1、第四章是油氣藏的損害機理，即油氣藏損害的原因和伴隨損害的物理化學(xué)變化過程。儲層損害機理的研究工作必須以巖心分析技術(shù)、室內(nèi)巖心敏感性評價實驗結(jié)果和相關(guān)現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)。其目的是識別和診斷儲層損害的原因和過程，為推薦和制定保護和減輕儲層損害的各種技術(shù)措施提供科學(xué)依據(jù)。儲層損害的實質(zhì)是有效滲透率的降低。有效滲透率的降低包括絕對滲透率(即滲透空間的變化)和相對滲透率的降低。絕對滲透率下降的原因包括外來固體侵入、水敏性損害、酸敏性損害、堿敏性損害、顆粒遷移、結(jié)垢、細菌堵塞和應(yīng)力敏感性損害，即滲透空間變化引起的滲透率下降包括水鎖、賈敏、潤濕反轉(zhuǎn)和乳液堵塞引起的滲透率下降。為什么油氣藏會受到損害？因為在鉆

2、開油氣藏之前，巖石、礦物和流體在一定的物理和化學(xué)環(huán)境中處于物理和化學(xué)平衡狀態(tài)。鉆井、鉆井、完井、修井、注水和增產(chǎn)后，可能會改變原有的環(huán)境條件，改變平衡狀態(tài)，導(dǎo)致油氣井產(chǎn)能下降，對油氣藏造成損害。因此，油氣藏的損害是由外部條件影響下油氣藏內(nèi)部性質(zhì)的變化引起的，可分為內(nèi)部因素和外部因素。受外部條件影響導(dǎo)致油氣藏滲透率降低的油氣藏內(nèi)部因素都是油氣藏潛在損害因素的內(nèi)部因素，包括孔隙結(jié)構(gòu)、敏感礦物、巖石表面性質(zhì)和流體性質(zhì)。在施工作業(yè)過程中，任何能夠改變油氣藏微觀結(jié)構(gòu)或流體原始狀態(tài)、降低油氣井產(chǎn)能的外部作業(yè)條件都是造成油氣藏損害的外部原因，主要是指流體性質(zhì)、壓差、溫度和作業(yè)時間等可控因素。要了解油氣藏的損

3、害機理，不僅要了解油氣藏損害的內(nèi)因和外因，還要研究內(nèi)因在外因作用下造成損害的過程。4.1內(nèi)因造成油氣藏損害的機理，4.2外因造成油氣藏損害，4.3氣藏特殊損害，4.1.1儲層滲流空間，4.1.2敏感礦物，4.1.3油氣藏巖石潤濕性，4.1.4油氣藏流體性質(zhì)，4.1.5儲層環(huán)境， 4.3.1氣藏壓力敏感性4.3.2氣藏速度敏感性4.3.3氣藏水侵損害4.3.4氣藏油侵損害4.2.1外來流體進入油氣藏造成的損害4.2.2工程因素造成的損害4 . 2 . 2主要內(nèi)容第4章油氣藏損害機理4.1內(nèi)部作用造成的油氣藏損害機理4.1喉道是指兩個顆粒之間連通的狹窄部分，是一個易受損害的敏感部位。 孔隙和喉道的

4、幾何形狀、大小、分布和連通性被稱為油氣藏的孔隙結(jié)構(gòu)。對于裂縫性儲層，天然裂縫既是儲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，可以劃分出一些過渡性儲層類型。孔隙結(jié)構(gòu)從微觀角度描述了油氣藏的儲集和滲透特征；孔隙度和滲透率從宏觀角度描述巖石的儲層滲透率特征，包括(1)油氣藏的孔喉類型(2)油氣藏的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)(3)油氣藏的孔隙度和滲透率，4.1內(nèi)部作用對油氣藏的破壞機理，4.1.1儲層滲透率空間，以及(1)油氣藏的孔喉類型。不同的顆粒接觸類型和膠結(jié)類型決定了孔隙喉道類型，孔隙喉道類型一般分為五種類型：(a)頸縮喉道(b)點喉道(c)片喉道(d)彎片喉道(e)管束喉道，(4.1)內(nèi)部作用對油

