西南大学(已有10试题)

欢迎大家光临大家好第四章油气层损害机理第一节油气层损害机理的研究方法第二节油气层潜在损害因素第三节外来流体与油气层岩石的作用第四节外来流体与油气层流体的作用第五节工程因素和油气层环境条件变化造成的损害第六节碳酸盐岩油气层损害机理第一节油气层损害机理的研究方法油气层损害机理：油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。（1）要求：机理研究工作必须建立在岩心分析技术和室内岩心流动评价实验结果，以及有关现场资料分析的基础上。（2）目的：在于认识和诊断油气层损害原因及损害过程，以便为推荐和制定各项保护油气层和解除油气层损害的技术措施提供科学依据。第一节油气层损害机理的研究方法油气层损害的实质就是有效渗透率的下降，包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变）和相对渗透率的下降。渗流空间的改变包括：外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感性损害。相对渗透率的下降包括：水锁、贾敏损害、润湿反转和乳化堵塞。第一节油气层损害机理的研究方法为什么油气层会发生损害呢？在油气层被钻开之前，它的岩石、矿物和流体是在一定物理化学环境下处于一种物理化学的平衡状态；在被钻开之后，钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都可能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能使油气井产能下降，导致油气层损害。所以，油气层损害是在外界条件影响下油气层内部性质变化造成的，即可将油气层损害原因分为内因和外因。第一节油气层损害机理的研究方法一、油气层损害的内外因内因：凡是受外界条件影响而导致油气层渗透率降低的油气层内在因素，均属油气层潜在损害因素，即内因。它是油气层本身固有的特性，主要包括：岩石的岩性、物性及流体性质。第一节油气层损害机理的研究方法外因：在施工作业时，任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为油气层损害外因，主要指入井流体性质、作业压差、温度、和作用时间等可控因素。内因是油气层被损害的客观条件，称为油气层的潜在损害因素。这些潜在损害因素只有在一定外因作用下才产生油气层损害，所以，为了弄清油气层损害机理，不但要弄清油气层损害的内因和外因，而且还要研究内因在外因作用下产生损害的过程。第一节油气层损害机理的研究方法二、油气层损害的分类1.外来固相颗粒的堵塞与侵入；2.工作液滤液侵入及不配伍的注入流体造成的敏感性损害；3.油气层内部微粒运移造成的油气层损害；4.出砂；第一节油气层损害机理的研究方法5.细菌堵塞；6.乳化堵塞；7.无机垢堵塞；8.有机垢堵塞；9.铁锈及腐蚀产物的堵塞；10.地层内固相沉淀的堵塞。第一节油气层损害机理的研究方法三、油气层损害机理的研究方法1.研究油气藏类型和油气层剖面，在岩相学、岩类学方面搞清油气层潜在损害因素；2.用岩心做岩矿分析测定、油气层敏感性实验，岩心静态和动态流动实验和一些模拟实验、单项实验，以及对比评价实验；第一节油气层损害机理的研究方法3.通过对各种生产作业的现场资料进行调查研究、综合统计和分类整理得出经验性、规律性的认识；4.通过物理模型和数值模拟等理论研究和应用人工智能专家系统的方法对油气层损害机理进行深入的研究、诊断和处理。第二节油气层潜在损害因素油气层的潜在损害与其储渗空间、敏感性矿物、岩石表面性质有关。一、油气层的储渗空间油气层的储集空间主要是孔隙，渗流通道主要是喉道。孔隙是骨架颗粒包围着的较大的空间，而喉道仅仅是两个颗粒间连通的狭窄部分或两个较大空间之间的收缩部分。