储层敏感性研究

第八章储层敏感性ReservoirSensitivity储层损害的原因和类型储层敏感性机理储层敏感性评价实例美国墨西哥湾下第三系增产措施：250gal15%HCI酸化产量:250桶/日10桶/日溶解：富铁绿泥石、铁方解石、黄铁矿等沉淀：胶状的Fe(OH)3钻井固井完井修井压裂酸化测试注液采油外来流体与储层发生接触当外来流体与储层矿物和流体不匹配（不配伍），将会发生各种物理、化学作用，导致储层渗流能力发生变化（主要是下降）。储层损害（伤害）地层损害（伤害）(reservoirdamage,formationdamage)储层敏感性：油气储层与外来流体发生各种物理或化学作用而使储层孔隙结构和渗透性发生变化的性质。储层对于各种类型地层伤害的敏感性程度。第一节储层损害的原因和类型钻井固井完井修井压裂酸化测试注液采油内因：储层本身的性质（岩性、孔隙结构、流体性质）外因：外来流体（工作液）固、液相性质（矿化度、速度、成分、PH、Eh）压差、温度、作用时间等内因和外因的综合作用一、外来颗粒的侵入和堵塞1.外来固相颗粒的侵入和堵塞钻井液、完井液、压井液等带来的颗粒添加的颗粒（保证密度、粘度、流变性）杂质（岩屑、沙粒等）从井壁、射孔孔道、裂缝进入储层，导致堵塞（在泥饼形成前，侵入深度可达10cm)与孔隙大小有关：对缝洞性储层影响大2.外来微粒的侵入和堵塞作业过程工作液滤液（如泥浆滤液）带来粘土、有机化合物等注入流体。侵入深度大，2~6m二、外来流体与岩石的相互作用1.粘土矿物的水化膨胀2.地层内部微粒迁移3.酸化过程中的化学沉淀外来流体使地层内一些粘土矿物发生水化、膨胀，堵塞孔喉。外来流体流动速度及压力波动使地层内部微粒发生迁移，堵塞孔喉，使渗透率降低，或疏通孔喉，使渗透率升高。速敏性酸化增产措施中，若配方不合适，或措施不当，酸化后可发生再沉淀，堵塞孔喉，使渗透率降低。三、外来流体与储层流体的不配伍性1.乳化堵塞2.无机结垢作业过程中使用添加剂，可能与地层流体发生化学反应，改变油水界面张力、润湿性等。降低相对渗透率形成乳化物，堵塞喉道、增加粘度，降低渗透率Ba,Ca,Fe,SrSO42-,CO32-堵塞孔喉（不易发现，不易处理）四、微生物作用3.有机结垢4.铁锈与腐蚀产物的堵塞高PH值流体进入储层外来流体使温度降低沥青析出石蜡析出，清蜡？注水或其它作业，将细菌和空气带入地层。外来细菌—好氧菌（吸氧）地层内部---厌氧菌（吐养）厚的细菌堵塞新陈代谢第二节储层敏感性机理水敏、盐敏、速敏、酸敏油气储层与外来流体发生各种物理或化学作用而使储层孔隙结构和渗透性发生变化的性质。一、储层水敏性1.概念当与地层不配伍的外来流体进入地层后，引起粘土矿物的水化、膨胀、分散、迁移，从而导致渗透率下降的现象。高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石伊/蒙混层、绿/蒙混层粘土矿物：高岭石伊利石绿泥石蒙脱石几无水化膨胀水化膨胀很弱水化膨胀弱水化膨胀最强水敏矿物？2.粘土矿物的膨胀性第一阶段：外表面水化（可逆）（4个水分子）第二阶段：内表面水化（不可逆，临界盐度）3.外来流体性质与临界盐度临界盐度二、储层速敏性储层因外来流体流动速度的变化引起地层内部微粒迁移，堵塞喉道，造成渗透率变化的现象。1.概念临界速度地层微粒开始移动，但未形成稳定“桥堵”与喉道微粒匹配的微粒开始移动，形成“桥堵”速度大，移动微粒数量骤然增加。增渗速敏中高渗储层，可直接进入增渗速敏。注入水长期冲刷，形成“大孔道”高速流体冲击“桥塞”，并使微粒带出岩石，导致渗透率增大。2.速敏矿物与地层微粒储层中的粘土矿物：速敏矿物：高岭石、毛发状伊利石膨胀后的水敏矿物：蒙脱石、伊蒙混层胶结不坚固的碎屑微粒：石英、长石等油层酸化处理后释放的碎屑微粒3.流体性质对速敏性的影响低盐度流体：水敏矿物水化、膨胀和分散，在较低流速下发生迁移。