【正文】 ，這種硅酸鹽可在適當(dāng)?shù)?PH 值范圍內(nèi)形成硅凝膠而堵塞孔道。高 PH 值的外來(lái)液體侵入儲(chǔ)層時(shí)，與其中的堿敏性礦物發(fā)生反應(yīng)造成分散、脫落、新的硅酸鹽沉淀和硅凝膠體生成，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透 率下降。儲(chǔ)層水敏性損害的規(guī)律有： ① 當(dāng)儲(chǔ)層物性相似時(shí)，儲(chǔ)層中水敏礦物含量越多，水敏性損害越大；② 當(dāng)儲(chǔ)層中水敏性礦物含量及存在狀態(tài)均相似時(shí)，高滲透儲(chǔ)層的水敏性損害比低滲透儲(chǔ)層的水敏性損害要低； ③ 外來(lái)流體的礦化 ① 度越低，引起儲(chǔ)層的水敏性損害越強(qiáng)； ④ 在外來(lái)流體礦化度相同的情況下，外來(lái)流體中含高價(jià)陽(yáng)離子的成分越多，引起儲(chǔ)層水敏性損害的程度越弱。 （ 1）水敏性損害。 注入水與儲(chǔ)層巖石不配伍 注水井傷害范圍及傷害程度模擬研究 11 注入流體與儲(chǔ)層巖石不配伍同樣會(huì)造成地層傷害。室內(nèi)巖樣流動(dòng)實(shí)驗(yàn)可以看作線性模型，實(shí)際地層以注水井為中心，應(yīng)用徑向流模型研究顆粒堵塞作用。由于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)是在小巖樣上進(jìn)行的，其結(jié)果不能直接用于預(yù)測(cè)注水過(guò)程礦場(chǎng)傷害程 度。 為此開(kāi)展了注水井固相懸浮物傷害模擬研究。但 Eric Van Oort 等人經(jīng)過(guò)進(jìn)一步深入研究認(rèn)為，上訴規(guī)律只有在液體流動(dòng)速度超過(guò) 10cm/min 的條件下才是正確的，在液體流速較低（小于 2cm/min）的時(shí)候，顆粒直徑在孔喉直徑三分之 一到四分之一的范圍內(nèi)，仍然會(huì)在地層內(nèi)橋堵而形成內(nèi)濾餅，而有天固相顆粒真正可以在較低流速下自由通過(guò)地層而不造成損害，可能是那些直徑大于孔喉直徑十四分之一的微粒。固體顆粒對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害程度與注入水中固相顆粒的粒徑和含量有關(guān) 。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知：當(dāng)注入水與地層水混合時(shí)，在較高地層溫度下 ，由于離子平西南石油大學(xué) 2020 屆（本科）畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 衡被破壞以及水的混合作用將產(chǎn)生結(jié)垢；油層孔隙內(nèi)結(jié)垢對(duì)儲(chǔ)層的滲透率有一定影響，對(duì)孔隙度的影響較?。挥蛯觾?nèi)結(jié)垢，使大孔徑孔隙數(shù)量減小，小孔徑數(shù)量增加；油層孔隙內(nèi)結(jié)垢程度較弱，但是對(duì)地層的傷害卻不容忽視，滲透率越低，傷害程度越大。注入水在注入井井筒流動(dòng)時(shí)，雖然沒(méi)有水額混合作用發(fā)生，但隨著深度增加，溫度、壓力亦相應(yīng)升高；注入水進(jìn)入油層后，由于熱擴(kuò)散 、水動(dòng)力擴(kuò)散及巖石非均質(zhì)導(dǎo)致的分散作用，在注水井近井地帶油層中產(chǎn)生一個(gè)熱過(guò)渡帶和油層內(nèi)部某處形成一個(gè)水混合帶，隨注水的不斷進(jìn)行，水混合帶向生產(chǎn)井方向推進(jìn)；生產(chǎn)井近井地帶和生產(chǎn)井井筒溫度變化不大，但壓力大幅度降低。 注入水與儲(chǔ) 層流體不配伍 注水過(guò)程中，外來(lái)流體所含流體進(jìn)入油氣層后，層內(nèi)的原始沉淀－溶解平衡被破壞而生成的、沉淀，使儲(chǔ)層結(jié)垢；如果進(jìn)入儲(chǔ)層流體不配伍，或地層溫度，壓力變化了，也有可能、引起有害的物理化學(xué)反應(yīng)，生成垢物質(zhì)，儲(chǔ)層孔隙內(nèi)結(jié)垢是引起注水井傷害的原因之一。因此注水過(guò)程中的儲(chǔ)層保護(hù)必須以預(yù)防為主。 由于注水過(guò)程是長(zhǎng)期行為，與常規(guī)的鉆井完井過(guò)程中的傷害相比，有它的一定特殊性。當(dāng)水驅(qū)前沿到達(dá)進(jìn)井區(qū)時(shí)，流速進(jìn)一步增大。但在高粘油流注水井傷害范圍及傷害程度模擬研究 9 的作用下，由于油流對(duì)束縛水膜形成較強(qiáng)的剪切作用，破壞儲(chǔ)層的物性。 