粘土膨胀控制.ppt

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第三节粘土膨胀控制,第三节粘土膨胀控制,一、粘土膨胀的危害粘土矿物是由原生矿物经风化和成土作用重新形成的一类次生矿物，属于层状硅铝酸盐。

在注水作业中最感兴趣的粘土矿物主要有蒙脱石、伊利石、高岭石、伊/蒙间层和绿/蒙间层等。

它们在与水或有机化合物接触时，有不同的膨胀性。

第三节粘土膨胀控制,1.常见的粘土矿物类型就成因来说，粘土矿物分为原生粘土矿物、次生粘土矿物和复合成因的粘土矿物。

成因不同，就影响粘土矿物的产出状态。

原生粘土矿物是与较粗的沉积颗粒一道沉积下来，或是在成岩作用较早阶段渗滤进入孔隙，以杂质形式充填于孔隙中，颗粒细小，在一般显微镜下形态模糊，难以看清楚。

实际上，像这种最初外来的细小微粒，在孔隙水较为活跃的地带都发生了以原来的矿物微粒为成核质点，从周围流体介质中俘获利于自己生长的物质而不断变大，形成具有复合成因的粘土矿物。

这种成因的粘土矿物多以团粒状充填于孔隙中。

另外就是次生成因的粘土矿物，如长石类矿物在成岩过程中因孔隙流体活跃而发生蚀变，粘土矿物从孔隙流体中淀出等。

形成以栉壳环边状产出的绿泥石，以桥接于颗粒间产出的伊利石，以薄膜状产出于颗粒表面的蒙脱石或其混层等。

高岭石多充填于孔隙中。

第三节粘土膨胀控制,第三节粘土膨胀控制,2.典型粘土对储层敏感性的特征高岭石是比较稳定的非膨胀性的粘土矿物，一般不易水化分散。

但在一定高流速流体的冲击作用下，会导致解理裂开分散，产生分散运移而损害储集层。

另一种高岭石呈天然水化形成多水高岭石，在脱水前比脱水后易分散运移。

蒙脱石与水接触时，水溶液中的离子成分、浓度变化都将极大地引起蒙脱石的物理化学性质的变化。

由于蒙脱石与水溶液的阳离子交换，随着蒙脱石与水溶液接触含量与时间的增加，水化程度和晶面间距增大。

若在流体流动冲击下（无论是酸或碱介质条件下都是如此），会导致晶层膨胀裂开，呈凝聚体伴随流体运移，损害储集层。

第三节粘土膨胀控制,伊利石是一种不膨胀的粘土矿物，但在某些情况下，如弱酸性水的淋滤作用，最终会导致晶层面K+离子脱出而被其它的阳离子（Na+、Ca2+、或H2O）替代，出现晶层膨胀。

绿泥石晶层一般不具有膨胀性，但降解绿泥石，将同伊利石失去K+一样而膨胀。

混层粘土矿物在储集层中较常见，由于混层中膨胀层的膨胀与收缩，对储集层物性和地层损害有极度影响。

所以，人们常以混层矿物中膨胀层的比例来评价储层潜在的问题的程度。

混层矿物中相间的膨胀层，常因盐度的波动而收缩和膨胀不定。

当然，主要是以膨胀和分散运移两种方式伤害地层，混层比是储集层潜在伤害的重要参数。

第三节粘土膨胀控制,第三节粘土膨胀控制,粘土矿物除上述水敏（盐敏是水溶液的特殊情况，即高矿化度水溶液的敏感性）、速敏外，储集层还存在酸敏（碱敏是酸敏的特例，即pH值变化）即通常所说的“五敏”。

