第四章油气层损害机理
当探井落空、油气井产量快速递减、注入井注入能力下降，人们首先想到的是油气层可能被损害。随着勘探开发的地质对象越来越复杂（规模变小，储层致密、深层高温高压、老油气田压力严重衰竭），探井成功率降低，开发作业成本增加，使得油气层损害研究更加倍受关注。
油气层被钻开之前，在油气藏温度压力环境下，岩石矿物和地层流体处于一种物理、化学的平衡状态。钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，导致油气层损害。
为了揭示油气层损害机理，不仅要研究油气层固有的工程地质特征和油气藏环境（损害内因），而且还应研究这些内因在各种作业条件下（损害外因）产生损害的具体过程。损害机理研究以岩心分析、敏感性评价、工作液损害模拟实验和矿场评价为依托，通过综合分析，诊断油气层损害发生的具体环节、主要类型及作用过程，最后要提出有针对性的保护技术和解除损害的措施建议。
第一节油气层损害类型
油气井生产或注入井注入能力下降现象的原因及其作用的物理、化学、生物变化过程称为油气层损害机理。通常所说的油气层损害，其实质就是储层孔隙结构变化导致的渗透率下降。渗透率下降包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变，孔隙结构变差）和相对渗透率的下降。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损害等都改变渗流空间；引起相对渗透率下降的因素包括水锁（流体饱和度变化）、贾敏、润湿反转和乳化堵塞。油气层损害主要发生在井筒附近区，因为该区是工作液与油气层直接接触带，也是温度、压力、流体流速剧烈变化带。钻井完井过程的损害一般限于井筒附近，而增产改造、开发中的损害可以发生在井间任何部位。
对于某一油气藏和具体作业环节到底如何有效地把握主要的损害呢？大量研究工作和现有的评价手段已能清楚地说明主要损害原因。目前比较普遍
接受的分类方案见表4—1，首先分成四大类：（1）机械损害；（2）化学损害；（3）生物损害；（4）热力损害，然后再进行细分。表4—1的分类体系说明，即使是一种看起来较简单的类型，也包含着多种复杂的作用过程。
表4—1 油气层损害类型及其分布结构
一、机械作用
机械作用损害指钻井、完井、压井、增产措施中设备和工作液直接与地层发生物理变化造成的渗透率下降。有时生产中地层流体本身性质的变化也可以发生机械作用损害。
1.微粒运移
多数油气层都含有一些细小矿物，称为地层微粒。包括粘土矿物、非晶质硅、微晶石英、微晶长石、云母碎片和碳酸盐矿物等，其粒径通常小于37μm，是潜在的可运移微粒源。微粒在流体流动作用下首先从孔隙或裂缝壁面脱落、运移，在流动通道变窄或流速减低时，单个或多个微粒在孔喉处发生堵塞，造成油气层渗透率下降，这就是微粒运移损害（图4-1）。使油气层微粒开始运移的流体速度叫临界流速。只有流速超过临界流速后，众多的微粒才能运移，发生堵塞。由于油气层中流体流速的大小直接受生产压差的影响，即在相同的油气层条件下，一般生产压差越大，相应地流体产出速度就越大，因此，虽然微粒运移是由流速过大引起，但其根源却是生产压差过大。同样，
注入井注入压差过大，也会使注入流体的流速超过临界流速而产生微粒运移损害。
图4—1 微粒运移堵塞示意图
临界流速与下列因素有关：（1）油气层的固结程度、胶结类型和微粒粒径；（2）孔隙几何形状和流道表面粗糙度；（3）岩石和微粒的润湿性；（4）液体的离子强度和pH值；（5）界面张力和流体粘滞力；（6）温度。
影响微粒运移并引起堵塞的因素有：（1）微粒级配和微粒浓度是影响微粒堵塞的主要因素，当微粒尺寸接近于孔隙尺寸的1/3或1/2时，微粒很容易形成堵塞；微粒浓度越大，越容易形成堵塞；（2）孔壁越粗糙，孔道弯曲越大，微粒碰撞孔壁越易发生，微粒堵塞孔道的可能性越大；（3）流体流速越高，不仅越易发生微粒堵塞，而且形成堵塞的强度越大；（4）流速方向不同，对微粒运移堵塞也有影响。对于生产井来说，由于流体是从油气层往井眼中流动，因此当井壁附近发生微粒运移后，一些微粒可通过流道排到井眼，一些微粒仅在近井地带造成堵塞。注入井情况恰好相反，流体是从井眼往油气层中流动，在井壁附近产生的微粒运移不仅在井壁附近产生堵塞，而且会造成油气层深部微粒的沉积堵塞。
微粒运移是最常见且较严重的损害方式之一。对于有强烈的微粒运移潜在损害的油气藏可采取下列措施：（1）降低产量或注入量，这种做法可以解决问题但并不是最佳选择；（2）对于射孔完成井，通过高密度射孔增加流动通道面积，降低流速；（3）条件允许时，尽可能采用裸眼完井；（4）应用水平井增大与油气层接触的泄流面积，适当降低流速；（5）采用水力压裂技术；（6）疏松砂岩油气层可采用压裂-砾石充填完井技术；（7）工作液中加入适当的粘土防膨剂和地层微粒稳定剂；（8）控制油气井过早见水和含水率。
2.固相侵入
入井流体常含有两种固相颗粒：一种是为达到工艺性能要求而必须加入的有用颗粒，如钻井完井液中的粘土、加重剂和桥堵剂等；另一种对于储层而言属有害固相，如钻井完井液中的钻屑和注入流体中的固相杂质。当井眼中液柱压力大于油气层孔隙压力时，固相颗粒就会随流体一起进入油气层，在井眼周围或井间的某些部位沉积下来，从而缩小油气层流道尺寸，甚至完全堵死油气层。
外来固相颗粒对油气层的损害有以下特点：（1）颗粒一般在近井地带造成较严重的损害；（2）颗粒粒径小于孔径的十分之一，且浓度较低时，虽然颗粒侵入深度大，但是损害程度可能较低；但此种损害程度会随时间的增加而增加；（3）对中、高渗透率的砂岩油气层来说，尤其是裂缝性油气层，外来固相颗粒侵入油气层的深度和所造成的损害程度相对较大。
控制外来固相颗粒对油气层的损害程度和侵入深度的因素有：（1）固相颗粒粒径与孔喉直径的匹配关系；（2）固相颗粒的浓度；（3）施工作业参数如压差、剪切速率和作业时间。应用辨证的观点可在一定条件下将固相堵塞这一不利因素转化为有利因素，如当颗粒粒径与孔喉直径匹配较好、浓度适中，且有足够的压差时，固相颗粒仅在井筒附近很小范围形成严重堵塞（即低渗透的内滤饼），这样就限制了固相和液相的侵入量，从而降低损害深度。
当作业的液柱压力太大时，有可能使油气层破裂，或使已有的裂缝开启，导致大量的工作液漏入油气层而产生损害。影响这种损害的主要因素是作业压差和地层的岩石力学性质。
射孔完成或通过压裂投产的油气井，固相侵入损害可以得到一定程度的消除。对于裸眼井或未水泥固井的衬管完成井，固相损害表现十分严重。水平井大部分采用裸眼或衬管完成，所以防止固相侵入损害非常必要。应用屏蔽暂堵原理设计无损害的钻井完井液，或者欠平衡作业是抑制固相侵入损害的有效途径。现场一般通过对压井液、射孔液、修井液、酸液、压裂液、注入流体的严格过滤来避免固相侵入损害。
3.相圈闭
相圈闭与不利的毛管压力和相对渗透率效应有密切关系。相圈闭的基本表现是，由于某一相流体（气、油、水）饱和度暂时或永久性地增加而造成我
