第四章 油气层损害机理
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、水敏、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1）无机垢堵塞2）有机垢堵塞3）乳化堵塞4）细菌堵塞5油气层岩石毛细管阻力造成的损害评价油气层损害的实验方法评价实验是指在研究油层损害问题时，在实验室内进行的定性或定量分析测定的实验。
该评价实验由一系列综合性的岩心分析实验组成。
一、评价实验的目的：保护油气层。
油气层损害诊断
油气层损害诊断
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提纲
0、损害机理及诊断概述 1、DST测试 2、测井分析 3、井史分析 4、相邻井生产动态对比 5、压力不稳定试井分析 6、节点系统分析 7、生产效率剖面 8、生产测井 9、岩心分析
油气层损害诊断
1、钻柱测试（Drill Stem Tests）
lIn the early stages of exploratory drilling into a new formation, Drill Stem Testing is normally used to confirm the production potential of a hydrocarbon show
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油气层损害诊断
– The following figure shows a typical DST output illustrating a high permeability damaged zone. Notice the following features that are characteristic of damage:
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无机垢 注ＣＯ２导致的无机垢 酸化引起的二次沉淀 碳酸盐溶解—沉淀 酸渣 有机垢—石蜡，沥青沉积 外来固相的堵塞 油气层固相物堵塞，出砂 细菌损害 应力损害
油气层损害诊断
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四大类型
l 物理损害 l 化学损害 l 生物损害 l 热力损害
油气层损害诊断
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油气层损害诊断
损害可能存在的标志
l 压力与产量关系变化波动很大 l 产量低于经济下限 l 产量要比中途测试、岩心分析、测井计算所预测值
低得多 l 同一油气藏，储层物性完全相同，但产量差异很大 l 生产井出砂 l 测试时出现表皮效应 l 有机结垢和无机垢沉积 l 注入能力急剧下降，措施或处理周期短
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。
2017第4章油气层损害的评价实验
水敏性强度
<0.3
强
0.3-0.7
中等
>0.7
弱
(三) 盐敏评价实验
1、盐敏
高于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后 ,
可能引起粘土的收缩、失稳、脱落；低于地层水矿化度 的工作液滤液进入油气层后, 则可能引起粘土的膨胀和 分散, 引起渗透率的下降的现象。 2、实验目的
找出盐敏发生的条件, 以及由盐敏引起的油气层伤
K1 K 2 Dk 100% K1
式中：Dk—渗透率损害率；
K1—第一个应力点对应的岩样渗透率，μm2；
K2—达到临界应力后岩样渗透率的最小值， μm2；
表3-20
Dk 应力 敏感 性程 度 ≤5 5～30
应力敏感性程度的划分标准
30～50 中等偏 弱 50～70 中等偏 强 70～90 ＞90 极强
(一) 速敏性评价实验
1、实验目的
（1）了解流体流速的变化引起岩石颗粒运
移时对油气层渗透率的影响，测定临界流速,
并把它作为评估油气层速敏性程度的指标。
（2）为其它实验提供合理的实验流速提供
依据。
流体流动开始阶段，参与运动的微 粒小而少，且是一些未被胶结的微粒， 对岩心渗透率没有什么影响；
随着流速逐渐增大，参与运动的微粒逐 渐增多。当流速增大到某一数值时，微粒在 孔喉处形成较稳定的“桥堵”，使岩心渗透 率明显下降。
1 、弄清楚油气层潜在的损害因素（例如： 分析岩石中敏感性矿物的类型、产状、含量 及分布特点） 。