巖石中的空隙微粒松散的吸附在骨架砂的表面，束縛水成為保護(hù)。 注入水傷害 儲(chǔ)層中的各種微粒或充填在孔壁和骨架砂的表皮上，當(dāng)水驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)時(shí)，微粒受到水動(dòng)力（分解為水平方向的推力、垂直方向的舉升力）及自身重力等機(jī)械力，同時(shí)還受到范德力以及帶電微粒表面存在雙層斥力 等化學(xué)力的雙重作用，并發(fā)生遷移。 修井傷害 修井傷害的形成原理： ① 地層巖石滲透率損壞和包括細(xì)菌和聚合物殘?jiān)趦?nèi)懸浮固體使孔眼產(chǎn)能傷害。 ⑤ 在生產(chǎn)過(guò)程中不適當(dāng)?shù)牡[石尺寸，導(dǎo)致礫石充填被地層顆粒侵入。 ③ 被防濾失材料侵入。 礫石充填傷害 礫石充填傷害的主要來(lái)源有： ① 在壓力起伏的過(guò)程中，礫石充填的不合理的鋪置。 ④ 當(dāng)欠平衡壓力被要求獲取無(wú)傷害的孔眼時(shí)，若該壓力被估計(jì)錯(cuò)誤的話，將會(huì)限制傷害的消除。 ② 由于液體中含有顆粒，中等正壓射孔產(chǎn)生一個(gè)相似效應(yīng)，并且在孔眼壁上形成一個(gè)致密的非滲透的餅。射孔是一個(gè)附加傷害的原因。但是，擠水泥用高壓則已經(jīng)被認(rèn)為是使地層破裂和漿液侵入的直接原因。 擠水泥 有研究指出，擠水泥很容易對(duì)高滲透砂巖儲(chǔ)層造成傷害。在此情況下很容易發(fā)生自由水的大量侵入。② 水泥濾液與富含鈣的原生水相 接觸，能引起碳酸鈣、氫氧化鈣或硅酸鈣水合物的沉淀。由水泥顆粒釋放出的鈣離子與井眼附近粘土進(jìn)行交換十分迅速。 水泥漿 粗的水泥顆粒大小分布范圍與高效降失水劑的應(yīng)用相結(jié)合，使水泥漿顆粒及濾液侵入受到限制然而，在三種情況下滲透率傷害仍能發(fā)生。隔離液濾液或水泥漿濾液的最大侵入深度是幾英寸，與幾英尺的泥漿濾液侵入相比可以忽略。這些液體侵入泥質(zhì) 地層將導(dǎo)致附加的就地粘土運(yùn)移和分散。在排出泥漿的過(guò)程中濾餅可能被部分破壞，若水泥預(yù)沖洗液失水性不好，地層巖石將受到濾液侵入高壓差下此侵入會(huì)增加。 固井傷害 清洗液與隔離液 在注水固井過(guò)程中，第一次注水泥作業(yè)的目的在于用堅(jiān)硬、致密和不滲透的水泥束密封環(huán)隙，以達(dá)到層間的完全隔離。 ③ 油基泥漿中用以穩(wěn)定油包水乳化泥漿的陽(yáng)離子乳化劑同時(shí)穩(wěn) 定在親油孔隙介質(zhì)中已趨向形成的就地乳液。因此，固相顆粒的侵入將更加嚴(yán)重。但油基泥漿的問(wèn)題也十分嚴(yán)重。其所引起的冷卻將激起石蠟或?yàn)r青質(zhì)的沉淀。高鹽度的水基泥漿能產(chǎn)生于地層鹽水反應(yīng)的濾液，沉淀出各種類型的鹽垢。分散劑能加劇粘土擾動(dòng)或沉淀在孔隙內(nèi)。 水基泥漿濾液可能具有低鹽度和高的 PH 值并可能含有分散劑和聚合物。 ② 高正壓。當(dāng)這些條件滿足后，由于不利的鉆井工藝過(guò)程造成高的泥漿濾餅滲透率、高的過(guò)平衡、地層與泥漿接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，最終迫使鉆井液泥漿侵入地層。 ⑥ 高鉆井液密度加大過(guò)平衡壓力。 ④ 低鉆速使濾餅破壞并延長(zhǎng)地層與鉆井液的接觸時(shí)間。 ② 地 層有微隙和天然裂縫。此類傷害造成的傷害范圍主要是在井眼周圍幾英寸，但滲透率的降低值可高達(dá)百分之九十以上。鉆井過(guò)程中的鉆井液所含懸浮物對(duì)地層是非常有害的，如：鉆屑、粘土、加重劑和降粘劑。本部分主要按照一口注水井的生命周期來(lái)敘述產(chǎn)生的地層傷害各機(jī)理。 ⑤ .評(píng)價(jià)該因素對(duì)注水井傷害程度和傷害范圍的影響情況。 ③ .對(duì)某一種機(jī)理建立注水井傷害程度和傷害范圍模擬模型。 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線 研究?jī)?nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)： ① .了解注水井各種傷害機(jī)理。