储层敏感性

二、岩心流动实验与储层敏感性评价
1、速敏性流动试验与评价 •渗透率伤害率
K L K LA Dk：渗透率伤害率 DK KL：伤害前岩样液体渗透率 KL
KLA：伤害后岩样渗透率的最小值
渗透率伤害程度与渗透率伤害率的关系(据姜德全等，1994) 强 Dk≥0.70 中等偏强 0.70＞Dk≥0.50 中等偏弱 0.50＞Dk＞0.30 弱 0.30≥Dk＞0.05 无 Dk≤0.05
特征 高岭石 伊利石 蒙脱石 绿泥石 伊/蒙混层 阳离子交换 mg/100g 3～15 10～40 76～150 0～40 膨胀性 无 很弱 强 弱 较强 比表面 m2／cm3 8.8 39.6 34.9 14 39.6～34.9 相对溶解度 盐酸 氢氟酸 轻微 轻微 轻微 轻微至中等 轻微 中等 高 高 变化 变化
(2)X衍射分析 鉴定微小的粘土矿物，测定其相对和绝对含量：
•蒙脱石 •伊利石 •高岭石 •绿泥石 •伊/蒙混层 •绿/蒙混层
(3)扫描电镜分析 •粘土矿物及其它胶结物：类型、形状、产状、分布 •岩石孔隙结构：特别是喉道大小、形态及喉道壁特征 •孔隙结构与颗粒、充填物之间的空间联系 • 粘土矿物水化前后的膨胀特征 •电子探针：了解岩样化学成分、含铁矿物含量及位置
•氢氟酸：
酸敏性矿物：含钙高的矿物，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)
储层矿物与敏感性分析表（据姜德全等，1994，有修改）
敏感性矿物 蒙脱石 潜在敏感性 水敏性 速敏性 酸敏性 速敏性 微孔隙堵塞 酸敏 K2SiF6↓ 速敏性 酸敏 Al（OH）3↓ 酸敏 Fe（OH）3↓ 酸敏 MgF2↓ 水敏性 速敏性 酸敏性 酸敏 Fe（OH）3↓ 硫化物沉淀 酸敏 CaF2↓ 酸敏 CaF2↓ 酸敏 速敏 敏感性 程度 3 2 2 2 2 1 3 2 3 2 2 2 1 2 1 2 1 1 2 敏感性产生条件 淡水系统 淡水系统、较高流速 酸化作业 高流速 淡水系统 HF 酸化 高流速、PH 值、瞬变压力 酸化作业 富氧系统，酸化后高 PH 值 HF 酸化 淡水系统 高流速 酸化作业 高 PH 值，富氧系统 流体含 Ca2+、Sr2+、Ba2+ HF 酸化 HF 酸化 HF 酸化 高流速、瞬变压力 敏感性抑制办法 高盐度流体、防膨剂 酸处理 酸敏抑制剂 低流速 高盐度流体、防膨剂 酸敏抑制剂 微粒稳定剂 低流速、低瞬变压力 酸敏抑制剂 除氧剂 酸敏抑制剂 高盐度流体、防膨剂 低流速 酸敏抑制剂 酸敏抑制剂，除氧剂 除垢剂 HCl 预冲洗 酸敏抑制剂 酸敏抑制剂 酸敏抑制剂 低流速 低瞬变压力
增加。
增渗速敏现象：储层质量―较好到很好 储层质量好―颗粒分选较好，孔喉直径大、分选好，地层微 粒细小：流体速度↑，迁移出地层的微粒越多（出砂），储 层质量越好。良性循环。大孔喉的形成。
2、微粒大小、含量及喉道大小的影响 •微粒直径小于喉道直径：不易形成稳定“桥塞” •微粒与喉道直径大体相当：很容易形成堵塞 •微粒大大超过喉道直径：→形成可渗透滤饼 •微粒含量越多：易形成“桥塞”，堵塞程度愈严重 •颗粒形状：细长颗粒不能单独形成桥堵 球状颗粒易形成稳定桥堵
三、外来流体与地层流体的不配伍性 1、乳化堵塞 •化学添加剂＋地层流体→有害化学反应→润湿性转变→Kxr •外来流体＋地层流体→混合乳化物→堵塞喉道、增加粘度 乳化物：油包水、水包油的乳化物和乳化液 2、无机结垢堵塞 含Ba、Ca、Sr流体＋含SO2-4流体→无机结垢 无机结垢：硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡和碳酸铁 3、有机结垢堵塞 油田开采→地层环境发生改变→石蜡析出→堵塞喉道 地层环境的改变：PH值增高、地温降低
•膨胀仪法：将样品在膨胀仪的样品测量室中压实后，注入液 体，通过千分表或传感器记录样品的线膨胀或体膨胀率，记 录并绘制膨胀动力学曲线。
