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油藏注入水对储层损害的研究【摘要】本文针对某油藏在注水开发时存在一定的速敏损害问题，分析了油藏的孔渗特征、岩石学特征、粒度特征及粘土成分，在此基础上，对地层水及注入水水质进行对比分析，评价了速敏对储层的影响。
结果表明某油藏泥质含量较少，蒙脱石成分较低，伊利石、高岭石较多，且孔喉细小；地层水与注入水水型不同，且注入水矿化度低于地层临界矿化度，部分混合产生轻微结垢；注水开发易导致微粒严重运移，渗透率下降大。
【关键词】油藏注入水速敏损害油藏注入水对储层有明显的伤害，但目前对储层伤害因素研究的程度较低。
针对某油藏进行注入水对储层速敏损害的研究，避免损害，制定合理的注入水质标准及注水速度，对指导油藏的勘探开发具有重要意义。
1 某油藏储层特征分析1.1 孔渗特征分析通过对某油藏孔渗特性进行分析，储层孔隙度介于9.3%～23.86%之间，平均孔隙度为16.69%，绝大多数样品渗透率在0.53～76.2×10-3μm2之间，平均渗透率21.69×10-3μm2，个别样品渗透率在101～300×10-3μm2之间，属于中孔低渗储层。
1.2 岩石学分析某油藏储层以极细、细粒长石岩屑砂岩为主，碎屑物中石英含量27.3%，钾长石含量17.2%，斜长石含量7.8%，岩浆岩为13.9%，火山碎屑岩31.3%。
碎屑颗粒次圆-次棱状，分选性中-好，颗粒主要以细砂、粉砂为主，粒径在0.06～0.25mm之间，颗粒接触方式为点接触为主，少许点-线接触，支撑类型为颗粒支撑，面孔率平均为5%。
岩石胶结以钙质为主，孔隙式胶结，胶结成分中含铁粘土占2.25%，方解石、硬石膏各占4.3%，方沸石占1.5%。
方解石、方沸石、硬石膏充填孔隙，含铁粘土呈薄膜状分布，部分岩样有裂缝，被硬石膏充填。
储层岩石较疏松，颗粒普遍遭溶蚀，颗粒轮廓清晰，粒径细小，粒径分选好，磨圆度次棱至次圆。
粒间孔发育较好，孔隙连通性较好，微孔发育较好，可见颗粒内溶蚀微孔、碎裂缝。
注水开发储层损害内因研究摘要注水开发是一种能够明显提高采油效率的开发方式。
采用注水井向地层注水是保持地层压力的重要手段,是生产井能够稳定生产的关键技术,其发展的程度直接影响到可采储量的大小。
但在注水过程中或注水后,由于种种原因油层常会受到伤害,主要从内因方面研究。
关键词注水开发方式;地层伤害;敏感性;润湿性注水过程中油层伤害因素分析:储层伤害机理就是储层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。
储层损害是指储层有效渗透率的降低。
储层潜在损害的内因主要与其储渗空间特性、敏感性矿物、岩石表面性质和储层流体性质有关,下面就讨论这些因素对储层损害的影响。
1储层的储渗空间1)储层的孔喉类型。
不同的颗粒接触类型和胶结类型决定着孔喉类型,一般将储层的孔喉类型分为五类:缩颈喉道、点状喉道、片状喉道、弯片状喉道和管束状喉道。
2)储层岩石的孔隙结构参数。
常用的孔喉结构参数有孔喉的大小与分布、孔喉弯曲程度和孔隙连通程度。
它们与储层损害的关系为:①在其它条件相同下,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;②孔喉弯曲程度越大,外来固相颗粒侵入越困难,侵入深度小,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,储层越易受到损害。
3)储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,渗透率是衡量储层岩石渗流能力的参数。
