式： 油气层渗透率的降低，包括油藏岩石绝对渗透率和油气相对渗透率的降低。 发生油气层损害的主要作业环节： 在钻井、完并、修井、实施增产措施和油气开采等发生油气层损害的机理： 工作流体与储层之间物理的、化学的或生物的相互作用。 二、保护油气层的重要性 ①在油气勘探过程中，直接关系到能否及时发现油气层和对储量的正确估算。 ②保护油气层有利于提高油气井产量和油气田开发经济效益。可以大大减少试油、酸化、压裂和修井等井下作业的工作量，降低生产成本。 ③有利于油气井的增产和稳产。 三、保护油气层涉及的技术范围 八方面内容： ①岩心分析、油气水分析和测试技术； ②油气层敏感性和工作液损害室内评价技术； ③油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方案设计； ④钻井过程中的油气层损害因素分析和保护油气层技术；
⑤完井过程中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑥开发生产中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑦油气层损害现场诊断和矿场评价技术； ⑧保护油气层总体效果评价和经济效益综合分折技术。 四、油气层损害机理 1油气目的潜在损害因素 1）油气层储渗空间 孔喉类型和孔隙结构参数与油气层损害关系很大 2）油气层的敏感性矿物 速敏、xx、盐敏、酸敏、碱敏 3）油藏岩石的润湿性 4）油气层流体性质 2固体颗粒堵塞造成的损害 1）流体中固体颗粒堵塞油气层造成的损害 2）地层中微粒运移造成的损害 3工作液与油气层岩石不配伍造成的损害 1）水敏性损害 2）碱敏性损害 3）酸敏性损害 4）油气层岩石润湿反转造成的损害 4工作液与油气层流体不配伍造成的损害
浅议开发过程中对油气层损害
浅议开发过程中对油气层损害 摘要：在油气田开发过程中，油气层损害问题非常普遍。油气层损害不仅损失 油气资源，而且提高生产成本。油气层保护对油田生产至关重要，其目的是要力 争做到既能保护油气层，又要降低作业费用，使油气田达到最经济的开发。对油 气田开发各环节中发生的油气层损害的机理分析是油气层保护的基础。本文对了 解钻井、完井、生产、修井、增产增注措施以及提高采收率等作业中潜在的油气 层损害的类型以及机理进行了分析，认为一方面油气田开发过程中的油气层损害 问题是不可避免的。 关键词：钻井过程油气层损害；完井过程油气层损害；开发生产过程油气层 损害 1.1 钻井 钻开油气层时，在正压差和毛管力的作用下，钻井工程对油气层损害的两个 主要来源是： 1.滤失到地层的钻井液与油气层岩石矿物的反应； 2.钻井液中固体微粒的入侵。 钻井过程中造成油气层损害的因素有以下几方面： 1.压差。压差是造成油气层损害的最主要因素之一。在一定压差下，钻井液 中的滤液和固相就会渗入地层内，造成固相堵塞和粘土水化等问题。钻井液进入 油气层的深度和损害程度均随正压差的增大而增大，但过高的负压差又会引起出 砂问题。 2.浸泡时间。钻井液滤失到油气层中的数量随钻井液浸泡时间的延长而增加。 3.环空流速。若环空流速设计不合理，也将损害油气层的渗透率。高的环空 流速，对井壁的冲刷严重，钻井液的动滤失量增大，钻井液固相和液相对油气层 侵入深度及损害程度亦随之增加；同时增大钻井液对井底的有效液柱压力，即增 大对井底的压差。 4.钻井液中的固相含量及固相粒子的级配。固相对油气层损害的大小决定于 固相粒子的形状、大小及性质和级配。 5.钻井液对粘土水化作用的抑制能力。油气层中粘土的水化膨胀、分散、运 移是油气层水敏损害的根本原因，钻井液对粘土水化的抑制性愈弱，则地层水敏 损害愈大。 6.钻井液液相与地层流体的配伍性。钻井液液相与地层流体，若经化学作用 产生沉淀或形成乳状液，都会堵塞油气层，其中水基钻井液滤液通常与地层水不 配伍、能形成各类沉淀，是最常见的损害。 7.各种钻井液处理剂对油气层的损害。各类钻井液处理剂随钻井液滤液进入 油气层都将会与油气层发生作用，尽管其作用类型、机理因处理剂种类和油气层 组成结构不同而异，但大多数会对油气层产生不同程度的损害。 1.2 固井 固井作业中，在钻井液和水泥浆有效液柱压力与油气层孔隙压力之间产生的 压差作用下，水泥浆通过井壁被破坏的泥饼而进入油气层，滤失到地层的氢氧化 钙同地层内部的硅反应生成硅酸钙等化合物损害油气层；水泥微粒的入侵也会对 油气层产生损害。一般认为，固井作业引起的地层损害的原因有以下几个方面： 1.环空封固质量不好，不同压力系统的油气水层相互干扰和窜流，从而造成 有机垢、无机垢或乳化堵塞等损害。
