储层敏感性分析
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• 外表面水化膨胀是可逆的，即随着含盐度的增加渗透率基 本上可以恢复，而当盐度低于临界盐度时的内表面水化膨 胀是不可逆的，虽然随着含盐度的增加渗透率也会有所上 升，但恢复程度很低。
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四、储层的水敏性
• 概念：指当与地层不配伍的外来流体进入地层后，引 起粘土矿物水化、膨胀、分散、迁移，从而导致渗透 率不同程度地下降的现象。
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• 概念：酸敏性是指酸液进入储层后与储层中 的酸敏性矿物发生反应，产生凝胶、沉淀， 或释放出微粒，致使储层渗透率下降的性质。
• 酸敏性导致地层伤害的形式主要有两种：一 是产生化学沉淀或凝胶；二是破坏岩石原有 结构，产生或加剧速敏性。
• 酸敏矿物是指储层中与酸液发生反应产生化 学沉淀或酸化后释放出微粒引起渗透率下降 的矿物。
第一节 储层敏感性机理
• 储层的敏感性是由储层岩石中含有的敏感性矿物 所引起的。敏感性矿物是指储层中与流体接触易 发生物理、化学或物理化学反应，并导致渗透率 大幅下降的一类矿物，它们一般粒径很小（＜ 20μm），比表面积很大。
• 常见的敏感性矿物可分为酸敏性矿物、碱敏性矿 物、盐敏性矿物、水敏性矿物及速敏性矿物等， 与之相对应的是储层的五敏性。
• 储层水敏程度主要取决于储层内粘土矿物的类型及含 量。
• 常见粘土矿物中，蒙皂石的膨胀能力最强，其次是伊 利石/蒙皂石和绿泥石/蒙皂石混层矿物，而绿泥石膨 胀力弱，伊利石很弱，高岭石则无膨胀性。
• 储层水敏性与粘土矿物的类型、含量和流体矿化度有 关。储层中蒙皂石（尤其是钠蒙皂石）含量越多或水 溶液矿化度越低，则水敏强度越大。
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• （一）速敏矿物与地层微粒 • 速敏矿物是指在储层内，随流速增大而易于分散
迁移的矿物。
• 高岭石、毛发状伊利石以及固结不紧的微晶石英、 长石等，均为速敏性矿物。
• 地层内部可迁移的微粒包括三种类型： • （1）储层中的粘土矿物，包括速敏性粘土矿物
（高岭石、毛发状伊利石等）和水敏性粘土矿物 （蒙皂石、伊利石/蒙皂石混层）等。
• 临界盐度——当不同盐度的流体流经含粘土的储 层时，在开始阶段，随着盐度的下降，岩样渗透 率变化不大，但当盐度减小至某一临界值时，随 着盐度的继续下降，渗透率将大幅度减小，此时 的盐度称为临界盐度。
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• 粘土膨胀过程可分两个阶段：
• 第一阶段是由表面水合能引起的，即外表面水化膨胀，粘 土矿物颗粒周围形成水膜，水可由渗透效应吸附，并使粘 土矿物发生膨胀。
• （2）胶结不坚固的碎屑微粒，如胶结不紧 的微晶石英、长石等，常以微粒运移状堵 塞孔隙喉道；
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• （3）油层酸化处理后被释放出来的碎屑微粒，如硫 酸盐矿物（石膏、重晶石、天青石）、硫铁矿、岩盐 等，由于温度和压力的变化，引起溶解和再沉淀，或 入侵滤液与地层流体发生有机结垢（石蜡、沥青）和 无机结垢（CaCO3、FeCO3、BaSO4、SrSO4）而堵 塞孔隙喉道。
• 对于氢氟酸来说，酸敏性矿物主要为含钙高的矿物， 如方解石、白云石、钙长石、沸石类（浊沸石、钙 沸石、斜钙沸石、片沸石、辉沸石等），它们与氢 氟酸反应后会生成CaF2沉淀和SiO2凝胶体，从而 堵塞喉道。
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二、储层的碱敏性
• 概念：是指具有碱性（pH值大于7）的油田 工作液进入储层后，与储层岩石或储层流 体接触而发生反应产生沉淀，并使储层渗 流能力下降的现象。
• 但当溶液的盐度低至临界盐度时，膨胀使粘土片距离超过 一定值（相当于4个单分子层水），表面水合能不再那么 重要，而层间内表面水化膨胀（双电层排斥）成为粘土膨 胀的主要作用，此时进入粘土膨胀的第二阶段。
• 第二阶段又被称为渗透膨胀阶段，即内表面水化阶段，粘 土体积的膨胀率远远大于水化膨胀阶段，其体积膨胀率有 时可达100倍以上，使得储层的渗透率急剧下降。临界盐 度正是这两个过程的交点。
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• 一般在酸化处理中，多用盐酸处理碳酸盐岩油层和 含碳酸盐胶结物较多的砂岩油层，用土酸（盐酸和 氢氟酸的混合物）处理砂岩油层（适用于碳酸盐含 量较低、泥质含量较高的砂岩油层）。
