储层伤害源_定义_作用机理和描述体系
浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术
2018年04月浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术马腾飞（中联煤层气有限责任公司，北京100016）摘要：伴随着经济的发展和社会的进步，我国煤矿产业要想进一步优化经济利益，就要对钻井过程予以约束，减少其对于储层造成的伤害，建构可持续发展的管理机制。
本文对煤层气的原理以及基础特征进行了简要分析，并集中阐释了煤层气钻井过程中的储层伤害问题以及保护技术措施，以供参考。
关键词：煤层气；钻井过程；储层伤害；保护技术在煤矿管理工作中，为了全面认知钻井过程中储层受到的伤害问题，就要对可能导致其出现异常的元素进行统筹分析，结合伤害机理建立针对性的处理和管控措施，从而维护煤层管理工作的综合质量。
1煤层气概述1.1成藏原理在对煤层气进行系统化分析的过程中，要对其主要分布区域有明确认知，煤本身属于沉积岩类物质，一半的组成物质是有机物，且页岩的有机物含量在50%以下。
在气体存储的过程中，主要是微孔隙游离气体以及有机质内部吸附的表层气体，因此，多数煤层气体都会被视为吸附气。
需要注意的是，在煤层气存储结构中，割理是正交断层结构，整体方向和煤层保持垂直，能有效为气体的流动提供平台和空间。
在单独的储存层结构中，会出现煤，而气体的产生需要借助岩性进行处理，这就使得煤层气存储时，出现了很多影响天然气地质存量的因素，其中，煤的组成成分、实际煤层的基础厚度以及相应气体的含量等，都成为了影响气体吸附水平的关键。
除此之外，煤层中气体含量的变化范围较大，会和煤成分以及基础性质量等形成函数关系。
气体的组成结构中，甲烷占据多数，其余的包括液态烃以及二氧化碳等。
值得一提的是，在饱和状态下的气体煤，会直接生成相应的气体物质，气体不饱和则不会产生气体，直到储存层压力降低到饱和压力，而这种情况需要借助脱水作用才能完成。
1.2储层特征基础的煤层气储层结构是双孔隙结构，整体结构体系中，基质孔隙以及裂缝孔隙十分关键，且在煤层结构中，微孔和裂隙也会出现发育的情况，其实际水平对于煤层其赋存和移动有着重要的影响。
第1章 储层伤害
泥饼）。取出岩心观察：端部未被堵
死。 正向：3.70 反向：5.35 83.1
末端基本不出液，取出岩心观察：端 末端基本不出液，取出岩心观察：端
部被堵死 正向：1.81 反向：2.03 89.5 部被堵死 正向：2.09 反向：3.10 90.2
标准盐水渗透率（md） 钻井液对渗透率伤害率（%）
钻井伤害：滤液侵入
微粒类型和可动性检查方法：
最常见的运移微粒：
1.固体颗粒堵塞
微粒属性
1.固体颗粒堵塞
不溶物沉淀物
沉淀类型
盐类无机沉淀 来源于油的有机沉淀
以下因素改变导致沉淀
温度 压力 注入液体组成
1.固体颗粒堵塞
无机沉淀
通常二价离子（例如Ca+2 钡与碳酸盐和硫酸盐 离子） 盐成分改变，打破初始化学平衡，产生沉淀 如:
氯化物 scales
温度降低 水蒸发
酸中溶解度小 通常用水能清除
2.流体污染
常见垢
Silica scales
Finely crystallized deposits of chalcedony or amorphous opal玉髓蛋白石 Usually from dissolution of siliceous minerals by
2.流体污染
常见垢
Calcium carbonate or calcite (CaCO3)
Gypsum (CaSO4 . 2H2O)石膏
富含 calcium or bicarbonate ions（碳酸氢根）的水，压力下降， 产生垢，受CO2 析出影响。
陕北子长油田长6储层伤害特征及保护技术分析
陕北子长油田长6储层伤害特征及保护技术分析油田开发是石油行业的重大课题。
随着对石油能源需求的增加，有效、合理、科学地开发油藏成为了当前亟待解决的任务。
针对我国油藏在开发中所面临的实际问题，在总结前人已有成果的基础上，本文对油田开发过程中的储层伤害及保护技术，特别是对陕北子长油田长6储层的伤害特征及保护技术进行研究。
本文首先分析了该油田地质概况和储层特征，对储层潜在的伤害因素和伤害机理进行描述。
其次，阐明了油田开发过程中工艺技术措施对油层的伤害，即外在的伤害因素，总体分析了影响油田有效、合理、科学开发效果的主要因素。
最后，针对陕北子长油田长6储层，分析了在钻井、射孔、压裂和注水过程中对油层的保护技术，并论述了提高油田有效、合理、科学开发效果的主要技术措施及今后的发展方向，为改善该油田长6储层的开发效果提供有价值的参考。
