油气层保护

1.油气层损害的基本概念

钻井与完井的最终目的在于钻开储层并形成油气流动的通道，建立油气井良好的生产条件。任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象均称为对油气层的损害，严重的油气层损害将极大的影响油气井的产能。

油气层损害的主要表现形式为油气层渗透率的降低，包括油藏岩石绝对渗透率和油气相对渗透率的降低。渗透率降低越多，油气层损害越严重。

一方面，油气层损害是不可避免的。在钻井、完井、修井、实施增产措施和油气开采等各个作业环节中，均可能由于工作流体与储层之间物理的、化学的或者生物的相互作用而破坏储层原有的平衡状态，从而增大油气流动的阻力。但另一方面，油气层损害有时可以控制的。通过实施保护油气层、防止污染的技术和措施，完全可以将油气层损害降低至最低限度。

油气层损害一词来源于国际上的通用词“Formation Damage”,亦可译为储层损害。保护油气层一词来源于通用词“Formation Damage Control”,即对油气层损害的控制。

在储层油气流入井底的过程中，压力损失主要集中在井底附近的近井壁带。该区域内油气通道连通条件和渗透性的好坏，即被污染的程度或者受保护的效果，对油气井的产能影响很大。因此，保护油气层主要是指可能防止近井壁带的油气层受到不应有的损害。

2.保护油气层涉及的技术范围

油气层损害的原因是十分复杂的，认识油气层损害需要多学科、多专业的知识，实施保护油气层技术需要油田各生产部门，包括地质、钻井、测井、试油、开发采油和井下作业等多个部门的团队协作。可以认为，保护油气层技术是一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气生产过程的系统工程。因此，该技术包括的技术范围较广，归纳起来主要有以下八方面内容：

（1）岩心分析、油气水分析和测试技术

（2）油气层敏感性和工作液损害室内评价技术

（3）油气层损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损害因素和保护油气层技术

（5）完井过程中的油气层损害因素和保护油气层技术

（6）油气田开发生产中的油气层损害因素和保护油气层技术

（7）油气层损害现场现场诊断和矿场评价技术

（8）保护油气层总体效果评价和经济效益综合分析技术

以上内容组成了一项配套技术。每项内容既是相对独立的，又是相互关联的。

3.油气层损害的评价方法

1.岩心分析

岩心分析（Core Analysis）是认识油气层地质特征的必要手段。油气层的敏感性评价、损害机理的研究、对油气层损害的综合诊断和保护油气层技术方案的制定等都必须建立在岩心分析的基础之上。因此，岩心分析是保护油气层技术中不可缺少的基础工作。

岩心分析的主要目的是，全面认识油藏岩石的物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、产状、含量及分布特点，确定油气层潜在的损害的类型、程度及原因，从而为各项作业中保护油气层工程方案的设计提供依据和建议。岩心分析有多种

实验手段，其中岩相学分析的三项常规技术分别是：

（1）X-射线衍射（XRD）分析

X-射线衍射分析是根据晶体对X-射线的衍射特性来鉴别物质的方法。由于绝大多数岩石矿物都是结晶物质，因此该项技术已成为鉴别储层内岩石矿物的重要手段。

（2）薄片分析

薄片分析技术主要用于测定油藏岩石中骨架颗粒、基质和胶结物的组成和分布，描述空隙的类型、性质及成因，了解敏感性物质矿物的分布及其对油气层可能引起的损害。此外，薄片分析还有助于对测井资料进行校正。

(3)扫描电镜（SEM）分析

扫描电镜分析能提供孔隙内充填物的矿物类型、产状和含量的直观资料，同时也是研究孔隙结构的重要手段。扫描电镜由电子系统、扫描系统、信息检测系统、真空系统和电源系统等部分组成。利用细聚焦的电子束在岩样上逐点扫描，激发产生能够反映样品特征的信息并调制成像。

2.油气层敏感性评价

油气层敏感性评价是指通过岩心流动实验对油气层的速敏、水敏、盐敏、碱敏和酸敏性强弱及其所引起的油气层损害程度进行评价，通常简称为五敏实验。（1）速敏评价实验

油气层的速敏性是指在钻井、完井、试油、注水、开采和实施增产措施等作业或生产过程中，流体的流动引起油气层中的微粒发生运移，致使一部分孔喉被堵塞而导致油气层渗透率下降的现象。实验表明，微粒运移只有当流速达到一定程度时才发生，并且运移程度随流速增加而加剧。进行速敏性评价的目的，一是确定导致微粒运移开始发生的临界流速；二是为后面将要进行的水敏、盐敏、碱敏和酸敏实验以及其他各种损害评价试验提供合理的实验流速。一般情况下，速敏评价实验时需要首先进行的，所有后面评价试验的流速应低于临界流速，一般控制在临界流速的0.8倍。

对于采油井，速敏评价试验应选用煤油作为实验流体；对于注水井，则应使用地层水或者模拟地层水作为实验流体。通过测定不同注入速度下岩心的渗透率，判断储层岩心对流速的敏感性。对临界流速的判断标准为：若流量Q i-1对应的渗透率K i-1与流量Q i对应的渗透率K i之间满足下式：

〔（K i-1- K i）/ K i-1〕*100%≥5%

则表明已发生流速敏感，流量Q i-1即为临界流速，然后由临界流量求得临界流速(v c)

(2)水敏评价实验

在油藏条件下，油藏岩石中含有的粘土矿物与地层水处于相对平衡状态。但是，当某种与储层不相配伍的外来流体侵入后，这种平衡会受到破坏。所谓水敏，主要指矿化度较低的钻井液等外来流体进入地层后引起粘土水化膨胀、分散和运移，进而导致渗透率下降的现象。进行水敏评价的目的，就是对油藏岩石水敏性的强弱作出评价，并测定最终使储层渗透率降低的程度。

测定时，首先用地层水或模拟地层水测得岩心的渗透率K f,然后用次地层水（将地层水与蒸馏水按1：1比例相混合而得到）测得岩心的渗透率K sf,最后用蒸馏水测出岩心的渗透率K w，通常用K w和K f的比值来判断水敏程度，其评价标准见下表: