储层敏感性

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： “ (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
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 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
★★★★
钻杆 测试
★ ★★★
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
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 KL
KLA
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
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 ―
•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 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
4、酸敏性预分析 (1)酸溶分析 -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 (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
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、
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 •
概念：1、储层与外来流体发生各种物化作用使储层孔隙结 构和渗透性发生变化的性质。
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 酸源自文库过程中的化学沉淀 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
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、
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
•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。
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 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↓
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。 增加。
•V＞Vkmin：迁移微粒粒径过大、流速过大，冲击、破坏“桥堵”，渗透率
(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
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
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。
•速敏强度
IV
DK
c
Iv：速敏指数 Dk：渗透率伤害率 Vc：临界流速 Iv≥0.70 0.70＞Iv≥0.25 0.25＞Iv＞0.10 Iv≤0.10 Iv ≤0.05
速敏强度与速敏指数的关系 强速敏 中等偏强速敏 中等偏强速敏 弱速敏 无速敏
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-
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。 •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)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
(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
分析方法： •较疏松碎屑岩―筛析法、沉降法 •泥质外的胶结物― (5)常规物性分析 岩石孔隙度、渗透率、流体饱和度 低孔、 (6)毛管压力测定 Barkman & Davidson研究成果（1975）： 孔隙结构越差↑→储层损害↑
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）