1 油田地质概况及储层特征1.1 子长油田地质概况子长油田位于陕甘宁盆地东部斜坡，其构造背景为西倾单斜，构造东高西低，倾角不到10，二级构造不发育，局部有小型鼻状隆起。
主要目的层为上三迭系延长组长6油层组，埋深450—800米，从上到下分四个砂层组，即长61—长64砂层组，其中长61砂层发育最好，分布面积相对集中，砂体较厚[1][2]。
储层以细粒长石砂岩为主，粒径在0.1—0.3mm之间，磨圆度为次棱—次圆。
主要胶结物为绿泥石、浊沸石、黄铁矿、碎屑岩矿物再生，属亲水性油层。
常规分析得出：孔隙度在8—11%之间，渗透率在0.1—1×10-3μm2之间，含油饱和度在40-54%之间，属小孔隙微喉道特低渗岩性油藏。
主要以弹性驱动为主，后期变为弹性溶解气驱动。
2 储层潜在的伤害因素分析及伤害机理2.1 粘土矿物类型、含量及其潜在伤害因素对本区两口井12块样品进行X—衍射粘土矿物分析，粘土矿物主要类型有绿泥石、高岭石、伊利石和伊/蒙混层。
绿泥石：长6油层粘土矿物中绿泥石相对含量70.0—72.0%，是强酸敏性矿物。
储层伤害机理
讨论思路
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， 均属油气层潜在损害因素的内因，包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表 面性质和流体性质。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，主要指入井流体性质、压差、温度和作业时间等可控因素 内因和外因也即油气层损害的机理，也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。油气层损害机理研究工作必须 建立在岩心分析技术、室内岩心敏感性评价实验结果以及有关现场资料 分析的基础上，其目的在于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 为了弄清油气层损害机理，不但要弄清油气层损害的内因和外因， 而且要研究内因在外因作用下产生损害的过程
油气储层伤害机理与评价技术
郑力会 2010年8月 中国石油大学· 北京· 中原油田专家
讨论思路
为什么会造成储层伤害 储层伤害的内部因素
哪些做法可能会使储层受到伤害
储层伤害的外部因素
如何评判储层是否受到伤害
储层伤害的评价手段
讨论思路
在油气层被钻开之前，其岩石、矿物和流体是在一定物理、化学 环境下处于一种物理、化学的平衡状态。在被钻开以后，钻井、完井、 修井、注水和增产等作业或生产过程都可能改变其原来的环境条件， 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。所以，油气层损害是在外界条件影响下油气层内部性质变化造成 的 油气层损害的明显的标志是渗透率下降，实质是有效渗透率下降。 有效渗透率的下降包括绝对渗透率下降（即渗流空间的改变）和相对 渗透率的下降 绝对渗透率下降的原因包括外来固相侵入、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
储层损害机理--08.11.25(1)
（3）大型尺度
——测井、地震数据 （4）巨型尺度 ——试井、油藏规模
1 概 述 3. 油气藏工程地质描述内容
（1）矿物性质：敏感性矿物类型、产状和含量 （2）渗流多孔介质性质：孔渗性、孔隙和喉道 （3）岩石表面性质：比面、润湿性、吸入特性 （4）地层流体性质：油气水组成、高压物性、 析蜡点、凝固点、原油酸值等 （5）油气藏环境：内部环境和外部环境 （6）矿物—渗流介质—流体对环境变化的敏感 性及可能的损害趋势和后果
作业生产中油气层损害具有如下特点
（1）损害周期长
地层损害贯穿于油田开 发的全过程。 （2）损害范围宽 不仅发生在近井地带、 涉及到油气层深部。 （3）损害更具复杂性 地面设备多，流程长， 工艺措施种类和入井液 （4）损害更具叠加性 多种多样。 每一作业环节对地层造 正因为生产作业中油气层损害具有上 成的损害，都会在前一 述特点和复杂性，研究每个阶段油气层损 作业环节损害的基础上 进一步加重损害。 害的机理，并据此制定出针对性强的预防
对砂岩中泥质纹层、生物搅动对原生层理的破坏也 可观察，当用土酸酸化时，这些粘土的溶解会使岩 石结构稳定性降低，诱发出砂
2 薄片分析技术 骨架颗粒的成分及成岩作用
• 沉积作用、压实作用、胶结作用和溶解作用强烈地 影响着油气层的储集性及敏感性 • 了解成岩变化及自生矿物的晶出顺序对测井解释、
敏感性预测、钻井完井液设计、增产措施选择、注
制作铸体薄片的样品最好是成形岩心，不推荐 使用钻屑。 薄片厚度为0.03mm，面积不小于 15mm×15mm 未取心的情况除外，建议少用或不用钻屑薄片，
因为岩石总是趋于沿弱连接处破裂，胶结致密
的岩块则能保持较大的尺寸，这样会对孔隙发
储层保护系统工程
油气储层保护及改造读书报告——储层保护系统工程姓名：罗金贵专业：油气田开发工程储层保护系统工程摘要以系统科学理论为指导,探讨了储层损害的一般规律,揭示了储层保护技术系统的环境和结构特点。
明确了储层损害源是一个复杂的系统,而且储层损害作用过程也是一个系统,从而决定了储层损害的评价、诊断、预防、处理改造还是一个系统。
储层保护各项技术原则的制订和配套工艺的实施都应从系统工程角度出发,对技术进步、经济效益和环境保护要统筹考虑。
介绍了已形成的储层保护技术系列,并以川西裂缝性致密砂岩气层、吐哈低渗透砂岩多套油层和渤海高渗透疏松砂岩油层为例,说明了储层保护系统工程的成功应用。
讨论了储层保护理论研究和实践中存在的问题,指出思想观念、组织协调和工程运作等仍是制约保护技术实施和最终效果体现的重要因素,促进观念更新、加强技术培训仍任重而道远。
1 系统科学与系统工程理念的引入储层保护是近二三十年出现的新兴技术领域,是面临全球油价大幅度波动、油气勘探开发地质对象越来越复杂等严峻挑战的特殊形势下产生并发展起来的,因而具有强大的生命力。
储层保护得到深入研究和日益广泛的应用是石油工程与技术的科学化、系统化的重要标志。
它贯穿了钻井、完井、采油(气) 、增产改造、EOR等全过程,即从钻开油气层开始直至采出“最后一滴油气”结束,而且都以同一个油气藏为对象。
它以最大程度提高油气产量和最终采收率为基本目标,通过学科交叉渗透,突破了传统专业界限,并吸收当代学术新思想,而逐渐成长为新兴综合技术领域。
20 世纪70 年代后,系统哲学和系统科学体系逐渐完善、走向成熟,系统思想和系统方法论为自然科学、人文社会科学和工程技术领域注入了新思想,拓宽了研究者的视野。
同时,也深深地影响了石油地质和石油工程学科。
美国“石油工程师”杂志从1979年4月至1981年12月连载“完井和修井”系列文章共20 篇,包括从建井到生产的各个环节,论述以油井成功作业为目标的设计程序,或者油田开发及开采各阶段以实现最高产能为目标的设计程序,文章倡导了系统分析方法的应用。
储层伤害评价课件
该案例首先介绍了煤层的基本情况，包括煤层特征、地质构造等。接着，通过实验和模 拟的方法，对煤层的储层伤害进行了全面的评价和分析，包括伤害机理、影响因素等。 最后，根据评价结果，提出了相应的防治措施和建议，为煤层气的开发提供了重要的参
考依据。
05 储层伤害预防与控制
储层伤害的预防措施
储层保护
敏感性分析
敏感性分析可以评估储层在不同条件下的敏感性 ，如水敏、盐敏、酸敏等，从而预测储层伤害的 可能性。
流动实验
通过模拟实际工况下的流体流动，可以观察到储 层中流体的流动行为和变化规律，从而评估储层 伤害的可能性。
现场评价方法
01
02
03
井下电视检测
通过井下电视检测可以观 察到储层中的孔隙结构、 裂缝发育情况等，从而评 估储层伤害的可能性。
通过优化采油工艺，减少采油过 程中对储层的损害，如采用低伤 害的采油液、优化采油速度等。
储层修复
对于已经受到损害的储层，采取修 复措施，如注水、注气、化学剂等 ，恢复储层的正常功能。
储层改造
通过物理或化学方法，对储层进行 改造，提高储层的渗透性和产能。
储层伤害的监测与检测技术
压力监测
01
通过压力监测技术，了解储层的压力变化情况，判断储层是否
毛管压力曲线
实验测量微观模型在不同压力下的毛 管压力曲线，评估毛管的充填和排驱 特性。
微观流动特性
实验观察微观模型中的流体流动，评 估流体的流动特性和驱替效率。
04 储层伤害评价案例
案例一：某油田的储层伤害评价
总结词
该案例介绍了某油田储层伤害评价的背景、目的、方法、结果和结论，为类似油田的储层伤害评价提供了参考和 借鉴。
酸化过程中的储层伤害与储层保护
周生武整理
2019.12
目录
一、概述 二、储层的潜在伤害因素 三、酸化作业中油层伤害因素分析 四、酸化作业中油层保护措施
一、概述
油气层伤害是指在钻井、完井、生产、增产及提高 采收率过程中任一作业环节造成的油气流体通道堵塞致使 渗透率下降的现象。
保护油气层技术是建立在对油气层伤害机理进行深 刻认识的基础上，通过优化筛选施工作业方式和参数，优 化筛选入井液体系，避免或者减轻对油气层的伤害。
4、酸敏指酸液进入地层与地层中的酸敏性矿物 成分发生反应，产生沉淀或者释放颗粒而导致渗 透率下降的现象。不同的酸液类型和配方，不同 的反应条件，产生酸敏的程度也层中的碱 敏性矿物成分或者地层流体发生反应生成不 溶性沉淀而造成渗透率下降的现象。