• 对于盐酸来说，酸敏性矿物主要为含铁高的一类矿 物包括绿泥石、绿泥石—蒙皂石混层矿物、海绿石、 水化黑云母、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、黄铁 矿、菱铁矿等。
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五、储层的速敏性
• 在储层内部，总是不同程度地存在着非常细小的 微粒，这些微粒或被牢固地胶结，或呈半固结甚 至松散状分布于孔壁和大颗粒之间。当外来流体 流经储层时，这些微粒可在孔隙中迁移，堵塞孔 隙喉道，从而造成渗透率下降。
• 概念Байду номын сангаас储层因外来流体流动速度的变化引起储层 微粒迁移，堵塞喉道，造成渗透率下降的现象称 为储层的速敏性。
• （3）由于碱性工作液与储层矿物或储层流体不配伍， 破坏了储层原有的离子平衡，产生碱垢，降低储层的 渗透率。
• （4）高pH值环境使矿物表面双电层斥力增加，部分 与岩石基质未胶结的或胶结不好的地层微粒，将随碱 性工作液运移，并在喉道处“架桥”，堵塞孔喉。
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三、储层的盐敏性
• 概念：储层盐敏性是指储层在系列盐液中，由于 粘土矿物的水化、膨胀而导致渗透率下降的现象。
• 碱性工作液通常为pH值大于７的钻井液或 完井液，以及化学驱中使用的碱性水。
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• 碱敏性的机理：
• （1）粘土矿物在碱性工作液中发生离子交换，成为 较易水化的钠型粘土，使粘土矿物的水化膨胀加剧， 导致水敏性。 MH+NaOH=MNa+H2O
• （2）碱性工作液还会与储层矿物发生一定程度的化 学反应，这些新生矿物沉积在储层中，导致其渗透率 伤害。
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一、储层的酸敏性
• 油层酸化处理是油田开采过程中的主要增 产措施之一。酸化的主要目的是通过溶解 岩石中的某些物质以增加油井周围的渗透 率。但在岩石矿物质溶解的同时，可能产 生大量的沉淀物质，如果酸处理时的溶解 量大于沉淀量，就会导致储层渗透率的增 加，达到油井增产的效果，反之，则得到 相反的结果，造成储层伤害。
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四、储层的水敏性
• 概念：指当与地层不配伍的外来流体进入地层后，引 起粘土矿物水化、膨胀、分散、迁移，从而导致渗透 率不同程度地下降的现象。
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• 概念：酸敏性是指酸液进入储层后与储层中 的酸敏性矿物发生反应，产生凝胶、沉淀， 或释放出微粒，致使储层渗透率下降的性质。
• 酸敏性导致地层伤害的形式主要有两种：一 是产生化学沉淀或凝胶；二是破坏岩石原有 结构，产生或加剧速敏性。
• 酸敏矿物是指储层中与酸液发生反应产生化 学沉淀或酸化后释放出微粒引起渗透率下降 的矿物。
第一节 储层敏感性机理
• 储层的敏感性是由储层岩石中含有的敏感性矿物 所引起的。敏感性矿物是指储层中与流体接触易 发生物理、化学或物理化学反应，并导致渗透率 大幅下降的一类矿物，它们一般粒径很小（＜ 20μm），比表面积很大。
• 常见的敏感性矿物可分为酸敏性矿物、碱敏性矿 物、盐敏性矿物、水敏性矿物及速敏性矿物等， 与之相对应的是储层的五敏性。
• 储层水敏程度主要取决于储层内粘土矿物的类型及含 量。
• 常见粘土矿物中，蒙皂石的膨胀能力最强，其次是伊 利石/蒙皂石和绿泥石/蒙皂石混层矿物，而绿泥石膨 胀力弱，伊利石很弱，高岭石则无膨胀性。
• 储层水敏性与粘土矿物的类型、含量和流体矿化度有 关。储层中蒙皂石（尤其是钠蒙皂石）含量越多或水 溶液矿化度越低，则水敏强度越大。
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• （一）速敏矿物与地层微粒 • 速敏矿物是指在储层内，随流速增大而易于分散
迁移的矿物。
• 高岭石、毛发状伊利石以及固结不紧的微晶石英、 长石等，均为速敏性矿物。
• 地层内部可迁移的微粒包括三种类型： • （1）储层中的粘土矿物，包括速敏性粘土矿物
（高岭石、毛发状伊利石等）和水敏性粘土矿物 （蒙皂石、伊利石/蒙皂石混层）等。
