储层保护

第十四章储层保护

14.1 基本概念

14.1.1 油气层损害的定义

任何阻碍油气从井眼周围流入井底的现象称为储层损害(国际上通用“Formation Damage”)或污染。

在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中，造成油气层渗透率下降的现象通称为油气层损害。油气层损害的实质包括绝对渗透率下降和相对渗透率下降。

14.1.2 常用术语

a.孔隙度(Φ)：

岩石储集流体的度量，其中可分为有效孔隙度和无效孔隙度，%。

b.渗透率(K)

岩石允许流体通过的能力，其中可分为气体渗透率Ka、克氏渗透率K

、

∞油相渗透率Ko、水相渗透率Kw等等，单位：10～3μm2。

c.饱和度(S)

岩石中某项流体所占的百分含量，可分为含油饱和度So、含水饱和度Sw等等，%。

d.渗透率恢复率(Ki/K)

某相流体流过岩心后所引起的渗透率变化情况，%。

e.表皮系数(S)

衡量井眼表皮污染程度的量纲，无因次；S＞1时为受污染，S＝0时为无污染，S＜1时为改善；S值可通过试井直接测得，但试井测得的S值为总表皮系数，它不仅包括钻井液、完井液对井底附近油气层污染的真表皮系数，而且还包括井的不完善程度、井斜、非达西流、射孔等引起的拟表皮系数。

14.1.3 常用计算公式

qμL

a. 达西公式： K ＝×102

AΔp

式中：K─岩样渗透率，10－3μm2

Δp─岩样两端压差，MPa

μ─流体粘度，mPa·s

L ─ 岩样长度，cm

A ─ 岩样截面积，cm 2

q ─ 液体流量，cm 3/s

应用上述达西公式时有三个假设：

1) 岩心为单一流体饱和及流动；

2) 层流流动；

3) 流体不与岩心发生物理化学作用。

b. 表皮系数(S)计算公式：

K o R d

S = [ ____ - 1] ln( _____ )

K d R w

式中：S －表皮系数，无因次

K o 、K d －渗透率、污染区渗透率 10－3μm 2

R d 、R w －污染区半径、井眼半径

c. 产能比(PR)计算公式： d e

w d d o w

e d R R R R K K R R Q Q PR ln ln ln +== 式中：PR －产能比

Q － 油井未受损害的产量

Q d －油井受损害后的产量

K － 储层未受损透率

K d －储层受损害后的渗透率

R e －储层的泄油半径

R w －油井井眼半径

R d －储层被损害区域的半径

14.2 储层损害原因和类型

外来流体与油、气储层接触会带来不同程度的损害。其损害程度随储层特性和外来流体性质不同而异。根据目前的认识，一般认为储层损害可以规纳成两个方面的原因：一是外来流体（包括液体、固体甚至气体）侵入油层，产生各种不利的物理、化学作用，造成固体物的堵塞或液体性质的改变，降低了油气相渗透率；二是在钻开油层和采油过程中，由于温度、压力和流速的改变等因素，破坏了地层原有的平衡状态而引起岩石性质改变造成损害。地层损害的类型和原因如下：

14.3 储层损害的室内评价

14.3.1 岩心分析

a. 岩心分析的目的

1)全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、产状、含

量及分布特点；

2)确定油气层潜在损害类型、程度及原因；

3)为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议。

b. 岩心分析的内容

岩心

岩心物理性质岩心结构与矿物地层流体

φ、k测定铸体薄片化学分析

铸体薄片 X射线衍射光谱分析

扫描电镜扫描电镜色谱分析压汞技术电子探针高压物理图象分析红外光谱

接触角法

孔隙度岩石的稳定地层微粒结垢趋势渗透率性与强度和矿物的及类型

孔隙结构稳定性

岩石表面性质

内部环境外部环境

·压力·流速

·温度·工作液性质

·原地应力·外来固相侵入·天然驱动能量·压差

潜在油气层损害和敏感性

保护油气层技术措施建议

14.3.2 油气层敏感性评价

a. 流速敏感性评价实验

流速敏感性是指储层内流体流动速度增大时引起储层中微粒运移，喉道堵塞，造成渗透率下降的现象。

速敏实验的目的是了解储层渗透率变化与储层流体流速的关系。如果储层有速敏现象则求出开始发生速敏的临界流速，并根据实验结果评价

由速敏引起的渗透率损害程度以及速敏性的大小，以指导今后开发过程

中选择合理的注采速度，同时也为其它流动实验选取合适的流速。

b. 水敏性实验

水敏是指与储层不配伍的外来流体进入储层后引起粘土膨胀、分散、运移，使孔隙和喉道减小或堵塞，降低储层渗透率的现象。

进行水敏性实验的目的是了解储层内流体盐度变化带来的储层渗透率下降的程度，并找出临界矿化度的大致范围，为盐敏实验找出较准确的

临界矿化度做准备。

c. 盐敏性实验

盐敏性是指储层在不同浓度盐水溶液中，由于粘土矿物的水化、膨胀而导致渗透率下降的现象。

盐敏实验的目的是了解储层岩石在盐水的矿化度不断变化的条件下，渗透率变化的过程和程度，找出盐度递减条件下渗透率明显下降的临界

矿化度，为现场施工中的各种工作液确定合理矿化度提供依据。

d. 碱敏性实验

碱敏是指高pH值的流体进入储层后造成储层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏以及与某些阳离子生成沉淀引起储层渗透率下降的现象。

碱敏实验的目的是要了解储层岩石在不同pH值盐水作用下，渗透率的变化过程和改变程度，找出使储层岩石渗透率明显下降的临界pH值，为

各种工作液pH值的确定提供依据。

e. 酸敏性实验

酸敏性是指酸化液进入储层与储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。

酸敏实验的目的是要通过模拟酸液进入地层的过程和测定酸化前后储层渗透率的变化，从而了解酸液进入后是否存在酸敏性危害及程度，以

便选择合适的酸液配方和较有效的酸化处理方法。

14.3.3 工作液对油气层的损害评价

a. 渗透率恢复值实验

渗透率恢复值实验是评价钻井液和完井液储层损害程度或储层保护效果的最主要和最直观的方法。它是用天然岩心或人造岩心在岩心流动实

验装置上测量实验岩心污染前后的渗透率，得到的一个比值即为渗透率

恢复值，它比较直观的反映了储层岩心的损害程度。渗透率恢复值越大，钻井液、完井液对储层损害越小。对开发井而言，渗透率恢复值一般应

不小于75％。