6、敏感性矿物就是指容易在外来因素影响下 导致地层发生敏感性伤害的矿物成分。根据 引发敏感性类型的不同，可以划分为流速敏 感性矿物、水敏矿物、盐敏矿物、酸敏矿物 及碱敏矿物等。粘土矿物是主要的敏感性矿 物。
2、酸液与油层流体不配伍产生酸渣 当酸液与油层流体接触时，主要存在两种伤害机理，
即微乳液的形成以及沥青烯淤泥的沉积。根据原油重质组 分的特性，可将其划分为石蜡质原油或沥青质原油。沥青 质原油中存在大量沥青烯，它们以胶态分散体系的形式存 在，属非晶体。沥青烯胶束以胶溶的高分子量的聚芳烃分 子为核心，并被分子量较低的中性树脂和芳香烃类化合物 所环绕，每个胶束均由多个环圈层组成，5个圈层堆积起来 就形成沥青烯颗粒。人们称酸处理作业中由原油与酸接触 而产生的沥青烯淤泥为酸渣，这种酸渣与自然生成的沥青 烯沉积不同，它是一种胶状的不溶性产物。酸渣一旦产生， 会对油层带来永久性伤害，一般很难加以消除。酸渣的形 成主要原因是使用高浓度酸液、油层中有三价铁离子存在 等。当油层水中含有K+，Na+，Ca2+和Mg2+等离子时，酸液特 别是含氢氟酸的土酸将与这些离子作用产生氟硅酸盐有害 沉淀。
储层伤害与油水井酸化处理技术(经典)
第十一页，共88页。
第二部分
酸化工艺原理
第十二页，共88页。
一、酸化的历史
酸化---通过酸液对储层的处理，使地层孔隙和裂缝渗透性的变 好，达到油水井增产增注的措施。
第一次盐酸酸化作业始于1895年，Ohio油公司对油井和气井进
高溶解
高溶解
高溶解
高溶解有CaF2沉淀 高溶解有CaF2沉淀 高溶解有CaF2沉淀
高溶解
第二十四页，共88页。
岩芯
第二十五页，共88页。
砂岩酸化酸液应用指南
条件
酸液
HCl溶解度>20%
•高渗透(100md以上)
高石英(80%),低粘土(<5%) 高长石(>20%)
高粘土(>20%)
高铁绿泥石粘土
储层伤害与油水井酸化处理技术(经典)
第一页，共88页。
目录
第一部分 储层伤害与油气层保护
第二部分 酸化工艺原理
第三部分 酸液体系与酸液添加剂 第四部分 酸化过程中的储层伤害及储层保护
第五部分 酸化选井与酸化室内评价技术
第六部分 酸化设计软件及实验仪器
第七部分 酸化设计、施工及效果分析技术
第八部分 酸化技术的发展趋势
第十四页，共88页。
二、酸化工艺分类：
• 酸洗
• 基质酸化 • 酸压
第十五页，共88页。
酸化工艺的特点及适用情况
酸化类 型
酸洗
施工压力Pi
无外力或轻微搅 动
基质酸 化
Ps <Pi< PF
酸压 Pi> PF
酸化过程中的储层伤害及储层保护PPT课件
地质资料
测井资料
试油和试井资料
油气藏资料 录井资料 物性参数
中途测试 完井试油 生产测井 或试井 和试采
静态储层基本结 测井解释储层 渗滤模式、动力和阻力
构及物性参数
结构及参数 分布与大小、流体性质
提出工作液伤害 确定井层储、渗
的地层因素
模式及渗滤特征
酸与储层原油和沥青原油接触时，会产生酸渣，酸渣由沥 青、树脂、石腊和其它高分子碳氢化合物组成，是一种胶态 的不溶性产物，一旦产生会对储层带来永久性伤害，一般很 难加以消除。
原油中的沥青物质是以胶态分散相形式存在，它是以高分 子量的聚芳烃分子为核心，被较低分子量的中性树脂和石蜡 包围，周围靠吸附着较轻的和芳香族特性较少的组分所组成， 在无化学变化时，这种胶态分散相当稳定，但当与酸接触时， 酸与原油从油酸界面上开始反应，并形成不溶性薄层，该薄 层的凝聚导致酸渣颗粒的形成，研究表明，酸液中若不加入 适当的抗酸渣剂，一般都有产生酸渣的危险，且用酸浓度越 高，酸渣生成越多。
Na盐和K盐沉淀
酸化过程中的储层伤害及储层保护
SiＯ2+6HF→H2SiF6+2H2O Al2Si4O10(OH)2+36HF→4H2SiF6+12H2O+2H3AlF6 NaAlSi3O8+22HF→3H2SiF6+AlF3+NaF+8H2O 氢氟酸与砂子及粘土反应生成的两种酸，又将与储
层岩中或储层水中的钾、钠等离子反应产生不溶性沉
酸化技术发展
二、主要研究方向
1、理论研究 新型酸液的酸岩反应机理研究 新的酸化数学模型研究 物理模拟及数值模拟研究
2、应用研究
油气储层伤害评价与保护技术
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。
储层保护总结
P o ? 标准大气压
Q P2
L
2QoP o? L
Kg ? A( P 12 ? P 2 2 )
Q 下测得的气体渗透率
6-2 Klinkenberg Permeability
克氏渗透率(等效液体渗透率) K?