其中与储层损害关系比较密切的是渗透率,因为它是孔喉的大小、均匀性和连通性三者的共同体现。
2储层的敏感性矿物1)敏感性矿物的定义和特点。
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,导致储层渗透性显著降低,这部分矿物为储层敏感性矿物。
它们的特点是粒径很小,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,引起储层敏感性损害。
2)敏感性矿物的类型及评价方法。
敏感性矿物的类型决定着其引起储层损害的类型。
注水开发储层损害的外因研究摘要注水作为继一次采油枯竭的第二种开发方式，是一种能够明显提高采油效率的开发方式。
采用注水井向地层注水是保持地层压力的重要手段，是生产井能够稳定生产的关键技术，其发展的程度直接影响到可采储量的大小。
但在注水过程中或注水后，由于种种原因油层常会受到伤害，主要从其外因方面研究储层损害的原因。
关键词注水开发方式；地层伤害；敏感性；润湿性储层损害的内因是在外因作用下诱发产生的，其自身不可能造成储层损害。
因此储层损害机理的关键是研究外因如何诱发内因起作用而造成储层损害。
1 外界流体进入储层引起的损害1.1 流体中固相颗粒堵塞储层造成的损害随入井流体进入储层的岩屑和混入的杂质及固相污染物质，它们是有害固体。
当井眼中流体的液柱压力大于储层孔隙压力时，固相颗粒就会随液相一起被压入储层中，从而缩小储层孔隙半径，甚至堵死孔喉造成储层损害。
影响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施工作用参数和压差、剪切速率和作业时间。
1.2 外来流体与岩石不配伍造成的损害1）水敏性损害。
若进入储层的外来液体与储层中的水敏矿物不配伍时，将会引起这类矿物水化膨胀、分散或脱落，导致储层渗透率下降。
储层水敏性损害的规律有：①当储层物性相似时，储层中水敏性矿物含量越多，水敏性损害程度越大；②当储层中水敏性矿物含量及存在状态均相似时，高渗储层的水敏性损害比低渗储层的水敏性损害要低些；③外来液体的矿化度越低，引起储层的水敏性损害越强；④在外来液矿化度相同的情况下，外来液中含高价阳离子的成分越多，引起储层水敏性损害的程度越弱。
2）碱敏性损害。
高pH值的外来液体侵入储层时，与其中的碱敏性矿物发生反应造成分散、脱落、新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体生成，导致储层渗透率下降。
储层产出碱敏损害的原因为：①粘土矿物的铝氧八面体在碱性溶液作用下，使粘土表面的负电荷增多，导致晶层间斥力增加，促进水化分散；②隐晶质石英和蛋白质等较易与氢氧化物反应生成不可溶性硅酸盐，这种硅酸盐可在适当的pH值范围内形成硅凝胶而堵塞孔道。
油田注水开发是保持地层能量，提高油田采收率的有效手段，己为国内外广泛采用。
然而，注水过程中所引起的油层原有平衡被破坏，从而造成的多种油层问题也接踵而至，导致油井产量迅速递减，给生产造成了严重的被动局面。
因此，油气层保护技术在油气田的注水开发过程显得尤为的重要。
一、注水过程中储层损害机理大量的研究结果表明注水过程中或多或少的伴随着注入水对储层的伤害。
而注入水引起储层损害的主要原因是注入水与储层性质不配伍或配伍性不好、水质处理及注水工艺不当。
注入水引起储层损害主要有以下几个方面；(l)注入水与地层水不配伍导致的储层损害注入水与地层水不配伍导致的储层损害主要是结垢。
