储层损害内部因素

内因作用下引起的油气层损害机理1油气层储渗空间2油气层的敏感性矿物3油气层岩石的润湿性4油气层流体性质5油气藏环境6气藏特殊损害1油气层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。喉道是指两个颗粒间连通的狭窄部分，是易受损害的敏感部位。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。对于裂缝型储层，天然裂缝既是储集空间又是渗流通道。根据基块孔隙和裂缝的渗透率贡献大小，可以划分出一些过渡储层类型孔隙结构从微观角度来描述油气层的储渗特性；而孔隙度与渗透率则是从宏观角度来描述岩石的储渗特性（1）油气层的孔喉类型（2）油气层岩石的孔隙结构参数（3）油气层的孔隙度和渗透率（1）油气层的孔喉类型。不同的颗粒接触类型和胶结类型决定着孔喉类型，一般将油气层孔喉类型分为五种（a）缩颈喉道（b）点状喉道（c）片状喉道（d）弯片状喉道（e）管束状喉道1油气层储渗空间油气层五种孔喉特征与油气层损害的关系孔喉类型孔喉主要特征可能的损害方式缩颈喉道孔隙大，喉道粗，孔隙与喉道直径比接近于1固相侵入，出砂和地层坍塌点状喉道孔隙大（或较大），喉道细，孔隙与喉道直径比大微粒运移，水锁，贾敏，固相侵入片状或弯片状喉道孔隙小，喉道细而长，孔隙与喉道直径比中到大微粒堵塞，水锁，贾敏，粘土水化膨胀管束状喉道孔隙和喉道成为一体且细小水锁，贾敏，乳化堵塞，粘土水化膨胀1油气层储渗空间常用的孔隙结构参数有孔喉大小与分布、孔喉弯曲程度和孔隙连通程度。一般来说，它们与油气层损害的关系为（1）在其它条件相同的情况下，孔喉越大，不匹配的固相颗粒侵入的深度就越深，造成的固相损害程度可能就越大，但滤液造成的水锁、贾敏等损害的可能性较小（2）孔喉弯曲程度越大，外来固相颗粒侵入越困难，侵入度小；而地层微粒易在喉道中阻卡，微粒分散或运移的损害潜力增加，喉道越易受到损害（3）孔隙连通性越差，油气层越易受到损害（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1油气层储渗空间（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，渗透率是衡量油气层岩石渗流能力大小的参数，它们是从宏观上表征油气层特征的两个基本参数。其中与油气层损害关系比较密切的是渗透率，因为它是孔隙的大小、均匀性和连通三者的共同体现对于一个渗透性很好的油气层来说，可以推断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；相反，对于一个低渗透性油气层来说，可以推断它的孔喉小或连通性差，胶结物含量较高，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1油气层储渗空间（1）敏感性矿物的定义和特点油气层岩石骨架是由矿物构成的，它们可以是矿屑和岩屑。从沉积物来源上讲，有碎屑成因、化学成因和生物成因之分储层中的造岩矿物绝大部分属于化学性质比较稳定的类型，如石英、长石和碳酸盐矿物，不易与工作液发生物理和化学作用，对油气层没有多大损害成岩过程中形成的自生矿物数量虽少，但易与工作液发生物理和化学作用，导致油气层渗透性显著降低，这部分矿物就称为油气层敏感性矿物。它们的特点是粒径很小（＜37μm），比表面大，且多数位于孔喉处。