定义:对同一岩心，任何气体当平均压力趋于无穷大时， 其气体渗透率趋于同一岩心的液体渗透率。
用克氏方程表示
概述
未损害区 损害区 井筒 损害区 未损害区
K
Ks
Ks K
Ks<K K- 未损害区储层渗透率； Ks-损害区储层渗透率。 井筒附近储层损害示意图
概述
? 储层保护重要性
? 储层保护是一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整 个油气生产过程中的系统工程，是石油勘探开发过程中 的重要技术措施之一。
? 保护储层工作的好坏直接关系到能否及时发现新的储层 、油气田和对储量的正确评价，直接关系到油气井的稳 产和增产，对油气田的经济效益有举足轻重的影响。
? 在油气田开发生产的每一项作业中，尤其是钻井完井过 程中，必须认真做好储层保护工作。
保护油气层技术的一些术语
1. Formation Damage 油层损害(地层损害)
定义: 由于油气层岩石孔道被缩小或被堵塞而造 成渗透率降低的现象。
2. Porosity 孔隙度
定义: 岩石孔隙体积与岩石视体积之比
根据达西渗流定律：
Q? L Q P1
Q P2
K? A? P
A
ΔP L
? P ? 压降 ,100kp a; ? ? 流体粘度， mPa.s
L ? 流过的长度 ,cm; A? 横截面积， cm 2;
Q ? 流量， cm 3 / s; K - 渗透率， ? m 2。
储层损害内部因素
1 油气层储渗空间
油气层五种孔喉特征与油气层损害的关系
孔喉类型
孔喉主要特征
缩颈喉道
点状喉道 片状或弯片状
喉道
孔隙大，喉道粗，孔隙与喉道直径比接 近于1
孔隙大（或较大），喉道细，孔隙与喉 道直径比大
孔隙小，喉道细而长，孔隙与喉道直径 比中到大
管束状喉道 孔隙和喉道成为一体且细小
可能的损害方式
固相侵入，出砂和地层坍塌
②碱敏矿物。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
③酸敏矿物。指油气层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出微粒， 并引起渗透率下降的矿物。 酸敏矿物分为盐酸酸敏矿物 ，主要有含铁绿泥石、 铁方解石、铁白云石、赤铁矿、菱铁矿和水化黑云母； 和氢氟酸酸敏矿物 主要 有方解石、石灰石、白云石、钙长石、沸石、云母和各类粘土矿物
筛孔尺寸在45～710 μm范围内
2 油气层的敏感性矿物
（2）敏感性矿物的类型。敏感性矿物的类型决定着其引起油气层 损害的类型。根据不同矿物与不同性质的流体发生反应造成的油气层 损害，可以将敏感性矿物分为四类
①水敏和盐敏矿物。指油气层中与矿化度不同于地层水的水相作用产生水 化膨胀或分散、脱落等，并引起油气层渗透率下降的矿物。主要有蒙脱石、伊 利石/蒙皂石间层矿物和绿泥石 /蒙皂石间层矿物
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，这种产状以蒙脱石和伊利石 为主。流体流经它时阻力小，一般不易产生微粒运移， 但这类粘土易产生水化膨胀，减少孔喉尺寸，甚至引 起水锁损害
②栉壳式。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。流体流经它时阻力大，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
储层伤害机理
储层伤害机理一、微细孔喉渗流特征引起的流动残液滞留当液相(或气相)中的分子碰撞到固体表面时，由于它们之间的相互作用，使一些分子停留在固体表面上，当体系达到热力学平衡时，固体表面上的液相(或气相)分子的浓度比在液相(或气相)中的浓度大，这种现象称为吸附作用。
通常把固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。
压裂液进入岩心后会由于吸附等作用造成在孔隙介质中的滞留，引起储层伤害。
1滞留机理压裂液中稠化剂分子物质在孔隙介质中的滞留，会改变孔隙结构，降低渗透率，引起储层损害。
大分子物质滞留的主要方式有三种:即吸附滞留、机械捕集和水力滞留，其中最主要的是吸附滞留。
（1）吸附滞留通常认为，表面活性剂或聚合物在固体界面上的吸附，是由于表面活性剂或聚合物分子与固体表面或邻近表面的化学物质间相互作用的结果。
一般认为，吸附以下几种方式进行[21]。
（1）静电力吸附若带电荷粘上矿物与电荷相反表面活性剂的离子接触，则它们间的静电作用所引起的吸附起支配作用，即吸附质离子主要是通过静电力吸附于具有相反电荷的，未被反离子占据的固体表面卜，或吸附一于固体表面的反离一子被同电性的吸附质离子所取代。
（2）氢键吸附许多含羟基、酚基、羧基或氨基的体系中，吸附分子或离子与固体表面极性基团之间常常通过氢键而发生吸附。
所谓氢键，是一种山于氢原子结构上的特殊性所能形成的一种特异键型。
因为氢原子与电负性大的原子形成共价键时，在氢原子上有剩余作用力，因而可与另一电负性大的原子形成一种较强的，具有方向性的范式引力。
（3）色散力吸附这是一种由瞬时偶极矩之间相互作用力而形成的吸附。
色散力吸附在任何场合均可发生，可作为其它吸附作用的补充。
（4）疏水力吸附通常，在水介质中某些疏水基团与固体表面上的亲油部位相互作用，以达到逃离水介质的目的。