①注入水与地层水直接生成碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡等沉淀；②水中硫化氢引起硫化亚铁沉淀；③注入水中溶解氧对金属腐蚀，使不溶解的铁氧化物发生沉淀；④水中二氧化碳引起Ca+，Fe2+，Ba2+，Sa+生成相应的碳酸盐沉淀。
(2)注入水与储层岩石矿物不配伍对地层的伤害①注入水矿化度过低引起储层中水敏性矿物的膨胀、分散与运移；②pH值变化引起的微粒脱落、分散和沉淀；③注入水与岩石润湿反转。
(3)注入条件变化产生的储层损害①流速的影响；低注入速度有利于细菌的生长和垢的形成；高注入速度将加剧腐蚀反应；高渗流速度加剧微粒的脱落、运移；②温度变化的影响；在注水过程中，随着地层温度下降，流体粘度上升、渗流阻力增加，岩石水润湿性减小，油润湿性上升，吸水能力下降；温度变化导致沉淀生成，温度上升有利于吸热沉淀生成，温度下降有利于放热沉淀生成；温度变化导致储层孔喉变温应力敏感，且温度的降低将导致蜡的析出，从而引起储层堵塞。
③压力变化的影响。
压力变化会导致储层岩石应力敏感和储层结构损害及沉淀的析出。
(4)不溶物造成地层堵塞①注入水中外来的机械杂质即悬浮物堵塞地层，机械杂质堵塞地层常表现为以下形式；射孔孔眼变窄；固相颗粒侵入地层在井壁形成泥饼；井底位置相对升高；射孔孔眼堵塞。
注水井储层堵塞伤害浅谈摘要：结合地层特性具有潜在的损害、不适当酸化和重复酸化对储层的潜在损害、地层流体的潜在损害，以及储层敏感性伤害因素，对储层伤害诊断及欠注原因进行了分析，以为注水开发提供参考。
关键词：油藏注水；储层堵塞；伤害；注水井油气层伤害的原因分为内因和外因两种，内因就是指储集层本身所固有的伤害因素，如含有某些敏感性矿物成分及地层流体固有的伤害特性等等；外因指由于钻井、完井、注水等外来因素引起地层伤害的各种原因。
外因通过内因起作用，在地层原始条件下，地层岩石及地层流体处于一种稳定的物理—化学平衡状态，一旦这种平衡状态被打破，比如外来流体进入地层，就有可能引起各种类型、不同程度的伤害。
1地层特性具有潜在的损害地层岩石固有的特性是造成地层损害的主要潜在因素之一。
影响注水井注水量的地层岩石的固有特性是指储层胶结物中的敏感性矿物和岩石的储渗空间物性。
粘土矿物的潜在伤害。
储层中较高含量的蒙脱石、伊、蒙混层，易引起注水过程中的粘土膨胀，造成孔隙喉道缩小堵塞，渗透率下降。
高岭石在流体的作用下易发生颗粒运移，导致地层孔隙堵塞。
低孔、低渗透油藏的潜在伤害。
欠注层的孔隙度、孔喉、孔隙通道、岩石颗粒大小及分布和渗透性等变化过程和酸化后流体在孔隙中的流动，以及酸化后的产物（主要指脱微粒发生运移、产生的二次沉淀物，如絮状的Fe(OH)3、CaF2、MgF2、油等）在孔隙中的运移关系非常密切，直接影响酸化施工及施工效果。
欠注层渗透率较低，胶结物为碳酸盐岩和泥质，孔喉较小，酸化要考虑防止大量微粒运移和沉淀的生成。
2不适当酸化和重复酸化对储层的潜在损害不适当酸化液可能对储层造成的伤害。
储层原油与酸液的配伍性，主要防止酸渣的形成，特别是在有Fe3+、Fe2+、H+存在时，此问题更显突出。
地层水与酸液的配伍性，避免HF直接与地层水接触。
酸液引起Na蒙脱石等粘土矿物膨胀，伊利石等运移，可添加高效粘土稳定剂；酸溶解含铁矿物，形成不溶物，主要针对Fe方解石、含Fe矿物，防止Fe3+、Fe2+析出并沉淀；酸化后结垢，针对碳酸盐岩含量高的储层，应及时返排。
注水对储集层的伤害利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施称为注水。