酸敏是指储层岩石与流体作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出的微粒运移引起渗透率下降。

第三节粘土膨胀控制,3.粘土矿物对储层的伤害对于不同种类的粘土矿物在相同或不同的油田储层改造措施中具有各自的主要伤害方式，有其特殊性。

如绿泥石或含有绿泥石层的矿物在酸化作业中容易产生酸敏。

但就伤害方式的普遍性来看，各类粘土矿物都有一定的分散性、膨润性、吸附性、阳离子交换性，造成微粒运移和由阳离子交换结垢，伤害储层又是其共性。

实际上，在地层中只要地层微粒（37m）存在，就会出现微粒运移，就有伤害储层的可能性（MukulM，Sharma,1993）。

同样，地层流体中若含有活动的二价阳离子（Ca2+、Mg2+），就有可能结垢伤害储层。

第三节粘土膨胀控制,

（1）结垢由粘土矿物的结构知道，各粘土矿物都有一定阳离子交换能力。

而阳离子交换是结垢的一大主要原因，这主要是溶液中的Na+等去交换了粘土矿物中所含的部分二价Ca2+、Mg2+等。

对于这种结垢机理在实验室已得到很好的证实。

用不同浓度的NaOH与Na2CO3分别对蒙脱石进行浸泡处理，在一定的反应时间后分别进行XRD分析。

结果表明：

无论是何种浓度的NaOH溶液还是Na2CO3溶液，随着反应时间延长蒙脱石的一级峰由低角度（大间距）向高角度（小间距）发生漂移，证明原来高晶面间距的Ca-蒙脱石发生Na+交换了Ca2+而成了低晶面间距的Na-蒙脱石。

第三节粘土膨胀控制,另一种结垢机理是：

在碱驱化学驱过程中，碱可与酸性氧化物SiO2和中性氧化物Al2O3反应生成各自的酸根，在与二价离子结合生成硅酸钙和铝酸钙等垢造成储层伤害。

这种结垢机理已经为研究所证实。

第三节粘土膨胀控制,

（2）微粒运移在一般情况下，伊利石、绿泥石属于晶层非膨胀性矿物，而蒙脱石、含蒙脱石层的混层矿物属于晶层膨胀矿物。

这只是针对粘土矿物晶层而言，为内部膨润。

实质上，由于粘土矿物颗粒微细，比表面大，液体分子在其表面吸附很强；其二，由于粘土矿物晶片易碎，往往在破裂边缘局部产生多余的电荷，对极性分子来说有较大的亲和力；其三，多数粘土矿物沿001方向解理较为完全，解理缝较发育，水分子可进入其间，造成颗粒分散与外部膨润现象。

当有合适的外来离子时，可发生一定数量的阳离子交换。

综合结果就是微粒运移和结垢。

当然，这种现象对于蒙脱石及含蒙脱石层的混层矿物就更为明显。

第三节粘土膨胀控制,二、粘土膨胀的预测方法1.润湿性法通过查阅大量的文献可以看出，水湿的地层变成油湿后，可以将油相的渗透率平均降低约40%，可见其危害性，因此有必要对其展开详细的研究。

润湿性的主要影响因素有矿物成分、水的含盐度和pH值、束缚水饱和度、孔隙结构特别是孔隙壁的曲度。

孔隙界面的润湿性是影响各种流体相分布和运移、含油气地层伤害程度的重要因素之一。

由于岩石润湿性因岩石和流体的相互作用以及储层流体条件的变化而反转，因此，预测润湿性反转对地层伤害的影响是一个非常复杂的课题。

虽然，形成储集岩的矿物通常是水湿的和重有机物质的沉积，例如沥青质和石蜡，在油藏长期开采过程中，可能使其变为混合润湿或油湿，这取决于原油的组成和储层条件。

润湿性可用各种方法表示，包括Amott和USBM指数。

在油藏的开采过程中，润湿性可随着各种不同的情况而变化。

第三节粘土膨胀控制,

（1）水岩石相互作用对矿物润湿性的影响润湿性是沉积层中的一个重要特性，影响到油层中流体的分布、毛细管压力、相对渗透率和流体性质（Dubey和Waxman,1991）。

润湿性是不混溶流体优先在固体表面上扩散的一个量度（Civan和Donaldson,1987;Gratton等,1995），因此，当水趋于扩散覆盖到固体表面时，这种固体称之为水湿物质，反之称之为油湿物质。

接触角是衡量流体在单一连续表面上扩散能力和润湿特性的一个好的指标。

当接触角度较小（90），表明润湿性特弱；90表示为中性润湿性，流体接触角正好是90度的概率非常小。

第三节粘土膨胀控制,储层岩石的润湿性控制了体系的位置、流体分布及流动性质，影响地层毛细管压力、相对渗透率及残余油饱和度，因而决定了储层原油采收率。

注水采油时，水湿系统的原油采油率比油湿系统高。

由于原油采收率的提高意味着巨大的经济效益，因而成为世界上各大公司竞相开展的研究课题，目前主要通过模拟实验法进行研究。

研究表明：

影响储层润湿法的因素包括：

原油中分离出的表面活性物质、矿物（尤其是粘土矿物）表面吸附原油重质组分-沥青质和树脂组分的含量及氮、氧、硫极性化合物的吸附量。

岩石吸附极性含量组分低，则水湿性强；相反，则油湿性强。

控制树脂和沥青质在矿物表面上吸附的关键因素包括：

矿物表面上水膜的存在及其厚度和稳定性；矿物基质的的化学性质与结构；原油中沥青质和树脂的含量；原油中沥青质和树脂以胶束聚集体的形式存在；原油中的烃类馏分稳定胶束聚集体或使之溶解成为真溶液的能力（林壬子等，1995）。

这些认识对改善储层性质是极有益的。

第三节粘土膨胀控制,

（2）孔隙物质中润湿性分类及其判断依据注水过程中为防止腐蚀和结垢经常需要加入缓蚀剂和阻垢剂，回注的产出水中可能还含有乳化剂和表面活性剂。

这些化学剂的主要成分具有很强的极性，趋于吸附在砂粒和碳酸盐颗粒上。

这种化学吸附可引起渗透率和润湿性的改变（通常会更亲油）。

第三节粘土膨胀控制,孔隙物质中的润湿性可分为两大类：

1）均匀或均质的润湿性；2）不均匀或不均质的润湿性（Cuiee,1991;Kovseck等，1992；McDougall和Sorbie，1995）。

均匀润湿的孔隙物质的整个孔隙表面要么是完全水湿要么是完全油湿。

然而，大多数沉积层是非均匀的，因为它们一般包含分离的水湿区和油湿区。

沉积岩中可以划分为两类不均匀润湿性：

1）混合润湿性；2）部分润湿性（McDougall和Sorbie，1995）。

混合润湿性描述的岩石仅仅有较大的油湿的孔隙和较小的水湿孔隙，造成这种混合润湿的条件是油优先运移到大孔隙中，接着发生沉淀，例如沥青质、蜡、树脂，从而将水湿变为油湿（McDougall和Sorbie，1995）；而部分润湿性描述的是由于表面矿物类型的不同岩石在许多部位具有不同的表面特性。

因此在部分水湿地层中，水湿和油湿的孔隙可以遍及所有的大小孔隙。

第三节粘土膨胀控制,正如McDougall和Sorbie（1995）指出：

“岩石-卤水-油系统的润湿性不能用一个接触角来描述，因为决定系统润湿性的孔隙空间是各个三相接触区的多个接触角。

一个完全润湿性的描述需要孔隙空间的形态描述和接触角作为流体分布的一个边界条件。

”因此，孔隙物质润湿性描述是一相艰巨的任务。

如Robin等（1995）所述的：

“接触角是一个宏观的概念。

”Jerauld和Rathmell（1997）认为当视（如实测的）接触角30（测量值）时，地层优先水湿；当150时为优先油湿；当30150时，则为混合湿发生。

第三节粘土膨胀控制,量化润湿性的一个实用方法是流体驱替过程中的简化研究（Sharma,1985）。

正如Grattoni等（1995）阐述的：

驱替过程是将润湿相饱和度增加时成为吸收，而润湿相饱和度减小时成为排出。

每单位体积的驱替作用等于毛细管压力曲线所指示的面积（Yan等，1997）。

因此，Donaldson等（1980）用一种实用方法，即将毛细管压力零线上下的毛细管压力曲线面积A+和A之比的对数定义为润湿性指数，使确定孔隙介质润湿性的难度得以减轻Donaldson和Crocker（1980）的USBM。

第三节粘土膨胀控制,于是，根据方程（5-22），将孔隙物质划分为：

（1）WI0，水湿；

（2）WI0，中性润湿；（3）WI0，油湿。

很多研究已经指出，在地层伤害过程中润湿性变化是由于岩石、流体和颗粒的相互作用等造成的孔隙表面特征改变所致。

Donaldson（1995）的图5-17表示砂岩的毛细管压力曲线和由粘土堵塞造成的润湿性变化。

第三节粘土膨胀控制,第三节粘土膨胀控制,同样地，用Amott（1959）对水的润湿性指数也能表示，正如Jerauld和Rathmell（1997）所述，一种相的Amott（1959）指数定义为自吸收量与吸入和外替入量的和之比，即：

Amott-Harvey润湿性指数则定义为：

第三节粘土膨胀控制,Jerauld和Rathmell（1997）指出，Amott-Harvey润湿性指数与Prudhoe的初始饱和度呈线性关系，随该初始饱和度增加而增加。

Ertekin和Watson（1991）指示，润湿性指数与平均孔喉长度呈负相关，随长度而下降。

Durand和Rosenberg（1998）用低温扫描电子显微镜研究，确定了含粘土地层总体或视润湿性受粘土矿物的类型、形态、数量、位置，以及捕获在孔隙空间中的流体影响很大。

他们的解释是，当水湿高龄石和片状伊利石在原油中老化时，这些矿物吸收某些原油成分而变成油湿。

而纤维状的伊利石显示出对油的任何亲和性，仍然保持油湿状态。

第三节粘土膨胀控制,因此，即使含少量片状伊利石的高龄石在用油老化后也能使含粘土的砂岩成为油湿。

一旦转化成油湿系统，就像Durand和Rosenberg在图5-18中示意描述的那样，由于毛细管力大，含粘土砂岩滞留原油，成为排斥水。

他们认为含油地层的纤维状伊利石在被水老化时将变成油湿。

因此，他们得出的结论是，吸附作用和毛细管力共同作用将一个含粘土地层从水湿转变成油湿，反之亦然，这取决于油和水亲和存在于地层中粘土矿物的数量，以及伊利石的形态，因为纤维状伊利石亲水，片状的憎水。

第三节粘土膨胀控制,（3）润湿性反转的判断依据研究润湿性反转的文献寥寥无几，不足以建立其准确而又严格的公式。

因此Liu和Civan（1996）借助于简化的方法得出了相当好的结果。

他们将润湿性转化的速率与颗粒传递过程合二为一，即假设一旦颗粒的润湿性发生反转，他们会立即运移到使其湿润的相中。

基于Ku和Henry（1987）对界面的颗粒传递机理的试验观察和研究，Liu和Civan（1996）假设润湿性反转和颗粒界面传递作用的综合速度与颗粒浓度成正比，即：

第三节粘土膨胀控制,2.储层损害表皮系数法

（1）微粒运移,a,b,c为：

对实验室测得的临界流量数据和临界流量渗透率数据K（）=a2+b+c作一元一次回归得出。

第三节粘土膨胀控制,

（2）水化膨胀,Z2=NiZi2，Ni，Zi分别为注入水中各离子的含量和化合价数。

若C污水Cc，则不存在水化膨胀，由水化膨胀导致的表皮系数为0，否则存在水化膨胀。

A、B、C为：

由实验测定渗透率与污水盐度递减数据（K、C）进行回归，得水化膨胀导致的表皮系数：

第三节粘土膨胀控制,（3）无机垢堵塞,若IS0，则基本不结垢；否则，会产生结垢，其计算公式如下：

式中d为系数，由实验测定，一般710-6左右。

第三节粘土膨胀控制,（4）有机垢堵塞式中e、f、g与原油性质有关；o为原油粘度，mPas。

第三节粘土膨胀控制,（5）细菌堵塞式中V对于油井为总采液量，对于注水井为总注水量。

第三节粘土膨胀控制,（6）注入水中外来固相颗粒堵塞a为视吸水指数：

V、V：

分别为本时间单元和上一个时间单元的月注水量；P、P：

分别为本时间单元和上一个时间单元的注水压差。

第三节粘土膨胀控制,当0.05时，取0.05。

损害参数测定即是分别对诊断井进行以上6项损害程度的计算，可以根据结果，来判断损害的主要因素，提出可供优选的解堵措施。

第三节粘土膨胀控制,3.端点饱和度法端点饱和度决定了作为流体函数的可动流体饱和度的范围。

一个油-气-水系统的端点饱和度Swc、Sgt和Sor分别代表束缚水、捕获气和残余油饱和度，它们因地层伤害过程中颗粒充填结果而变化，对于有充填的颗粒（约40%），这些参数的值较大，对于无序充填的颗粒（约10%），这些值较小。

他们可能与渗透率有关。

然而，对于一已知类型的岩石，它们随着渗透率和孔隙度的增加而减小。

例如，Collins（1996）所述，在砂岩中，束缚水饱和度随着对数渗透率的增加而减小。

于是端点饱和（也称为束缚、残余或不可动）流体饱和度可近似为：

式中j为气、油或水相；r端点饱和条件；K渗透率；aj和bj为经验参数。

第三节粘土膨胀控制,三、影响粘土膨胀的因素1.粘土矿物的特性

（1）粘土矿物的类型粘土矿物的类型不同，在注水过程中引起的油气层损害问题也不相同，因此含油气储层所含粘土的类型是储层损害机理的主要控制因素。

油气层中存在的粘土矿物类型常见的有：

蒙皂石、高岭石、伊利石、绿泥石、伊-蒙间层和绿-蒙间层六种。

虽然所列六种粘土矿物都是水铝硅酸盐，但因它们各自的矿物成分、构型、晶格取代和理化性质不同，因而与流体反应情况和引起的油层损害问题也有所差异。

第三节粘土膨胀控制,注水过程中粘土对储层的伤害取决于：

可交换阳离子（K+,Na+,Ca2+）的类型与数量；粘土矿物中的成层结构。

由于各类粘土矿物都可以与碱反应，导致粘土的负电荷增加，水敏性增强，以及溶解出的硅离子可以形成硅酸凝胶，而堵塞油气层。

所以，各种粘土矿物都存在引起储层碱敏损害问题。

第三节粘土膨胀控制,

（2）粘土矿物的含量油气层中矿物的含量增加，引起储层损害的程度一般也增加。

为了定量说明岩心中粘土矿物的含量对储层损害的影响情况，有学者进行了这方面的实验研究，试验结果如下：

第三节粘土膨胀控制,图5-19粘土矿物含量对岩心水敏性影响,第三节粘土膨胀控制,由表5-13和图5-19可看出，岩心中粘土矿物的含量大于0.5%时，就可以引起比较严重的水敏损害，当岩心中的粘土矿物含量达到5%时，岩心的渗透率损害程度基本上都已达到最大，再增加岩心中粘土矿物的含量，岩心渗透率损害程度增加很小。