另外，原来亲水的粘土矿物表面由于某些组分的吸附具有亲油性，也可以与表面活性剂或聚合物的非极性部分，通过疏水作用相互联接从而导致固体表面润湿性的转化。
分析注水过程中油层伤害因素及堵塞机理,
分析注水过程中油层伤害因素及堵塞机理一．储层岩石特征288断块砾岩油藏含油层系为三叠系克拉玛依上组, 油层中部深度为1 481.0 m, 油层温度为46.4 摄氏度。
岩性主要为灰色、灰绿色含砾细中粒砂岩和砂质细砾岩。
岩石分选差, 磨圆度呈次棱角次圆状, 成分成熟度低, 颗粒粒径相差悬殊( 0.01~ 50mm )。
全岩X 衍射矿物分析表明, 石英含量为27% , 长石含量为61%, 方解石含量为3% , 黏土矿物为9% 。
填充物主要以粒间充填的黏土矿物、水化云母和泥质胶结为主, 其含量一般为20% ~ 30%, 其中泥质胶结为主, 泥质含量平均为13% , 颗粒胶结疏松, 容易发生脱落。
黏土矿物中以高岭石为主, 次之为伊/蒙间层、伊利石和绿泥石。
储层孔隙度平均为16%, 渗透率平均为12.6 x 10-3 um2, 为低孔低渗油藏。
储层非均质性强, 渗透率为( 0.04 ~135) x10- 3 um2, 相差数千倍, 在低孔低渗的背景上也存在高孔高渗层段。
储集空间主要以粒间孔为主, 同时长石粒内溶孔发育, 还可见到砾缘缝。
孔喉配位数少, 连通性差; 孔喉细小, 最大喉道径为2.5 um, 平均喉道半径为1.0 um; 喉道类型主要是片状和弯片状喉道, 孔喉极容易堵塞。
岩石学特征表明储层存在潜在速敏性、水敏性、酸敏性以及应力敏感性损害.二．储层敏感性研究( 1) 储层速敏性研究。
速敏是指流体在储层中流动时, 引起储层中微粒运移, 堵塞喉道, 造成渗透率下降的现象。
速敏性研究的目的在于了解储层中流体流动速度与储层渗透率的变化关系, 有速敏产生时确定其产生的临界流速, 为确定合理的注采速度提供科学依据。
段六拨油田水井采用合注, 即注入流量大于1.0mL /m in时, 储层会发生速敏, 油层渗透率将开始下降。
由实验得到临界注入流量, 计算得到临界渗流速度为0.003 397cm / s。
实际注水中应根入量, 在油井试采、增产措施及转注水初期流体流量都不应超过临界注入量, 否则会引起储层速敏, 造成损害而降低储层渗透率。
油气储层伤害机理与评价技术
油气储层伤害机理与评价技术
郑力会 2010年8月 中国石油大学· 北京· 中原油田专家
讨论思路
为什么会造成储层伤害 储层伤害的内部因素
哪些做法可能会使储层受到伤害
储层伤害的外部因素
如何评判储层是否受到伤害
储层伤害的评价手段
讨论思路
在油气层被钻开之前，其岩石、矿物和流体是在一定物理、化学 环境下处于一种物理、化学的平衡状态。在被钻开以后，钻井、完井、 修井、注水和增产等作业或生产过程都可能改变其原来的环境条件， 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。所以，油气层损害是在外界条件影响下油气层内部性质变化造成 的 油气层损害的明显的标志是渗透率下降，实质是有效渗透率下降。 有效渗透率的下降包括绝对渗透率下降（即渗流空间的改变）和相对 渗透率的下降 绝对渗透率下降的原因包括外来固相侵入、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，即渗 流空间改变所带来的渗透率下降 相对渗透率下降的原因包括水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞造成 的渗透率下降
研究方法
一是从伤害产生的机理出发，寻找产 生地层伤害的证据或条件。只要这些条件 充分，就可以确定地层伤害的类型，这些 证据通常是与地层和生产有关的参数 二是从地层伤害后产生的现象出发，
事前预测反推地层伤害的类型，些现象可量化为与生产有关的参数
事后评估
这次讲课以伤害产生的机理为主，结合伤害地层的现象，
讨论思路
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， 均属油气层潜在损害因素的内因，包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表 面性质和流体性质。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，主要指入井流体性质、压差、温度和作业时间等可控因素 内因和外因也即油气层损害的机理，也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。油气层损害机理研究工作必须 建立在岩心分析技术、室内岩心敏感性评价实验结果以及有关现场资料 分析的基础上，其目的在于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 为了弄清油气层损害机理，不但要弄清油气层损害的内因和外因， 而且要研究内因在外因作用下产生损害的过程