们所希望产出或注入流体相对渗透率的下降。当油基工作液进入气层、或者含油污水注入到地层中可形成油相圈闭；凝析气藏开发一段时间后，当井底压力低于气藏露点压力时，凝析液在井眼附近聚集形成油相圈闭；黑油油藏若在低于泡点压力下开采，溶解气的溢出使气相饱和度增加，可出现气相圈闭。水基工作液滤液进入油气层后，会增加水相的饱和度，降低油或气的饱和度，增加油气流阻力，导致油气相渗透率降低（图4-2）。
图4-2 含水饱和度与油相渗透率的关系
K ro—油的相对渗透率；K rw—水的相对渗透率；S or—残余油饱和度；S wi—束
缚水饱和度
在作业引起的相圈闭损害类型中，水相圈闭较常见。根据产生毛管阻力的方式，可分为水锁损害和贾敏损害。水锁损害是由于非润湿相驱替润湿相而造成的毛管阻力，从而导致油相渗透率降低。贾敏损害是由于非润湿液滴对润湿相流体流动产生附加阻力，而导致油相渗透率降低。对低渗油层和致密气层来说，由于初始含水饱和度经常低于束缚水饱和度，且储层毛管压力大，水相圈闭损害应引起高度重视（图4-3）。
影响相圈闭损害的因素包括：引起相圈闭的流体饱和度增加幅度、侵入量（深度）、油气藏压力、岩石的相对渗透率曲线形态和油气层毛管压力（孔喉半径分布）。防止相圈闭的简单方法就是忌用有潜在相圈闭损害的流体。例如低渗—致密气藏的钻井完井作业，最好使用屏蔽暂堵技术和气体类型的欠平衡钻井。当然水基工作液欠平衡钻井可以部分抑制水相圈闭损害，但由于毛
管自吸作用的存在，要完全消除水相圈闭损害是不可能的。通过加入表面活性剂、增加油气能量、注入干燥气体、热处理油气层、压裂等措施可以缓解水相圈闭损害的影响。
4.机械损害
钻头破岩、与岩石摩擦产生热力，在高温作用下使岩石表面熔结、光化的现象称岩面釉化；在井眼中钻具偏心转动、滑动使一些微粒和钻屑被挤入地层的现象称岩粉挤入，这在定向井、水平井钻井作业中表现明显。这种机械损害在室内模拟实验研究比较困难，但通过井壁取心和全尺寸岩心分析可以说明现象的存在。天然气钻井和空气钻井易出现岩面釉化损害，因为与水基工作液相比，气体的传热能力大大降低。增加工作液的润滑性、提高流体的携屑和清洗井眼的能力可减小岩粉挤入损害。
图4-3 异常低初始含水饱和度气藏的水相圈闭损害机理
5.射孔损害
射孔损害主要来自射孔枪弹爆炸的碎片、岩石破碎带、压实带。地层震动后，粘土矿物等微粒更易于失稳进入射孔孔眼（详见第六章）。
6．应力损害
油气层岩石在地下受到垂向应力（S V）、侧应力（S H，S h）和孔隙流体压力（即地层压力p R）的共同作用。上覆岩石产生的垂向应力仅与埋藏深度和岩石的密度有关，对于某点岩石而言，上覆岩石压力可以认为是恒定的。井眼形成后，由于岩石变形和应力的重新分布，井壁岩石的压缩和剪切膨胀可
以产生应力损害。损害程度决定于井眼轨迹取向、岩石力学性质和原地应力场参数。
油气层压力则与油气井的开采压差和时间有关。随着开采的进行，油气层压力逐渐下降，这样岩石的有效应力（σ= S V - p R）就增加，使流道被压缩，尤其是裂缝—孔隙型流道更为明显，导致油气层渗透率下降（表4-2）而造成应力敏感性损害，影响应力敏感损害的因素包括压差、油气层自身的能量和油气藏类型。
表4-2 有效应力与渗透率之间关系
当油气层较疏松时，若生产压差太大，可能引起油气层大量出砂，进而造成油气层坍塌，产生严重的损害。此时，一定要采取防砂措施，并控制压力开采。
二、化学作用
化学作用损害包括不利的岩石—外来流体反应和地层流体—外来流体反应造成的油气层损害。
1. 岩石—流体不配伍
1）水敏性损害
若进入油气层的工作液与油气层中的水敏性矿物（如蒙脱石）不配伍时，
储层伤害评价及保护技术的研究是油气田勘探开发过程中重要的技术，也是提高油气勘探和开发质量的重要环节。在勘探中，有利于对油气储层的发现，和对储层的正确评价；在生产过程中，有利于提高油气产量及油气田开发的经济效益，和储层的稳产和增产及最大限度的利用油气资源，也关系到油气田勘探开发的成效。近些年来，随着油气勘探开发的进步，油气储层的保护技术越来越受到石油公司的重视，并已形成了从储层特征和潜在伤害分析、预测技术，储集层敏感性分析评价技术，储集层伤害指标建立和分级，钻井、完井、投产到压裂酸化及井下作业过程中保护油气层等配套实用技术，通过实际应用，取得了巨大的成效和经济效益。在油（气）井钻井、完井、生产、增产、提高采收率等全过程中的任一作业环节，储层与外来液体以及所携带的固体微粒接触，由于这些液体与地层流体不匹配而产生沉淀，或造成储层中粘土矿物的膨胀或产生微粒运移，它们往往堵塞了孔隙通道，使得渗透率降低，从而不同程度地损害了储层的生产能力，即储层伤害。 （１）油气田勘探开发生产中的储层伤害原理与特点。国内外大量的研究发现，油气储层一般都具有高应力敏感性、高毛细管压力、高含水饱和度和高水敏性的特点。而低渗透储层还具有低孔隙度、低渗透率和高含水饱和度的特征。一般研究认为，储层损害是一个复杂的系统工程，它是由于内伤害源（储层内固有的）、外伤害源（外来的）和复合伤害源（内、外伤害源相互作用）导致的结果。具体损害形式有：①固相微粒（外来和内部的）运移造成的储层损害；②外来流体与储层岩石、流体不配伍造成的损害：如水敏性损害、碱敏性损害和无机垢、有机垢堵塞等；③润湿性、毛管现象引起的储层损害（水锁、润湿反转、乳头液堵塞、气泡堵塞）；④地层湿度、压力变化引起的储层损害；⑤微生物对储层的损害。 油气田勘探开发生产过程中的储层损害具有如下特点：①损害周期长。几乎贯穿于油气田勘探开发生产的整个生命期，损害具有累积效应；②损害涉及到储层的深部而不仅仅局限于近井地带，即由井口到整个储层；③更具有复杂性。井的寿命不等，先期损害程度各异，经历了各种作业，损害类型和程度更为复杂，地面设备多、流程长，工艺措施种类多而复杂，极易造成二次损害；④更具叠加性。每一个作业环节都是在前面一系列作业的基础上叠加进行的，加之作业频率比钻井、完井次数高，因此，损害的叠加性更为突出。 （２）储层伤害评价方法。储层伤害评价技术包括室内评价和矿场评价，室内评价的目的是研究油气层敏感性，配合进行机理研究，同时对可采用的保护技术进行可行性和判定性评价，为现场提供室内依据（见图１）。矿场评价则是在现场开展有针对性的试验，分析判断室内试验效果，选择合理的方法、技术。 从室内进行储层损害研究的方法上讲，常规的室内研究方法主要是在模拟储层现场条件的情况下，进行岩心流动试验，在观察和分析所取得试验结果的基础上，研究岩心损害的机理。主要实验内容包括：Ｘ－－衍射分析；扫描电镜分析；薄片分析；岩心薄片和铸体薄片；储层敏感性试验，包括流速敏感性试验，水敏性和盐敏性试验，酸敏性试验，碱敏性试验以及压力敏感性试验。 （３）矿场评价技术方法。试井评价技术方法，主要包括稳定试 井法、不稳定试井法、重复电缆地层测试（ＲＦＴ）和钻柱测试（ＤＳＴ）。测井评价技术方法，包括电阻率测井法、深度探测测井法和时间推移测井法。 用其他资料评价伤害的方法，包括用试油后排液量的资料评价伤害程度、用各阶段（中途、完井和投产）测试资料评价伤害程度和用投产后采油指数等生产参数的变化情况评价伤害程度（表１）。 ２０世纪９０年代以来，国外很多油气田和国内一些油气田已经形成了从伤害机理研究到现场施工一整套系统保护油气的研究思路和工作方法，并取得了丰硕的成果和较好的经济效益。 （１）钻井保护油气层技术。