因此，它们必然优先与外界流体接触，进行充分作用，引起油气层敏感性损害2油气层的敏感性矿物随带常识：固相物质的分类类别颗粒直径μm粗细等级对应目数砂＞2000粗＞102000～250中10～60250～74中细60～200泥74～44细200～35544～2极细——胶粒＜2胶粒——筛孔尺寸和目数的关系方程15.171000WM筛孔尺寸在45～710μm范围内2油气层的敏感性矿物（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，可以将敏感性矿物分为四类①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分散、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/蒙皂石间层矿物和绿泥石/蒙皂石间层矿物②碱敏矿物。指油气层中与高pH值外来液作用产生分散、脱落或新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体，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③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，并引起渗透率下降的矿物。酸敏矿物分为盐酸酸敏矿物，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；和氢氟酸酸敏矿物主要有方解石、石灰石、白云石、钙长石、沸石、云母和各类粘土矿物④速敏矿物。指油气层中在高速流体流动作用下发生运移，并堵塞喉道的微粒矿物。主要有粘土矿物及粒径小于37μm的各种非粘土矿物，如石英、长石、方解石等2油气层的敏感性矿物（3）敏感性矿物的产状。指它们在含油气岩石中的分布位置和存在状态，对油气层损害有较大影响。通过大量的研究，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（a）薄膜式（b）栉壳式（c）桥接式（d）孔隙充填式①薄膜式。粘土矿物平行于骨架颗粒排列，呈部分或全包覆基质颗粒状，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，减少孔喉尺寸，甚至引起水锁损害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）3胶凝体和SiO2凝胶体，堵塞孔喉③桥接式。由毛发状、纤维状的伊利石搭桥于颗粒之间，流体极易将它冲碎，造成微粒运移④孔隙充填式。粘土充填在骨架颗粒之间的孔隙中，呈分散状，粘土粒间微孔隙发育。以高岭石、绿泥石为主呈这种产状，极易在高速流体作用下造成微粒运移2油气层的敏感性矿物（4）敏感性矿物的含量与损害程度的关系一般说，敏感性矿物含量越高，由它造成的油气层损害程度越大；在其它条件相同的情况下，油气层渗透率越低，敏感性矿物对油气层造成损害的可能性和损害程度就越大2油气层的敏感性矿物3油气层岩石的润湿性（1）控制孔隙中油气水分布。对于亲水性岩石，水通常吸附于颗粒表面或占据小孔隙角隅，油气则占孔隙中间部位；对于亲油性岩石，刚好出现相反的现象（2）决定着岩石孔道中毛管力的大小和方向，毛管力的方向总是指向非润湿相一方。当岩石表面亲水时，毛管力是水驱油的动力；当岩石表面亲油时，毛管力是水驱油的阻力（3）影响着油气层微粒的运移。油气层中流动的流体润湿微粒时，微粒容易随之运移；否则微粒难以运移油气层岩石的润湿性的前两个作用，可造成有效渗透率下降和采收率降低两方面的损害，而后一作用对微粒运移有较大影响岩石表面被液体润湿（铺展）的情况称为岩石的润湿性。岩石的润湿性一般可分为亲水性、亲油性和两性润湿三大类。油气层岩石的润湿性有以下作用4油气层流体性质（1）地层水性质（2）原油性质（3）天然气性质（1）地层水性质。地层水性质主要指矿化度、离子类型和含量、pH值和水型等。对油气层损害的影响有①当油气层压力和温度降低或入侵流体与地层水不配伍时，会生成CaCO3、CaSO4和Ca（OH）2等无机沉淀②高矿化度盐水可引起进入油气层的高分子处理剂发生盐析（2）原油性质。主要包括粘度、含蜡量、胶质、沥青、析蜡点和凝固点。