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第19卷 第3期 西南石油学院学报 Vol.19 No.31997年 8月 Journal of S outhwest Petroleum Institute Aug 1997储层伤害源—定义、作用机理和描述体系Ξ康毅力 罗平亚 高约友(西南石油学院油井完井技术中心,四川南充637001) (河南石油勘探局) 摘要 根据储层损害的特殊性和损害机理,将储层伤害源定义为:打开储层时,在温度压力环境下,由于储层内组分或外来组分与储层组分作用所发生的变化,导致岩石孔隙结构的调整并引起绝对渗透率降低的物质。
储层伤害源包括内伤害源、外伤害源和复合伤害源三个部分。
内伤害源是储层内固有的,外伤害源是引入的,复合伤害源是内、外伤害源相互作用的产物。
伤害源作用机理研究表明,伤害源是一个复杂的系统,具有明显的结构层次和功能,可划分为五级描述体系,这就为保护油气层技术系统工程提供了理论依据。
主题词 储集层;结构;孔隙度;污染源;系统中图分类号 P618.130.23随着地层损害研究的深入[1],特别是对一地区或油田进行详细的保护储层技术研究之后,人们希望将地层损害的特征表述在剖面图上,以指导下一步作业或为邻区提供借鉴,为此中国石油天然气总公司开发局曾下文要求各油田根据自己的实际情况,建立伤害源剖面图。
然而伤害源的定义、限定范围以及如何全面有效地把握主要的伤害源等技术问题至今尚未圆满解决。
1 储层伤害源的定义在环境保护科学领域中,经常使用“污染源”这一术语。
在水污染控制工程中,污染源指污染纯净水体的沉积物(及其所携带的有害物)、重金属、氮磷化合物以及有毒有机物、或溶解有有害气体的水,或被污染的水体等[2]。
污染源实际上是“物”源,即污染物的来源。
这点与沉积学中的物源(母岩区)相似,如果把进入水盆地中沉积物当做污染物的话,那么“物源”也就成为“污染源”。
针对地层损害(Formation Damage),曾提出过含义相同、或相近,但称谓不一致的几个术语,如污染源、损害源、伤害源、损害的内因和外因等。
考虑到地层损害的特殊性,以及对“伤害源”的提法已为多数人接受或认同,我们建议统一使用“伤害源”,以避免称谓上的混乱。
国内较早使用“污染源”这一词,在正式报告中见于《岩性测试及分析技术研究》国家“七五”重点科技攻关项目成果报告75-02-03-01,该报告由中原石油勘探局与西南石油学院共同完成。
文中多次提到“污染源”,并限定为“敏感性组分———储层在流体作用下易发生Ξ1996—10—31收稿康毅力,男,1964年生,讲师,在读博士生,主要从事粘土矿物在石油工程中的应用研究物理的、化学的以及物理化学反应的组分”。
很明显,这里定义的仅仅是岩石中的矿物组分。
“伤害源”的定义取决于“地层损害”的定义。
目前,比较普遍而又较确切的地层损害定义为:“当钻井、完井、采油、增产、修井等各种作业时,在储集层近井壁带造成流体产出或注入自然能力的任何障碍都是地层损害[1,3,4]。
这个定义是广义的,实际上它包括了相对渗透率的影响、润湿性的变化和粘性流体浸入所引起的液锁。
狭义的地层损害仅考虑孔隙结构的改变而引起的绝对渗透率降低。
为简明起见,我们拟将伤害源限定在使孔隙结构改变而引起的绝对渗透率降低的“物”源上,而不涉及相对渗透率问题,也不包括环境,如温度、压力的变化。
储层伤害源定义为:打开储层时,在温度压力环境下,由于储层内组分或外来组分与储层组分作用所发生的变化,导致岩石孔隙结构的调整并引起绝对渗透率降低的物质。
这里有几点需要强调说明:①打开储层,指钻井、完井、采油、增产、修井等各项作业;②储层,包括油层、气层或水层;③储层内组分,包括矿物和储层内流体(油、气、水),但排除孔隙结构;④温度、压力环境,包括储层原始的状态和打开储层之后的状态,因储层内组分不包括孔隙结构,故此处由于压力变化而引起的应力敏感性也不属伤害源范畴;⑤外来流体,包括液流、气流或多相流。
它们可以是溶液(液态溶液和气态溶液),也可以是胶体,还可以是图1 伤害源的类型划分悬浮液的滤液、乳状液或泡沫;⑥外来组分与储层组分作用,指外来流体携带的固相进入储层,外来流体流速对矿物稳定性的破坏,外来流体与地层流体和岩石发生反应等;⑦所发生的变化,系指物理的、化学的或物理化学的变化;⑧孔隙结构的调整与绝对渗透率的降低,前者为伤害源作用的结果,后者是表现,绝对渗透率的降低体现了孔隙结构变化;⑨伤害源伤害的是孔隙结构。
由此我们认为,伤害源包括三个方面:内伤害源、外伤害源和复合伤害源。
内伤害源是储层内固有的;外伤害源是引入的;复合伤害源是内、外伤害源相互作用的产物(图1)。
2 储层伤害源作用机理图2 内伤害源伤害储层的机理2.1 内伤害源内伤害源指储层内的组分(矿物和流体)。
在未打开储层时,所处温度、压力条件是平衡的(动态平衡)。
打开储层之后,未与外来流体接触部分的储层处于内伤害源作用范围。
温度、压力降低,可引起水中的无机组分以无机垢形式伤害储层,或原油中的石蜡、沥青以有机垢形式伤害9第3期 康毅力等:储层伤害源———定义、作用机理和描述体系储层,或在高压降下地层流体的流出造成的储层微粒运移而堵塞孔喉(图2)。
2.2 外伤害源外伤害源指外来流体及其中的组分。
打开储层后,外伤害源对储层的损害表现之一为流体中的固相堵塞孔喉,固相的类型有粘土、钻屑、加重材料、堵漏材料、固相的沉淀、有机物。
它们可来自钻井液、完井液、修井液、注入水、酸化压裂液等。