5、氣藏的損害機理，以及五種孔隙喉道特征與油氣藏損害的關(guān)系，(4.1.1)油氣。 它們與油氣藏損害的關(guān)系如下：(1)在其他條件相同的情況下，孔喉越大，不匹配的固體顆粒侵入越深，固相損害程度越大，但濾液引起水鎖和賈敏的可能性越??； (2)孔喉曲率越大，外來固體顆粒侵入越困難，侵入程度越??；然而，地層顆粒容易卡在喉道中，顆粒分散或遷移的損害可能性增加，因此喉道容易受到損害。(3)孔隙連通性越差，越容易損害油氣藏。(2)油氣藏巖石孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)?？缀眍愋投ㄐ缘孛枋隽擞蜌獠氐目缀硖卣?，而孔結(jié)構(gòu)參數(shù)定量地描述了孔喉特征。4.1內(nèi)部作用對油氣藏的損害機理，(3)油氣藏的孔隙度和滲透率?？紫抖仁呛饬績涌臻g和儲層

6、容量的參數(shù)，而滲透率是衡量油氣藏滲流能力的參數(shù)。它們是從宏觀上表征油氣藏的兩個基本參數(shù)。其中，滲透率與油氣藏的損害密切相關(guān)，因為它是孔隙大小、均勻性和連通性的共同體現(xiàn)。對于滲透率好的油氣藏，可以推斷其孔喉大或均勻，連通性好，水泥含量低，更容易被固體侵入破壞；相反，對于低滲透油氣藏，可以推斷其孔喉小或連通性差，水泥含量高，易受粘土水化膨脹、分散運移、水鎖和賈敏傷害。4.1.1儲層滲流空間，4.1油氣儲層內(nèi)部作用引起的損害機理，(1)敏感礦物的定義和特征，4.1.2油氣儲層的敏感礦物，油氣儲層就沉積物來源而言，有碎屑來源、化學(xué)來源和生物來源。儲層中大部分成巖礦物屬于化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定的類型，如應(yīng)時礦

7、物、長石礦物和碳酸鹽礦物，它們不容易與工作流體發(fā)生相互作用，對油氣藏的損害很小。雖然成巖過程中形成的自生礦物數(shù)量較少，但它們?nèi)菀着c工作流體相互作用，導(dǎo)致油氣藏的滲透率顯著降低。這些礦物被稱為油氣藏的敏感礦物。它們的特點是粒徑小(37m)和表面積大，大多數(shù)位于孔喉處。因此，它們優(yōu)先與外來流體接觸并充分發(fā)揮作用，造成油氣藏的敏感性損害；4.1內(nèi)部作用對油氣藏的損害機理，固體物質(zhì)的分類，4.1.2油氣藏的敏感礦物，網(wǎng)格大小與網(wǎng)格數(shù)的關(guān)系方程，45，710m范圍內(nèi)的網(wǎng)格大小，4.1內(nèi)部作用對油氣藏的損害機理，以及(2)敏感礦物的類型。敏感礦物的類型決定了油氣藏損害的類型。根據(jù)不同礦物與不同性質(zhì)流體反應(yīng)

8、對油氣藏造成的損害，敏感礦物可分為水敏性和鹽敏性四類。指油氣層中的礦物與不同于地層水的含鹽量的水相反應(yīng)，產(chǎn)生水化膨脹、分散、脫落等。導(dǎo)致油氣藏的滲透率降低。主要有蒙脫石、伊利石/蒙脫石層間礦物和綠泥石/蒙脫石層間礦物。指油氣藏中的礦物與高酸堿度的外來流體相互作用，產(chǎn)生分散、脫落或新的硅酸鹽沉淀和硅膠，導(dǎo)致滲透率降低。主要有長石、微晶應(yīng)時、各種粘土礦物和指油氣層中的礦物與酸液反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)沉淀或酸蝕后釋放顆粒，導(dǎo)致滲透率降低。酸敏感礦物分為鹽酸敏感礦物，主要包括含鐵綠泥石、鐵方解石、鐵白云石、赤鐵礦、菱鐵礦和水合黑云母；氫氟酸主要有方解石、石灰石、白云石、鈣長石、沸石、云母和各種粘土礦物。指油氣

