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孤东三区油层伤害及防护机理研究96

一、国内外油气层保护技术调研

(一)国内外油气层保护技术发展概况

(二)疏松砂岩油田开发中的油层保护技术

二、孤东三区储层基本概况

(一)孤东三区概况

(二)储层特征

(三)存在问题

三、储层潜在损害因素分析

(一)储层潜在损害因素分析

(二)运用储层保护专家系统分析储层的潜在损害

四、储层敏感性评价

(一)岩心的制备

(二)敏感性评价实验

五、配伍性研究

(一)静态配伍性研究

(二)动态配伍性研究

六、常规入井液对储层伤害研究

(一)常规入井液性能指标测定

(二)入井液综合评价

七、油层保护措施

(一)入井液指标确定

(二)推荐的洗井作业屏蔽暂堵技术

(三)推荐的疏松砂岩稳定技术

一、国内外油气层保护技术调研

(一)国内外油气层保护技术发展概况

1、国外油气层保护技术发展概况

1974美国石油工程师学会(SPE)召开了第一届“控制地层损害国际会议”,使国际油气层保护研究工作纳入了正规化的发展轨道。

国际油气层保护技术的发展大致可以分为三个阶段:

(1)70年代前以钻井、完井泥浆基本成份伤害特征为主要研究内容的油气层保护技术起步阶段

这一阶段中,人们在实践中认识到,粘土膨胀和孔隙堵塞可能是损害油气层的原因,储层裸露于淡水中,那怕是很短时间的正钻井,也会使其受到严重的永久性损害。

这些渗透率损害归咎于岩石中的粘土膨胀和孔隙空间的堵塞。

在那个阶段中,人们还对静态、动态条件下对被钻井液侵入或裸露于流体中的岩心引起的孔隙堵塞进行了研究,开始评价泥浆固相侵入储层,引起渗透率下降的危害。

试验发现,水敏性砂岩岩心有胶体状粘土排出,至此人们首次把渗透率损害不仅和粘土膨胀而且和颗粒运移及某些化学作用联系起来。

因此,人们开始研制新型钻井液和粘土稳定剂。

随着钻井新工艺、新技术的发展,钻井液体系也不断被改进。

其中最突出的是不分散低固相钻井液。

其它的象深井钻井液、石膏钻井液、氯化钾钻井液及乳化钻井液都是在这一阶段发展起来的。

此外,人们还发现,射孔作业中固相侵入和损害较为严重。

为了防止这些问题的发生,人们开始研究失水速率低、比重可控制的清洁无固相流体,如非堵塞性乳化液等。

(2)80年代以机理性研究兴起为标志的发展阶段

1986年,Basan系统总结了储层的定性损害机理,从毛细现象、固相侵入、结垢及岩石储层自身损害因素等几方面进行了全面的论述。

强调储层孔喉结构和敏感性矿物空间分布的重要性,在此基础上提出损害储层的10项指标。

并对储层潜在损害因素作了排序。

他认为微粒运移是造成储层损害最普遍的原因,其次是乳状液/水锁堵塞,第三是润湿反转及结垢等问题。

正因为微粒运移对储层损害影响最大,所以七十年代以来对此进行了大量研究工作。

主要结论有:

①地层中运移的微粒是大量细小的颗粒,其成分既有粘土矿物,也有非粘土矿物,包括各种化学沉淀物;②泥浆架桥尺寸必须满足1/3规则,即要求桥堵颗粒的直径必须大于或等于地层介质孔隙尺寸的1/3,其浓度至少为泥浆固相颗粒的5%;③二种以上不混合流体流过孔隙时,流体相对流量和微粒润湿性界面张力对移动有强烈的影响,只有在润湿相流动时微粒才能移动;④影响微粒运移的因素中,既有化学因素的影响,也有物理及力学因素的影响。

后来,Giorgi(樊世忠,1995)系统总结了50年代以来储层损害的机理研究工作,他认为应从以下五点开展机理研究工作:

①首先搞清楚地层损害基本影响成份。

②研究井眼与储层间的物理、化学和生物现象的性质、延续时间和作用的强度。

③研究发生的这些现象和损害机理性质、强度的关系。

④研究改变影响损害机理性质强度的岩石~流体体系。

⑤研究这些改变对生产产量的影响。

此外,Giorgi还着重介绍了润湿性改变,水锁,凝析气层液锁,气锥或水锥,毛细管压力的改变,粘土膨胀,微粒运移,无机盐沉淀,注CO2导致无机物沉淀,酸化引起的沉淀,碳酸盐的溶解、沉淀,外来固相的堵塞,储层固相物堵塞,机械力学方面的损害,酸渣,蜡堵,乳状液堵塞,细菌损害,沥青沉淀等22项损害因素。

并指出储层损害最基本的场所是岩石-储层-流体系统,研究重点是储层特征。

为了防止泥浆滤液和固相颗粒的侵入,稳定地层中的粘土,国外研制了多种增粘剂、降滤失剂和粘土稳定剂,如羟乙基淀粉、羟乙基纤维素、生物聚合物、有机磷化合物等。

80年代中后期又开发了新型磺化聚合物、乙烯基酰胺和乙烯基磺酸盐聚合物等新型聚合物降滤失剂。

为了保护低压油气层发展了气体型钻井完井液。

(3)90年代油层保护各项技术大发展阶段。

这一阶段中,在机理性油气层保护分析方面,已由定性、半定量向着完全定量发展。

损害机理着重讨论了三个基本过程,即微粒的产生、微粒的捕集和孔隙的清扫。

并着重研究粘土的膨胀,外来固相的入侵,微粒的产生、运移和滞留等造成的地层损害。

随着电子技术的不断发展,90年代初,X衍射荧光分析技术、CT扫描技术、核磁共振和岩相图像分析技术等不断用于岩相分析。

X衍射荧光分析技术主要用来观察固结和未固结岩心中重晶石和钻井泥浆损害的程度和范围;CT可以在不改变岩样外部形态,也不改变其内部结构的条件下定量分析岩心的内部结构及其变化。

核磁共振可以微观地测试岩石孔隙或裂缝中流体的分布状况及流动情况,定量研究流体与流体、流体与岩石之间的相互作用,确定润湿性等界面特性等。

这些分析手段为油气层保护技术的发展提供了许多新的机遇。

另外,90年代初开始,水平井油层保护和稠油热采过程中的油层保护越来越受到人们的重视。

由于水平井钻井、完井液在其设计上有若干特殊要求,因此它的性能、用途以及组成等也有别于普通钻井完井液。

水平井钻井完井液的发展趋势是发展水基暂堵型体系。

负压钻井、好的完井方法和完井液是减小水平井储层损害的有效措施。

对稠油热采过程中地层损害机理的研究表明,矿物转换、矿物溶解、润湿性转变和乳化物形成是稠油热采过程中最主要的损害类型。

并且温度起至关重要的作用。

专家预测,今后几年,保护油气层技术发展的重点为:

油气层损害机理的快速诊断技术、针对裂缝性油藏的钻井液暂堵技术、探井保护油气层技术以及欠平衡钻井技术等。

2、国内油气层保护工作的进展情况

我国的油气层损害机理研究工作始于80年代初期,1986年油气层保护工作被正式列为“七五”国家重点科技攻关项目,开展了“保护油气层钻井完井技术”研究。

选择了华北油田、辽河油田、中原油田、四川油田、长庆油田等五个油田七种储层类型进行机理研究。

研究中首次采用了X衍射全岩定量分析和扫描电镜冷冻干燥制样及通过测定毛细管压力快速评价岩心损害的方法;开发了人工包封制备松散岩心样品的技术及微观模型可视技术;制定了《砂岩储层敏感性评价-岩心流动试验程序标准》。

通过对实验区块系统的剖析及定量研究,抓住了主要损害因素,为后继保护技术的制定提供了依据。

与国外相比,我国的机理研究更为深入,具有自己的特色。

主要表现在以下几个方面:

①在钻井液动、静滤失规律的研究中,不仅对内外泥饼的形成与对油气层损害的影响,泥饼的结构和动静滤失的差别以及在钻开油气层过程中影响固相颗粒侵入的主要因素做了深入研究,而且提出了将影响固相颗粒侵入储层不利因素转变为有利因素的辩证思路;②在用数学模型分析储层中微粒运移的机理时,针对国外专家研究工作的局限性,对37μm以下的地层微粒所受的力进行了研究,从而对微粒水化膨胀造成分散的临界浓度微粒起动的临界速度及其影响因素有了新认识;③将理化分析与扫描电镜、微观模型等可视技术紧密结合,用于酸敏及水锁损害研究。

在“七五”攻关的基础上,90年代我国油气层保护技术逐渐完善并进入推广应用阶段。

比较成熟的技术有以下5种:

(1)油气层保护分析、评价技术

与80年代相比,90年代储层伤害分析评价技术有以下特点:

①室内试验评价技术更加符合油藏实际条件;②多种评价资料的综合解释及评价方法的进一步优化,特别是机理性油气层保护分析与敏感性特殊岩性分析的综合应用,使保护储层分析技术更加完善;③地层伤害微观机理的深化与量化;④宏观研究领域的拓宽;⑤机理性分析保护储层数据库和知识库建立;⑥损害机理研究逐步向数值模拟和智能化软件技术方向发展;⑦机理分析为勘探工程服务的趋势加强。

(2)优化钻井液完井液保护油气层技术

钻井过程中易造成储层损害的是钻井液与完井液。

由于钻井完井液的侵入,破坏了油气层的物理化学平衡状态,使油气层渗透率受到不同程度的损害。

损害的恢复是相当困难并且往往要付出昂贵的代价。

因此,使用保护油气层的钻井液、完井液是钻井完井中保护油气层的重要措施。

目前我国的钻井液、完井液及其处理剂,针对我国七种油气藏特点,已经形成水基、油基、气体型三大类63种配方。

(3)钻井屏蔽暂堵技术

90年代初期,西南石油学院及新疆油区首次在国内研究成功“屏蔽暂堵技术”,它适用于各类油藏。

在全国油区推广应用后,取得了很好的经济效益。

(4)完井射孔作业中保护油气层技术

90年代以来,我国射孔技术迅速发展,在大量推广清水过油管射孔技术的同时,开展了负压射孔及优质射孔液的现场试验。

射孔液研制围绕稳定粘土、防止固相侵入、降低滤失、降低表面张力、酸溶解堵等多方面进行,常用的射孔液有:

无固相的清洁盐水液,无固相聚合物盐水液,暂堵性聚合物射孔液,阳离子有机聚合物射孔液。

低浓度酸液等。

(5)注水开发中的保护油气层技术

注水开发是我国大多数油田提高采收率的主要措施,取得了很好的开发效果。

技术关键就是注意保护储层使其在长期注水中不因水质的影响而受到损害。

注水保护储层的关键在于合格的注水水质。

(二)疏松砂岩油田开发中的油层保护技术

1、砂岩油层伤害的主要因素

油气层保护涉及的影响因素比较多,有先天客观的油藏地质条件原因,也有施工作业中的后天人为因素的影响。

先天因素主要是储层物性,地层流体性质,如储层的岩性、骨架颗粒特征、胶结特征、粘土矿物及地层微粒特征、储集空间、地层油气水性质等因素。

后天因素主要是指措施作业导致的外来固相、工作液或注入水。

主要是钻井、完井、试油、检泵、大修、措施作业等导致储集层近井壁带流体渗流能力的下降。

(1)储集层损害的内因-储集层岩石学特征的影响

油气藏类型不同,储集层岩石骨架颗粒和填隙物等岩矿组织结构、成份、含量、分布也不同。

砂岩油气藏是以粒间孔隙为主的孔隙型储集层。

包括四种基本组成部分,即碎屑颗粒、杂基、胶结物和空隙。

杂基和胶结物又可合称为填隙物。

这四种组成部分直接决定了储集层岩石的基本特征。

其中碎屑颗粒是构成碎屑岩储集层空间的框架部分,其成分主要是石英、长石、岩屑。

它的成分、形状、大小对油气流态或驱替流体的流态有直接影响。

一般情况下,对于洁净砂岩来说骨架颗粒大小与孔隙度成反比,而与渗透率成正比。

渗透率还随颗粒分选性而变化,分选性差,渗透率降低。

填隙物是填充在骨架颗粒之间的细小物质,包括杂基与胶结物两部分。

其中杂基是指碎屑岩中与粗的骨架颗粒(如砾、砂)一起沉积下来的起填隙作用的细粉砂物质和粘土物质,如高岭石、水云母、蒙脱石、绿泥石等,有时混有碳酸盐灰泥和铁质,并常与粘土杂基混合出现。

它们是储集层敏感性的内在因素。

胶结物是对骨架颗粒起胶结作用的化学沉淀物。

就是指骨架颗粒之间孔隙内各种化学沉淀的结晶或非结晶的自生矿物。

这些自生矿物形成于骨架颗粒之间的孔隙中,无论是以充填衬垫或是以桥接的方式分布于孔隙中,它们都是优先与进入地层内的流体接触,并发生物理、化学和物理化学作用导致地层损害。

据报导,储层敏感性矿物共分为五类:

①水敏性矿物:

包括有绿泥石/蒙脱石混层、伊利石/蒙脱石混层、蒙脱石、降解伊利石、降解绿泥石、水化白云母等。

②酸敏性矿物:

包括盐酸敏感性矿物和土酸敏感性矿物两类。

盐酸敏感性矿物有蠕绿泥石、鲕绿泥石、绿泥石/蒙脱石、海绿石、水化黑云母、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等;土酸敏感性矿物有石灰石、白云石、钙长石、沸石类及各类粘土矿物。

③碱敏性矿物:

有钾长石、钠长石、微晶石英、石髓、斜长石、各类粘土矿物、蛋白石等。

④速敏性矿物:

有高岭石、毛发状伊利石、微晶石英、微晶白云母、降解伊利石、微晶长石等。

⑤可结垢性矿物:

有石膏、重晶石、硫铁矿、石灰石、赤铁矿、天青石、硬石膏、岩盐、菱铁矿、磁铁矿等。

储集层的敏感性类型和敏感性程度,除受控于填隙物的矿物成分和敏感性外,还取决于填隙物的丰度和产出结构特征,因为敏感性矿物在外来流体中的裸露程度对是否造成该类矿物的敏感性损害影响很大。

在沉积学上研究杂基的性质和含量(丰度)的意义是因为它们可反映沉积介质的流动特点,也可以作为分选性和结构熟度的标志,如漫漫的密度流和重力流沉积物都含有大量杂基,而稳定持续的水流所沉积的砂岩中杂基含量很少。

杂基含量多则表明岩石的分选性差,结构成熟度低,在开发上杂基含量愈多储集层孔渗性就愈差,而且杂基是以微粒运移的方式伤害地层重要内在根源之一。

其地层伤害程度取决于杂基的产状分布和结构类型。

杂基和胶结物的结构特点,对油气储集层物性和流体流态以及储集层敏感性的影响各异。

按照骨架颗粒与填隙物的相对含量、相互关系和胶结类型可分为三种基本类型。

①基底胶结。

填隙物含量很高,骨架颗粒似乎漂浮在其中,使大多颗粒彼此不相接触,这类胶结的砂岩储集层,孔渗性能极差。

②孔隙胶结。

填隙物含量少,多分布于颗粒彼此接触的孔隙之中,此类砂岩储集层孔渗性能较好,但其填隙物是直接影响油气运移的敏感性矿物。

属胶结疏松,易发生微粒运移的类型。

③接触胶结。

填隙物含量更少,只有在颗粒接触处才出现。

此类胶结类型的储集层孔渗性能很好,但比孔隙胶结更易发生微粒运移。

在生产过程中可能发生严重的出砂以至地层坍塌导致停产。

早期开发时采用相应的保护措施稳定这些颗粒,能确保提高采收率。

(2)储集层损害的外因-措施作业过程中外来流体与岩石的相互作用

措施作业过程中,各种作业的工作液,即外来流体进入储集层并与储集层岩石相互作用,发生有害的物理反应和化学反应等,这是地层损害重要的原因之一。

其结果表现为:

外来固相颗粒的侵入与堵塞;工作液滤液侵入及不配伍的注入流体造成的敏感性损害;储集层内部微粒运移造成的地层损害及出砂。

如果进入储集层的外来流体与地层流体之间配伍性不好,造成的损害有:

乳化堵塞、无机结垢堵塞、有机结垢堵塞、铁锈与腐蚀产物堵塞、地层内固相沉淀的堵塞等。

(3)根据储层损害主要影响因素,把对油井和注水井造成储层损害的主要原因归结为以下6点:

微粒运移:

粘土矿物水化膨胀;

无机垢堵塞:

无机盐的沉淀;

有机垢堵塞:

原油沉淀、胶质、沥青质析出;

细菌堵塞:

细菌及其产物堵塞孔喉;

外来固相颗粒堵塞:

外来流体中的杂质堵塞地层。

2、近年来,从国内外对疏松砂岩油田的开发实例来看,其中的油层保护工作主要着重于以下几个方面:

(1)钻井过程中的油层保护

钻井过程中储层伤害主要发生在四个方面:

钻井液中固相颗粒堵塞地层;钻井液滤液与地层岩石不配伍引起伤害;钻井液滤液与地层流体不配伍引起伤害;负压差急剧变化造成储层伤害(主要指速敏)。

主要采取的保护措施有:

推行钻井新工艺、新技术,优化钻井参数,缩短泥浆浸泡时间或减少泥浆与地层的接触机会;采取近平衡压力钻井,进行地层压力监测,确定合理的钻井液密度,按设计下限值打开油层;选择有利于油层保护的钻井液体系和处理剂,全面推广应用阳离子聚合物铵盐钻井液和屏蔽暂堵钻井液;严格控制钻井液固相含量,把低密度固相含量控制在10%以内,含砂量控制在0.5%以内;通过改善水泥浆性能,确定合理的固井压差,努力提高固井质量。

(2)射孔过程中的油层保护

射孔过程中的油层伤害主要有以下四个方面:

射孔压实带对油层的伤害;射孔参数不合理对储层的伤害;射孔压差不当对储层的伤害;射孔液对储层的伤害。

具体的保护措施有:

正压射孔中必须采用与地层相配伍的无固相射孔液,尽量减少射孔液对地层的浸泡时间;全面推广负压射孔技术,但必须确定合理的负压差,避免油层速敏和出砂。

根据岩心分析,选用配伍性好的射孔液,优选射孔参数。

(3)作业过程中的油层保护

对于疏松砂岩储层来说,存在的主要作业是酸化与防砂。

①酸化作业中的油层保护

酸化作业作为油井增产的主要措施,在解堵增产的同时,也能对油层造成伤害。

而且其伤害具有叠加必性,主要表现在以下方面:

作业过程中,管阀、管柱及井下工具等不干净,带有各种杂质,入井液将携带这些杂质进入地层,造成堵塞;酸液与地层岩石及流体不配伍生成沉淀而造成伤害;酸化后排液不及时引起过剩的离子反应生成二次沉淀。

在油井的酸化作业过程中,应采取以下措施进行油层保护:

选用与油层岩石和流体相配伍的酸液和添加剂;使用合适的前置液隔离地层水,防止后续的酸与地层反应生成难溶的氟硅酸;及时排液,防止二次沉淀的生成。

②防砂作业中的油层保护

由于疏松砂岩埋藏浅、压实差,开发中极易出砂,形成砂埋油层及生产管柱,造成躺井。

防砂施工对油层造成的伤害因素较多,如:

压井液携砂液与地层岩石及流体不配伍生成沉淀,或其中的固相成分侵入油层造成伤害;充填砾石的尺寸及质量与地层砂不配伍,是砾石充填防砂伤害地层的主要因素;防砂入井器材较多,附在上面的各种杂质进入地层造成伤害。