(2)阳离子交换实验 粘土矿物与地层水之间进行离子交换→矿物膨胀 离子交换能力依次降低：蒙脱石→伊利石→绿泥石→高岭石 影响因素： •粘土矿物种类、结晶程度、有效粒级 •粘土矿物及水溶液的离子化学性质，以及体系的PH值 水敏性分析指标（据姜德全等，1994）
水驱油过程：含油区→含水区，微粒由不移动态→可移动态
(3)油水分层流动 •油流区：水湿微粒受束缚水约束，不 能流动 •水流区：水湿微粒发生流动 多相流体引起压力波动→微粒扰动： 不易形成稳定“桥堵” (4)混性润湿微粒在油流中 在油流的拉力下，微粒沿油-水界面 运动
(5)注入某些油-水溶剂（表面活性剂）时 两种效应： •使原来被润湿性和界面张力控制的微粒发生运移→“桥堵” •已存在的“桥堵”由于加入油-水互溶剂而发生解堵
4、铁锈与腐蚀产物的堵塞
四、微生物作用 注入流体(注水)或下管柱→携带好氧菌：消耗氧气 地层中存在厌氧菌及硫酸盐还原菌：产生氧气 好氧菌、厌氧菌相互依存、大量繁殖→累积沉淀→堵塞地层
建井―油藏开采阶段储层损害程度对比表（J.O.Amaefule等，略修改）
储层损害类型 完井 修井 ★★★★ ★★ ★★★ 外来颗粒堵塞 ★★★ ★★★★ ★★★ ★★★★ 微粒迁移(速敏) ★★ ★★★ 粘土膨胀(水敏) ★★★★ ― ★★★ ★★★★ ★★ ★★★★ 乳化堵塞／水锁 ★ ★ ★★★ ★★★★ 有机结垢 ★★ ★★★ ★★★★ ★ 无机结垢 ★★★★ 次生矿物沉淀 ― ― ― ★★ ★★ ★★ 细菌堵塞 ― ★★★ ★ ★★★★ 出砂 ― 注：★表示损害程度，★越多，损害越严重。 钻井 固井 压裂 酸化 ― 钻杆 测试
外来流体与储层流体的不配伍性 微生物作用
一、外来颗粒侵入 •外来固相颗粒的侵入和堵塞 •外来微粒的侵入和堵塞
1、外来固相颗粒的侵入和堵塞
•有用颗粒：如排堵剂、暂堵剂等，为保持工作液密度、粘度和流变性 等而添加的颗粒。 •有害颗粒：杂质、岩屑、砂子固相污染物质等。
不同类型储层损害程度：
•低孔、低渗砂岩储层:颗粒侵入浅且数量少，与滤液侵入相比，可能不 是主要危害。 •中、高（孔、渗）砂岩储层:颗粒侵入深度较大，损害相对较大。 •缝洞型碳酸盐岩储层:颗粒侵入更容易，损害更严重。储层发生井漏， 堵漏和压井等作业可造成严重损害。
1、外来流体速度的影响
减渗速敏现象：储层质量―很差到中等。临界流速Vc •V＜Vc：迁移微粒细小、数量少，难于形成稳定“桥堵”。 •Vc＜V＜某一定值Vkmin：启动与喉道直径匹配的微粒，同时迁移微
粒量较多，稳定“桥堵”大量形成，致使渗透率骤然下降。
•V＞Vkmin：迁移微粒粒径过大、流速过大，冲击、破坏“桥堵”，渗透率
三、储层酸敏性 概念：指酸化液进入地层后，与地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。
•HCl：碳酸盐岩油层、含碳酸盐胶结物较多的砂岩油层 •土酸（HCl＋HF）：碳酸盐含量较低、泥质含量较高的砂 岩油层
•盐酸：
酸敏性矿物：含铁高的矿物，包括绿泥石、绿/蒙混层矿物、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 反应产物：Fe(OH)3↓、SiO2胶体、释放的微粒
伊利石
高岭石
绿泥石 混层粘土
含铁矿物 方解石 白云石 沸石类 钙长石 非胶结微粒： 石英、长石
注：3―强；2―中；1―较弱
第三节 储层敏感性评价
一、潜在敏感性分析
1、岩石基本性质实验分析 测试项目：岩石薄片鉴定、X衍射分析、毛管压力测定、粒 度分析、阳离子交换试验等。
(1)岩石薄片鉴定 岩石最基本性质、敏感性矿物的存在与分布。鉴定内容： •碎屑颗粒、胶结物 •自生矿物和重矿物 •生物或生物碎屑 •含油情况 •孔隙、裂缝、微细层理构造
3、多相流体共存及微粒润湿性的影响 Muecke(1978)二维微模型可视实验： “多孔介质中单相和多相流动时微粒迁移机理研究” (1)单相流体 流速足以使微粒保持悬浮时： •宽喉道处：微粒随流体通过喉道 •窄喉道处：可发生桥堵
•已存在桥堵：可被反向流动扰动而解堵
