《油气层损害机理》PPT课件
第四章 油气层损害机理——【保护油层气技术】
Shales and sands are porous. The pore spaces in sands & shales are the space
occupied by “in-situ” formation fluids.
Fluid flow (rate)
第二节 油气层潜在损害因素
喉道的大小、分布，以及它们的几何形态是影响 油气层储集能力、渗透特性的主要因素。
孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关
系，称为油气层的孔隙结构。孔隙结构是从微观角度
来描述油气层的储渗特性，而孔隙度和渗透率则是从
宏观角度来描述油气层的储渗特性。
第二节 油气层潜在损害因素
第四章 油气层损害机理
第一节 油气层损害机理的研究方法 第二节 油气层潜在损害因素 第三节 外来流体与油气层岩石的作用 第四节 外来流体与油气层流体的作用 第五节 工程因素和油气层环境条件变化造 成的损害 第六节 碳酸盐岩油气层损害机理
第一节 油气层损害机理的研究方法
油气层损害机理：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。
1、油气层的储渗空间的类型和孔隙结构 （1）砂岩储层的孔隙类型和孔隙结构
① 四种基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、微孔隙 及裂隙。储层中常以前三种为主，裂隙可与其它任 何孔隙共生。
第二节 油气层潜在损害因素
A. 粒间孔：颗粒相互支撑，胶结物含量少，孔隙位 于颗粒及胶结物之间。以这类孔隙为主的砂岩储集 层孔隙大、喉道粗、连通性好。一般都具有较大的 孔隙度(>20%)与渗透率(>100×10-3 m2)。因此，这 类储层具有较好的储集性与渗透性。
Porosity & Permeabilty of Shale and
保护油气层技术第二章 油气层损害机理
1、水敏性损害
（1）定义
若进入油气层的外来液体与油气层不配伍时， 将会引起粘土矿物水化膨胀、分散，导致油气层 渗透率降低。
水敏性损害产生原因：粘土矿物吸水膨胀分散。
（2）影响油气层水敏性损害的因素
粘土矿物的类型、含量和存在的状态 油气层的孔渗性质 外来液体的矿化度 矿化度降低速度 外来液体中的阳离予类型
20-40 非膨胀型
粘土矿物含量越高，水敏性损害程度越大。
② 油藏岩石的孔渗性质
★低孔低渗油气藏
即使少量的水敏性粘土矿物也可能对油气层渗透率 造成较大的影响；
★高孔高渗油气藏
少量水敏性粘土矿物的存在对渗透率的影响则相对较小。
③ 外来液体矿化度
外来液体的矿化度↓→油气层水敏性损害↑。
④ 外来液体中的阳离子类型
孔隙度： 衡量储集空间多少及储集能力大小的参数。 渗透率： 岩石渗透流体能力大小的量度，它是孔喉的大
小、均匀性和连通性三者共同作用的体现。
渗透性很好的油气层： 渗透率差的油气层：
孔喉较大或较均匀，连 通性好，胶结物含量偏 低，受外来固相颗粒损 害的可能性较大。
孔喉偏小或连通性差，胶结 物含量偏高，易发生粘土膨 胀、分散运移及水锁损害。
三、岩石的表面性质
岩石的表面性质决定了流体在孔隙中的分布与渗流， 对油气层损害有重要的影响。
（一）岩石比表面 （二）岩石的润湿性
（一）岩石比表面
1、定义：指单位体积的岩石内颗粒的总表面积，或 单位体积内总孔隙的总表面积。
2、与油气层损害的关系 比表面越大，损害可能越大。
（二）岩石的润湿性
1、定义：岩石表面被流体润湿（铺展）的情况。 2、分类：亲水性、亲油性、两性润湿
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。
油气层损害机理
Ki-1
说明储层发生了速度敏感损害，即储层具有速敏性
•临界流量Qc的确定
我们把发生速敏损害的前一个流量点的流量
（ Qi-1 ）称为临界流量Qc 。
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速敏实验曲线
渗透率(×10-3m2)
0.2 0.16 0.12 0.08 0.04
0 0
Pm1 Pm1(反向地层水)
0.2
0.4
0.6
严重，提高返排恢复率，酸洗清除滤饼 水平井大部分采用裸眼或衬管完成，酸液和氧化剂清除滤饼 应用屏蔽暂堵原理设计无损害的钻井完井液 欠平衡作业是抑制固相侵入损害的有效途径 现场一般通过对压井液、射孔液、修井液、酸液、压裂液、
注入流体的严格过滤来避免固相侵入损害
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1.3 相圈闭损害
相圈闭与不利的毛管压力和相对渗透率效 应有密切关系
石蜡、沥青沉积 盐类沉积、水合 物、类金刚石物
气体流体钻 井、斜井钻井 射孔完井 钻井、油气生 产
钻井完井、增 产改造、修井、 注 水 注 气 、 EOR
注 水 和 EOR 过 程为主
热力采油为主
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1 物理作用损害
物理作用损害指钻井、完井、压井、增产 措施中设备和工作液直接与地层发生物理 变化造成的渗透率下降
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概述
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