Porespace(volume)Rock(volume)POROSITYPorosityistheratioofporevolumetothetotalrockvolume.Expressedasapercent.Fluidflow(rate)PERMEABILITYPermeabilityistherateatwhichthefluidmovesthroughtheinter-connectedporespacesorfracturesintherock.MeasuredindarciesShalesandsandsareporous.Theporespacesinsands&shalesarethespaceoccupiedby“in-situ”formationfluids.Sandpermeabilityisgenerallyhigh,dependantuponcementation,grainsize&compaction.Shalepermeabilityisgenerallyminimal.ImportanceofminimisingfiltrateinvasionPorosity&PermeabiltyofShaleandSand第二节油气层潜在损害因素喉道的大小、分布，以及它们的几何形态是影响油气层储集能力、渗透特性的主要因素。孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系，称为油气层的孔隙结构。孔隙结构是从微观角度来描述油气层的储渗特性，而孔隙度和渗透率则是从宏观角度来描述油气层的储渗特性。第二节油气层潜在损害因素1、油气层的储渗空间的类型和孔隙结构（1）砂岩储层的孔隙类型和孔隙结构①四种基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、微孔隙及裂隙。储层中常以前三种为主，裂隙可与其它任何孔隙共生。第二节油气层潜在损害因素A.粒间孔：颗粒相互支撑，胶结物含量少，孔隙位于颗粒及胶结物之间。以这类孔隙为主的砂岩储集层孔隙大、喉道粗、连通性好。一般都具有较大的孔隙度(20%)与渗透率(100×10-3m2)。因此，这类储层具有较好的储集性与渗透性。B.溶蚀孔：由于碳酸盐岩、长石、硫酸盐岩或其它易溶矿物溶解而成。具有这类溶孔的砂岩储层的储渗性质变化很大，取决于溶蚀孔隙的大小及孔隙间的连通性。如果溶蚀孔隙孤立不连通，则渗透性差。如果溶蚀孔隙彼此连通性很好，则渗透性较好。第二节油气层潜在损害因素C.微孔隙：孔隙直径小于0.5m，多出现在含较多粘土矿物的砂岩中，其特征常常是高比表面积、小孔径、低渗透率、高束缚水饱和度。D.裂隙：裂隙是由于构造应力作用而形成。一般宽度为几微米到几十微米。裂隙孔隙度最多提供百分之几的储集空间，但可大大提高储集岩的渗透能力。第二节油气层潜在损害因素②砂岩储层的孔隙和喉道组合——孔隙结构每一条喉道可以连通两个孔隙，而每一个孔隙至少可以和两条以上的喉道相连接，最多的可以与六条和八条连通。主要喉道的形状和大小控制着孔隙的储集性和渗透性，也是易受损害的敏感部位。不同砂粒接触类型和胶结类型影响着孔隙喉道的类型，常见的孔隙喉道类型有以下五种：第二节油气层潜在损害因素缩径喉道点状喉道管束状喉道第二节油气层潜在损害因素（2）碳酸盐岩的储渗空间类型主要有孔洞型、裂缝型、孔洞-裂缝型。A.孔洞型：这种储集空间通常是以粒间孔隙、粒内孔、晶间孔、溶模、溶孔、溶洞等溶解孔隙为主构成。喉道是运移通道，也是易受损害部位。第二节油气层潜在损害因素B.裂缝型：这种储集空间主要为数量不等的构造裂缝，而孔隙、溶洞则占次要地位。运移通道主要为裂缝。C.孔洞－裂缝型：这种类型的储渗空间较为常见，油气主要存在于孔洞、孔隙中，而裂缝为主要运移通道。第二节油气层潜在损害因素2、油气层岩石的孔隙结构参数孔喉类型是从定性角度来描述油气层的孔喉特征，而孔隙结构参数则是从定量角度来描述孔喉特征。通过分析、比较孔隙结构参数，可以判断油气层受损害的可能性大小。常用的孔隙结构参数有：（1）喉道大小与分布：主要的喉道参数有第二节油气层潜在损害因素Rz：主要流动喉道半径平均值；Rd：最大连通喉道半径；Rm：喉道半径平均值；R50：孔喉中值。以上参数越大，说明孔喉越大，在其它条件相同的情况下，不匹配的固相颗粒侵入的深度就越大，造成的固相损害程度可能就越大，但滤液造成的水锁效应、贾敏效应等损害的可能性就越小。第二节油气层潜在损害因素（2）孔喉弯曲程度：孔喉弯曲程度常用结构系数F来表示，F越大，弯曲程度越大，喉道越易受到损害。