这与（Moore,1960）介绍的细砂粒岩中含水敏性粘土仅1%4%时，若注入与粘土矿物不配伍的流体，就可能完全堵死油气通道的实验结果是一致的。

第三节粘土膨胀控制,（3）粘土矿物的产状粘土矿物的产状指粘土矿物在油气层岩石孔道中的存在位置，以及粘土矿物本身的聚集状态。

若粗略地划分，砂岩油层中粘土矿物的存在形式可以概括为砂粒胶结物、孔隙充填物及孔隙内衬物。

以砂粒胶结物形式存在的粘土矿物一般情况下不与外界流体接触，对油气层基本不造成损害。

后两种形式存在的粘土矿物，当外界流体进入油层时，几乎全部处于外界液体中，若外界液体与油层中的粘土不配伍时，粘土矿物就会发生水化膨胀和分散运移，而堵塞油气流通道，引起严重的油层损害。

尤其以孔隙内衬物存在的粘土矿物引起的油层损害更为严重。

第三节粘土膨胀控制,沈明道等（1993）对中原油田沙河街组储层岩石中的粘土矿物产状研究表明，粘土矿物与骨架颗粒的接触关系（即粘土颗粒在岩石中的存在位置）有薄膜型、栀壳型、桥接型和充填型四种；粘土矿物晶体颗粒间的接触关系（即粘土矿物在孔隙中的聚集状态）有蜂窝状、叠片支架状、叠片状、阶梯状、聚凝状、分散状和撕裂状七种。

粘土矿物产状示意图（a）薄膜式（b）栉壳式（c）桥接式（d）孔隙充填式,第三节粘土膨胀控制,2.注入水的性质在注水开发过程中一些更普遍的离子常会在油层水中存在并在不相容的水中形成沉淀（如Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe2+、HCO3、SO42），在生产井和地层中形成水垢（不相容水类的混合），形成碳酸钙沉淀，地层中水垢的形成，将造成生产损失和永久性破坏，压裂酸化不能解除。

第三节粘土膨胀控制,注入水质的影响有如下特点：

（1）去离子水对岩石骨架矿物溶蚀作用明显，随反应时间增加，矿化度增加，相对溶解量增加。

（2）污水与岩石矿物作用时总矿化度随作用时间延长，溶解能力有增大的趋势。

（3）注入水特别是清水对骨架矿物溶蚀作用的地质意义是使骨架颗粒表面微粒易于脱落、迁移，一方面使溶蚀区域流通孔道的半径增加，另一方面脱落的微粒在衬垫渗透性。

第三节粘土膨胀控制,注入水中均含有杂质，其种类很多，按杂质类型可分为三类，基本上都是起堵塞作用的。

（1）机械杂质的堵塞作用主要是注入水中携带的一些微粒进入油层，对油层孔隙的堵塞作用。

机械杂质粒径与孔喉直径的匹配关系对堵塞作用影响较大。

这需要通过室内和现场资料分析来判定。

一般认为，微粒粒径大于孔喉直径的1/3时，地层易被堵塞，但容易解堵，而当粒径为孔道直径的1/3至1/2时，易形成侵入性堵塞，对储层危害很大。

（2）水中其它杂质的堵塞作用水中其它杂质如铁锈、微细油滴等，对储层孔隙也有堵塞作用。

类似于机械杂质的堵塞作用。

（3）细菌堵塞（生物化学堵塞）注入水携带细菌进入地层，在其中生长发育和结垢，同时，硫酸盐还原菌在地层中的生长会造成井底FeS的沉淀。

第三节粘土膨胀控制,对粘土矿物储层损害影响较大的注入水的性质包括注入水的矿化度和pH值，它们各自的影响情况如下。

（）注入水的矿化度注入水的矿化度不同，引起粘土矿物膨胀分散和运移的程度亦不相同。

一般说，注入水的矿化度与地层水的矿化度差别越大，引起的地层损害就越严重。

以下的试验结果可以说明这点。

1）同一块岩心，驱替矿化度越低的水基液体后，渗透率降低越严重,第三节粘土膨胀控制,表5-14是塔里木油田轮南5井的初始地层水（矿化度为197435mg/L）渗透率和用不同矿化度的水驱替后的渗透率损害情况。