油藏若在低于泡点压力下开采，溶解气的溢出使气 相饱和度增加，可出现气相圈闭
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
油气层损害的机理
一、油气层伤害的基本观点油气层伤害：任何阻挡流体从井眼四周流入井底的现象。
油气层伤害的主要表现形式：油气层浸透率的降低，包含油藏岩石绝对浸透率和油气相对浸透率的降低。
发生油气层伤害的主要作业环节：在钻井、完并、修井、实行增产举措和油气开采等发生油气层伤害的机理：工作流体与储层之间物理的、化学的或生物的互相作用。
二、保护油气层的重要性① 在油气勘探过程中，直接关系到可否实时发现油气层和对储量的正确估算。
② 保护油气层有益于提升油气井产量和油气田开发经济效益。
能够大大减少试油、酸化、压裂和修井等井下作业的工作量，降低生产成本。
③ 有益于油气井的增产和稳产。
三、保护油气层波及的技术范围八方面内容：① 岩心剖析、油气水剖析和测试技术；② 油气层敏感性和工作液伤害室内评论技术；③ 油气层伤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伤害要素剖析和保护油气层技术；⑤ 完井过程中的油气层伤害要素剖析和保护油气层技术；⑥ 开发生产中的油气层伤害要素剖析和保护油气层技术；⑦ 油气层伤害现场诊疗和矿场评论技术；⑧ 保护油气层整体成效评论和经济效益综合分折技术。
四、油气层伤害机理1油气目的潜伏伤害要素1）油气层储渗空间孔喉种类和孔隙构造参数与油气层伤害关系很大2）油气层的敏感性矿物速敏、 xx、盐敏、酸敏、碱敏3）油藏岩石的湿润性4）油气层流体性质2固体颗粒拥塞造成的伤害1）流体中固体颗粒拥塞油气层造成的伤害2）地层中微粒运移造成的伤害3工作液与油气层岩石不配伍造成的伤害1）水敏性伤害2）碱敏性伤害3）酸敏性伤害4）油气层岩石湿润反转造成的伤害4工作液与油气层流体不配伍造成的伤害1）无机垢拥塞2）有机垢拥塞3）乳化拥塞4）细菌拥塞5油气层岩石毛细管阻力造成的伤害评论油气层伤害的实验方法评论实验是指在研究油层伤害问题时，在实验室内进行的定性或定量剖析测定的实验。
该评论实验由一系列综合性的岩心剖析实验构成。
《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。
油气层损害机理
第四章油气层损害机理油气层损害机理：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第一节概述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。
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；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：包括储层岩石骨架颗粒和填隙物等矿物的结构、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。
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。
杂基和胶结物统称为填隙物。
他们决定了储成分是石英、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。
幻灯片(模板)-7油气层损害及保护
三 油气层保护
• 4 压裂过程中的油气层保护 • 压裂液残渣损害填砂裂缝导流能力、压裂液滤液损 害油气层导流能力、返排不及时且返排不才彻底。 • 技术措施：
• （1）选用残渣低、虑失量小的压裂液；
• （2）在压裂液中加入粘土稳定剂、表活剂、破乳剂 等添加剂； • （3）压裂后要及时彻底返排压裂液；
二 油气层损害的评价方法
r ln e r K av w Rc r K ln e S r w
• • • •
式中：Rc—条件比； re，rw—油井供给半径、井眼半径； S—表皮系数； Rc=1,表示Kav与K相等，说明油气层未受损害， 或者损害完全解除；Rc<1，表示Kav小于K，说 明油气层受到损害，Rc越小，损害越严重； Rc>1，表示Kav大于K，说明井底处于超完善状 态。
一 油气层损害及保护
6 化学沉淀对油气层的影响 地层水因与岩石及原油接触，或由于古 沉积条件，经常含有各种金属盐类，如 钾、钠、钙、镁等。 进入油气层的外来流体也常含有各 种离子，外来流体与油层混合后，其离 子间会发生化学反应，生成沉淀物堵塞 油层孔道，造成产量下降。
一 油气层损害及保护 7 润湿反转造成的油气层损害
三 油气层保护
• 严格控制水质标准：精细过滤、除氧、杀 菌，对所有地下、地面管线设备进行防腐 处理。 • 如果油气层中粘土含泥质较多，则对注水 井要进行粘土稳定处理。
三 油气层保护
• 7 生产和井下作业过程中的油气层保护 • 保证下井的油管、工具、和压井液体清洁 干净，且不发生漏失、堵塞和化学伤害现 象。
第九章
油气层损害及保护
一 油气层损害及保护
油气层损害的特点：
• （1）危害严重：影响单井产量，严重时堵死油 气层孔隙。勘探过程中易丧失发现油气层的机
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第4章 油气层损害机理