2 、弄清楚外来条件 ( 如流体、压力、温度等 ) 对油气层损害的影响。 3 、弄清在油气层潜在的损害因素和外来条件 的影响下，油气层损害类型及损害程度 。 4、筛选合理的防治措施。
储层损害外部因素
油气层潜在损害因素，没有外因作用来诱发它们， 油气层潜在损害因素，没有外因作用来诱发它们，它们自身不可 能造成油气层损害。因此油气层损害机理的关键是研究外因如何诱发 能造成油气层损害。 内因起作用而造成油气层损害 在各个生产作业过程中，由外因诱发造成的油气层损害机理是各 在各个生产作业过程中， 种各样的。 种各样的。下面我们介绍各生产作业环节中油气层损害机理的共性存 在的油气层损害情况 1 外界流体进入油气层引起的损害 2 工程因素造成的损害
1 外界流体进入油气层引起的损害
（2）外来流体与岩石不配伍造成的损害 ①水敏性损害②碱敏性损害 水敏性损害② 酸敏性损害④ ③酸敏性损害④润湿反转损害
①水敏性损害 若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） 若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 将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， 时，将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。 就是油气层水敏性损害。油气层水敏性损害的规律有 当油气层物性相似时，油气层中水敏性矿物含量越多， ◆当油气层物性相似时，油气层中水敏性矿物含量越多，水敏性损害程 度越大 油气层中常见的粘土矿物对油气层水敏性损害强弱影响顺序为： ◆油气层中常见的粘土矿物对油气层水敏性损害强弱影响顺序为：蒙脱 石＞伊利石／蒙皂石间层矿物＞伊利石＞高岭石、绿泥石 伊利石／蒙皂石间层矿物＞ 伊利石＞高岭石、 当油气层中水敏性矿物含量及存在状态均相似时， ◆当油气层中水敏性矿物含量及存在状态均相似时，高渗油气层的水敏 性损害比低渗油气层的水敏性损害要低些 外来液体的矿化度越低，引起油气层的水敏性损害越强， ◆外来液体的矿化度越低，引起油气层的水敏性损害越强，外来液体的 矿化度降低速度越大， 矿化度降低速度越大，油气层的水敏性损害越强 在外来液矿化度相同的情况下，外来液中含高价阳离子的成分越多， ◆在外来液矿化度相同的情况下，外来液中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
浅谈采油过程中油气层损害及保护技术
内 因制 和外 因制 ， 现在 介绍不 同成因下的油 气层损害机理 。
中保 护技术 ， 对 油气层做到保 护的 同时提 高采收 率。 关键词 ： 采油； 油气层 ； 保 护技 术
１ ． ３生产或作业时间对油气层损害的影响
生产或作业时 间对油气层的损害可产生如下两方面的影响 ：
从油 气 田勘 探之后 ， 经 历钻 井 、 完井、 修井、 注 水和 增产 等 生产 过 程会 改 变之 前 的地 质环 境 条件 ， 破 坏 油 气层 原有 的 物
根据不 同成 因又 可以分为以 下四种 ： 矿场的评价 ， 最终确定应采 用的工作 制度 。
２ ． ２保持 油气 层压 力 开采 入 井通 常有 两种 固相 的颗 粒 ： 一 种是 加 入的 有用 颗粒 ， 比 如 果能保 持油 气层在饱 和压 力以上 开发 ， 可 以达到 油井维 如 我们 常见 的加 重剂 ； ； 另外 一种 则是有 害固体 ， 包 含有岩 屑等 持 较高 的井 底压 力 ， 延长 自喷期 ， 从 而 降低 其生 成成 本 。保持 固相 的污染物 。损 害油气 的原理就 是 ， 当井 眼 中流 体的液 注压 地 层压 力还 可以 延缓原 油中溶解 在采 油生产 中的逸 出时 间 ， 达
层潜 在 损害 而产生 的 损害 ， 但 是 损害 仍然 是存 在 ， 并 且也 威胁 度对油 气 层的 损害 有这 以下 四个 方面 ： ① 应 力敏 感效 应 ； ② 生 到油 气的正 常生产 。通过 研究发 现 ， 采油生 产过 程的油 气层 损 产压差 ； ⑧ 结垢 ； ④脱 气。
油气层损害及保护技术
2、针对性
油气层保护技术的针对性很强。
•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
3、高效性
油气层保护技术是一项少投入、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。
保护油气层钻井技术