疏松砂岩的储层损害机理及保护措施
疏松砂岩的储层损害机理及保护措施 摘要在油田生产过程中疏松砂岩储层的保护与损害都是非常重要的，在实际生产中，疏松砂岩储层的伤害机理有:固相微粒堵塞、产液乳化、岩石润湿性反转等。其中，固相颗粒的存在会加剧产液乳化程度、增强乳化液的稳定性、提高产出液的粘度,进而加剧颗粒运移; 固相颗粒高岭石和片状伊利石的存在,不但使地层岩石发生润湿反转, 而且微粒也吸附产出液的重组分, 使微粒被包裹形成具有粘弹性的固相微粒,聚集在近井壁地带, 堵塞渗流通道。基于对生产过程中疏松砂岩储层伤害机理的认识,防止对储层造成损害，需要进行一系列的保护措施。 关键词疏松砂岩储层伤害固相微粒储层保护 一、储层损害机理 储层储渗空间、岩石矿物、岩石表面性质、内部环境、岩石强度、地层膨胀性和阳离子交换容量等方面的研究表明,疏松砂岩储层存在微粒运移和润湿反转潜在损害因素,这些潜在损害通过在钻井、完井、修井作业中不配伍的工作液进入地层、浸泡等外部因素而诱发,降低了储层的渗流能力。 固相微粒的存在,增强了乳化液的稳定性,加剧了产液乳化程度,增大了产液粘度,加剧了微粒运移及其对储层的伤害程度,如此恶性循环,结果严重伤害地层,使产液量大幅度下降。 通过研究,发现疏松砂岩油田储层伤害可能与以下种因素都有关系： 1.流体与流体的不配伍,如侵入油层的钻井液滤液和地层水之间产生乳状液 2.储层岩石与流体的不配伍,主要是指水基工作液造成的蒙脱石膨胀和高岭石 分散 3.固相侵入,如加重材料或钻屑的侵入 4.相捕集或封堵,如水基钻井液与地层岩石不配伍形成的颗粒在近井壁地带被 捕集或堵塞孔道 5.化学吸附和润湿反转,如乳化剂的吸附使地层润湿性和流体流动性质改变 6.微粒运移,由于微粒在岩石孔隙结构内部移动导致孔喉桥塞和堵塞 7.生物活动,钻完修井过程中,菌体进入地层并产生多糖聚合物粘液,而导致地下流体粘度增大。 不管基于哪一类基础条件,储层伤害的原因不可能超出内在因素、外在因素和地下 流体因素三大因素的范围。现以这三大因素为分类方法进行归纳总结,然后对储层伤害 的评价方法进行简述,并对储层改造进行论述。值得注意的是,这些因素往往不止一个, 而且有可能是共同作用的结果,同时也要动态地认识因素也在发展和变化。处理这个问 题,可选择任其发展、储层改造和重新钻井三种方法,主要依据经济效益来决定。从调 研的文献来看,目前还没有将疏松砂岩从储层中作为一个方向专门研究,也没有实质意 义上的疏松砂岩储层伤害评价的新方法及储层改造的新技术。 二、疏松砂岩的保护措施
第四章 油气层损害机理
第四章油气层损害机理 油气层损害机理：就是油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。 目的：认识和诊断油气层损害原因及损害过程，以便为推荐和制定各项保护油气层和解除油气层损害的技术措施提供科学依据。 相对渗透率下降包括:水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞 第一节概述 渗透空间的改变包括：外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害； 内因(潜在损害因素) ：凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素，包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质，是储集层本身固有的特性。 外因：在施工作业时，任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为油气层损害外因，主要指入井流体(固相和液相)性质、压差、温度和作业时间等可控因素。 外来流体与储集层岩石的相互作用造成： ①外来固相颗粒的堵塞与侵入； ②滤液侵入及不配伍的注入流体造成的敏感性损害； ③储集层内部微粒运移造成的地层损害； ④出砂； ⑤细菌堵塞。 外来流体与地层流体间的不配伍造成： ⑥乳化堵塞； ⑦无机结垢堵塞； ⑧有机结垢堵塞； ⑨铁锈与腐蚀产物的堵塞； ⑩地层内固相沉淀的堵塞； 其它损害包括： 射孔造成的压实和不完善等损害; 固井和修井作业的注水泥和水泥浆造成的特殊损害等; 机理研究除了要准确诊断和判别各种损害因素和各种可能原因外，还必须把各种因素对每个产层的危害性大小按序排列，分出主次，并找出主要因素。