重视钻井过程中的油气层保护技术，有利于发现油气层，准确评价储层性质，提高油井产量。主要包括探井岩性、物性、敏感性、地层孔隙压力、破裂压力钻前预测、随钻监测技术，裂缝性油气藏损害机理及屏蔽暂堵保护技术，油气层保护射孔与矿场评价技术，欠平衡钻井储层保护技术。 （２）开发注水中的储层改造技术。油田开发过程中，由于储层孔喉小，经常堵塞，导致注水压力高，甚至注不进水，无法完成配注任务。因此油田注水过程中储层保护技术研究显得越来越重要。通过研究注入水与油藏配伍性、孔喉内粘土矿物损害、有机垢和无机垢形成趋势，确定了注水开发油层物性的界限，建立注入水水质标准、水质控制与保障体系。在此基础上优选注水精细过滤技术、粘土稳定技术、细菌控制技术等，有效提高注水效率。 （３）增产改造储层保护技术。储层增产改造可以解除、弱化钻井完井及生产作业造成的损害，然而增产改造作业本身还有可能带来损害，如何减小储层损害就成为增产改造的重要的发展方向。主要研究使用优质入井液、压裂液，防漏失管柱、抽砂泵捞砂等技术，解决了配伍性差、液相和固相侵入损害问题。采用空心杆清蜡、防蜡管、自动清蜡器及强磁防蜡技术避免了压（修）井作业的漏失损害。应用自生热油清蜡技术，并与化学清蜡相结合，使清蜡速度大幅度提高。大量的实践表明，油气田的高效开发离不开储层保护，防止储层损害已经成为油气井（注入井）作业及油气田开发优化的重要目标，是开发效益最大化的基本途径。从开发井钻井、完井、油气生产、直至提高采收率的全过程，实施以系统工程观点建立起来的油气层保护技术是大幅度提高采收率的保障，也是增加产量、降低生产成本的必由之路。 １ 油气储层伤害机理 ２储层保护技术 ３ 认识与展望 参考文献 ［１］ ［２］ ［３］［４］ 表１储层伤害评价指标 （转１１８页） 油气储层伤害评价与保护技术 王胜利 （中国地质大学） 摘要关键词储层伤害评价及保护技术的研究是油气田勘探开发过程中重要的技术，也是提高油气勘探和开发质量的重要环节。本文探讨了油气储层伤害的机理，评价油气储层伤害的主要方法和标准。并根据不同的油藏类型，总结了国内外的油气储层保护方法。 储层伤害储层保护储层敏感性
第一章绪论 1.如何理解保护油气层技术的系统性、针对性和高效性？ 保护油气层技术是一项涉及多学科、多部门的系统工程技术。认识储集层和保护储集层和开发（含改造）储集层要注意以下四个方面：? 认识储集层、保护储集层和开发改造储集层都是一项系统工程? 各个作业环节都存在地层损害，因此保护油气层技术要互相配合，安系统工程进行整体优化；? 储集层损害的诊断、预防和处理、改造也是一项系统工程；? 保护油气层的技术和经济效益也是一项系统工程。针对性：保护油气层技术的针对性很强。? 储层特征不同（储层岩石、矿物组成、物性特征、流体性质等）? 作业特征及其开发方式不同? 储层产能不同高效性：保护油气层技术是一项少投入、多产出的新技术。? 保护储层单井投入相对较低? 实施保护技术后对于一个高产井每提高１％的产量就意味着巨大的经济效益；? 降低生产井改造成本；? 延长油气井生产寿命；? 提高油气田最终采收率；? 提高注水井注水效益，降低其成本。 2.油气层保护的重要性及特点及主要内容。 ⑴重要性 ①勘探过程中，采用油气层保护技术有利于及时发现油气层、准确评价油气层，直接 关系到勘探目标资源潜力的评估和油气储量评估 ②在开发过程中，实施油气层保护技术有利于充分解放油气层生产能力，有利于提高 油气田开发经济效益。 ③在油气田开发生产各项作业中，搞好保护油气层工作有利于油气井生产或注入能力 的长期高位保持和长寿命安全运行。 ⑵特点 ①涉及多科学、多专业和多部门的系统工程 ②具有很强的针对性 ③在研究方法上采用三个结合：微观研究与宏观研究结合，室内研究与现场实践结合， 理论研究与技术应用相结合。 ⑶油气层保护的主要内容 ①基础资料的收集与储层潜在损害分析 ②储层敏感性与钻井完井液和射孔压井液保护储层效果评价技术 ③钻井完井液和射孔试油损害储层机理研究 ④保护储层射孔压井液所须处理剂研制与评选 ⑤保护储层的射孔压井液技术 ⑥保护储层的射孔试油工艺技术 ⑦油气层损害现场诊断与矿场评价技术 3.保护储集层技术十项原则 (1)以经济效益为中心，以提高油气产能和采收率为目标(2)技术进步、经济效益和环 境保护要统筹考虑(3)任何保护技术都应有利于及时发现、有利于准确评价、有利于高效开发(4)立足以预防损害为主，解除损害为辅(5)各作业环节的保护技术要前后照应，做到系统整体优化(6)在保护中开发油气藏，在开发中保护油气藏(7)不该进入储层的工作液要尽量避免进入，至少要少进入(8)凡进入储层的固相和液相都能够通过物理、化学和生物化学方法予以解除(9)不可避免要进入的工作液，应该与油气层配伍，且不含固相(10)力争减少井下事故，避免各种复杂情况发生，否则前功尽弃 第二章岩心分析
油层保护 一、填空题 1、X-射线衍射，（扫描电镜）（薄片分析）是保护油气层岩相学分析的三大常规技术。 2、砂岩的四种常见的孔隙喉道类型是缩径吼道、点状喉道、片状或弯片状喉道及管束状喉道。 3、敏感性矿物的产状有四种类型，即薄膜衬垫式、栉壳式、桥接式、孔隙充填式、不同产状对油气层损害的影响不同。 4、与油气层损害有关的天然气性质主要是硫化氢和二氧化碳等腐蚀性气体的含量，含量越高，对设备的腐蚀越严重，越易造成微粒运移损害。 5、粘土矿物的水化膨胀可分为两个阶段，即表面水化和渗透水化阶段 6、细菌主要以菌落堵塞、粘液堵塞和代谢产物堵塞三种方式损害油气层。 7、针对不同的分析内容，可选用相应的岩心分析方法。一般情况下，（X-射线衍射）适用于定性鉴定或定量测定各物组组成及其含量，特别是粘土矿物的成分和含量，而（扫描电镜）更适于观察孔喉的状态、大小及孔隙的连通关系。 8、宏观上描述油气层特性的两个基本参数是孔隙度和渗透率。 9、敏感性矿物可分为速敏性矿物、水敏和盐敏性矿物、碱敏性矿物和酸敏性矿物五种类型。
10、根据水中主要离子的当量比，可将水划分为氯化钙型、氯化镁型、碳酸氢钠型和硫酸钠型，常见的地层水多为氯化钙型和碳酸氢钠型。 二、名词解释 1、间层矿物：是指有两种或两种以上不同结构层，沿C轴方向相间成层叠积组合而成的晶体结构。 2、乳化堵塞：外来流体中的油（如油基钻井液中的基油）与地层水或外来水与储层原油在表面活性物质的存在下可形成相对稳定、高粘度的乳状液，该乳状液产生两个方面的危害。一方面是比孔喉大的乳状液滴可堵塞孔喉，另一方面是提高流体粘度，增加油流阻力。 3、贾敏损害：是指由于非润湿相液滴对润湿相流体流动产生附加阻力，从而导致油相渗透滤降低的现象，或由于液珠或气泡对通过孔喉的流体造成附加的阻力效应，从而导致流体的渗流能力降低，这种现象称为贾敏损害。 4、临界流速：在生产过程中使油气层微粒开始运移的流体速度。或在速敏实验中，引起渗透率明显下降时的流体流动速度称为该岩石的临界速度，即临界流速。 5、微粒运移的损害：微粒在一定外力作用下，从孔壁上分离下来并随着流体一起运动，当运移至喉道位置时，粒径大于喉道直径的微粒被捕集而沉积下来，对孔喉产生堵塞，造成油气层的绝对渗透率下降，这种现象称为微粒运移损害。