➢ 选用与油气层相配伍的钻井液 ➢ ——水基、油基、气体类 ➢ 降低压差，实现近平衡钻井 ➢ ——孔隙、破裂、坍塌压力和地应力剖面 ➢ ——合理井身结构，裸眼段处于同一压力系统 ➢ 缩短浸泡时间 ➢ 搞好中途测试 ➢ 防止井喷、井漏、井塌等复杂情况
（二）保护油气层的重要性
各个作业过程都可能损害储层:
➢ 静态、动态敏感性实验—油（水）速敏、 水敏、盐 敏、碱敏、酸敏、应力敏感
➢ 正反向流动实验 ➢ 体积流量评价 ➢ 系列流体渗透率评价 ➢ 酸液评价 ➢ 润湿性评价 ➢ 相对渗透率 ➢ 离心机法毛管压力曲线快速评价 ➢ 钻井完井液体系评价实验（模拟损害实验）
损害机理诊断 （潜在或已经发生）
➢ 岩心组成、结构、物性分析、潜在问题 ➢ 作业环节、施工条件、工作流体性质调查 ➢ 中途测试、测井、完井测试（试油）分析 ➢ 模拟实际工况下流体——岩石相互作用 ➢ 实验岩心的代表性 ➢ 损害机理
油气层损害 及保护技术
讲授内容提纲
一、油气层损害概念、油气层保护重要性及原则 二、油气层损害机理 三、保护油气层技术 四、小 结
一、油气层保护技术概述
保护储层技术是一项多专业、多学科的 综合配套技术，简单地讲就是在油气层 勘探开发中防止储层伤害，低成本高效 率地勘害概念、保护油气层重要性及原则
浅析地层受到损害的机理以及如何保护油层——屈光涛
浅析地层受到损害的机理以及如何保护油气层摘要：石油和天然气是石油工业的基础，从钻头钻开油气层起，在整个开发过程中，油气层相继受到钻井、注水泥、射孔、酸化、压裂等工程处理，这些工程作业都会接触各种工作液，都会不同程度地破坏油气层原有的物性——化学平衡状态。
可以说，几乎每一个生产工序都可能给油气层带来损害，损害的根源主要是这些工作液（统称压井液）。
因此，保护油气层，防止油气层损害的关键是选用优质的压井液。
这篇论文中主要讲述了井下作业过程中油气层可能受到的损害、损害机理、地层中引起的各种效应以及如何保护储层。
关键词：储层损害机理效应预防目录一．油气井作业过程中可能造成的油气层损害 (2)1．射孔过程中造成的损害 (2)2．酸化过程中造成的损害 (2)3．压裂过程中造成的损害 (3)二．油气层损害机理 (3)1．外来液体与储层岩石不配伍造成的损害 (3)2．外来流体与储层流体不配伍造成的损害 (4)3．毛细管阻力造成的损害 (5)三．预防储层损害原则 (5)1．防止化学损害的原则 (6)2．防止物理损害的原则 (6)3．如何选择优质压井液 (6)四．总结 (7)参考文献 (9)油气层损害的实质就是储层中液体渗流阻力的增加和渗透率的下降其后果会影响新探区和新油气区的发现，以及油气井的产量，从而给石油工业带来重大经济损失，因此保护油气层是我们必须遵循的原则。
一．油气井井下作业过程中可能造成的油气层损害油气层孔隙空间周围是由不同的岩石和矿物构成的，其中一部分岩石和矿物属于惰性，不易与流体发生物理和化学作用，因此它们对油气层没有多大的损害。
另一部分矿物易与流体发生物理和化学作用，并导致油气层渗透性降低，这部分矿物称为油气层敏感性矿物。
它们的特点是粒径很小（小于37μm），且多数位于孔喉处，优先与外界接触，进行充分作用，引起油气层损害。
1．射孔过程中造成的损害1）压实带的形成：压实带内岩石力学性质及渗流性能受到破坏，其渗透率仅为原始值的7％-12％2）射孔液化学性质与储层不配伍引起的粘土膨胀及水锁等现象。
《油气层损害》课件
钻井液对油气层的损害程度也是评价油气层损害的重要指标之一。根 据钻井液对油气层的损害程度，可以判断油气层是否受到损害。
Hale Waihona Puke 评价流程数据收集初步判断
详细评价
制定修复方案
实施修复方案
收集相关数据，包括岩 心资料、测井资料、试 井资料、钻井液资料等 。
根据收集到的数据，进 行初步判断油气层是否 受到损害。
分类
根据损害的性质和程度，油气层损害可分为暂时性损害和永久性损害；根据损 害发生的阶段，可分为钻井损害、完井损害和采油损害。
形成机理
01
02
03
物理作用
钻井液、完井液、修井液 等外来流体与油气层岩石 、流体相互作用，导致物 理损害。
化学作用
外来流体与油气层岩石、 流体发生化学反应，导致 化学损害。
通过观察岩心的颜色、结构、 成分等特征，判断油气层是否
受到损害。
测井资料分析
利用测井资料分析地层的岩性 、物性、含油气性等信息，判
断油气层是否受到损害。
试井分析
通过试井分析，了解地层的渗 透性、地层压力等参数，判断
油气层是否受到损害。
钻井液分析
通过对钻井液的成分、性能等 参数进行分析，判断油气层是
否受到损害。
化。
环保化发展
02
加强环保意识，推广环保型保护剂和技术，降低油气层保护对
环境的影响。
综合化发展
03
综合考虑地质、工程、环境等多种因素，实现油气层保护的综