9、層中的顆粒礦物，在高速流體流動的作用下遷移，堵塞喉道。主要有粘土礦物和各種粒度小于37m的非粘土礦物，如應(yīng)時、長石、方解石等。4.1.2油氣藏中的敏感礦物，以及2)敏感礦物的類型。敏感礦物的類型決定了油氣藏損害的類型。根據(jù)不同礦物與不同性質(zhì)流體反應(yīng)造成的油氣藏損害，敏感礦物可分為四類：4.1內(nèi)部作用造成油氣藏損害的機理，4.1.2油氣藏的敏感礦物，以及(3)敏感礦物的賦存狀態(tài)，指的是敏感礦物在含烴巖石中的分布位置和存在狀態(tài)，對油氣藏損害有很大影響。通過大量研究，敏感性礦物有四種賦存類型，它們與油氣藏損害的關(guān)系如下：(1)薄膜型，(2)梳殼型，(3)架橋型，(4)孔隙充填型，(1)薄膜型。粘土礦

10、物平行于骨架顆粒排列，部分或全部被基質(zhì)顆粒包裹，主要產(chǎn)狀為蒙脫石和伊利石。當流體流過它時，阻力很小，所以一般不容易產(chǎn)生顆粒遷移，但這種粘土容易產(chǎn)生水化膨脹，減小孔喉尺寸，甚至造成水鎖破壞(2)梳殼型。粘土礦物葉垂直于顆粒表面生長，表面積大，位于流體通道中，主要為綠泥石。流體流經(jīng)時阻力很大，因此很容易受到高速流體的沖擊，然后破碎形成隨流體一起運動的顆粒。如果被酸腐蝕，會形成Fe(OH)3凝膠和SiO2凝膠，堵塞孔喉，4.1內(nèi)部作用引起的油氣藏損害機理，4.1.2油氣藏的敏感礦物，以及(3)敏感礦物的賦存狀態(tài)，指的是敏感礦物在含油氣巖石中的分布位置和存在狀態(tài)，對油氣藏損害有很大影響。通過大量研究，

11、敏感性礦物有四種賦存類型，它們與油氣藏損害的關(guān)系如下：(1)薄膜型，(2)梳殼型，(3)橋型，(4)孔隙充填型，(3)橋型。敏感礦物通過纖維狀伊利石橋接在顆粒之間，伊利石容易被流體破壞，導(dǎo)致顆粒遷移。(4)孔隙充填型。粘土填充在骨架顆粒之間的孔隙中，并被分散，粘土顆粒之間的微孔得以發(fā)育。這種賦存狀態(tài)主要是高嶺石和綠泥石，在高速流體的作用下容易遷移。4.1內(nèi)部作用造成油氣藏損害的機理，4.1.2油氣藏的敏感礦物，4 .敏感礦物含量與損傷程度的關(guān)系。一般來說，敏感礦物含量越高，對油氣藏的損害程度就越大。在其他條件相同的情況下，油氣藏的滲透率越低，敏感礦物造成損害的可能性和程度就越大。4.1內(nèi)部作用

12、對油氣藏的損害機理，4.1.3油氣藏巖石的潤濕性，(1)控制油、氣、水在孔隙中的分布。對于親水性巖石，水通常吸附在顆粒表面或占據(jù)小孔隙，而油氣則占據(jù)孔隙的中部；對于親脂性巖石，正好相反(2)決定巖石通道中毛細作用力的大小和方向，毛細作用力的方向總是指向非潤濕相。當巖石表面親水時，毛管力是水驅(qū)的驅(qū)動力；當巖石表面親油時，毛管力是水驅(qū)的阻力。(3)影響油氣藏顆粒的運移。當在油氣層中流動的流體潤濕微粒時，微粒油氣藏巖石的潤濕性具有以下功能：4.1內(nèi)部作用引起的油氣藏損害機理，4.1.4油氣藏流體性質(zhì)，(1)地層水性質(zhì)，(2)原油性質(zhì)，(3)天然氣性質(zhì)，(1)地層水性質(zhì)。地層水的性質(zhì)主要是指鹽度、離子