第四章油气层损害机理 当探井落空、油气井产量快速递减、注入井注入能力下降，人们首先想到的是油气层可能被损害。随着勘探开发的地质对象越来越复杂（规模变小，储层致密、深层高温高压、老油气田压力严重衰竭），探井成功率降低，开发作业成本增加，使得油气层损害研究更加倍受关注。 油气层被钻开之前，在油气藏温度压力环境下，岩石矿物和地层流体处于一种物理、化学的平衡状态。钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，导致油气层损害。 为了揭示油气层损害机理，不仅要研究油气层固有的工程地质特征和油气藏环境（损害内因），而且还应研究这些内因在各种作业条件下（损害外因）产生损害的具体过程。损害机理研究以岩心分析、敏感性评价、工作液损害模拟实验和矿场评价为依托，通过综合分析，诊断油气层损害发生的具体环节、主要类型及作用过程，最后要提出有针对性的保护技术和解除损害的措施建议。 第一节油气层损害类型 油气井生产或注入井注入能力下降现象的原因及其作用的物理、化学、生物变化过程称为油气层损害机理。通常所说的油气层损害，其实质就是储层孔隙结构变化导致的渗透率下降。渗透率下降包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变，孔隙结构变差）和相对渗透率的下降。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损害等都改变渗流空间；引起相对渗透率下降的因素包括水锁（流体饱和度变化）、贾敏、润湿反转和乳化堵塞。油气层损害主要发生在井筒附近区，因为该区是工作液与油气层直接接触带，也是温度、压力、流体流速剧烈变化带。钻井完井过程的损害一般限于井筒附近，而增产改造、开发中的损害可以发生在井间任何部位。 对于某一油气藏和具体作业环节到底如何有效地把握主要的损害呢？大量研究工作和现有的评价手段已能清楚地说明主要损害原因。目前比较普遍
·199· 花岗岩大部分都是分布在盆地的底部，但规模一般较大，且埋藏较深，因此开采的程度较低，从现在的研究状况来看，花岗岩中一般储存的油气较少一般难以达到成藏条件。但花岗岩若达到了成藏条件就会形成规模较大的油气藏，从而具备很好的开发前景。 1 花岗岩储层特征 1.1 岩性特征 花岗岩的基本组成成分是长石、石英、黑云母等，有时还含有一些灰石[1]。矿物成分中石英约20%~30%，斜长石约50%~60%，钾长石约10%~20%，黑云母为5.39%~31.24%,由此可以看出花岗岩储层的矿物主要以长石为主。1.2 物性特征 花岗岩岩体内部各类裂缝沟通孔隙在上部形成了较好的储集空间，孔隙度为0.1%~27.5%，平均4.2%，其中<5%的样品占66%，渗透率最小值<0.01mD，最大为93.2mD，平均1.8mD。不含较大孔缝。从以上数据就能明显的得出一个结论，岩石致密、渗透性差，花岗岩储层的储量主要取决于其孔隙，裂隙主要影响其渗透性，所以裂缝就成了主要的渗流通道。1.3 孔隙结构特征 花岗岩储层的储集空间和渗流通道可以分为一下几类：1）孔隙。花岗岩中原生孔隙不发育，溶蚀孔隙属于次生孔隙，主要由于水流沿着断裂或裂缝渗入而形成，多为矿物溶孔，溶蚀矿物主要为斜长石和角闪石。2）裂缝。有岩心观察可以看出花岗岩中的裂缝类型有构造裂隙和构造-溶蚀裂隙两种，裂缝的宽度一般为0.1~0.5mm，还可以由测井资料看出宏观裂缝不发育，大多数为构造—溶蚀裂缝。3）溶洞。花岗岩油藏中的溶洞相对而言不是很多，但是在一些特殊的情况下也会有很多的溶洞。4）微裂隙。花岗岩油藏中溶洞不是很多，但裂缝是比较发育的，这些裂缝在岩石应力的影响下又会进一步形成微裂缝。 2 花岗岩储层潜在损害机理 2.1 固相侵入 花岗岩储层的裂缝微裂缝占了很大一部分，所以裂缝微裂缝对它的渗流能力起到的非常大的作用，花岗岩储层中的油大部分都是通过裂缝来进行流动的。钻井液一般由膨润土、加重剂和混入钻井液的地层微粒组成，同时固体颗粒的粒径是在一定范围内分布。 2.2 应力敏感性损害 由前面分析可知，花岗岩储层中的裂缝微裂缝比较发育，这样的储层中裂缝在导流能力方面就起着重要的作用，如果花岗岩储层中发生应力敏感损害这样的话，储层中的微裂缝就会在压差作用下合在一起，储层中油流就会很难通过甚至无法通过。2.3 水锁损害 有前面的研究可以看出，花岗岩储层中溶洞不是很发育，孔隙也相对不发育，但是储层中的裂缝微裂缝是比较发育的，经研究表明水锁对花岗岩储层的损害就是对其中大量发育的裂缝的损害。 3 花岗岩储层保护技术 3.1 欠平衡钻井技术 目前欠平衡钻井技术是保护花岗岩储层的最好的方式，如果能把非直井开采技术和欠平衡钻井技术相结合，这样以来就可以穿过更多的储层来更好的提高单井的产量。3.2 低压屏蔽暂堵技术 由于各个地区的地层特征不尽相同，所以要根据现场的情况选择最佳的钻井方式来达到保护储层的目的。如果要选择欠平衡钻井，就要在全部的开采过程中都使用欠平衡钻井开采，钻完井后要采用裸眼完井方式完井，完井后就可以投入生产；同样如果要采用低压屏蔽封堵技术，最好使用套管射孔完井方式完井，这样有利于后期的酸化压裂等增产措施。 4 结论 1）由以上的研究可以得出，花岗岩储层岩性致密、低孔低渗、裂缝发育且为储层中主要的渗流通道，花岗岩储层类型主要是裂缝型。2）钻井液固体颗粒侵入损害、储层岩石应力敏感的伤害、储层中的流体和酸性液体造成的损害、钻井液流速过快造成的损害为花岗岩储层的主要损害类型。3）欠平衡钻井技术和低压屏蔽暂堵技术为保护花岗岩储层的主要技术，相对而言欠平衡钻井技术对花岗岩储层更好，但是还要根据现场情况和地层特征选择最佳的钻井方式。 参考文献： [1] 邱树立.D块稠油油藏兴隆台油层兴Ⅱ组储层物性特征[EB/ OL].云南化工,2017(12). 收稿日期：2017-11-29 作者简介：张磊，西安石油大学。 花岗岩储层损害机理及保护技术 张 磊 （西安石油大学，陕西 西安 710065） 摘 要：通过扫描电镜、铸体薄片等技术，对花岗岩储层的岩性特征、物性特征和它的损害机理等做了系统 全面的分析，探讨了花岗岩油藏的保护方法。 关键词：花岗岩储层；储层损害；欠平衡钻井 中图分类号：TE258 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）01-199-01