合化发展。
THANKS
感谢观看
05
油气层保护的未来发展
新技术应用
人工智能技术
利用人工智能算法对油气层进行实时监测和预测 ，提高油气层保护的效率和准确性。
《油气层损害》
孔喉弯曲程度对损害的影响
弯曲程度越大，喉道越易被堵塞，损害的可 能性就越大。
整理课件
孔喉连通性对损害的影响 孔隙连通程度用以下参数描述： 最小未饱和孔隙体积百分数（Smin）； Smin 越小，连通性越好； 退汞率；退汞率越高，连通性越好。 孔隙配位数，即一个孔隙与喉道的连通 数，配位数越小，喉道的连通性越差。 孔隙连通性越差，越易受到损害。
压差
作业时间
整理课件
NO.2 外来液相与岩石不匹配导致的损害
损害机理
归结为水（盐）敏、碱敏、酸敏损害。
水（盐）敏损
损害机理 外来液与地层粘土矿物不配伍时，导致粘土 矿物水化膨胀、分散脱落，损害油气层。
整理课件
损害规律 粘土含量越高，水敏损害越严重； 粘土矿物种类不同，损害程度也不同; 孔喉尺寸越小，越易损害； 外来液与地层的矿化度差别越大，水化膨胀越快，水 敏损害越严重。 外来液的高价和水化半径小的阳离子越多，引起水敏 损害越弱。
整理课件
2. 原油性质与损害的关系
原油性质：含蜡量、胶质、沥青、含硫量、凝固点 、粘度。 与油层损害的关系 石蜡、胶质、沥青、可能形成有机沉淀堵塞； 原油与不配伍的外来液作用，形成高粘度乳状 液，阻碍渗流； 原油还可与酸液反应生成酸渣，损害油气层。
整理课件
3. 天然气性质与损害的关系
与油气损害有关的性质：H2S和CO2含量， 腐蚀设备造成微粒（FeS沉淀）堵塞。
胶结物与渗透率间的关系
胶结物（泥质胶结、碳酸盐岩胶结）含量越高， 渗透率就越低。
整理课件
孔隙结构、渗透率、损害程度的关系
孔喉大、均匀性和连通性好，交结物含量低，渗 透率就高，易出现外来固相堵塞损害。 孔喉小、连通性差，胶结物含量高，渗透率低， 易发生粘土矿物水化膨胀、分散、脱落、微粒运 移堵塞，以及水锁和贾敏损害。
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。
目前比较普遍接受的分类方案见表4 —1，首先分成四大类：（1）机械损害；（2）化学损害; （3）生物损害；（4）热力损害，然后再进行细分。
采油过程中油气层损害及保护技术
采油过程中油气层损害及保护技术摘要：采油过程中的损害相对比较多，会对油气层造成较大的伤害，从而导致其机理出现问题。
为此相关人员应该做好预防措施和解决措施，由于各个油田的地理条件和环境条件有所不同，所以在针对采油的过程中所使用的方法也有所不同，在具体开展中需要结合实际情况做好相应的预防措施，这样能够防止一些其他问题的出现，从而保证我国该行业的长远发展。
本文主要分析采油过程中油气层损害及保护技术。
关键词：油气层；损害机理；保护技术引言当油气勘探工作完成后，需要经历钻井、完井、修井等环节，这些环节的开展将会对地质环境带来影响，从而破坏油气层自身的物理以及化学平衡，导致油气层受到较大的影响。
根据当前相关人员的研究可以明确当前气田勘探和开发是一个完整的工程，如果在开展相关工作的过程中某个环节出现问题，则会造成油气层自身受损，这也很可能导致其他工作受到影响。
因此，相关人员在具体的开展中需要明确当前油气层自身受损机理，并采取有效的方法做好相应的改善。
不过目前来看，由于多方面因素影响，油气层的保护方法还不够理想，需要进一步采取有效的方法做好改善。
1、油气层损害机理油气层损伤发生在油品检验加工过程中，其性质是各种工艺造成的油气层污染和损伤。
如果不能有效地预防和保护，会直接影响油气层的发展效率，增加发展难度。
以低渗透油藏为例，结合大量的研究实践，发现油气储层受损的主要原因有两个，一个是发育层孔隙和柱状中液体和固体颗粒的堵塞和迁移，另一个是液固和液液固之间的相应化学反应和热力学效应。
一些学者认为，低渗透油藏损伤属于非常复杂的系统工程，是内外损伤源和复合损伤源综合作用的结果。
具体的损伤形式包括外来液体与地层岩石和地层液体不相容，如碱敏损伤、水敏损伤和有机石灰块。
固体颗粒迁移和堵塞造成的损害；微生物等造成的损害。
石油检验加工过程中，油气层损坏的原因有几个。
第一，碎石包装，如b .不正确的碎石尺寸，导致储罐砂充填碎石层或聚合物残留物、锈蚀、螺丝钉涂层等油气层污染和损伤。
采油过程中油气层损害及保护技术
采油过程中油气层损害及保护技术摘要：油气勘探完成后，需要经过钻井、完井、修井等环节。
这些环节的开发将对地质环境产生影响，从而破坏油气藏的物理化学平衡，对油气藏产生巨大影响。
根据有关人员的研究，可以清楚地看出，目前的气田勘探开发是一个完整的项目。
