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
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，喉道细长，孔隙与喉道直径比中到大
微粒运移、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
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；
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；
孔隙连通性越差，油气层越易受到损害；
二. 储层敏感性矿物与油气层损害的关系
1.敏感性矿物的定义
是指储集层中与流体接触易发生物理、化学和物理化学反应并导致渗透率大幅度下降的一类矿物。
2.敏感性矿物特点
大多都是在成岩作用期从孔隙水中化学沉淀出来，并充填在孔隙中，或附贴在孔壁和骨架颗粒表皮上的自生矿物。一般粒径很小(≤37um)，比表面大，多数位于孔喉处，优先与外界流体接触，直接反映出地层的敏感性。储层敏感性类型和程度取决于敏感性矿物的种类、含量和分布状态。
3.敏感性矿物种类
(1) 水敏和盐敏（性）矿物
是指储集层中与水溶液作用产生晶格膨胀或分散堵塞孔喉并引起渗透率下降的矿物。具有阳离子交换容量较大的特点。有蒙脱石、伊利石/蒙脱石间层矿物、绿泥石/蒙脱石间层矿物等。
水敏性矿物的水化膨胀过程
(2) 酸敏性矿物
是指储集层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出的微粒引起渗透率下降的矿物。
①酸化过程中岩石的溶解反应
a.盐酸与岩石的反应：
盐酸与某些硅酸盐矿物(绿泥石)发生反应，释放出金属阳离子(如Al3+、Fe3/2+、Ca2+、Mg2+等)和硅酸。
盐酸还可溶解某些铁矿石如菱铁矿(FeCO3)、赤铁矿(Fe2O3 ) 、硫化亚铁(FeS)；
b.土酸与岩石的反应
②造成储层酸敏性的原因
a.铁的氢氧化物沉淀
当pH=2时，Fe3+开始生成Fe(OH)+沉淀，pH=4时，Fe3+几乎全部转变成Fe(OH)3沉淀；当pH到6~7时，Fe2+开始生成Fe(OH)2沉淀，当pH=9.7时，Fe2+几乎全部生成Fe(OH)2沉淀。
当pH在2~7之间,石英表面电荷与Fe(OH)3胶体表面电荷相反，促使Fe(OH)3在石英表面的吸附沉积。
b.氢氧化铝沉淀的生成
当残酸pH值上升到3～4时，开始生成Al(OH)3沉淀。
c. 氟化物的沉淀：
为了避免土酸酸化中生成氟化钙和氟化镁沉淀，应用盐酸作前置液，溶解掉碳酸盐矿物．并把土酸与地层水隔开，以防止Mg2+、Ca2+与HF直接接触。
d. 氟硅酸盐与氟铝酸盐沉淀
粘土、石英、长石与HF反应生成的氟硅酸与氟铝酸与地层水中或矿物酸化释放出的Na+、K-、Ba2+等离子反应，生成不溶性氟
硅酸盐与氟铝酸盐沉淀。
e. 硅酸凝胶的生成
硅酸盐矿物和氧化硅矿物与HF反应
产生的氟硅酸，在HF浓度很小的残酸中
会分解，并水解生成正硅酸：
开始形成的单分子正硅酸可溶于水，当这些单分子正硅酸逐渐聚合成多聚硅酸时，就形成硅酸凝胶，这种硅酸凝胶含水量很大，体积也很大，松软有弹性，很容易堵塞孔喉，导致渗透率降低。
f. 酸化释放出的矿物微粒引起的损害