(2)油水两相共存 影响因素：颗粒和微粒的表面润湿性、界面张力 注水开发中，储层和微粒均为水湿性： •含油区：水湿微粒受束缚水约束，不发生迁移 •含水区：水湿微粒发生迁移
★ ★★★
一次 采油 ―
★★★
注液 开采 ―
★★★ ★★ ★★★★
―
★
―
★★★★ ★★★★ ★★★★
― ― ― ― ―
―
★★★★ ★★★ ★★★★ ★★
―
★★ ★★★
第二节 储层敏感性机理
储层水敏性、盐敏性、速敏性、酸敏性、碱敏性 一、储层水敏性 概念：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。 1、粘土矿物的膨胀性
水敏性程度 弱 中 强 水敏粘土含量 % 0～10 10～20 ＞20 膨胀率 % 0～3 3～10 ＞10 阳离子交换量 mg/100g 0～1.4 1.4～4 ＞4
4、酸敏性预分析 (1)酸溶分析检验酸-岩反应中是否产生二次沉淀 分析参数： 酸溶失率，碳酸盐含量，钙、镁、铁离子含量 WO W Rw：酸溶失率，% RW Wo：酸溶前岩样重量，g WO W：酸溶后岩样重量，g 影响因素：岩样类型、酸类型、时间、温度 (2)浸泡观察 岩样浸泡液：盐酸、土酸、氯化钾溶液和蒸馏水 观察现象： •是否有颗粒胶结或骨架坍塌等现象 •浸泡前后岩样表面的显微变化
•层间阳离子种类：Ca2+、Na+―有膨胀性（离子半径小）
•外来流体性质：高浓度盐水―膨胀性很弱，淡水―膨胀性极强 临界盐度：盐度＞临界盐度：渗透率变化不大 盐度＜临界盐度：盐度下降，渗透率大幅度减小
二、储层速敏性
概念：因外来流体流动速度的变化引起地层内微粒迁移，堵 塞喉道，造成渗透率下降的现象。
储层敏感性
概念：1、储层与外来流体发生各种物化作用使储层孔隙结 构和渗透性发生பைடு நூலகம்化的性质。
2、对各种地层损害类型的敏感性程度。
第一节 储层损害的原因与类型
原因 外来颗粒的侵入和堵塞 外来流体与岩石的相互作用 类型 外来固相颗粒的侵入和堵塞 外来微粒的侵入和堵塞 粘土矿物的水化膨胀 地层内部微粒迁移 酸化过程中的化学沉淀 乳化堵塞 无机结垢 有机结垢 铁锈与腐蚀产物的堵塞 细菌堵塞
(4)粒度分析 原因：未胶结或胶结差的细粒→外来液体→冲散、运移 了解碎屑岩中的颗粒粒度大小和分布 分析方法： •较疏松碎屑岩―筛析法、沉降法 •泥质外的胶结物―分析前用盐酸处理
(5)常规物性分析 岩石孔隙度、渗透率、流体饱和度 低孔、低渗储层进行敏感性专项实验 (6)毛管压力测定 Barkman & Davidson研究成果（1975）： 孔隙结构越差↑→储层损害↑
膨胀机理： •第一阶段
粘土表面水合能→发生渗透效应，吸附水→外表面水化膨胀→水膜→膨胀。可 逆化学反应
•第二阶段
液体中阳离子交换和层间内表面电特性作用→水分子进入可扩张晶格的粘土单 元层之间→层间内表面水化→层间膨胀：体积膨胀率有时可达100倍以上。不可 逆化学反应
影响因素： •层间阳离子交换能力：交换能力强→膨胀能力强
2、外来微粒侵入和堵塞 外来微粒：泥浆滤液和注入流体携带的微粒―粘土、有机 化合物
特点： 侵入深度大，堵塞孔喉，降低渗透率，损害储层。 •泥浆滤液：深度可达2～6米。影响因素有：
压差、浸泡时间、泥饼质量、失水速度、渗透率。 •注入流体：如开发中的注入水，可侵入地层深处。
二、外来流体与岩石的相互作用 1、粘土矿物膨胀 储层水敏性：易水敏的矿物主要有：蒙脱石、伊/蒙混层矿 物等。 2、地层内部微粒迁移 储层速敏性：易速敏的矿物主要有：高岭石、伊利石、微 小的碳酸盐矿物等。 3、酸化造成的化学沉淀 储层酸敏性： 如，氢氟酸＋含钙矿物（方解石等）→氟化钙↓ 盐酸＋含铁矿物→氢氧化铁凝胶↓
2、流体分析 分析不同流体化学成分，预测化学结垢的可能性 流体种类： 地层流体―地层水 外来流体―注入水、工作液（泥浆滤液、射孔液等）
3、水敏性预分析
(1)岩石的膨胀试验 测定方法：样品―一定量通过100目筛网的粉碎岩样 •量筒法：比较简单。将粉碎岩样放入量筒，注入液体(水、处 理剂溶液或泥浆滤液等)，定时记录岩样体积，直到膨胀达到 平衡，求出样品膨胀率。