如果在开展相关工作的过程中，某个环节出现问题，会对油气藏本身造成损害，可能会影响其他工作。
因此，在具体开发中，相关人员需要明确目前油气藏本身的损害机理，并采取有效的方法进行相应的改进。
然而，目前由于各种因素的影响，油气藏的保护方法并不理想，需要采取进一步有效的方法加以改进。
关键词：采油过程；油气层损害；保护技术1采油过程中油气受损机理1.1外因作用下油气层造成的损害在不同生产过程中因为外界因素作用造成的损害会有较多种类，其中一种叫做外界流体和储层岩石矿物流体不匹配造成损害，其形成原因可以体现在以下几点：(1）流体中固相颗粒堵塞油气层造成的损害，入境一般会有两种固相的颗粒，一种是加入有用的颗粒，当前比较常见的有加重剂，另一种则是有害固体，其自身包含岩屑等污染物，损害油气的原理是井眼中流体的液体压力过大造成空隙进入油气层从而造成堵塞。
(2）压漏油气造成油气层损害，地质自身的性质发生变化，这也使得相关人员在作业的时候很容易形成这种损害，特别是作业的液压过大时会造成液漏进入油气层，从而使得油气层受到损害。
(3）出砂和底层坍塌造成油气层损害，在具体采油的过程中随着采油的深入油气层的变化，会造成出现较大的压差，这也很容易造成油气层出现大量的砂，导致气层出现坍塌从而造成较大的影响。
(4）加深油气层损害深度，在具体开展作业的过程中由于造成较大的差距，在高压差的作用下，油气层的固量和滤液量形成较大的差距，这也使得自身的损害和液相受到影响，从而造成油气层受到较大的影响。
1.2压裂损害在分析不同程度的损害时，压裂可能会产生负面影响。
在压裂过程中，残渣对压裂效果有很大影响。
如果相对较小的颗粒进入油气层，可能会出现堵塞。
护储层技术(井下作业2007.6)
勘探与生产工程监督中心 二00七年六月
讲授内容提纲
一、油气层损害概念、油气层保护重要性及原则
二、油气层损害机理
三、保护油气层技术 四、小 结
一、油气层损害概念、保护油气层重要性及原则
（一）油气层损害概念
油气层损害是指油井完井及生产阶段，在 储层中造成的减少油气藏产能或降低注气、注
（三）保护油气层技术的原则
1、保护为主，解除为辅原则 2、针对性原则 3、配伍性原则 4、效果与效益结合原则
二、损害机理
(一)油气层损害实质及类型
(二)油气层损害内因
(三)油气层损害外因
(四)气藏特殊损害
(五)油气层损害特点
(一)油气层损害实质及类型 油气层损害实质
内因+外因 有效渗透率下降
内因：油气层潜在损害因素
①水泥浆中固相颗粒引起的地层损害 水泥浆中5-30μm颗粒约占固相总量 15%，多数砂岩油藏孔径大于此值， 固相颗粒有可能进入地层，在孔隙中水化固结、堵塞孔隙或喉道，造成油气
1、进入储层流体的性质
(2)流体中滤液性质
1) 流体的pH值 影响下列损害情况： 无机沉淀 碱敏损害 3）流体中离子成分 影响无机沉淀损害情况 4）流体的粘度 增加流动阻力
乳化损害
2）流体的矿化度和抑制性 5）表面活性剂类型和含量 影响油层岩石的润湿性 影响水敏损害的程度 影响油水界面张力 引起聚合物析出损害
天然气性质
1)与油气层损害有关的性质 H2S和CO2的含量
2) 与油气层损害的关系 腐蚀产物引起损害 生成无机沉淀
（三）油气层损害外因
1、进入储层流体的性质 2、作业或生产压差 3、作业流体与地层流体的温差 4、作业或生产时间 5、作业流体的环空返速
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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。
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)3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 Al 3+ + 3OHAl(OH)3
岩石的基本特征。
1)碎屑颗粒 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。
2)填隙物（杂基和胶结物）
填隙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
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
(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。
4.敏感性矿物的产状与油气层损害的关系 产状是指敏感性矿物在岩石中的分布位臵和存在状态。其
对油气层损害有较大影响。
水进入层间进一 步使层间距增加
从层间分开成为 自由的片状颗粒