其具體方法如下① 利用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料求解總表皮系數(shù)； ② 計(jì)算全井及層段完井程度表皮系數(shù) SPF；③ 計(jì)算全井及層段完井性質(zhì)表皮系數(shù) SPT； ④ 計(jì)算純污染總表皮系數(shù) Sd ； ⑤ 計(jì)算純污染總表皮系數(shù) Sd 和擬表皮系數(shù)在總表皮系數(shù)中的權(quán)數(shù)，考察純傷害對(duì)總表皮系數(shù)的貢獻(xiàn) ⑥ 計(jì)算分項(xiàng)傷害因素造成的表皮系數(shù)和傷害范圍；利用通過(guò)數(shù)學(xué)模擬研究所建立的各種傷害因素的傷害數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)分項(xiàng)傷害的傷害程度和傷害范圍。再利用 Hawkins 公式 ，優(yōu)化計(jì)算真表皮系數(shù)和污染半徑，從而利用污染帶滲透率、污染半徑和真表皮系數(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層傷害試井評(píng)價(jià)。 （ 1）試井資料擬合分析 傳統(tǒng)傷害試井評(píng)價(jià)即通過(guò)試井資料分析求取注水井傷害參數(shù)。 應(yīng)用模型 在實(shí)際進(jìn)行注水井傷害模擬中，需要對(duì)注水井傷害進(jìn)行宏觀的模擬，以求得實(shí)際地層傷害參數(shù)。 （ 4）考慮粘土質(zhì)地層膨脹和內(nèi)源、外源顆粒的模型（ Civan 等 1989， Ohen 和Civan 1991,1993）。 （ 3）堵塞 — 未堵塞平行路徑偏微分模型（ Gruesbeck 和 Collins 1982） 。但由于與孔喉尺寸相當(dāng)或大于孔喉的顆粒會(huì)被俘獲在孔隙介質(zhì)內(nèi)，所以離開(kāi)隔艙液流中的顆粒濃度應(yīng)是隔艙內(nèi)流體濃度的分?jǐn)?shù)，用顆粒傳輸效率因子表示。將一塊巖心劃分為 n 個(gè)隔艙。通 過(guò)物理模型的建立，計(jì)算顆粒濃度與孔隙度與時(shí)間關(guān)系。將孔隙介質(zhì)認(rèn)為是由 N 條連接巖心出入口且具相同平均水力等值直徑 D 的管子所代表的彎曲路徑組成。 基礎(chǔ)模型 為了求得傷害評(píng)價(jià)參數(shù)，需要建立微 觀基礎(chǔ)傷害模型，為實(shí)際地層傷害宏觀評(píng)價(jià)打下基礎(chǔ)。即存在一個(gè)附加壓降，這個(gè)附加壓注水井傷害范圍及傷害程度模擬研究 3 降就稱為表皮效應(yīng)，表示無(wú)限薄表皮區(qū)上的壓降。現(xiàn)有的定量分析污染程度的最簡(jiǎn)單、最流行的方法就是表皮系數(shù)法。 目前國(guó)內(nèi)外用于評(píng)價(jià)儲(chǔ)層傷害程度和傷害范圍的參數(shù)主要有：表皮系數(shù)、污染指數(shù)、流動(dòng)效率、產(chǎn)能比、有效半徑、堵塞比等。 注水井傷害評(píng)價(jià)參數(shù) 注水井傷害程度和傷害范圍是相互聯(lián)系的、相互影響的。油藏中地層傷害有三種基本作用：物理化學(xué)作用，化學(xué)作 用，水動(dòng)力作用，熱力作用，生物作用。 綜上，進(jìn)行注水井傷害范圍及傷害程度進(jìn)行模擬研究是非常重要的！ 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 注水井 傷害來(lái)源和分類 通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，對(duì)于注水井傷害機(jī)理分類，不同的專家有不同的分類方法，但都大同小異，本質(zhì)一樣。本文主要就是通過(guò)建立注水井傷害程度和傷害模型，編程計(jì)算以求得到給定條件下造成的傷害范圍和傷害程度。綜上，求解注水井傷害的三大評(píng)價(jià)參數(shù)的主要思路是：先按照注水井傷害原理建立較為準(zhǔn)確的模型并取得描述模型的方程，再運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程計(jì)算解出方程，即可以得到傷害半徑和傷害范 圍。但 西南石油大學(xué) 2020 屆（本科）畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 如果需要對(duì)傷害程度和傷害范圍進(jìn)行較為準(zhǔn)確定量描述，或者數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，手工計(jì)算就無(wú)法解決或者說(shuō)不可靠。為了求得以上三大參數(shù)，需要根據(jù)實(shí)際受傷害地層地質(zhì)模型建立數(shù)學(xué)模型。 所以，對(duì)注水井傷害進(jìn)行預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)對(duì)油藏開(kāi)發(fā)也具有必要性。