第二节油气层潜在损害因素 储集层的主要特征：包括储层岩石骨架颗粒和填隙物等矿物的结构、成分、含量和分布状态，储集层孔隙结构和喉道特征；储集层中流体类型、成分、含量和流体压力等。它们都是影响和决定储集层损害的内在因素。 一、油气层孔隙结构特征与储集层损害的关系 1. 储层岩石物质组分 碎屑颗粒、杂基(或基质)、胶结物和空隙。杂基和胶结物统称为填隙物。他们决定了储集层岩石的基本特征。 碎屑颗粒称为骨架颗粒。主要 成分是石英、长石、岩屑和少量云 母和重矿物，占整个岩石的50％以 上。 填隙物（杂基和胶结物）：是 填充在骨架颗粒之间的细小物质， 它包括了杂基和胶结物两部分。 杂基(或基质):是指碎屑岩中与 粗的骨架颗粒(如砾、砂）一起沉积 下来起填隙作用的细粉砂物质和粘土物质，如高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥石等。具有很大的表面积。是储集层敏感性的内在因素。 胶结物：对骨架颗粒起胶结作用的化学沉淀物(自生矿物)，主要存在于骨架颗粒之间的孔隙和吼道中，它们都是优先与进入地层内的流体接触，并发生物理、化学和物理化学作用导致地层损害，是增造成储层敏感性伤害极为重要的内在因素。 2.储层孔喉结构与油气层损害的关系
油气层渗流力学答案
油气层渗流力学答案 1．有四口油井测压资料间表1。 表 题1的压力梯度数据 已知原油的相对密度0.8，原始油水界面的海拔为－950m ，试分析在哪个井 附近形成低压区。 解： 将4口井的压力折算成折算压力进行比较 =9.0×106+0.8×103×9.8×(950－940)=9.08MPa =9.0×106+0.8×103×9.8×(950－870)=9.48MPa =9.0×106+0.8×103×9.8×(950－850)=9.58MPa =9.0×106+0.8×103×9.8×(950－880)=9.45MPa 由数值上可以看出在第一口井处容易形成低压区。 2．某油田有一口位于含油区的探井，实测油层中部的原始地层压力为8.822×106Pa ，油层中部海拔为－1000m 。位于含水区有一口探井，实测地层中部原始地层压力为11.47×106 Pa ，地层中部海拔－1300m 。已知原油的相对密度为0.85，地层水的相对密度为1。求该油田油水界面的海拔高度。 解：由于未开采之前，油层中的油没有流动，所以两口探井的折算压力应相等，设h 为油水界面的海拔高度，则： 由21zm zm p p =可得：=h -1198.64m 该油田油水界面的海拔高度为-1198.64 m 3．某油田在开发初期钻了五口探井，实测油层中部原始地层压力资料见表2。 后来又钻了一口井，已知其油层中部海拔为－980m ，试根据已有资料推算此井
油层中部原始地层压力。 解： 由表格中数据绘得海拔与油层中部的压力曲线，从图上查得当海拔为-980m 时，此井的油层中部原始地层压力为8.6m 。 7．在重力水压驱动方式下，某井供给边界半径为250m ，井半径为10cm ，供给边界上压力为9MPa ，井底流压为6MPa 。井底流压为6MPa ，原始饱和压力为4.4MPa ，地层渗透率是0.5×10-12m 2，原油体积系数为1.15。相对密度为0.85，粘度为9×10-3Pa·s ，油层厚度为10m 。 (1) 求出距井中心0.2m ，0.5m ，1m ，10m ，50m ，100m ，200m 处压力值。 (2) 画出此井的压力分布曲线。 (3) 求该井日产量。 解： 已知：r e =250m ，r w =0.1m ，p e =9×106Pa ，p wf =6×106Pa ，p i =4.4×106Pa ，K =0.5×10-12m 2，γ=0.85，μ=9×10-3Pa·s ，h =10m 。 由平面径向流压力公式可知 代入数据化简可得 p =0.38ln r +7 r (m) 0.2 0.5 1 10 50 100 200 p (MPa) 6.3 6.7 6.8 7.77 8.38 8.65 8.91 地面的产量 化为以质量表示的产量 ρ?