为什么油气层会发生损害呢？ 因为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，油气层损害是在外来条件影响下油气层内部性质变化造成的，即 可将油气层损害原因分为内因和外因 凡是受外来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
常用的孔隙结构参数有孔喉大小与分布、孔喉弯曲程度和孔隙连
通程度。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；
成岩过程中形成的自生矿物数量虽少，但易与工作液发生物理和化 学作用，导致油气层渗透性显著降低，这部分矿物就称为油气层敏感性 矿物。它们的特点是粒径很小（＜37μm），比表面大，且多数位于孔喉 处。因此，它们优先与外来流体接触，进行充分作用，引起油气层敏感 性损害
（1）油气层的孔喉类型 （2）油气层岩石的孔隙结构参数 （3）油气层的孔隙度和渗透率
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4.1 内因作用下引起的油气层损害机理
4.1.1 油气层储渗空间
（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
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4.1 内因作用下引起的油气层损害机理
4.1.1 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
可能的损害方式
缩颈喉道
点状喉道 片状或弯片
状喉道 管束状喉道
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 孔隙和喉道成为一体且细小
固相侵入，出砂和地层坍 塌
微粒运移，水锁，贾敏， 固相侵入
微粒堵塞，水锁，贾敏， 粘土水化膨胀
水锁，贾敏，乳化堵塞， 粘土水化膨胀
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4.1 内因作用下引起的油气层损害机理
4.1.1 油气层储渗空间
（2）油气层岩石的孔隙结构参数。孔喉类型是从定性角度来描述 油气层的孔喉特征，而孔隙结构参数则是从定量角度来描述孔喉特征
4.2 外因作用下引起的油 气层损害
4.2.1 外来流体进入油气层引起的损害 4.2.2 工程因素造成的损害
4.3 气藏特殊损害
4.3.1 气层压力敏感性 4.3.2 气层流速敏感性 4.3.3 气层水侵损害 4.3.4 气层油侵损害
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4.1 内因作用下引起的油气层损害机理
4.1.1 油气层储渗空间
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
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4.1 内因作用下引起的油气层损害机理
4.1.1 油气层储渗空间
（3）油气层的孔隙度和渗透率
孔隙度是衡量岩石储集空间多少及储集能力大小的参数，渗透率是 衡量油气层岩石渗流能力大小的参数。它们是从宏观上表征油气层特征 的两个基本参数。其中与油气层损害关系比较密切的是渗透率，因为它 是孔隙的大小、均匀性和连通三者的共同体现
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4章 油气层损害机理 主要内容
4.1 内因作用下引起的油 气层损害机理
4.1.1 油气层储渗空间 4.1.2 油气层的敏感性矿物 4.1.3 油气层岩石的润湿性 4.1.4 油气层流体性质 4.1.5 油气藏环境
油气层的储集空间主要是孔隙，渗流通道主要是喉道。喉道是指两 个颗粒间连通的狭窄部分，是易受损害的敏感部位。孔隙和喉道的几何 形状、大小、分布及其连通关系，称为油气层的孔隙结构
对于裂缝型储层，天然裂缝既是储集空间又是渗流通道。根据基块 孔隙和裂缝的渗透率贡献大小，可以划分出一些过渡储层类型。孔隙结 构是从微观角度来描述油气层的储渗特性；而孔隙度与渗透率则是从宏 观角度来描述岩石的储渗特性
第4章 油气层损害机理
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。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
油气层损害的实质是有效渗透率的下降。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
4.1.2 油气层的敏感性矿物
（1）敏感性矿物的定义和特点
油气层岩石骨架是由矿物构成的，它们可以是矿屑和岩屑。从沉积 物来源上讲，有碎屑成因、化学成因和生物成因之分。
储层中的造岩矿物绝大部分属于化学性质比较稳定的类型，如石英、 长石和碳酸盐矿物，不易与工作液发生物理和化学作用，对油气层没有 多大损害
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； 相反，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
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4.1 内因作用下引起的油气层损害机理