13、類型和含量、酸堿度和水的類型。對儲層損害的影響包括：當儲層壓力和溫度降低或侵入液與地層水不相容時，會產(chǎn)生無機沉淀，如碳酸鈣、硫酸鈣和氫氧化鈣。高鹽度鹽水會導(dǎo)致進入儲層的聚合物處理劑鹽析。鹽析：通過向溶液中加入鹽來分離溶解的物質(zhì)；4.1內(nèi)部作用造成儲層損害的機理；4.1.4儲層的流體性質(zhì)；(2)原油性質(zhì)。它主要包括粘度、含蠟量、膠質(zhì)、瀝青、析蠟點和冰點。原油性質(zhì)對儲層損害的影響是：石蠟、膠質(zhì)和瀝青可能形成有機沉淀，堵塞孔喉的原油與井液不相容，形成高粘度乳狀液；膠質(zhì)和瀝青質(zhì)作用引起的酸渣注水和壓裂中的冷卻效應(yīng)會導(dǎo)致地層中石蠟和瀝青的沉積，堵塞孔喉；4.1內(nèi)部作用對油氣藏的損害機理；4.1.4油氣藏

14、的流體性質(zhì)；(3)天然氣性質(zhì)。與油氣藏損害相關(guān)的天然氣性質(zhì)主要是H2S和CO2腐蝕性氣體的含量和相態(tài)特征。腐蝕性氣體的作用是腐蝕設(shè)備并導(dǎo)致顆粒堵塞。H2S在腐蝕過程中形成FeS沉淀。堵塞井下和井口管線的相位特征主要是針對凝析氣藏。當生產(chǎn)過程中壓差過大或氣藏壓力耗盡時，井底壓力低于露點壓力，此時凝析油在井筒附近聚集。大大降低氣體滲透率，形成圈閉；4.1內(nèi)部作用引起的油氣藏損害機理；4.1.5油氣藏環(huán)境；地層損害發(fā)生在特定環(huán)境下，包括油氣藏溫度、壓力、地應(yīng)力和自然驅(qū)動能量；外部環(huán)境包括工作流體流量、化學(xué)性質(zhì)、固體顆粒分布、壓差和流體溫度；4.1油氣藏內(nèi)部作用引起的損害機理。油氣藏鉆開后，由于外界條

15、件的影響，其孔隙結(jié)構(gòu)、敏感礦物、巖石潤濕性和油、氣、水性質(zhì)都會發(fā)生變化。因此，油氣藏的潛在損害因素可能在不同的生產(chǎn)階段動態(tài)變化，而不是靜態(tài)的。內(nèi)部因素造成的油氣藏損害機理綜述，4.2外部因素造成的油氣藏損害，4.2.1外來流體進入油氣藏造成的損害，4.2.2工程因素和油氣藏潛在損害因素造成的損害，如果沒有外部因素，這些因素本身不能造成油氣藏損害。因此，油氣藏損害機理的關(guān)鍵是研究外部因素如何誘發(fā)內(nèi)部因素引起的油氣藏損害?？偨Y(jié)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)油氣儲層損害機理的共性，可分為兩個方面：4.2外部因素造成的油氣儲層損害，4.2.1外來流體造成的油氣儲層損害，(1)流體中固體顆粒造成的油氣儲層堵塞，(2)流體與

16、巖石不相容造成的油氣儲層損害，(3)流體與地層流體不相容造成的油水分布。 外來流體進入油氣藏可造成以下四個方面的損害：第4章，油氣藏的損害機理，第4.2章，外來流體進入油氣藏造成的損害，可造成以下四個方面的損害。 進入油井的流體通常包含兩種類型的固體顆粒，一種是為滿足其性能要求而添加的有用顆粒，如增重劑和架橋劑。二是有害固體堵塞損害的機理，如鉆屑、混合雜質(zhì)和固體污染物。當井筒內(nèi)流體的液柱壓力大于油氣藏的孔隙壓力時，固體顆粒將與液相一起被壓入油氣藏，從而減小油氣藏的喉道半徑，甚至堵塞孔喉都會對油氣藏造成損害。影響外來固體顆粒對油氣藏損害程度和侵入深度的因素有：固體顆粒粒徑與孔喉直徑的匹配關(guān)系、固體顆粒濃度、壓差、剪切速率、作業(yè)時間等施工作業(yè)參數(shù)，(1)流體堵塞油氣藏中固體顆粒造成的損害，第4章油氣藏損害機理，4.2外部因素造成的損害。 4.2.1外來流體進入油氣藏造成的損害，(1)流體中的固體顆粒堵塞油氣藏造成的損害，有三個特點。 當粒徑小于孔徑的十分之一且濃度較低時，雖然顆粒侵入深度較大，但破壞程度可能較低；但是，損傷程