高PH值：减弱颗粒与基质间结构力，胶结差的地层微粒释放到流体中，使地层微粒增加。分散剂：钻井液是最强的粘土分散济，释放地层微粒盐度、PH值、分散剂4.多相流体共存及微粒润湿性对微粒迁移的影响（1）单相流体携带微粒迁移的情况（窄喉道处）（宽喉道处微粒保持悬浮时）宽：通、窄：堵，反向：解堵（2）油水两相共存的情况（含油区）当油层中油流动时，束缚水不流动，水湿的微粒也不流动微粒运动取决于表面润湿性和界面张力（3）油水分层流动的情况（由于压力波动，一般不形成稳定的桥堵）在油流区，水湿微粒受束缚水影响被约束不移动；在水流区水湿微粒会移动。（4）混性润湿微粒在油流中的迁移情况（当储层中的油流动时，微粒位于束缚水与油的油水界面处，微粒受油的拉力而沿油-水界面运动）加入油-水互溶剂时，会使得本来由于润湿性和界面张力控制而固定的微粒发生迁移作用。相反，发生解堵作用。（5）在注入油-水互溶剂时的微粒迁移情况发生迁移：堵塞孔隙；解堵三、储层酸敏性酸化液进入地层后，与地层中的酸敏矿物发生反应，产生沉淀或释放微粒，使地层渗透率下降的现象。酸敏矿物：HCl:含铁矿物（绿泥石、铁碳酸盐等）生成Fe(OH)3SiO2HF:高含钙矿物（如方解石、钙长石、沸石等）CaF2SiO2第三节储层敏感性评价潜在敏感性分析岩心流动试验与储层敏感性评价储层性质动态变化的空间规律研究一、潜在敏感性分析1.储层岩石基本性质的实验分析岩石薄片鉴定：提供基本性质X衍射分析：鉴定微小矿物扫描电镜分析：确定粘土矿物和胶结物类型粒度分析：并非所有粒度都运动常规物性分析：选择合适储层进行专项实验毛管压力分析：获取孔隙结构参数2.流体（成分）分析地层水、注入水、射孔液、泥浆滤液3.水敏性预分析粘土膨胀实验4.酸敏性预分析酸溶分析：酸溶失率，检验酸－岩反应过程中是否存在产生二次沉淀的可能性。浸泡观察：盐酸、土酸、氯化钾溶液、蒸馏水浸泡阳离子交换实验测定膨胀率测定阳离子交换容量二、岩心流动试验与储层敏感性评价1.速敏性流动实验与评价渗透率伤害率：Dk=(KL-KLA)/KLDk：渗透率伤害率；KL：伤害前岩样液体渗透率；KLA：伤害后岩样渗透率（最小值）临界速度速敏指数Iv=Dk/VcIv：速敏指数；Vc：临界流速。岩心长期水驱试验（模拟开发过程中微粒迁移情况）2.水敏性流动实验与评价水敏指数：Iw=(KL-K*w)/KLIw：水敏指数；KL：岩样水化膨胀前的液体渗透率，通常用标准盐水测得的渗透率；K*w：去离子水（或蒸馏水）测得的渗透率3.盐敏性流动实验与评价临界盐度(Sc)临界盐度越大，盐敏性越强4.酸敏性实验与评价酸敏指数：Ia=(Kw-Kwa)/KwIa：酸敏指数；Kw：地层水渗透率，Kwa：酸化后地层水渗透率----地层水驱替----注入酸（0.5~1.0孔隙体积倍数）----地层水驱替5.正反向流动试验运移敏感指数：Im=(Kmax-Kmin)/K反Im：运移敏感指数；Kmax：换向后渗透率最大值；Kmin：换向后渗透率最小值；K反：换向后的最终平衡渗透率值。无微粒运动：0.05有微粒运动0.05-0.25中等0.25-0.5严重0.56.体积流量评价试验体积敏感指数：Iq=(KL-KLp)/KL(流体低于临界流速，考察胶结物的稳定性）Iq：体积敏感指数；KL：用标准盐水或地层水测定的渗透率；KLp：用工作液测定的渗透率。7.系列流体评价试验评价储层经历开发过程所造成的损害，以及每种液体对储层的损害程度。敏感性流动实验中的注意事项（1）岩样柱塞钻取：避免用清水钻取岩样(人为破坏)，应用地层水或煤油；（2）岩样端面处理：用专用凿子处理岩样端面（防止碎屑堵塞）（3）洗油：溶剂温度不高于65º（防止层间水被洗）（4）烘干：温度不得过高，应为65º~50º；湿度40%~50%（5）饱和工作液：岩样饱和后使工作液与岩样达到离子交换平衡和吸附平衡