【導(dǎo)讀】第一節(jié)保護(hù)油氣層的重要性及主要內(nèi)容???????油氣層損害的實(shí)質(zhì)包括絕對(duì)滲透率下降和相對(duì)滲透率下降。此問(wèn)題，川中會(huì)戰(zhàn)時(shí)，就提出鉆井液密度不宜過(guò)高，以免壓死油氣層。對(duì)近井地帶的油氣層損害，對(duì)鉆開(kāi)油氣層鉆井液的密度和濾失量也提出了嚴(yán)格要求。探明原油儲(chǔ)量上千萬(wàn)噸，天然氣幾十億立方米。此外，在鉆井完井過(guò)程中，如果油氣層受到鉆井液、完。從而影響油氣層的判別，有時(shí)誤把油氣層判斷為水層，從而影響油氣儲(chǔ)量的正確計(jì)算。射孔試油過(guò)程中排出鉆井液３７ｍ３后基本上出純油，日產(chǎn)油，水，等油區(qū)的13個(gè)油田試驗(yàn)此項(xiàng)配套技術(shù)，油氣井產(chǎn)量普遍有所提高。區(qū)1383口井上推廣應(yīng)用，油井產(chǎn)量亦得到較大幅度的提高。為了減少對(duì)油層的損害，該油田鉆井時(shí)采取屏。蔽暫堵鉆井液技術(shù)，每口井鉆井液費(fèi)用僅增加10000元。樣可以收到較好的效果。例如遼河沈95塊是低滲透油

　　

【正文】 料基本一致，典型結(jié)果見(jiàn)表３－９。 四、儲(chǔ)層敏感性預(yù)測(cè)軟件介紹 １． 軟件的主要功能 用該預(yù)測(cè)軟件，僅需要鑄體薄片分析、Ｘ射線衍射分析、孔隙度、滲透率和地層水礦化度等比較容易取得的儲(chǔ)層分析資料，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)，同時(shí)或分別快速確定出砂巖儲(chǔ)層的下列五種敏感性和相應(yīng)的置信概率： （１）儲(chǔ)層的水敏性和為該水敏程度的置信概率； （２）模擬地層水儲(chǔ)層的速敏性和為該速敏程度的置信概率； （３ ）儲(chǔ)層的鹽敏性和為該鹽敏程度的置信概率； （４）儲(chǔ)層的鹽酸酸敏性和為該鹽酸酸敏程度的置信概率； （５）儲(chǔ)層的土酸酸敏性和為該土酸酸敏程度的置信概率。 ２． 軟件的主要特點(diǎn) 概括來(lái)說(shuō)，該軟件有以下幾方面的特點(diǎn)： （１）預(yù)測(cè)儲(chǔ)層敏感性所需的 儲(chǔ)層資料 比較容易取得。 （２）可以比較容易地與其他軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 （３） 預(yù)測(cè)儲(chǔ)層敏感性比較齊全 ，可預(yù)測(cè)常用的 五種重要儲(chǔ)層敏感性 。 （４）用該軟件預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的敏感性，速度快、可以節(jié)省大量天然巖心和人力及實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。 （５）該預(yù)測(cè)軟件的可靠性很高；用多種方法檢驗(yàn)表明，預(yù)測(cè)軟件有很高 的可靠性， 預(yù)測(cè)的符合率最高為９６％，平均為８７％左右。 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證也表明：預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性，有些預(yù)測(cè)結(jié)果值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果值非常接近，進(jìn)一步證明預(yù)測(cè)軟件的準(zhǔn)確性很高。 （６）預(yù)測(cè)軟件運(yùn)行于Ｗｉｎｄｏｗｓ環(huán)境，具有豐富的幫助功能，操作靈活、方便，界面很好。 （７）預(yù)測(cè)軟件中進(jìn)行了多處智能化處理和糾錯(cuò)處理，可保證軟件操作簡(jiǎn)便和可靠。 （８）預(yù)測(cè)軟件可以在常用的軟、硬件環(huán)境下運(yùn)行。 