所以，我們就就需要對(duì)注水井地層傷害做出預(yù)測(cè)，打下牢固的基礎(chǔ)。為了繼續(xù)有效的對(duì)地下儲(chǔ)層進(jìn)行開(kāi)采增加經(jīng)濟(jì)收益、避免污染地層，對(duì)地層傷害做出預(yù)測(cè)，評(píng)價(jià)、控制和防治是很重要的。 無(wú)論是工作中還是經(jīng)濟(jì)上 ，地層傷害都是不受歡迎的。 所以，對(duì)油田注水會(huì)造成地層傷害。 但注水會(huì)產(chǎn)生新的不利因素：由于工程因素，建設(shè)注水井的過(guò)程中可能會(huì)由于鉆井、固井射孔等污染地層；注水井投入生產(chǎn)中，又會(huì)由于工程或自然的因素致使注入水與儲(chǔ)層流體不配伍產(chǎn)生的垢沉淀堵塞地層、注入水與儲(chǔ)層巖石不配伍引起的粘土礦物膨脹 /分散 /運(yùn)移損害地層、注入水中懸浮物堵塞地層、速敏性地層內(nèi)部微粒運(yùn)移堵塞地層。注水是利用注水井把水注入油層，以補(bǔ)充和保持油層壓力。所以需要對(duì)油層人工補(bǔ)充能量，進(jìn)入二次采油階段。在油氣藏開(kāi)發(fā)中，利用地下原油天然能量的一次采油階段。最后著重對(duì)注水井傷害區(qū)滲透率呈指數(shù) 情況 建立數(shù)學(xué)模型，編制程序計(jì)算最終解出模型 ，求得給定真實(shí)表皮系數(shù)下的傷害半徑。本文對(duì) 兩 大參數(shù)如何在傷害過(guò)程中變化做了敘述，闡述了在傷害前后 兩 大參數(shù)是如何變化 的 。本文對(duì)注水井注水過(guò)程造成的地層做了大致的論述：注入水與地層水不配伍、注入水與地層巖石不配伍。 本文首先對(duì)造成注水井傷害的原因進(jìn)行研究分析，對(duì)注水井從開(kāi)鉆到注水各過(guò)程的傷害機(jī)理逐一進(jìn)行論述。 I 摘 要 注水井傷害是油層傷害的主要研究?jī)?nèi)容之一。注水井傷害研究的重點(diǎn)是評(píng)價(jià)注水井傷害程度和傷害范圍。區(qū)別于生產(chǎn)井的注水井傷害機(jī)理主要是注入水水質(zhì)問(wèn)題。 對(duì)注水井傷害評(píng)價(jià)的主要參數(shù)有表皮系數(shù)、滲透率、傷害半徑。 最后本文對(duì)運(yùn)用 兩 種常用的注水井 傷害建模方法進(jìn)行注水井傷害建模： 基于注水井傷害 機(jī)理 法、基于 試井求 表皮系數(shù)建模法。 關(guān)鍵詞： 注水井 ； 傷害范圍；傷害程度 、 模擬 計(jì)算 II Abstract Injector damage is the main research content of the formation damage. The emphasis of Injector damage diagnosis is to define the damage range and degree. Firstly,this article analyzed the origin of Injector damage and related the damage mechanisms from drilling to injection individually. Different from production well, the origin of injector damage include the quality of water injected: the water is match the fluid and formation. The main parameter to evaluate the damage range and degree are skin factor, peration and damage radius. The article described that how the three parameters change and affect the damage range and degree during the damage process. Then, the article described the two modeling methods used to evaluate damage range and degree: damage factor modeling and modeling base on skin factor. Lastly, for the purpose of obtaining the damage range and degree,the article specially mod