油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。
为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。
注水会对储集层造成损害，这里主要研究注水水质对储集层的损害。
目前, 尽管油田在注水时采用行业标准(SY/ T5329-94) 控制注入水水质, 但是, 由于水处理费用高, 使注入水水质不能达标。
同时, 该标准并未考虑到储层物性的差异, 实际上, 对注入水水质的要求, 应依据产层结构及储集性质而定, 不同油田储层物性的差异以及同一油藏不同储层物性的差异, 不可能量化出某种水质指标对储层是完全适应。
因此, 不同的水质将对水驱开发效果产生影响。
研究发现, 注水水质好坏会引起储层渗流物性发生变化, 影响油田注水开发效果产。
较好的注入水质, 既能实现注采平衡、保持地层压力, 也不会对储层渗流物性及其非均质性产生较大影响, 可提高油层水驱效率及石油储量动用程度, 获得较好的开发效果。
1.水质对注水井纵向渗透率分布的影响油田采用注水开发时, 由于注入水的水质不达标或者对地层的不适应, 引起近井地带的层间矛盾加剧, 渗透率小的储层, 其渗透率会下降的更快, 所以纵向非均质性会更加严重, 从而引起纵向变异系数增大, 最终影响到水驱采收率。
为了研究水质对注水井纵向渗透率分布的影响, 将取自孤东油田东一注、东二注、东三注、东四注、东五注、东六注6 个水站的注入水, 分别以2ml/ min 注入速度, 注入不同渗透率的人造岩心中, 测定在注入不同孔隙体积倍数时岩样的渗透率, 并计算渗透率损害程度。
给出了不同注水站污水在注入70 倍孔隙体积注入水后对岩样的伤害程度。
采油操作工高级AA004-7 注水井问题分析
一、考核要求
1、考核内容某注水井，2010年1～6月的生产数据如下表
2010-1-1日和2010-6-1日两次测得注水指示曲线数下图：
根据该注水井生产数据和注水指示曲线图进行分析：
（1）该井存在的问题及原因分析。
（2）提出可能的改善注水的措施。
2、考试时间：60min
二、参考答案与配分（高级AA004-7 注水井问题分析）
（1）问题；该井存在的主要问题为自2010-1-1日以来，注水量逐渐下降，而注水压力逐渐升高。
（10分）
原因分析：从该井两次注水指示曲线对比看，两次指示曲线的启动压力一致，说明注水量下降不是由于地层压力升高所致。
2010-6-1日的吸水指数小于2010-1-1日的吸水指数，说明吸水量下降主要是由于地层吸水能力下降。
引起地层吸水能力下降的主要原因可能为注水过程中对储层造成了伤害，如注水水质变差、地层结垢、出砂等。
（50分，每缺少或错误一项扣10分）
（2）改善措施（40分，每项10分）
1）对该井的注水进行水质分析化验，确认水质是否合格；
2）对该井进行洗井作业，将注水层表面堵塞物冲洗出来，提高吸水能力；
3）若仍无改善，可考虑对该井实施酸化、压裂等改善储层的措施；
4）有条件的情况下，增加井口注入压力，通过增加注水压差提高注水量。
储层伤害机理一、微细孔喉渗流特征引起的流动残液滞留当液相(或气相)中的分子碰撞到固体表面时，由于它们之间的相互作用，使一些分子停留在固体表面上，当体系达到热力学平衡时，固体表面上的液相(或气相)分子的浓度比在液相(或气相)中的浓度大，这种现象称为吸附作用。
通常把固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。
压裂液进入岩心后会由于吸附等作用造成在孔隙介质中的滞留，引起储层伤害。
