储层损害与储层保护简介

本文摘要：（由ai生成）

储集层损害机理涉及内因（岩性、物性及油气水流体性质）和外因（施工作业条件）。损害类型多样，如固体颗粒堵塞、滤液侵入等。钻井、注水泥等作业过程均可能损害储层。评价技术和方法涵盖地质特征研究、作业技术优化等，评价指标有表皮系数、产能比等。储层敏感性评价关注对损害的敏感程度，涉及水敏性、速敏性等。保护措施贯穿钻井、完井等作业中。了解储层伤害原因对优化作业技术、保护储集层特性至关重要，确保油气资源可持续开发。

第一节  储集层损害机理  

一、储层损害的内外因

内因：储集层本身的岩性、物性及油气水流体性质等造成损害的原因；

外因：在施工作业时任何能够引起储层微观结构原始状态发生变化，并使储层的原始渗透率等有所下降的各种外部作业条件。

二、储层损害的分类  

第一方面因素是由于外来流体与储层岩石的相互作用，造成以下五种类型的损害：

（1）外来固体颗粒的堵塞与侵入；

钻井液、完井液以及压井流体和注入流体

（2）工作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；（近井壁区井底带岩层结构破坏形成的，胶结方式和胶结强度有关）

（5）细菌堵塞；（注水中的细菌和空气在井内和地层内繁殖产生累积沉淀）

第二方面的因素是由于外来流体与地层间流体的不配伍，造成以下五种类型的损害：

（6）乳化堵塞；（外来流体（油或水）与地层流体（油、水）相混合，形成乳化物、乳状液）

（7）无机结垢堵塞；（生产井和注入井中发生，CaCO3,CaSO4,BaSO4,FeCO3）

（8）有机结垢堵塞；(石蜡，沥青沉淀物)

（9）铁锈与腐蚀产物的堵塞；（注水系统中，FeS,FeCO3）

（10）地层内固相沉淀的堵塞；（CaCO3,CaSO4,BaSO4等化学沉淀）

三、各作业过程储层伤害的因素  

1．钻井作业造成的伤害

    （1）钻井压差  压差越大，泥浆侵入液越多，带入储层内的固相颗粒也就越多，侵入的深度也逐渐加深。造成井底压差增大的原因有泥浆相对密度过大、下钻时钻柱下放速度过快和开钻时起泵速度过快。压差愈大，伤害愈重。

    （2）泥浆浸泡时间  泥浆滤液的失水量随时间延长而增多，夹带的固相颗粒也增多。时间愈长，伤害愈重。

    （3）固相颗粒的含量  钻井泥浆中的固相颗粒含量愈大，对储层的伤害愈严重。最易随泥浆滤液侵入地层造成堵塞的固相颗粒是泥浆中细小或超细颗粒。泥浆中固相颗粒的含量取决于泥浆原有的固相颗粒、上覆地层的坍塌、钻具对井壁的撞击或抽打，以及钻井时间的长短。                                       

    （4）泥浆的性能  当泥浆抑制程度差时，会引起储层中的固相颗粒发生水化作用，当与储层内液体不匹配时，会发生化学反应生成沉淀物；当滤失液量达到一定程度时，会促进微粒移动和各种添加剂侵入到储层内。

    2.注水泥作业造成的伤害

    在注水泥作业过程中，水泥浆中的固相颗粒一般不会侵入储层，只有在储层的大缝大洞处才能侵入地层。造成伤害的主要因素是水泥浆的滤失液，同泥浆造成的伤害类似。由于水泥浆的失水量（特别是初始失水量）比泥浆失水量多，所造成伤害的程度不一定轻于泥浆。

    3．射孔作业造成的伤害

    射孔作业的作用在于改变井底附近地层的渗流条件，减轻或解除钻井作业造成的伤害。实践证明，射孔作业本身也会造成伤害，不仅使遭受钻井作业伤害的地带再次受到伤害，而且还会使未遭受钻井伤害的地带受到伤害。

    （1）成孔过程  射孔孔眼是在高温、高压的条件下形成的。在射孔孔眼里堆积了套管碎片、弹壳、水泥块和岩石的碎屑颗粒，堵塞了孔眼。同时，还在孔眼周围形成0.1～0.5m左右厚的低渗透压实带，降低了岩石的原始渗透率和井的产能。

    （2）射孔压差  如果在正压差下进行射孔，射开油层的一瞬间，射孔液和固相颗粒被压入油层，造成了伤害。

    （3）射孔液的滤失  被压入射孔眼的射孔液的滤失液沿着储层孔隙通道侵入储层的更深处，造成的伤害与泥浆滤失液造成的伤害类似。

    4．修井作业造成伤害的因素

    （1）修井液选择不妥或质量不好。

    （2）修井液的性质与地层内的液体不配伍而形成有机物与无机物的结垢。

    （3）修井液内夹带的游离物（沥青、涂料和锈皮屑等）的沉淀堵塞储层的孔隙通道。

    5．增产措施作业造成的伤害

    （1）酸化作业  在酸化作业过程中，若酸液组分配制不当、输酸管道不干净、酸液中固相颗粒含量大、酸液同岩石和铁件反应生成的沉淀物和残酸未能及时干净地排出等因素都是造成酸化作业伤害的因素。