中國(guó)石油天然氣股份有限公司中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院鉆井所已經(jīng)研究成功上述軟件。此軟件的正式中文名稱為： 砂巖儲(chǔ)層敏感性快速預(yù)測(cè)軟件 ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓＶ２．０。本軟件的正式英文名稱為：ＲｅｓｅｒｖｏｉｒＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＰｒｅｄｉｃ ｔｉｏｎＳｏｆｔｗａｒｅｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓＶ２．０，簡(jiǎn)稱 RESPRES for Windows 。本軟件的發(fā)行形式為 ，軟件狗一個(gè)，使用說(shuō)明書(shū)一本。石油大學(xué)石油工程系亦已開(kāi)發(fā)出相同功能的砂巖敏感性快速預(yù)測(cè)軟件。 第四章 油氣層損害機(jī)理 油氣層損害機(jī)理 就是油氣層損害的 產(chǎn)生原因 和 伴隨損害發(fā)生的物理、化學(xué)變化過(guò)程 。機(jī)理研究工作必須建立在 巖心分析技術(shù) 和 室內(nèi)巖心流動(dòng)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ，以 及有關(guān) 現(xiàn)場(chǎng)資料分析 的基礎(chǔ)上，其目的在于認(rèn)識(shí)和診斷油氣層損害 原因 及損害 過(guò)程 ，以便為推薦和制定各項(xiàng)保護(hù)油氣層和解除油氣層損害的技術(shù)措施提供科學(xué)依據(jù)。油氣層損害的 實(shí)質(zhì) 就是 有效滲透率的下降 。有效滲透率的下降包括 絕對(duì)滲透率的下降 （即滲流空間的改變）和 相對(duì)滲透率的下降 。 滲透空間的改變 包括： 外來(lái)固相侵入 、 水敏性損害 、 酸敏性損害 、 堿敏性損害 、 微粒運(yùn)移 、 結(jié)垢 、 細(xì)菌堵塞 和 應(yīng)力敏感損害 ； 相對(duì)滲透率的下降 包括： 水鎖 、 賈敏 、 潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)和 乳化堵塞 （詳見(jiàn)本章第二節(jié)） 為什么油氣層會(huì)發(fā)生損害呢？ 在油氣層被 鉆開(kāi)之前 ，它的 巖石 、 礦物 和 流體 是在一定 物理、化學(xué)環(huán)境 下處于一種 物理、化學(xué)的平衡狀態(tài) ；在被 鉆開(kāi)以后 ， 鉆井、完井、修井、注水和 增產(chǎn) 等作業(yè)或生產(chǎn)過(guò)程都可能 改變?cè)瓉?lái)的環(huán)境條件 ， 使平衡狀態(tài)發(fā)生改變 ，這就可能 造成 油氣井 產(chǎn)能下降，導(dǎo)致油氣層損害 。所以，油氣層損害是在 外界條件影響下 油氣層 內(nèi)部性質(zhì)變化 造成的，即可將油氣層損害原因分為 內(nèi)因和外因 。凡是受外界條件影響而導(dǎo)致油氣層滲透性降低的油氣層內(nèi)在因素，均屬油氣層潛在損害因素（內(nèi)因） ，它包括 孔隙結(jié)構(gòu) 、 敏感性礦物 、 巖石表面性質(zhì) 和 流體性質(zhì) 。在施工作業(yè)時(shí)，任何能夠引起油氣層 微觀結(jié)構(gòu) 或 流體原始狀態(tài) 發(fā)生改變，并使油氣井 產(chǎn)能降 低 的 外部作業(yè)條件 ， 均為油氣層損害外因， 它主要指 入井流體性質(zhì) 、 壓差 、 溫度 和 作業(yè)時(shí)間 等 可控因素 。為了弄清油氣層損害機(jī)理，不但要弄清油氣層損害的內(nèi)因和外因，而且要研究 內(nèi)因在外因作用下產(chǎn)生損害的過(guò)程 。 