1滞留机理压裂液中稠化剂分子物质在孔隙介质中的滞留，会改变孔隙结构，降低渗透率，引起储层损害。
大分子物质滞留的主要方式有三种:即吸附滞留、机械捕集和水力滞留，其中最主要的是吸附滞留。
（1）吸附滞留通常认为，表面活性剂或聚合物在固体界面上的吸附，是由于表面活性剂或聚合物分子与固体表面或邻近表面的化学物质间相互作用的结果。
一般认为，吸附以下几种方式进行[21]。
（1）静电力吸附若带电荷粘上矿物与电荷相反表面活性剂的离子接触，则它们间的静电作用所引起的吸附起支配作用，即吸附质离子主要是通过静电力吸附于具有相反电荷的，未被反离子占据的固体表面卜，或吸附一于固体表面的反离一子被同电性的吸附质离子所取代。
（2）氢键吸附许多含羟基、酚基、羧基或氨基的体系中，吸附分子或离子与固体表面极性基团之间常常通过氢键而发生吸附。
所谓氢键，是一种山于氢原子结构上的特殊性所能形成的一种特异键型。
因为氢原子与电负性大的原子形成共价键时，在氢原子上有剩余作用力，因而可与另一电负性大的原子形成一种较强的，具有方向性的范式引力。
（3）色散力吸附这是一种由瞬时偶极矩之间相互作用力而形成的吸附。
色散力吸附在任何场合均可发生，可作为其它吸附作用的补充。
（4）疏水力吸附通常，在水介质中某些疏水基团与固体表面上的亲油部位相互作用，以达到逃离水介质的目的。
另外，原来亲水的粘土矿物表面由于某些组分的吸附具有亲油性，也可以与表面活性剂或聚合物的非极性部分，通过疏水作用相互联接从而导致固体表面润湿性的转化。
分析注水过程中油层伤害因素及堵塞机理一．储层岩石特征288断块砾岩油藏含油层系为三叠系克拉玛依上组, 油层中部深度为1 481.0 m, 油层温度为46.4 摄氏度。
岩性主要为灰色、灰绿色含砾细中粒砂岩和砂质细砾岩。
岩石分选差, 磨圆度呈次棱角次圆状, 成分成熟度低, 颗粒粒径相差悬殊( 0.01~ 50mm )。
全岩X 衍射矿物分析表明, 石英含量为27% , 长石含量为61%, 方解石含量为3% , 黏土矿物为9% 。
填充物主要以粒间充填的黏土矿物、水化云母和泥质胶结为主, 其含量一般为20% ~ 30%, 其中泥质胶结为主, 泥质含量平均为13% , 颗粒胶结疏松, 容易发生脱落。
黏土矿物中以高岭石为主, 次之为伊/蒙间层、伊利石和绿泥石。
储层孔隙度平均为16%, 渗透率平均为12.6 x 10-3 um2, 为低孔低渗油藏。
储层非均质性强, 渗透率为( 0.04 ~135) x10- 3 um2, 相差数千倍, 在低孔低渗的背景上也存在高孔高渗层段。
储集空间主要以粒间孔为主, 同时长石粒内溶孔发育, 还可见到砾缘缝。
孔喉配位数少, 连通性差; 孔喉细小, 最大喉道径为2.5 um, 平均喉道半径为1.0 um; 喉道类型主要是片状和弯片状喉道, 孔喉极容易堵塞。
岩石学特征表明储层存在潜在速敏性、水敏性、酸敏性以及应力敏感性损害.二．储层敏感性研究( 1) 储层速敏性研究。
速敏是指流体在储层中流动时, 引起储层中微粒运移, 堵塞喉道, 造成渗透率下降的现象。
速敏性研究的目的在于了解储层中流体流动速度与储层渗透率的变化关系, 有速敏产生时确定其产生的临界流速, 为确定合理的注采速度提供科学依据。
段六拨油田水井采用合注, 即注入流量大于1.0mL /m in时, 储层会发生速敏, 油层渗透率将开始下降。
由实验得到临界注入流量, 计算得到临界渗流速度为0.003 397cm / s。
实际注水中应根入量, 在油井试采、增产措施及转注水初期流体流量都不应超过临界注入量, 否则会引起储层速敏, 造成损害而降低储层渗透率。