华北油田对渗透率值在(10~100)×10-3m2范围内的结构系数进行如下分类：F0.1平直型喉道0.1F1较平直喉道F1弯曲喉道第二节油气层潜在损害因素（3）孔隙连通程度：可用以下三个参数表示。①最小未饱和孔隙体积百分数Smin：Smin越小连通程度越好，Smin可从毛管压力曲线获得。②褪汞效率We：We越大，连通程度越好。③孔喉配位数：孔喉配位数即与一个孔隙连通的喉道数，可由孔隙铸体薄片统计计算求得。配位数越小，孔隙间连通程度越差。一般来说，孔隙连通性越差，越易受到损害。第二节油气层潜在损害因素3、油气层的孔隙度和渗透率孔隙度是衡量岩石储集空间多少及储集能力大小的参数。孔隙度越大，储集空间及储集能力越大。而渗透率是衡量油气层岩石渗流能力大小的参数，渗透率越大，岩石的渗流能力越大。所以它们是宏观上表征油气层特性的两个基本参数。第二节油气层潜在损害因素其中与油气层损害关系比较密切的是渗透率，因为它是孔喉的大小、均匀性和连通性三者的共同体现。渗透性很好的油气层：它的孔喉较大或较均匀，连通性好，胶结物含量低，这样它受固相侵入损害的可能性较大。低渗透性油气层：它的孔喉小或连通性差，胶结物含量高，这样它容易受到粘土水化膨胀、分散运移及水锁和贾敏损害。第二节油气层潜在损害因素二、油气层的敏感性矿物我国油气层岩石大部分属于碎屑岩与碳酸盐岩。而碎屑岩储层中又以砂岩储层较多见，并且对砂岩储层的损害问题研究较多。其中一个重要问题就是储层敏感性（指油气层损害的发生对外界诱发条件的敏感程度），其主体物质就是敏感性矿物。第二节油气层潜在损害因素1、敏感性矿物的定义和特点油气层孔隙空间周围是由不同的岩石和矿物构成的，其中一部分岩石和矿物呈惰性，不易与流体发生物理和化学作用，因此它们对油气层没有多大损害。另一部分矿物易与流体发生物理、化学和物理化学作用，并导致油气层渗透率大幅度降低，这部分矿物就称为油气层敏感性矿物。特点：粒径很小(37m)，比表面积大，且多数位于孔喉处。第二节油气层潜在损害因素2、敏感性矿物的类型敏感性矿物的类型决定着其引起油气层损害的类型。根据不同矿物与不同性质的流体发生反应造成的油气层损害类型，可以将敏感性矿物分为四类。（1）速敏性矿物：是指油气层中在高速流体流动作用下发生运移(包括分散运移和颗粒运移)，并堵塞喉道的微粒矿物。主要有粘土矿物及粒径小于37m的各种非粘土矿物，如固结不紧的微晶、石英、长石、方解石等。（2）水敏和盐敏矿物：指油气层中与矿化度不同于地层水的水相作用产生水化膨胀或去水化、破裂、脱落等，并引起油气层渗透率下降的矿物。主要有蒙脱石、伊利石/蒙脱石间层矿物和绿泥石/蒙脱石间层矿物。第二节油气层潜在损害因素（3）碱敏矿物：指油气层中与高pH值的外来液体作用造成分散、脱落或产生新的硅酸盐沉淀和硅胶，并引起渗透率下降的矿物。主要有长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石。（4）酸敏矿物：指油气层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出微粒，产生运移堵塞孔喉，并引起渗透率下降的矿物。酸敏矿物分为盐酸酸敏和氢氟酸酸敏矿物。前者主要有含铁绿泥石、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、菱铁矿和水化黑云母；后者主要有石灰石、白云石、钙长石、沸石和各类粘土矿物。第二节油气层潜在损害因素3、敏感性矿物的产状敏感性矿物的产状是指敏感性矿物在含油气岩石中的分布位置和存在状态，产状对油气层损害有较大影响。敏感性矿物有四种产状类型，它们与油气层损害的关系如下：（1）薄膜式：粘土矿物平行于骨架颗粒排列，呈部分或全部包覆基质颗粒状，这种产状以蒙脱石和伊利石为主。流体流经它时阻力小，一般不易产生微粒运移，但这类粘土易产生水化膨胀，减小孔喉，甚至引起水锁损害。第二节油气层潜在损害因素（2）栉壳式：粘土矿物叶片垂直于颗粒表面生长，表面积大，又处于流体通道部位，呈这种产状以绿泥石为主。流体流经它时阻力大，因此极易受高速流体的冲击，然后破裂形成颗粒随流体而运移。若被酸蚀后，形成Fe(OH