保护油气层技术 （徐同台、赵敏、熊友明等编） 目录 第一章绪论……………………………………………………（１） 第一节保护油气层的重要性及主要内容…………………（２） 第二节保护油气层技术的特点与思路……………………（６） 第二章岩心分析……………………………………………（１０） 第一节岩心分析概述……………………………………（１０） 第二节岩心分析技术及应用……………………………（１４） 第三章油气层损害的室内评价……………………………（２９） 第一节概述………………………………………………（２９） 第二节油气层敏感性评价………………………………（３０） 第三节工作液对油气层的损害评价……………………（４０） 第四节储层敏感性预测技术……………………………（４４） 第四章油气层损害机理……………………………………（４９） 第一节油气层潜在损害因素……………………………（５０） 第二节外因作用下引起的油气层损害…………………（５５） 第五章钻井过程中的保护油气层技术……………………（６８） 第一节钻井过程中造成油气层损害原因分析…………（６８） 第二节保护油气层的钻井液技术………………………（７３） 第三节保护油气层的钻井工艺技术……………………（９０） 第四节保护油气层的固井技术………………………（１００） 第六章完井过程中的保护油气层技术……………………（１０７） 第一节完井方式概述……………………………………（１０７） 第二节射孔完井的保护油气层技术……………………（１１１） 第三节防砂完井的保护油气层技术……………………（１２５） 第四节试油过程中的保护油气层技术…………………（１４０） 第七章油气田开发生产中的保护油气层技术……………（１４３） 第一节概述………………………………………………（１４３） 第二节采油过程中的保护油气层技术…………………（１４７） 第三节注水中的保护油气层技术………………………（１４９） 第四节增产作业中的保护油气层技术…………………（１５６） 第五节修井作业中保护油气层技术……………………（１６４） 第六节提高采收率中的保护油气层技术………………（１６８） 第八章油气层损害的矿场评价技术………………………（１７５） 第一节油气层损害的矿场评价方法……………………（１７５） 第二节油气层损害的评价参数…………………………（１８１） 第三节油气层损害的测井评价…………………………（１８６） 第九章国外保护油气层技术发展动向……………………（１９８） 参考文献………………………………………………………（２１３） 张绍槐，罗平亚．保护储集层技术北京：石油工业出版社 钟松定，张人和，樊世忠.油气层保护技术及其矿场管理实例．北京：石油工业出版社，1999 第一章绪论
一、油气层损害的基本概念 油气层损害： 任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象。 油气层损害的主要表现形式： 油气层渗透率的降低，包括油藏岩石绝对渗透率和油气相对渗透率的降低。 发生油气层损害的主要作业环节： 在钻井、完并、修井、实施增产措施和油气开采等发生油气层损害的机理： 工作流体与储层之间物理的、化学的或生物的相互作用。 二、保护油气层的重要性 ①在油气勘探过程中，直接关系到能否及时发现油气层和对储量的正确估算。 ②保护油气层有利于提高油气井产量和油气田开发经济效益。可以大大减少试油、酸化、压裂和修井等井下作业的工作量，降低生产成本。 ③有利于油气井的增产和稳产。 三、保护油气层涉及的技术范围 八方面内容： ①岩心分析、油气水分析和测试技术； ②油气层敏感性和工作液损害室内评价技术； ③油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方案设计； ④钻井过程中的油气层损害因素分析和保护油气层技术；
⑤完井过程中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑥开发生产中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑦油气层损害现场诊断和矿场评价技术； ⑧保护油气层总体效果评价和经济效益综合分折技术。 四、油气层损害机理 1油气目的潜在损害因素 1）油气层储渗空间 孔喉类型和孔隙结构参数与油气层损害关系很大 2）油气层的敏感性矿物 速敏、xx、盐敏、酸敏、碱敏 3）油藏岩石的润湿性 4）油气层流体性质 2固体颗粒堵塞造成的损害 1）流体中固体颗粒堵塞油气层造成的损害 2）地层中微粒运移造成的损害 3工作液与油气层岩石不配伍造成的损害 1）水敏性损害 2）碱敏性损害 3）酸敏性损害 4）油气层岩石润湿反转造成的损害 4工作液与油气层流体不配伍造成的损害
浅议开发过程中对油气层损害 摘要：在油气田开发过程中，油气层损害问题非常普遍。油气层损害不仅损失 油气资源，而且提高生产成本。油气层保护对油田生产至关重要，其目的是要力 争做到既能保护油气层，又要降低作业费用，使油气田达到最经济的开发。对油 气田开发各环节中发生的油气层损害的机理分析是油气层保护的基础。本文对了 解钻井、完井、生产、修井、增产增注措施以及提高采收率等作业中潜在的油气 层损害的类型以及机理进行了分析，认为一方面油气田开发过程中的油气层损害 问题是不可避免的。 关键词：钻井过程油气层损害；完井过程油气层损害；开发生产过程油气层 损害 1.1 钻井 钻开油气层时，在正压差和毛管力的作用下，钻井工程对油气层损害的两个 主要来源是： 1.滤失到地层的钻井液与油气层岩石矿物的反应； 2.钻井液中固体微粒的入侵。 钻井过程中造成油气层损害的因素有以下几方面： 1.压差。压差是造成油气层损害的最主要因素之一。在一定压差下，钻井液 中的滤液和固相就会渗入地层内，造成固相堵塞和粘土水化等问题。钻井液进入 油气层的深度和损害程度均随正压差的增大而增大，但过高的负压差又会引起出 砂问题。 2.浸泡时间。钻井液滤失到油气层中的数量随钻井液浸泡时间的延长而增加。 3.环空流速。若环空流速设计不合理，也将损害油气层的渗透率。高的环空 流速，对井壁的冲刷严重，钻井液的动滤失量增大，钻井液固相和液相对油气层 侵入深度及损害程度亦随之增加；同时增大钻井液对井底的有效液柱压力，即增 大对井底的压差。 4.钻井液中的固相含量及固相粒子的级配。固相对油气层损害的大小决定于 固相粒子的形状、大小及性质和级配。 5.钻井液对粘土水化作用的抑制能力。油气层中粘土的水化膨胀、分散、运 移是油气层水敏损害的根本原因，钻井液对粘土水化的抑制性愈弱，则地层水敏 损害愈大。 6.钻井液液相与地层流体的配伍性。钻井液液相与地层流体，若经化学作用 产生沉淀或形成乳状液，都会堵塞油气层，其中水基钻井液滤液通常与地层水不 配伍、能形成各类沉淀，是最常见的损害。 7.各种钻井液处理剂对油气层的损害。各类钻井液处理剂随钻井液滤液进入 油气层都将会与油气层发生作用，尽管其作用类型、机理因处理剂种类和油气层 组成结构不同而异，但大多数会对油气层产生不同程度的损害。 1.2 固井 固井作业中，在钻井液和水泥浆有效液柱压力与油气层孔隙压力之间产生的 压差作用下，水泥浆通过井壁被破坏的泥饼而进入油气层，滤失到地层的氢氧化 钙同地层内部的硅反应生成硅酸钙等化合物损害油气层；水泥微粒的入侵也会对 油气层产生损害。一般认为，固井作业引起的地层损害的原因有以下几个方面： 1.环空封固质量不好，不同压力系统的油气水层相互干扰和窜流，从而造成 有机垢、无机垢或乳化堵塞等损害。