原油性质对油气层损害的影响有①石蜡、胶质和沥青可能形成有机沉淀，堵塞孔喉②原油与入井流体不配伍形成高粘乳状液，胶质、沥青质与酸液作用形成酸渣③注水和压裂中的冷却效应可以导致石蜡、沥青在地层中沉积，堵塞孔喉4油气层流体性质（3）天然气性质与油气层损害有关的天然气性质主要是H2S和CO2腐蚀气体的含量和相态特征腐蚀气体的作用是腐蚀设备造成微粒堵塞，H2S在腐蚀过程中形成FeS沉淀，造成井下和井口管线的堵塞相态特征主要是针对凝析气藏而言，当开采时压差过大或气藏压力衰竭时，井底压力低于露点压力，此时凝析液在井筒附近积聚，使气相渗透率大大降低，形成油相圈闭4油气层流体性质、5油气藏环境地层损害是在特定的环境下发生的内部环境包括油气藏温度、压力、原地应力和天然驱动能量外部环境有工作液的流速、化学性质、固相颗粒分布、压差、流体的温度等6气藏特殊损害随着气藏勘探开发力度的加大，气层损害机理与保护措施研究就显得特别重要。所以，尽管前面的介绍中也涉及到一些气层损害的共性机理，但为了突出气层保护的重要性，需要将近年来研究得出的气层特殊损害机理予以介绍对于天然气藏，特别是凝析气藏，开发生产中储层内流动的流体除油和水以外，更大量的应该是天然气。所以，这类储层除了存在前面分析讨论的油和水流动及侵入可能引起的常规敏感性潜在损害以外，可能还存在气体流动及气体参与的以下四种特殊损害6.1气层压力敏感性6.2气层流速敏感性6.3气层水侵损害6.4气层油侵损害6气藏特殊损害6.1气层压力敏感性气层压力敏感性又称为气层应力敏感性。气层应力敏感性就是在开采过程中，由于储层上覆地层岩石压力固定，随着天然气的采出，储层的孔隙压力必然下降，这样，上覆岩石压力与储层孔隙压力之间就产生一个更大的正压差，这一压差破坏了储层岩石的原有压力平衡，使储层岩石受到压缩，而使其孔隙度减小和渗透性降低，这一现象就称之为储层的压力敏感性储层岩石的渗透率随上述压差的增加而降低得越严重，则认为储层的压力敏感性就越强，引起渗透率大幅度降低的压差称为临界压差。对于计划采取枯竭式开采的气藏，尤其应该认真研究气层压力敏感性损害情况，若是存在比较严重的压力敏感性损害，则应采取相应的对策6气藏特殊损害6.2气层流速敏感性在气田的开采过程中，气体流动与液体流动一样，在流速过大的情况下，由于气体的流动对储层岩石的冲蚀，也会使储层中的微粒发生运移，微粒运移到孔喉处也可能产生堵塞，造成储层渗透率降低，而引起气层的流速敏感性对于比较疏松、出砂可能性较大的气层，尤其要注意控制天然气的产量，尽量避免发生流速敏感性损害。否则，损害发生后，要解除损害是非常困难的6气藏特殊损害6.3气层水侵损害气层水侵损害就是与气层岩石配伍的水侵入气层后引起的储层渗透率损害对于矿化度较低的水来说，这种损害可能主要由毛管压力产生的水锁损害所引起对于矿化度很高的水而言，当这种水侵入气层后，一部分小孔道中的侵入水可能因不能被返排出来，而引起储层水锁损害，对于多数大孔道中的侵入水而言，当天然气将侵入大孔道中的水吹出时，能排出一部分盐水和水分，大部分的盐水因水分蒸发被排除，剩下的盐分就在储层的孔喉以结晶形式析出，而析出的盐结晶还带有一部分的结晶水和吸附水，气体很难将其带走，因此，可能大大降低储层的渗透率，而造成严重的水侵损害，而且，这种损害也很难解除所以，对于干气层来说，应严格防止高矿化度的地层水及作业液进入气层，以免造成难以补救的损害6气藏特殊损害6.4气层油侵损害对于凝析气藏，在开采过程中，凝析气在流入井眼时，由于温度和压力的改变，可能会有凝析油析出凝析气从井底上升到井口过程中，随温度和压力的降低可能还会有凝析油析出，而沿井壁下沉、倒流入气层，引起气层的渗透率降低此外，对于注气开采的气层，压缩机中的机油随注入气进入储层，并在气层中积累，也可能严重降低气层的渗透率。这种因油进入气层而引起的气层损害现象就是气层的油侵损害