    （2）压裂作业  在压裂作业过程中，压裂液中的残渣、支撑剂的嵌入和破碎、以及压入储层内的液体引起微粒移动的因素等都是压裂作业造成伤害的原因。

    6．试油作业造成伤害的因素

    在试油作业中造成伤害的主要因素是压井液的质量和密度。

    7. 储层中原有碳氢化合物和流体造成伤害的因素

    1）储层中水体的锥进。

    2）原油中有机物的结垢。

    8．工程施工造成的伤害

    若有工程施工不当或发生井下事故等工程原因，使储层不正常地裸 露和浸泡时间过长也会导致储层的伤害。

    造成储层伤害的原因很多，认识伤害的原因需要多方面知识的结合，要求在弄清储层特性的基础上，在查明伤害原因的前提下配套优化各作业技术，使伤害减轻到最低限度。

第二节 储层伤害评价技术和方法  

一、储层伤害评价涉及的技术范围  

    包括储层地质特征的研究、各作业措施技术优化研究、各种工作液的选择和配制、各阶段的试井和测井技术、油井处理（增产、生产、防腐和结垢）技术、油藏工程研究和伤害机理研究及评价技术和方法。

二、伤害评价的主要技术和方法  

    1．室内实验分析方法

    要求在储层段选取有代表性的岩心，并正确进行岩样钻取和岩样处理。按油气藏类型做全剖面（储层整个连续剖面）和岩心全性能（岩性、物性、电性、化性和流体性质）测定和分析工作。

    （1）普通岩心分析包括：

    常规岩心分析：主要测定岩样的孔隙度、渗透率和饱和度。

    X--衍射分析：在含有粘土矿物的碳酸盐岩储层中，用X--衍射分析法分析微量细小分散的粘土矿物的种类和内部结构。

    扫描电镜分析：多次使用电镜对原始、污染和保护措施后的岩心进行分析观察、搞清岩石中矿物直观形态、分布以及孔喉的大小、部位、类型、连通情况和堵塞情况。

    薄片分析：主要用岩心薄片和铸体薄片分析，并结合三敏（水敏、速敏和酸敏）试验分析，从储层敏感性的角度去观测，得出伤害的信息。

    岩化分析：主要用化学分析方法分析岩石的化学成分和含量。

    毛管压力分析：主要用离心法测定毛管压力，定性地评价系列流体对储层的伤害。

（2）特殊岩心分析

有静态与动态的敏感性（水敏、速敏和酸敏）试验、当量液体渗透率试验、体积流量评价试验、系列流体渗透率评价试验、双向（正与反）流动相对渗透率试验、润湿性试验、盐度评价试验、微模型可见试验技术分析和CT扫描技术分析。

    2．矿场评价技术方法

    （1）试井评价技术方法  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）。

    （2）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。

    3.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。

三、伤害评价指标  

表4-1  储层伤害评价指标表

第二节  储层敏感性评价  

一、储层敏感性  

几乎所有井的油层都会受到不同程度的损害，油层损害必然导致产能损失及产量下降。

储层对于各种类型地层损害的敏感性程度，即为储层敏感性。

储层的敏感性主要有以下几种类型：

1）外来流体的盐度降低引起油气储层中粘土矿物的水化、膨胀，因而缩小了储层的孔隙喉道，这就是储层的水敏性。

2）微粒运移堵塞油气储层的孔隙喉道，即储层的速敏性。

a、由于外来流体（如注入水）流速过高（超过该储层的临界流速），使那些非胶结或胶结不好的地层微粒运移，堵塞储层的孔喉通道。地层微粒指地层中包括粘土微粒和其它矿物的碎屑微粒在内的所有微粒。地层微粒的运动受润湿性和孔隙系统中流动相的影响。在大多数情况下，尤其是在油层开采初期，储层为水湿。水与基质及地层微粒接触，油从孔隙的中间部分流过。此时，注水速度的控制非常重要。而对于采油井，水的饱和度较低时，水相几乎是不流动的，故采油通常不会产生速敏性。

当外来流体的侵入使地层微粒变为油湿或部分油湿时，或者当油层水饱和度较高时，地层微粒将有可能随流体一起流动，此时，采油速度过快也可导致油层堵塞或出砂；

b．由于外来流体伪侵入造成储层流体离子浓度的变化，使储层中的粘土矿物水化、膨胀、分散，导致粘上微粒及由粘土胶结的碎屑微粒的释放；

c．外来流体携带的微粒（粘土矿物、高分子化合物等），往往造成储层孔隙喉道的堵塞。

3）由于与储层流体不配伍的流体侵入储层、溶液温度变化、溶液压力变化、溶液蒸发（气井）等原因，使储层原有的沉淀溶解平衡被破坏，因而生成沥青、石蜡或无机沉淀，这就是储层的结垢问题。结垢严重时，可造成储层孔隙或裂缝、射孔孔眼、井筒或采油设备堵塞，损害油气产能。

   4）外来流体进入储层，并与储层矿物发生化学反应，如碱水驱中的碱溶或酸化作业中的酸溶，由于反应产物的沉淀以及胶结物被溶解产生的碎屑微粒堵塞孔喉，因而导致储层渗透能力的下降。

5）外来流体的侵入造成水饱和度增加，引起水堵，或者使油气储层润湿性改变，降低油气的相渗透率，或形成高粘度的乳化液，堵塞油气储层的流动通道。

油基钻井液及反相乳化钻井液中的氧化沥青或表面活性剂、化学驱作业中使用的表面活性剂，都会使水润湿地层转变为油润湿地层，引起油润湿粘上的油化膨胀，这样有时可使油相渗透率降低40％。表面活性剂的侵入还会使油水易于形成乳状液，导致流体粘度增加、流动阻力增大，同时油水界面的存在和移动也会引起孔道内的压力波动，导致地层微粒运移。

二、储层的敏感性矿物  

表4-2  可能损害地层的几类敏感性矿物

第三节  储集层保护  

        一、保护储集层的钻井技术

        二、保护储集层的钻井液、完井液技术

        三、保护储集层的完井技术

        四、采油作业中的保护储集层技术

        五、增产措施作业中的保护储集层技术