=e m q q =0.117×10-2×0.85×1000=0.99kg/s=85.5t/d 日产量为85.5t 。 8．注出开发油田的井距为500m ，地层静止压力为10.8MPa 。油层厚度为15m ，渗透率为0.5×10-12m 2。地下流体粘度为9mPa·s ，体积系数为1.15。原油相对密度为0.85，油层孔隙度为0.2，油井半径为10cm 。 (1) 若油井日产量为60t ，井底压力多大？ (2) 供油区范围内平均地层压力为多大？ (3) 距井250 m 处的原油流到井底需要多少时间？ 解： 已知：r e =250m ，r w =0.1m ，p e =10.8×106Pa ，p wf =6×106Pa ，K =0.5×10-12m 2，γ=0.85，
固井对油气层的损害
固井对油气层的损害孔羽-- 油工601--12摘要：固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层井壁坍塌。其目，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。在打开油气层后,如果钻井方式、钻井参数、泥浆性能等因素处理不当,可能会对生产层造成多种损害,研究这些损害机理,对保护和开发生产层具有重要意义。同时,使用同地层相配伍的钻井液,采用保护生产层的钻井方式将直接关系到油气井的产量及油气田的开发经济效益。 关键字：固井工艺油气层损害水泥浆套管研究进展 一、对固井过程中油层损害机理的基本认识 1.研究及试脸方法 固井过程中油层损害机理的研究，主要是用钻井过程中取出的岩芯在可以模拟井下压力、温度的流动试验装置上让冲洗液、水泥浆分别污染后，测定渗透率下降率.考虑到固井施工过程的特点，先用钻井液污染岩芯，再用冲洗液、最后用水泥浆污染，可得出最终污染深度及总的渗透率下降率，用以评价损害程度，并寻求降低损害的途径. 2.研究结论 根据模拟注水泥施工参数进行试验研究，得出如下结论. ①因清水冲洗液流经油层部位时污染压差与钻井液基本相同，且接触时间短，因此，冲洗液滤入油层很小(仅0.05m1),渗透率下降率4%-5%. ②水泥浆对油层的损害主要由滤液造成.造成损害的原因首先是滤液与粘土矿物间的各种有害作用，其次可能是水锁及少量滤液析出物在孔壁上的附结.由于钻并液先污染，所以水泥浆再次污染的损害程度比钻井液的要小，对于试验岩芯，渗透率下降率平均小于10%.水泥浆向地层的滤失由替浆动滤失和候凝静滤失两部分组成，污染深度随滤失速率、接触时间增加而增大. ③降低油层损害主要是控制水泥浆的失水量.对于尾浆、用量多(与油层接触时间长)的水泥浆，失水量控制应严一些，反之可适当放宽.水泥浆API失水量控制指标可用反演程序确定，即由射孔弹穿透的深度(允许污染的最大深度)和滤失时间推算水泥浆滤失速率和水泥浆的APT失水量. 二、固井的一般工艺流程 1作业准备阶段 根据其他影响因素确定水泥浆、水泥石的性能指标要求。选用合适的材料调配出能达到指标要求的水泥浆。通井、洗井、调整钻井液性能准备固井。 2注水泥 尽可能压稳地层流体,并且顶替效率不高,否则将导致地层流体窜槽或钻井液环空窜槽,从而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、钻井液、冲洗液、隔离液、水泥浆、平衡注水泥设计和提高顶替效率的措施。 3候凝 由于候凝过程中未能压稳地层流体、地层流体侵入环空、水泥浆凝结受到干扰,或由于水泥浆体系不稳定、出现水化缺陷,无法形成完整、优质的水泥环,或水泥与地层、套管界面胶结不良而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、水泥浆水化缺陷(如体积收缩)、注水泥过程中水泥浆密度波动控制,以及辅助压稳地层流体的措施,如环空憋压、振动固井等。 4水泥浆凝结以后 水泥浆凝结以后,地层流体腐蚀或高温强度衰退,可使水泥石的完整性、均质性遭到破坏;工况变化可使水泥石与地层、套管之间的界面胶结、密封能力遭到破坏,从而导致水泥环的长期密封性能失效。涉及的影响因素包括后期工况条件的变化(温度、压力变化,腐蚀性地层流体,地层水离子组成变化)和水泥石本身的力学、热学、化学性能。