第一節(jié) 油氣層潛在損害因素 油氣層的潛在損害與其 儲(chǔ)滲空間特性 、 敏感性礦物 、 巖石表面性質(zhì) 和 流體性質(zhì) 有關(guān)，下面就討論各因素對(duì)油氣層損害的影響。 一、油氣層儲(chǔ)滲空間 油氣層的儲(chǔ)集空間主要是 孔隙 ，滲流通道主要是 喉道 ，喉道是指 兩個(gè)顆粒間連通的狹窄部分 ，是易受損害的 敏感部位 。 孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其連通關(guān)系 ，稱為油氣 層的 孔隙結(jié)構(gòu) 。對(duì)于 裂縫型儲(chǔ)層 ，天然裂縫既是 儲(chǔ)集空間 又是 滲流通道 。根據(jù)基塊孔隙和裂縫的滲透率貢獻(xiàn)大小，可以劃分出一些過(guò)渡儲(chǔ)層類型。 孔隙結(jié)構(gòu) 是從 微觀角度 來(lái)描述油氣層的儲(chǔ)滲特性，而 孔隙度與滲透率 則是從 宏觀角度 來(lái)描述巖石的儲(chǔ)滲特性。 １． 油氣層的孔喉類型 不同的顆粒 接觸類型 和 膠結(jié)類型 決定著 孔喉類型 ，一般將油氣層孔喉類型 分為五種（圖４－１），并將孔喉特征與油氣層損害的關(guān)系列為表 4— 1。 ２． 油氣層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù) 孔喉類型 是從 定性角度 來(lái)描述油氣層的孔喉特征，而 孔隙結(jié)構(gòu) 參數(shù)則是從 定量角度 來(lái)描述孔喉特征。常用的 孔隙結(jié)構(gòu) 參數(shù) 有 孔喉大小 與 分布 、 孔喉彎曲程度 和 孔隙連通程度 。一般來(lái)說(shuō)， 它們與油氣層損害的關(guān)系為： （１） 在其它條件相同 的情況下， 孔喉越大 ，不匹配的 固相顆粒侵入的深度就越深 ，造成的固相損害程度可能就越大，但濾液造成的 水鎖 、 賈敏 等損害的可能性較小。 （２）孔喉 彎曲程度越大 ，外來(lái)固相 顆粒侵入越困難 ， 侵入深 度小 ；而地層 微粒 易在喉道中 阻卡 ，微粒 分散 或 運(yùn)移 的損害 潛力增加 ， 喉道越易受到損害。 （２） 孔隙 連通性越差 ，油氣層 越易受到損害 。 ３．油氣層的 孔隙度 和 滲透率 孔隙度 是衡量巖石 儲(chǔ)集空間多少 及 儲(chǔ)集能力大小 的參數(shù)， 滲透率 是衡量油氣 層巖石 滲流能力大小 的參數(shù)，它們是從 宏觀上 表征油氣層特性的兩個(gè)基本參數(shù)。其中與油氣層損害關(guān)系比較密切的是 滲透率 ，因?yàn)樗?孔喉的大小、均勻性和連通性 三者的共同體現(xiàn)。對(duì)于一個(gè)滲透性很好的油氣層來(lái)說(shuō)， 可以推斷它的孔喉較大或較均勻，連通性好，膠結(jié)物含量低 ，這樣它受固相侵入損害的可能性較大；相反，對(duì)于一個(gè)低滲透性油氣層來(lái)說(shuō)，可以推斷它的孔喉小或連通性差，膠結(jié)物含量較高，這樣它容易受到粘土 水化膨脹 、 分散運(yùn)移 及 水鎖 和 賈敏損害 。 二、油氣層的 敏感性礦物 １． 敏感性礦物的定義和特點(diǎn) 油氣層巖石骨架是由礦物構(gòu)成的，它們可以是 礦屑 和 巖屑 。從沉積物來(lái)源上講，有 碎屑成因 、 化學(xué)成因 和 生物成因 之分。儲(chǔ)層中的造巖礦物絕大部分屬于化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的類型，如石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物，不易與工作液發(fā)生物理和化學(xué)作用，對(duì)油氣層沒(méi)有多大損害。成巖過(guò)程中形成的 自生礦物 數(shù)量雖少，但易與工作液發(fā)生 物理和化學(xué)作用 ，導(dǎo)致油氣層滲透性顯著降低，這部分礦物就稱為 油氣層敏感性礦物 。它們的 特點(diǎn) 是 粒徑很小 （＜３７μｍ）， 比表面大 ， 且多數(shù)位于孔喉處 。因此它們必然優(yōu)先與外界流體接觸，進(jìn)行充分作用，引起油氣層敏感性損害。 ２． 敏感性礦物的類型 敏感性礦物的類型決定著其引起油氣層損 害的類型 。根據(jù)不同礦物與不同性質(zhì)的流體發(fā)生反應(yīng)造成的油氣層損害，可以將敏感性礦物分為四類： （１） 水敏和鹽敏 礦物：指油氣層中與礦化度不同于地層水和水相作用產(chǎn)生 水化膨脹 或 分散、脫落 等，并引起油氣層 滲透率下降 的礦物。主要有 蒙脫石 、 伊利石／蒙皂石間層礦物 和 綠泥石／蒙皂石間層礦物 。 （２） 堿敏 礦物：是指油氣層中與高 pH 值外來(lái)液作用產(chǎn)生 分散、脫落 或 新的硅酸鹽沉淀 和 硅凝膠體 ，并引起滲透率下降的礦物。主要有 長(zhǎng)石、微晶石英、各類粘土礦物和蛋白石 。 （ ３） 酸敏 礦物：是指油氣層中 與酸液作用 產(chǎn)生 化學(xué)沉淀 或 酸蝕后釋放出微粒 ，并引起 滲透率下降的礦物。酸敏礦物分為 鹽酸酸敏礦物 和 氫氟酸酸敏礦物 。 前者主要有 ：含鐵綠泥石、鐵方解石、鐵白云石、赤鐵礦、菱鐵礦和水化黑云母； 后者主要有 ：方解石、石灰石、白云石、鈣長(zhǎng)石、沸石、云母和各類粘土礦物。 （４） 速敏 礦物：是指油氣層中在高速流體流動(dòng)作用下 發(fā)生運(yùn)移 ， 并堵塞喉道的微粒礦物 。主要有 粘土礦物 及 粒徑小于３７μｍ的 各種非粘土礦物，如石英、長(zhǎng)石、方解石等等。 體，堵塞孔喉。 （３）橋接式：由毛發(fā)狀、纖維狀的伊利石搭橋于顆粒之間，流體極易將它沖碎，造成微粒運(yùn)移。 （４）孔隙充填式：粘土充填在骨架顆粒之 間的孔隙中，呈分散狀，粘土粒間微孔隙發(fā)育。以高嶺石、綠泥石為主呈這種產(chǎn)狀， 極易在高速流體作用下造成微粒運(yùn)移。 ４． 敏感性礦物的含量與損害程度的關(guān)系 一般說(shuō)，敏感性礦物 含量越高 ，由它造成的油氣層 損害程度越大 ；在其它條件相同的情況下，油氣層滲透率越低 ，敏感性礦物對(duì)油氣層造成 損害的可能性 和 損害程度 就 越大。 三、油氣層巖石的潤(rùn)濕性 巖石表面 被 液體潤(rùn)濕（鋪展） 的情況稱為巖石的 潤(rùn)濕性 。巖石的潤(rùn)濕性一般可分為 親水性 、 親油性 和兩性潤(rùn)濕 三大類。油氣層巖石的潤(rùn)濕性有以下作用： （１） 控制孔隙中油氣水分布 ；對(duì)于親水性巖石，水通常 吸附于顆粒表面或占據(jù)小孔隙角隅，油氣則占孔隙中間部位；對(duì)于親油性巖石，剛好出現(xiàn)相反的現(xiàn)象； （２） 決定著巖石孔道中毛管力的大小和方向 ，毛管力的方向總是 指向非潤(rùn)濕相一方 。當(dāng)巖石表面 親水 時(shí)，毛管力是 水驅(qū)油的動(dòng)力 ；當(dāng)巖石表面 親油 時(shí)，毛管力是 水驅(qū)油的阻力 ； （３） 影響著油氣層微粒的運(yùn)移 ，油氣層中流動(dòng)的流體潤(rùn)濕微粒時(shí)，微粒容易隨之運(yùn)移；否則微粒難以運(yùn)移。油氣層巖石的潤(rùn)濕性的前兩個(gè)作用，可造成 有效滲透率下降 和 采收率降低 兩方面的損害，而后一作用對(duì)微粒運(yùn)移有較大影響。 四、油氣層流體性質(zhì) １． 地層水性質(zhì) 劑發(fā)生鹽析。 ２． 原油性質(zhì) 原油性質(zhì)主要包括粘度、含蠟量、膠質(zhì)、瀝青、析蠟點(diǎn)和凝固點(diǎn)。原油性質(zhì)對(duì)油氣層損害的影響有：（１）石蠟、膠質(zhì)和瀝青可能形成有機(jī)沉淀，堵塞孔喉；（２）原油與入井流體不配伍形成高粘乳狀液，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)與酸液作用形成酸渣；（３）注水和壓裂中的 冷卻效應(yīng) 可以 導(dǎo)致石蠟 、 瀝青 在地層中 沉積 ，堵塞孔喉。 ３． 天然氣性質(zhì) 與油氣層損害有關(guān)的天然氣性質(zhì)主要是 Ｈ２Ｓ和ＣＯ２腐蝕氣體的含量和相態(tài)特征 。腐蝕氣體的作用是 腐蝕設(shè)備 造成 微粒堵塞 ，Ｈ２Ｓ在腐蝕過(guò)程中形成 ＦｅＳ沉淀 ，造成 井下 和 井口管線 的 堵塞 。