防砂作业中保护措施有:

筛选合适的入井液。

施工基液要清洁,使固相颗粒直径小于5μm;把住充填砾石的质量关,使不合格的砾石一律不得入井;射孔后用刮管器刮削套管,清除管壁铁锈、结垢,然后充分洗井;防砂施工器材表面不得有泥沙及杂物;对于在钻井、射孔中伤害严重的井,防砂施工前应先进行地层预处理,解除部分堵塞。

(4)油层生产过程中的油层保护

油层生产过程中对储层的伤害有:

生产过程中主要有两项因素制约油井产能,一是出砂,二是出水。

出砂后不仅会磨蚀管线,更主要的是堵塞地层,大幅度降低产能。

为解决地层损伤,国内开发了新型地层稳定剂、固砂剂,国外研制了可聚合的超薄薄膜控制地层的微粒运移。

造成油井出砂、出水的主要原因主要是工作制度不合理,因此要最大限度地降低生产过程对油井的伤害,必须确定合理的工作制度,针对胜利油田储层平面、层间非均质性严重的特点,开发中应采用合理的工作制度生产,以不出砂、不出水、不破坏储层结构为原则。

二、孤东三区储层基本概况

(一)孤东三区概况

三区位于孤东披覆构造西翼,西向尖灭,北部、东部、西部分别被三条断层切割,北部以1号断层与二区为界,东部和南部以3号、6号断层与七区、四区为界,区内被三条次生断层切割成4个块,地层倾角大(2-5度),构造形态东高西低。

含油面积2.5Km2,地质储量642万t,标定可采储量138万t,采收率21.5%,多层疏松砂岩稠油油藏。

目前共有油水井66口,其中油井45口,水井21口,单元日产油水平148t,采油速度0.84%,采出程度16.03%,具有采油速度低、采出程度低的“双低”特点。

自85年8月投入开发以来,经历了四个开发阶段。

弹性开采阶段、注水见效阶段、井网调整阶段和特高含水阶段。

(二)储层特征

三区馆陶组油层包括Ng3、Ng4、Ng5、Ng6四个砂层组,20个小层,53个油砂体。

一类层(42、52+3、54)储量342万t,占单元总储量的53%,二类层(45、51、55、61、65)储量215.5万t,占单元总储量的33.6%,其它为三类层,储量66.5万t,占单元总储量的13.2%。

该区油层埋藏浅(1250m~1480m),压实差,胶结疏松,薄片鉴定报告资料显示砂岩粒径一般为0.25mm~0.5mm,属粉细砂岩。

岩性以棕褐色含油粉砂岩为主,矿物成分为石英、长石、岩屑。

其中石英38%~43%,长石36%~42%,岩屑16%~23%,碎屑成分主要为石英、结晶岩屑,次为云母片岩、中酸性喷出及泥质岩屑。

重矿物以黑幼帘石为主,亦见绿帘石、电气石、石榴子石等。

云母多为绿色黑云母,大多蚀变为绿泥石。

成熟度中等。

泥质平均10.5%,X衍射数据表明蒙脱石79.2%,高岭石14.2%,伊利石4.7%,绿泥石4.8%。

胶结形式主要以接触或薄膜状胶结为主,亦见团块状,结构成熟度中等。

孔喉连通性好,最大孔喉半径91.6μm,最小孔喉半径9.5μm,均值36.6μm,均质系数0.33。

有效孔隙度33%,空气渗透率1210×10-3μm2,油藏具有正常的压力及温度系统,原始地层压力13.63MPa,饱和压力9.9MPa,地饱压差3.73MPa,压力系数1.0,地层温度55℃,地温梯度3.4℃/100m。

原始状态下,地下原油粘度65mPa.s,地面原油粘度1100mPa.s,地面原油密度0.996g/cm3,凝固点-7℃~-35℃,含蜡量5.7%,含硫0.44%。