疏松砂岩的储层损害机理及保护措施 摘要在油田生产过程中疏松砂岩储层的保护与损害都是非常重要的，在实际生产中，疏松砂岩储层的伤害机理有:固相微粒堵塞、产液乳化、岩石润湿性反转等。其中，固相颗粒的存在会加剧产液乳化程度、增强乳化液的稳定性、提高产出液的粘度,进而加剧颗粒运移; 固相颗粒高岭石和片状伊利石的存在,不但使地层岩石发生润湿反转, 而且微粒也吸附产出液的重组分, 使微粒被包裹形成具有粘弹性的固相微粒,聚集在近井壁地带, 堵塞渗流通道。基于对生产过程中疏松砂岩储层伤害机理的认识,防止对储层造成损害，需要进行一系列的保护措施。 关键词疏松砂岩储层伤害固相微粒储层保护 一、储层损害机理 储层储渗空间、岩石矿物、岩石表面性质、内部环境、岩石强度、地层膨胀性和阳离子交换容量等方面的研究表明,疏松砂岩储层存在微粒运移和润湿反转潜在损害因素,这些潜在损害通过在钻井、完井、修井作业中不配伍的工作液进入地层、浸泡等外部因素而诱发,降低了储层的渗流能力。 固相微粒的存在,增强了乳化液的稳定性,加剧了产液乳化程度,增大了产液粘度,加剧了微粒运移及其对储层的伤害程度,如此恶性循环,结果严重伤害地层,使产液量大幅度下降。 通过研究,发现疏松砂岩油田储层伤害可能与以下种因素都有关系： 1.流体与流体的不配伍,如侵入油层的钻井液滤液和地层水之间产生乳状液 2.储层岩石与流体的不配伍,主要是指水基工作液造成的蒙脱石膨胀和高岭石 分散 3.固相侵入,如加重材料或钻屑的侵入 4.相捕集或封堵,如水基钻井液与地层岩石不配伍形成的颗粒在近井壁地带被 捕集或堵塞孔道 5.化学吸附和润湿反转,如乳化剂的吸附使地层润湿性和流体流动性质改变 6.微粒运移,由于微粒在岩石孔隙结构内部移动导致孔喉桥塞和堵塞 7.生物活动,钻完修井过程中,菌体进入地层并产生多糖聚合物粘液,而导致地下流体粘度增大。 不管基于哪一类基础条件,储层伤害的原因不可能超出内在因素、外在因素和地下 流体因素三大因素的范围。现以这三大因素为分类方法进行归纳总结,然后对储层伤害 的评价方法进行简述,并对储层改造进行论述。值得注意的是,这些因素往往不止一个, 而且有可能是共同作用的结果,同时也要动态地认识因素也在发展和变化。处理这个问 题,可选择任其发展、储层改造和重新钻井三种方法,主要依据经济效益来决定。从调 研的文献来看,目前还没有将疏松砂岩从储层中作为一个方向专门研究,也没有实质意 义上的疏松砂岩储层伤害评价的新方法及储层改造的新技术。 二、疏松砂岩的保护措施
第四章油气层损害机理 油气层损害机理：就是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。 目的：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。 相对渗透率下降包括:水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞 第一节概述 渗透空间的改变包括：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损害； 内因(潜在损害因素) ：凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素，包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和地层流体性质，是储集层本身固有的特性。 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(固相和液相)性质、压差、温度和作业时间等可控因素。 外来流体与储集层岩石的相互作用造成： ①外来固相颗粒的堵塞与侵入； ②滤液侵入及不配伍的注入流体造成的敏感性损害； ③储集层内部微粒运移造成的地层损害； ④出砂； ⑤细菌堵塞。 外来流体与地层流体间的不配伍造成： ⑥乳化堵塞； ⑦无机结垢堵塞； ⑧有机结垢堵塞； ⑨铁锈与腐蚀产物的堵塞； ⑩地层内固相沉淀的堵塞； 其它损害包括： 射孔造成的压实和不完善等损害; 固井和修井作业的注水泥和水泥浆造成的特殊损害等; 机理研究除了要准确诊断和判别各种损害因素和各种可能原因外，还必须把各种因素对每个产层的危害性大小按序排列，分出主次，并找出主要因素。
第二节油气层潜在损害因素 储集层的主要特征：包括储层岩石骨架颗粒和填隙物等矿物的结构、成分、含量和分布状态，储集层孔隙结构和喉道特征；储集层中流体类型、成分、含量和流体压力等。它们都是影响和决定储集层损害的内在因素。 一、油气层孔隙结构特征与储集层损害的关系 1. 储层岩石物质组分 碎屑颗粒、杂基(或基质)、胶结物和空隙。杂基和胶结物统称为填隙物。他们决定了储集层岩石的基本特征。 碎屑颗粒称为骨架颗粒。主要 成分是石英、长石、岩屑和少量云 母和重矿物，占整个岩石的50％以 上。 填隙物（杂基和胶结物）：是 填充在骨架颗粒之间的细小物质， 它包括了杂基和胶结物两部分。 杂基(或基质):是指碎屑岩中与 粗的骨架颗粒(如砾、砂）一起沉积 下来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。具有很大的表面积。是储集层敏感性的内在因素。 胶结物：对骨架颗粒起胶结作用的化学沉淀物(自生矿物)，主要存在于骨架颗粒之间的孔隙和吼道中，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，是增造成储层敏感性伤害极为重要的内在因素。 2.储层孔喉结构与油气层损害的关系
固井对油气层的损害孔羽-- 油工601--12摘要：固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层井壁坍塌。其目，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。在打开油气层后,如果钻井方式、钻井参数、泥浆性能等因素处理不当,可能会对生产层造成多种损害,研究这些损害机理,对保护和开发生产层具有重要意义。同时,使用同地层相配伍的钻井液,采用保护生产层的钻井方式将直接关系到油气井的产量及油气田的开发经济效益。 关键字：固井工艺油气层损害水泥浆套管研究进展 一、对固井过程中油层损害机理的基本认识 1.研究及试脸方法 固井过程中油层损害机理的研究，主要是用钻井过程中取出的岩芯在可以模拟井下压力、温度的流动试验装置上让冲洗液、水泥浆分别污染后，测定渗透率下降率.考虑到固井施工过程的特点，先用钻井液污染岩芯，再用冲洗液、最后用水泥浆污染，可得出最终污染深度及总的渗透率下降率，用以评价损害程度，并寻求降低损害的途径. 2.研究结论 根据模拟注水泥施工参数进行试验研究，得出如下结论. ①因清水冲洗液流经油层部位时污染压差与钻井液基本相同，且接触时间短，因此，冲洗液滤入油层很小(仅0.05m1),渗透率下降率4%-5%. ②水泥浆对油层的损害主要由滤液造成.造成损害的原因首先是滤液与粘土矿物间的各种有害作用，其次可能是水锁及少量滤液析出物在孔壁上的附结.由于钻并液先污染，所以水泥浆再次污染的损害程度比钻井液的要小，对于试验岩芯，渗透率下降率平均小于10%.水泥浆向地层的滤失由替浆动滤失和候凝静滤失两部分组成，污染深度随滤失速率、接触时间增加而增大. ③降低油层损害主要是控制水泥浆的失水量.对于尾浆、用量多(与油层接触时间长)的水泥浆，失水量控制应严一些，反之可适当放宽.水泥浆API失水量控制指标可用反演程序确定，即由射孔弹穿透的深度(允许污染的最大深度)和滤失时间推算水泥浆滤失速率和水泥浆的APT失水量. 