(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)；
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
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。
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；
4.孔隙度和渗透率与油气层损害的关系 孔隙度和渗透率是从宏观上表述储层孔隙结构特征的 基本参数。渗透率是孔隙大小、孔隙均匀性和连通性 的共同体现。 对于一个渗透性很好的油气层来说，可以推断它的孔 喉较大或较均匀，连通性好，胶结物含量低，这样它 受固相侵入损害的可能性较大 对于一个低渗透性油气层来说，可以推断它的孔喉小 或连通性差，胶结物含量较高，这样它容易受到粘土 水化膨胀、分散运移及水锁和贾敏损害
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
矿化度降低
层间吸附的阳 离子数量减小
层间静电斥力增 加、层间距加大
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；
方式分布于孔隙中，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。因此，它们是增加储集层 敏感性极为重要的内在因素。
胶结类型 基底胶结： 孔、渗性能极差，高束缚水含量。储油 气空间多是填隙物中的微孔隙和微裂缝。 要特别注意压裂液的配伍性。 孔隙胶结： 填隙物是直接影响油气运移的敏感性矿 物。应作充分的认识和敏感性评估。 接触胶结： 填隙物更少，只有在颗粒接触处才出现。 孔渗性能很好。
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 盐酸作前臵液，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。
管束状 喉道 孔隙和喉道成为一体且细小 水锁、贾敏、乳化堵 塞、粘土水化膨胀
3.储层岩石孔隙结构参数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
栉壳式产状
(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。
孔隙充填式产状
桥接式产状
5.敏感性矿物的含量与损害程度的关系
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
储集层主要类型：砂岩（或碎屑岩）储集层和碳酸岩储 集层。这两大类储集层的储集空间各不相同，
按储集空间特点可分
粒间孔隙型储集层—砂岩油气藏
裂缝孔隙储集层—碳酸盐岩油气藏（双重介质） 裂缝性储集层—页岩、变质岩、火成岩、致密砂 岩油气藏，开发难度大，成本高。
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 和胶结物又可合称为填隙物。他们直接决定了储集层
2.储层孔喉类型与油气层损害的关系
孔喉特征与油气层损害的关系
孔喉类型 缩颈喉道 点状喉道 孔喉主要特征 孔隙大，喉道粗，孔隙与喉 道直径比接近于1 可能的损害方式 固相侵入、出砂 和地层坍塌
孔隙大(或较大)，喉道细， 微粒运移、水锁、贾 孔隙与喉道直径比大 敏、固相侵入
片状或弯 孔隙小，喉道细长，孔隙与 微粒运移、水锁、贾 片状喉道 喉道直径比中到大 敏、粘土水化膨胀
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：储集层岩石骨架颗粒和填隙物等岩 矿组织结构、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。
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。
第四章 油气层损害机理
(4课时)
第一节 概述 第二节 油气层潜在损害因素
第三节 外因作用下引起的油气层损害
第一节 概述
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
和粘土物质，如高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥 石等。细粉砂质的粒径一般小于0.003mm，粘土 物质的粒径一般小于0.004mm，具有很大的表面 积。是储集层敏感性的内在因素。