相態(tài)特征主要是針對(duì)凝析氣藏 而言，當(dāng)開(kāi)采時(shí)壓差過(guò)大、或氣藏壓力衰竭時(shí)，井底壓力低于露點(diǎn)壓力，此時(shí)凝析液在井筒附近積聚，使氣相滲透率大大降低，形成 油相圈閉 。 五、油氣藏環(huán)境 地層損害是在特定的環(huán)境下發(fā)生的。 內(nèi)部環(huán)境 包括油 氣藏溫度 、 壓力 、 原地應(yīng)力 和 天然驅(qū)動(dòng)能量 ； 外部環(huán)境 有 工作液的流速 、 化學(xué)性質(zhì) 、 固相顆粒分布 、 壓差 、 流體的溫度 等。油氣層潛在損害因素相對(duì)一個(gè)特定的時(shí)間段而言，是油氣層的固有特性。當(dāng)油氣層被鉆開(kāi)以后，由于受 外界條件 的影響，它的 孔隙結(jié)構(gòu) 、敏感性礦物 、 巖石潤(rùn)濕性 和 油氣水性質(zhì) 都會(huì)發(fā)生變化。因 此油氣層潛在損害因素在 不同的生產(chǎn)作業(yè)階段可能 是動(dòng)態(tài)變化的。 第二節(jié) 外因作用下引起的油氣層損害 上一節(jié)介紹的油氣層潛在損害因素， 沒(méi)有外因作用來(lái)誘發(fā)它們，它們自身不可能造成油氣層損害 。因此油氣層損害機(jī)理的關(guān)鍵是研究 外因如何誘發(fā)內(nèi)因起作用而造成油氣層損害 。在各個(gè)生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中由外因誘發(fā)造成的油氣層損害機(jī)理是各種各樣的。本節(jié)僅介紹各生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)中油氣層損害機(jī)理的共性，對(duì)各種具體作業(yè)環(huán)節(jié)中油氣層損害的特殊性將在后面有關(guān)章節(jié)介紹。 一、外界流體進(jìn)入油氣層引起的損害 歸納起來(lái)，外界流體進(jìn)入油氣層可引起如下四方面的損害。 １． 流體中固相顆粒堵塞油氣層造成的損害 入 井流體常含有兩類固相顆粒：一類是為達(dá)到其性能要求而加入的 有用顆粒 ，如 加重劑 和 橋堵劑 等；另一類是 巖屑 和 混入的雜質(zhì) 及 固相污染物質(zhì) ，它們是 有害固體 。固相堵塞損害的機(jī)理是：當(dāng)井眼中流體的液柱壓力大于油氣層孔隙壓力時(shí)，固相顆粒就會(huì)隨液相一起被壓入油氣層，從而縮小油氣層孔道半徑，甚至堵死孔喉造成油氣層損害。 影響外來(lái)固相顆粒對(duì)油氣層的 損害程度 和 侵入深度 的因素有： （１）固相顆粒粒徑與孔喉直徑的匹配關(guān)系； （２）固相顆粒的濃度； （３）施工作業(yè)參數(shù)如壓差、剪切速率和作業(yè)時(shí)間。 外來(lái)固相顆粒對(duì)油氣層的 損害有以下特點(diǎn) ： （１ ）顆粒一般在 近井地帶 造成較嚴(yán)重的損害； （２）顆粒粒徑小于孔徑的十分之一，且濃度較低時(shí)，雖然顆粒侵入深度大，但是損害程度可能較低；但此種損害程度會(huì) 隨時(shí)間的增加而增加 ； （３）對(duì)中、高滲透率的砂巖油氣層來(lái)說(shuō)，尤其是 裂縫性油氣層 ，外來(lái)固相顆粒侵入油氣層的深度和所造成的損害程度相對(duì)較大。應(yīng)用辯證的觀點(diǎn)可在一定條件下將固相堵塞這一不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素，如當(dāng)顆粒粒徑與孔喉直徑匹配較好，濃度適中，且有足夠的壓差時(shí)，固相顆粒僅在井筒附近很小范圍形成嚴(yán)重堵塞（即低滲透的內(nèi)濾餅），這樣就限制了固相和液相的侵入量，從而降低損 害的深度。 ２． 外來(lái)流體與巖石不配伍造成的損害 １）水敏性損害 若進(jìn)入油氣層的外來(lái)液體與油氣層中的水敏性礦物（如蒙脫石）不配伍時(shí)，將會(huì)引起這類礦物水