• 临界盐度——当不同盐度的流体流经含粘土的储 层时，在开始阶段，随着盐度的下降，岩样渗透 率变化不大，但当盐度减小至某一临界值时，随 着盐度的继续下降，渗透率将大幅度减小，此时 的盐度称为临界盐度。
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• 粘土膨胀过程可分两个阶段：
• 第一阶段是由表面水合能引起的，即外表面水化膨胀，粘 土矿物颗粒周围形成水膜，水可由渗透效应吸附，并使粘 土矿物发生膨胀。
• （2）胶结不坚固的碎屑微粒，如胶结不紧 的微晶石英、长石等，常以微粒运移状堵 塞孔隙喉道；
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• （3）油层酸化处理后被释放出来的碎屑微粒，如硫 酸盐矿物（石膏、重晶石、天青石）、硫铁矿、岩盐 等，由于温度和压力的变化，引起溶解和再沉淀，或 入侵滤液与地层流体发生有机结垢（石蜡、沥青）和 无机结垢（CaCO3、FeCO3、BaSO4、SrSO4）而堵 塞孔隙喉道。
• 对于氢氟酸来说，酸敏性矿物主要为含钙高的矿物， 如方解石、白云石、钙长石、沸石类（浊沸石、钙 沸石、斜钙沸石、片沸石、辉沸石等），它们与氢 氟酸反应后会生成CaF2沉淀和SiO2凝胶体，从而 堵塞喉道。
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二、储层的碱敏性
• 概念：是指具有碱性（pH值大于7）的油田 工作液进入储层后，与储层岩石或储层流 体接触而发生反应产生沉淀，并使储层渗 流能力下降的现象。
• 但当溶液的盐度低至临界盐度时，膨胀使粘土片距离超过 一定值（相当于4个单分子层水），表面水合能不再那么 重要，而层间内表面水化膨胀（双电层排斥）成为粘土膨 胀的主要作用，此时进入粘土膨胀的第二阶段。
• 第二阶段又被称为渗透膨胀阶段，即内表面水化阶段，粘 土体积的膨胀率远远大于水化膨胀阶段，其体积膨胀率有 时可达100倍以上，使得储层的渗透率急剧下降。临界盐 度正是这两个过程的交点。
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• 一般在酸化处理中，多用盐酸处理碳酸盐岩油层和 含碳酸盐胶结物较多的砂岩油层，用土酸（盐酸和 氢氟酸的混合物）处理砂岩油层（适用于碳酸盐含 量较低、泥质含量较高的砂岩油层）。
• 对于盐酸来说，酸敏性矿物主要为含铁高的一类矿 物包括绿泥石、绿泥石—蒙皂石混层矿物、海绿石、 水化黑云母、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、黄铁 矿、菱铁矿等。
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五、储层的速敏性
• 在储层内部，总是不同程度地存在着非常细小的 微粒，这些微粒或被牢固地胶结，或呈半固结甚 至松散状分布于孔壁和大颗粒之间。当外来流体 流经储层时，这些微粒可在孔隙中迁移，堵塞孔 隙喉道，从而造成渗透率下降。
• 概念Байду номын сангаас储层因外来流体流动速度的变化引起储层 微粒迁移，堵塞喉道，造成渗透率下降的现象称 为储层的速敏性。
• （3）由于碱性工作液与储层矿物或储层流体不配伍， 破坏了储层原有的离子平衡，产生碱垢，降低储层的 渗透率。
• （4）高pH值环境使矿物表面双电层斥力增加，部分 与岩石基质未胶结的或胶结不好的地层微粒，将随碱 性工作液运移，并在喉道处“架桥”，堵塞孔喉。
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三、储层的盐敏性
• 概念：储层盐敏性是指储层在系列盐液中，由于 粘土矿物的水化、膨胀而导致渗透率下降的现象。
• 碱性工作液通常为pH值大于７的钻井液或 完井液，以及化学驱中使用的碱性水。
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• 碱敏性的机理：
• （1）粘土矿物在碱性工作液中发生离子交换，成为 较易水化的钠型粘土，使粘土矿物的水化膨胀加剧， 导致水敏性。 MH+NaOH=MNa+H2O
• （2）碱性工作液还会与储层矿物发生一定程度的化 学反应，这些新生矿物沉积在储层中，导致其渗透率 伤害。
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一、储层的酸敏性
• 油层酸化处理是油田开采过程中的主要增 产措施之一。酸化的主要目的是通过溶解 岩石中的某些物质以增加油井周围的渗透 率。但在岩石矿物质溶解的同时，可能产 生大量的沉淀物质，如果酸处理时的溶解 量大于沉淀量，就会导致储层渗透率的增 加，达到油井增产的效果，反之，则得到 相反的结果，造成储层伤害。