储层污染过程分析

储层污染过程分析

摘要：储层的污染包括油气层储渗空间、油气层敏感性矿物、岩石的润湿性、油气层流体性质、油气藏环境等内部因素和外界流体进入油气层引起的损害和工程因素如钻井、射孔、压裂等外部因素造成的损害。油气层潜在损害因素，在没有外因作用来诱发它们时，其自身是不可能造成油气损害的。因此储层污染的关键是研究外因如何诱发内因引起油气层损害。在各个生产开发作业过程中，由外因诱发造成的油气层损害机理是各种各样的，需要具体分析油气层损害原因、损害类型和存在现象，从而为储层保护和解除污染提供一定依据。

关键词：储层污染;原因; 钻井液;注水;表现

引言：为了揭示储层污染机理，不仅要研究油气层固有的工程地质特征和油气藏环境，还应更加注重这些内因在各种作业下产生损害的具体过程和表象，特别是钻井液侵入、射孔和注水开发作业对储层的污染。

1内因作用下引起的油气层损害机理

1.1油气层储渗空间

1.1.1油气层的孔喉类型。不同的颗粒接触类型和胶结类型决定着孔喉类型，一般将油气层孔喉类型分为五种（a）缩颈喉道、（b）点状喉道、（c）片状喉道、（d）弯片状喉道、（e）管束状喉道。

1.1.2油气层岩石的孔隙结构参数。一般来说，它们与油气层损害的关系为：

（1）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；

（2）孔喉弯曲程度越大，外来固相颗粒侵入越困难，侵入度小；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；

（3）孔隙连通性越差，油气层越易受到损害。

1.2油气层的敏感性矿物

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，即水敏和盐敏矿物、碱敏矿物、酸敏矿物、速敏矿物。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。

1.3油气层岩石的润湿性

油气层岩石的润湿性有以下作用：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，毛管力的方向总是指向非润湿相一方、影响着油气层微粒的运移。油气层岩石的润湿性的前两个作用，可造成有效渗透率下降和采收率降低两方面的损害，而后一作用对微粒运移有较大影响。

1.4油气层流体性质

1.4.1地层水性质。地层水性质主要指矿化度、离子类型和含量、pH值和水型等。对油气层损害的影响有：

①当油气层压力和温度降低或入侵流体与地层水不配伍时，会生成CaCO3、 CaSO4和Ca（OH）2等无机沉淀；

②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。

1.4.2原油性质。主要包括粘度、含蜡量、胶质、沥青、析蜡点和凝固点。原油性质对油气层损害的影响有：

①石蜡、胶质和沥青可能形成有机沉淀，堵塞孔喉；

②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；

③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。

1.4.3天然气性质。

与油气层损害有关的天然气性质主要是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。

2 外因诱发造成的油气层损害

2.1泥浆侵入对储层的污染

为了防止井喷，通常配制的钻井液密度使井眼跟钻井液液柱的重力稍大于地层流体压力，因此，钻井液会渗入多孔的渗透性地层（这往往是油层），渗入地层的钻井液就会置换地层中原有的流体，形成侵入带和冲洗带，如果配制的泥浆密度太大，还会往油层深处侵入，甚至使本来能产油的油层不能出油。钻井时泥浆的侵入引起的储层污染通常是两反面作用的结果：①液体和固体微粒在储层孔道及裂缝中的运移和堵塞；②液——固及液——液之间发生了化学反应和热动力作用。

具体表现形式有以下几方面：

(1)固相微粒（外来和内部的）运移引起储层孔隙或裂隙堵塞造成储层损害，这种现象在中高渗储层中比较常见；

(2)钻井液中的液体在一定压差下进入储层，造成储层孔道直径减少，研究表明，这是中低渗储层污染的主要原因之一，被称为水锁效应；

(3)外来流体与储层岩石、储层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，这在各种储层中均会发生。

(4)地层湿度、压力变化引起的储层损害；

(5)微生物对储层的污染，这种污染是由于泥浆携带的微生物进入储层孔隙中的死亡体堆积或者繁殖而堵塞孔隙，造成储层渗透率的急剧降低。

2.2射孔工艺对储层的污染

众所周知, 如钻井或射孔时井筒内液柱压力超过地层压力, 则泥浆或压井液中的固相物质会对油气层造成侵入损害。射孔产生的高能射流对地层的冲击粉碎和挤压使岩石原始渗透率和骨架受到严重破坏, 同时, 射孔产生的岩屑和射孔弹碎片不仅影响了射孔效果, 也对油气层造成了侵入损害。尽管人们试图采用新的射孔工艺, 如过油管射孔、油管传输等负压射孔来提高射孔质量和减少对油气层的损害, 但这些新方法仅对地层压力系数较高、具有自喷能力的高产油气层有效, 而对原始地层压力较低、不具备自喷能力的中低产油气层却难见到明显的增产效果。

常规电缆射孔时油气田采用射孔完井以来最早采用的一种射孔方式。它是在套管内用电缆把射孔枪输送到目的层进行定位射孔。这类射孔的优点是施工简单、速度快、周期短；定位方便、准确；施工中能及时检查射孔弹发射情况。但其缺点将会对油气田的生产有巨大的影响，正压射孔对目的层造成射孔伤害，其射孔后残留在孔道中的金属碎屑、水泥碎屑等颗粒不能被清除出孔道，加之泥浆柱压力高于地层压力，使泥浆进入孔道中，形成二次侵入带。

油管输送射孔在电缆射孔的基础上加以改进，能按目的层的压力和岩性特点设计合理的