从这点来讲,流体仅作为载体,伤害源是其中携带的固相。
伤害程度取决于压差ΔP ,浸泡时间t 和固相浓度、粒度分布以及孔喉大小与分布(图3)。
图3 外伤害源伤害储层的机理外来固相与外来流体作用伤害储层主要发生在施工中使用的固相与后来的其它类型工作液发生反应,形成不溶物(或沉淀),使孔喉被堵塞。
如若钻井液加重材料(或桥堵剂)使用菱铁矿,而后又用HC1酸化,在有氧的条件下残酸液就会形成Fe (OH )3沉淀。
此外,外来流体之间也还存在配伍性问题,表现在流体接触顺序、流体类型及组成方面上。
若流体不配伍,形成的沉淀亦可堵塞孔喉。
2.3 复合伤害源单纯的内、外伤害源对地层的损害很少是孤立的,常常是两者相互作用,互为条件,共同图4 复合伤害源伤害储层的机理伤害储层,称之为复合伤害源。
储层不同于纯净的水体,储层具有不同的敏感性,同一外来流体对于不同储层产生的损害程度不一样,这也是复合伤害源的特色之一,此外复合伤害源所污染的既不是矿物,也不是地层流体,而是孔隙结构。
复合伤害源伤害储层的作用机理有:外来流体与岩石作用、外来流体与地层流体作用。
结果,会发生速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏,产生有机垢和无机垢的沉淀。
复合伤害源对地层的损害程度取决于储层的流体、矿物与外来流体性质的配置关系,如图4所示。
01西南石油学院学报 1997年3 储层伤害源系统结构和描述体系由前文的讨论知道,伤害源是一个复杂的系统[5],具有明显的结构层次和功能。
为了图5 伤害源描体系及伤害源系统结构图阐述问题方便,将伤害源描述体系分五级(图5)。
一级:伤害源,为超系统,包括三个二级系统:内伤害源、复合伤害源、外伤害源。
三级,子系统(亦称子伤害源),共有七个子伤害源:地层流体、储层矿物～地层流体、地层流体～外来流体、储层矿物～外来流体、外来固相、外来固相～外来流体、外来流体～外来流体。
四级,为组元,是子伤害源的次级系统。
概括地讲,有四种组元,即地层流体、储层矿物、外来固相、外来流体。
某一组元可以独立地,或与一种以上的组元联合作用而伤害储层,如图2、3、4所示。
五级,为伤害要素(伤害因子)。
它们构成了伤害物或污染物,是造成地层损害的物质因素,下面按四种组元类型举例说明伤害要素。
(1)地层流体地层水:K +、Na +、Ca 2+、Mg 2+、SO 2-4、CO 2-3、HCO -3。
气:CO 2、烃类气体。
油:石蜡、沥青质、胶质。
(2)储层矿物矿屑(及岩屑):石英、长石、云母、绿泥石、碳酸盐矿屑及岩屑、含铁重矿物、纹层状粘土、基质(灰泥、云泥、粘土)。
自生矿物:自生石英,尤其是微晶石英;自生粘土,高岭石、绿泥石、蒙脱石、伊利石、伊/蒙混层;碳酸盐矿物,(铁)方解石、(铁)白云石、菱铁矿;硫化物,黄铁矿;硫酸盐矿物,硬石膏、重晶石;沸石类矿物,方沸石。
(3)外来固相粘土、钻屑、加重材料、堵漏材料、管线腐蚀物、固相无机沉淀物、有机物、细菌。
(4)外来流体淡水、低矿化度水、高矿化度水、酸液、碱液、蒸汽、注入气体、活性水、聚合物溶液等。
11第3期 康毅力等:储层伤害源———定义、作用机理和描述体系4 储层伤害源工程应用储层中的矿物构成孔隙的基本格架和边界。
而地层流体则充填孔隙之中。
在打开油气层之前,流体与矿物保持物理———化学平衡状态,孔隙结构的变化十分缓慢,而且带有特定成岩作用阶段的烙印。
打开油气层的作业及油气层开发过程中,由于条件的变化(温度、压力、流体流速、流体化学成分),会使储层孔隙结构向两相截然相反的方向转化,这个转化相对地质作用事件而言是急剧的,甚至是不可逆的。
使孔隙结构向变差的方向转化的过程,就是地层损害、导致地层损害的直接原因是构成孔隙格架和边界的矿物重新分布,或有新的固相物引入,从而缩小喉道尺寸,使孔隙间连通性变差。
因此,研究伤害源首先应认识储层固有的物性及孔隙结构,它们是伤害物作用的对象。
储层伤害源分析表明,地层损害也是一个结构层次鲜明的系统,这就为“保持油气层技术是一项系统工程”提供了理论依据,工程设计应充分认识其重要性,例如措施流体设计不仅要考虑该流体与储层流体和矿物的作用,还应考虑措施前使用的流体历史和今后的作业可能性。
图6～图9概括了四种组元及组元之间作用损害储层的各种组合情况。
图6 外来流体与其它组元构成的子伤害源系统 图7 地层流体与其它组元构成的子伤害源系统图8 储层矿物与其它组元构成的子伤害源系统 图9 外来固相与外来流体构成的子伤害源系统已经明确伤害源伤害的是孔隙结构空间,而且伤害源是物质源,那么就能够根据储层物性、孔隙结构性质,将伤害源的详细特征及各种潜在的损害类型及程度绘制在一张综合图中,作者曾在南阳下二门油田伤害源研究中做过尝试,并取得比较满意的效果。
21西南石油学院学报 1997年5 结语(1)储层伤害源是“物源”,伤害源污染、伤害的对象是孔隙结构。
(2)根据作用机理和伤害的范围、特点,将伤害源划分为内伤害源、外伤害源和复合伤害源。
(3)伤害源是一个复杂的系统,具明显的结构层次和功能,建立了五级描述体系。
(4)伤害源分析表明地层损害也是一个系统,这就为“保护油气层技术是一项系统工程”提供了理论依据。
(5)伤害源理论分析有效地指导了伤害源剖面图编制,并为工程设计打下基础。