原油类型为低凝重芳烃。

原始含油饱和度70%,原始油气比2.63m3/t。

地层水以CaCL2型为主,总矿化度14082mg/L。

(三)存在问题

目前存在问题是油层出砂严重及水淹不均衡,含水最高达98.5%,占油井总数的40.7%。

注水采液强度大,加之胶结疏松,泥岩经注入水浸泡而膨胀,对套管形成较大的剪切力导致套管变形。

目前有停产井12口,停注井7口,其中出砂影响共11口,占停产停注井的57.9%。

由于油层发育差且出砂严重,套变井、停产停注井多,导致注采对应关系差。

三、储层潜在损害因素分析

(一)储层潜在损害因素分析

根据储层地质特征及各类基础数据,对孤东三区储层存在的潜在损害作如下分析:

1、潜在速度敏感性

速敏性是指因流体流动速度变化引起地层中微粒运移,堵塞喉道,造成渗透率下降的的现象。

在油气层内总是不同程度地存在着一些非常细小的固体微粒,部分微粒可能未被胶结物牢固地胶结在固定的位置,甚至以松散的颗粒形式存在于岩石的孔道之中。

当孔道中有流体流动时,这些微小的固相颗粒可以被流体携带在孔道中运移,并在狭窄的喉道处被拦截堆积,堵塞流体流动通道,使油气藏岩石的渗透率明显降低。

地层中产生微粒运移损害是物理和化学两种原因的结果。

但是,就其状态而言,是一个受流速控制的运动过程。

当流速较低时,参与运动的微粒小而少,是一些未被胶结的微粒,不足以形成桥堵,此时对岩心渗透率没什么影响。

随流速逐渐增大,参与运动的微粒数逐渐增多,开始在一些孔隙的喉道聚集形成不稳定的“搭桥”。

当流速增大到某一数值后,参与运动的微粒在部分喉道处已经形成较稳定的“桥堵”,从而造成岩心渗透率明显下降。

维持渗透率平稳的最大流速称为临界流速。

当流速大于这个临界流速时,岩石孔道中运移的微粒就会产生堵塞损害。

不同岩石的临界流速也不相同,临界流速越小,表示岩石中微粒运移越容易发生。

孤东三区砂岩储层属粉细砂岩,压实差,胶结疏松,胶结形式主要以接触或薄膜状胶结为主,且粘土中速敏性矿物占14.2%,因而在流体的流动过程中,当流速达到某一值后,地层中的可运移微粒就会随流体运移,所以储层可能具有较强的速度敏感性。

2、潜在水敏感性

水敏性是指与地层不配伍的淡水进入油层后引起粘土矿物膨胀、分散、运移,从而导致渗透率下降的现象。

水敏性损害是各种油层损害中最复杂、最主要的一种。

产生水敏性损害的原因,一方面是由于膨胀性粘土遇水膨胀,减小了油层的孔隙喉道;另一方面是一些非膨胀性粘土遇水产生分散脱落,释放微粒,并且微粒随流体运移而堵塞孔隙通道。

最易产生水化膨胀的粘土矿物有蒙脱石、伊利石/蒙脱石、绿泥石/蒙脱石混层矿物。

这是由于蒙脱石的晶体构造使其具有较大的阳离子交换能力和较高的晶层底面水化能。

当打开油层,进入油层的流体的化学成份和矿化度与其不配伍时,岩石中的膨胀性粘土便能在其外表面或单元晶层间吸附大量水分子,使体积发生膨胀。

而且,粘土分子结构内吸附的水量受可交换阳离子数的控制。

因此,不同种类蒙脱石粘土膨胀能力也不同,钠蒙脱石具有最强的膨胀性,可膨胀到原来体积的10倍。

而钙蒙脱石只具有中等膨胀能力。

此外,高岭石、伊利石等非膨胀性粘土,在与阳离子浓度较低或含有反絮凝离子的水接触时,原油的絮凝平衡状态遭到破坏,使粘土颗粒产生分散,从砂粒表面脱落下来,这些微粒随流体在油层孔隙内运移。

同时,膨胀性粘土遇水膨胀后引起的物理不稳定性也促进了分散和运移的发生。

粘土膨胀和分散运移的最终结果都造成油层渗透率损害。

水敏性损害除受

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