二、固井的一般工艺流程 1作业准备阶段 根据其他影响因素确定水泥浆、水泥石的性能指标要求。选用合适的材料调配出能达到指标要求的水泥浆。通井、洗井、调整钻井液性能准备固井。 2注水泥 尽可能压稳地层流体,并且顶替效率不高,否则将导致地层流体窜槽或钻井液环空窜槽,从而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、钻井液、冲洗液、隔离液、水泥浆、平衡注水泥设计和提高顶替效率的措施。 3候凝 由于候凝过程中未能压稳地层流体、地层流体侵入环空、水泥浆凝结受到干扰,或由于水泥浆体系不稳定、出现水化缺陷,无法形成完整、优质的水泥环,或水泥与地层、套管界面胶结不良而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、水泥浆水化缺陷(如体积收缩)、注水泥过程中水泥浆密度波动控制,以及辅助压稳地层流体的措施,如环空憋压、振动固井等。 4水泥浆凝结以后 水泥浆凝结以后,地层流体腐蚀或高温强度衰退,可使水泥石的完整性、均质性遭到破坏;工况变化可使水泥石与地层、套管之间的界面胶结、密封能力遭到破坏,从而导致水泥环的长期密封性能失效。涉及的影响因素包括后期工况条件的变化(温度、压力变化,腐蚀性地层流体,地层水离子组成变化)和水泥石本身的力学、热学、化学性能。
一、油气层损害的基本概念 油气层损害：任何阻碍流体从井眼周围流入井底的现象。 油气层损害的主要表现形式：油气层渗透率的降低，包括油藏岩石绝对渗透率和油气相对渗透率的降低。 发生油气层损害的主要作业环节：在钻井、完并、修井、实施增产措施和油气开采等发生油气层损害的机理：工作流体与储层之间物理的、化学的或生物的相互作用。 二、保护油气层的重要性 ①在油气勘探过程中，直接关系到能否及时发现油气层和对储量的正确估算。 ②保护油气层有利于提高油气井产量和油气田开发经济效益。可以大大减少试油、酸化、压裂和修井等井下作业的工作量，降低生产成本。 ③有利于油气井的增产和稳产。 三、保护油气层涉及的技术范围 八方面内容： ①岩心分析、油气水分析和测试技术； ②油气层敏感性和工作液损害室内评价技术； ③油气层损害机理研究和保护油气层技术系统方案设计； ④钻井过程中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑤完井过程中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑥开发生产中的油气层损害因素分析和保护油气层技术； ⑦油气层损害现场诊断和矿场评价技术； ⑧保护油气层总体效果评价和经济效益综合分折技术。 四、油气层损害机理 1油气目的潜在损害因素 1）油气层储渗空间 孔喉类型和孔隙结构参数与油气层损害关系很大 2）油气层的敏感性矿物 速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏 3）油藏岩石的润湿性 4）油气层流体性质 2固体颗粒堵塞造成的损害 1）流体中固体颗粒堵塞油气层造成的损害 2）地层中微粒运移造成的损害 3工作液与油气层岩石不配伍造成的损害 1）水敏性损害 2）碱敏性损害 3）酸敏性损害 4）油气层岩石润湿反转造成的损害 4工作液与油气层流体不配伍造成的损害 1）无机垢堵塞 2）有机垢堵塞 3）乳化堵塞 4）细菌堵塞 5油气层岩石毛细管阻力造成的损害 评价油气层损害的实验方法 评价实验是指在研究油层损害问题时，在实验室内进行的定性或定量分析测定的实验。该评价实验由一系列综合性的岩心分析实验组成。 一、评价实验的目的：保护油气层。 （1）弄清储层潜在因素； （2）弄清外因对储层的影响； （3）在内因外因的作用下，弄清储层损害类型及程度 （4）筛选合理的防治措施。
1、油气层损害的定义:在钻井,完井,井下作业及油气田开采全过程中,造成油气层渗透率下降的现象统称为油气层损害。 2、油气层损害的实质：绝对渗透率的下降和相对渗透率的下降。 3、保护油气层的重要性：a.勘探过程中,保护油气层工作的好坏直接关系到能否及时发现新的油气层、油气田和对储量的正确评价。b.保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高。c.油气田开发生产各项作业中,搞好油气层保护有利于油气井的稳产和增产。 4、保护油气层技术的特点： a.保护油气层技术是一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气生产过程的系统工程。从钻开油气层、完井、试油、采油、增产、修井、注水、热采的每一项作业过程中均可能使油气层受到损害，而且如果后一项作业没搞好保护油气层工作，就有可能使前面各项作业中的保护油气层所获得的成效部分或者全部丧失。因此保护油气层技术是一项系统工程，此项工程涉及地质、钻井、测井、试油、采油、井下作业等多个部门，只有这些部门密切配合，协同工作，正确对待投入与产出，才能受到良好的效果。 b. 保护油气层技术具有很强的针对性. 保护油气层技术的研究对象是油气层，油气层特性资料是研究此项技术的基础。由于不同的油气层具有不同的特点，因此从油气层特性出发研究出的保护油气层技术也具有很强的针对性。 c. 保护油气层技术在研究方法上采用三个结合. 保护油气层技术在研究方法上采用三个结合：微观研究与宏观研究相结合；机理研究与应用规律相结合；室内研究和现场实践相结合。 5、保护油气层系统工程的技术思路: 保护油气层系统工程的主要技术思路可归纳为五个方面： 1. 分析所研究油气层的岩石和流体特性，以此为依据来研究 该油气层潜在损害因素与机理。 2. 收集现场资料，开展室内试验，分析研究每组油气层在各 项作业过程中潜在损害因素被诱发的原因、过程及防治措 施。 3. 按照系统工程研究各项作业中所选择的保护油气层技术措 施的可行性与经济上的合理性，通过综合研究配套形成系 列，纳入钻井、完井与开发方案设计及每一项作业的具体 设计中。 4. 各项作业结束后进行诊断与测试，获取油气层损害程度的 信息，并评价保护油气层的效果和经济效益。然后反馈给
煤岩储层伤害机理及评价方法 崔思华 1,2 管保山2 张遂安1 伊向艺3 梁 利2 刘 萍 2 (1.中国石油大学(北京),北京 102249; 2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院, 河北 065007; 3.成都理工大学,四川 610059) 摘 要:我国多数地区煤层的渗透率较低,通常小于1@10-3L m 2,煤层渗透率一般在011~01001@10-3L m 2,属于特低渗透或致密储层,对各种伤害因素更为敏感,伤害评价显得尤为重要。本文介绍几种评价煤岩储层伤害的实验方法,可评价压裂液对煤岩基质的伤害、对裂缝割理的伤害。 关键词:煤岩 伤害实验 评价方法 Mechanism of Coal &Rocks Reservoirs and Evaluation Methods Chui Sihua 1,2,Guan Baoshan 2,Zhang Sui c an 1,Yi Xiangyi 3,Liang Li 2,Liu Ping 2 (1.China Pe troleum University (Beijing),Beijing 102249; https://www.doczj.com/doc/4910878336.html, ngfang Branch,C hina Petr oleum Exploration Development and Researc h Institute,Hebei 065007; 3.C hengdu Polytechnic University,Sic huan 610059)Abstract:The permeability of coal seams is low in most areas in https://www.doczj.com/doc/4910878336.html,ually,it is less than 1@10-3 L m 2.The permeability of coal seams generally varies from 011to 01001@10-3L m 2.These seams belong to especially low permeability sea ms or c ompact reservoirs,which are more sensitive to all the damaging factors.Therefore,damage evaluation becomes very important.The paper introduces several experimental me thods for evaluation of damages of lithologic reservoir,which can be used for evaluation of damages of frac fluids to lithologic matrix,and their damage to fissure &cleavages.Keywords:Litho type;da mage test;evaluation method 1 煤岩储层伤害机理 为了达到较好的压裂效果,需要对压裂过程中可能产生的损害进行评价。与常规油气藏的油气层敏感性损害和保护评价相似,压裂过程中的煤层气储层保护技术评价也是基于考虑外界环境作用于煤岩储层后的渗透率变化特征为主要目的,在保护技 术实施过程中需要考虑三个方面的内容:(1)煤岩储层潜在损害因素及敏感性程度评价;(2)煤岩储层压裂液损害实验评价;(3)保护煤岩储层的压裂液体系的建立及应用。 结合煤层气开发特征,进行煤岩储层的应力敏感、速敏、水敏等敏感性评价,以及入井流体对煤岩储层损害因素分析,能够为煤岩气藏的开发过程 基金项目 (本文由国家重大专项5煤层气完井与高效增产技术及装备研制6项目(编号:2008ZX05037)资助。 作者简介 崔思华,男,中国石油大学(北京)石油与天然气工程博士后,主要从事天气、煤层气勘探开发及储层改造等方面研究工作。 第9卷第3期 中国煤层气 Vol 19NO 132012年6月 C HINA COALBED METHANE June 12012
固井对油气层的损害 固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层井壁坍塌。其目，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。在打开油气层后,如果钻井方式、钻井参数、泥浆性能等因素处理不当,可能会对生产层造成多种损害,研究这些损害机理,对保护和开发生产层具有重要意义。同时,使用同地层相配伍的钻井液,采用保护生产层的钻井方式将直接关系到油气井的产量及油气田的开发经济效益。 固井过程中油层损害机理的研究，主要是用钻井过程中取出的岩芯在可以模拟井下压力、温度的流动试验装置上让冲洗液、水泥浆分别污染后，测定渗透率下降率.考虑到固井施工过程的特点，先用钻井液污染岩芯，再用冲洗液、最后用水泥浆污染，可得出最终污染深度及总的渗透率下降率，用以评价损害程度，并寻求降低损害的途径. 固井的一般工艺流程：1作业准备阶段，根据其他影响因素确定水泥浆、水泥石的性能指标要求。选用合适的材料调配出能达到指标要求的水泥浆。通井、洗井、调整钻井液性能准备固井。 2注水泥，尽可能压稳地层流体,并且顶替效率不高,否则将导致地层流体窜槽或钻井液环空窜槽,从而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、钻井液、冲洗液、隔离液、水泥浆、平衡注水泥设计和提高顶替效率的措施。 3候凝，由于候凝过程中未能压稳地层流体、地层流体侵入环空、水泥浆凝结受到干扰,或由于水泥浆体系不稳定、出现水化缺陷,无法形成完整、优质的水泥环,或水泥与地层、套管界面胶结不良而影响固井质量。涉及的影响因素包括井眼条件、地层压力、水泥浆水化缺陷(如体积收缩)、注水泥过程中水泥浆密度波动控制,以及辅助压稳地层流体的措施,如环空憋压、振动固井等，4水泥浆凝结以后，水泥浆凝结以后,地层流体腐蚀或高温强度衰退,可使水泥石的完整性、均质性遭到破坏;工况变化可使水泥石与地层、套管之间的界面胶结、密封能力遭到破坏,从而导致水泥环的长期密封性能失效。涉及的影响因素包括后期工况条件的变化(温度、压力变化,腐蚀性地层流体,地层水离子组成变化)和水泥石本身的力学、热学、化学性能。 可见,根据固井作业的工艺流程,控制好各时间段内影响固井的各个因素对于获得优良的固井质量有重要意义。 因此,从某种程度上说,影响固井质量的因素构成一个环环相扣的单链过程,任何一个环节存在不足,都将影响最终的固井质量,为此,在进行固井施工方案设计时,必须对其进行全面的考虑。上述影响因素中,井眼条件、地层条件是限定的;套管选型受成本、钻机提升能力、开发方案的限制;水泥环所处工况由油井生产方案决定;钻井液、冲洗液、隔离液的性能可在一定程度上进行调节;能在大范围内进行优化控制的,仅有水泥浆性能和注水泥施工工艺。因此,如何针对上述影响因素,调配出能满足平衡注水泥、提高顶替效率、候凝过程中压稳地层流体、形成优质水泥环、凝结后能适应后期工况。变化需要的水泥浆,并通过合理的施工工艺将其注入井内,即成为影响固井质量的关键。 在固井注水泥施工设计时,如果对水泥浆流变参数估计偏差较大,将导致由此计算出的循环摩阻压力和施工设计排量出现偏差,导致顶替效率不高,甚至压漏地层。研究水泥浆流变学对水泥浆的可混配性和可泵性进行评估、确定在施工中和施工后压力和深度之间的关系、预测固井时的温度分布、设计达到最佳顶替效果所需的排量,以及当发生水泥浆柱“自由回落”时计算返出流量等方面均有重要作用。故掌握好水泥浆流变学对于固井设计,施工和评价都十分重要。目前,在进行水泥浆流变性设计时,均未考虑水泥浆的时变性。而实际上,水泥浆在注入过程中一直处于水化反应中,其反应必将影响水泥浆的流变性。 随着水泥水化的进行,水泥浆流变模型不发生变化,但流变参数发生变化。总体上,表观黏