从表中的实验结果可以看出两点：

对于同一块岩心，驱替过程不同矿化度的水后，岩心的渗透率损害情况不同，流过水的矿化度越低，岩心的渗透率损害越严重。

对于渗透率基本相当和取样位置接近的岩心，矿化度降低的速度不同，渗透率损害情况也不同，如14-1与14-2号岩心，前者的矿化度从地层水矿化度直接降低到100000mg/L，渗透率损害的程度为21.75%，后者的矿化度先降低到150000mg/L,在降低到100000mg/L，渗透率损害的程度为14.87%，即矿化度降低的速度越快，损害储层的程度越严重。

第三节粘土膨胀控制,第三节粘土膨胀控制,2）对于强水敏的岩芯，驱替液的矿化度越低，岩芯的临界流速越低，渗透率损害程度越大表5-15是一组水敏性为中等到强的岩心，用不同矿化度的盐水驱替时的临界流速和渗透率损害情况。

由表中的试验数据结果可以看出，当驱替液的矿化度从8%降至1.6%时，岩心的临界流速由12.5m/d降低到3m/d，而由速敏引起的渗透率损害程度则从9%上升到36%。

这说明驱替液的矿化度越低，微粒越容易运移，运移后引起的渗透率损害越严重。

第三节粘土膨胀控制,第三节粘土膨胀控制,（）注入水的pH值注入水的pH值主要对储层岩石的碱敏性影响较大，一般说，随着流动岩心的驱替液的pH值升高，岩心的渗透率损害程度增加。

以下的实验结果可以证明驱替液的pH值越高，微粒的起动速度越小，岩心的渗透率损害越严重。

1）注入水的pH值越高，流动岩心后引起的渗透率下降越严重延长油田正25-1-3号和塔里木油田5-

（2）及3-41A号岩心的渗透率损害随驱替液的pH值变化情况见图5-20所示。

从图5-20中的实验结果可以看出，随着注入岩心驱替液pH值增加，岩心的渗透率恢复值降低，这说明注入水的pH值越高，引起的储层损害可能就越严重。

第三节粘土膨胀控制,图5-20岩心的渗透率恢复值随驱替液PH值得变化情况,第三节粘土膨胀控制,2）注入水的PH值越高，微粒的启动速度越小，微粒越容易运移。

根据模型对微粒运移启动速度进行计算表明，对于同一粒径的微粒，注入水的pH值越高，微粒运移的启动速度越小，即用较高pH值的溶液驱替时，微粒在较低的驱替速度下就可以发生运移。

这也说明驱替液的pH值越高，粘土矿物微粒越易运移，微粒运移引起速敏损害的可能性就越大。

详细的计算结果见图5-21。

根据现有的研究结果，影响粘土矿物损害储层的主要因素有储层岩石的渗透率、注入水的矿化度、pH值和界面张力、储层温度、注水压力和作用时间等几方面。

第三节粘土膨胀控制,图5-21微粒运移的临界起动速度Vsc与驱替液PH值大小的关系,第三节粘土膨胀控制,3.储层岩石的渗透性一般说储层岩石的渗透率越低，储层岩石的孔隙尺寸也较小，那么，在粘土矿物含量和产状基本相当的情况下，粘土矿物水化膨胀、分散运移或溶解后生成二次沉淀等作用，就很容易将储层岩石的流动通道堵塞，引起比较严重的储层损害。

而对渗透率较高的储层，一般其岩石孔隙尺寸也较大，在粘土膨胀、分散、运移或生成二次沉淀的程度相当的情况下，储层岩石孔隙被堵塞的程度必定较低，储层的损害程度也较小。

一般说，在其它条件基本相当的情况下，储层岩石的渗透率越小，粘土矿物引起储层损害越严重。

第三节粘土膨胀控制,关于储层岩石的渗透率越小，储层岩石的粘土矿物引起储层损害的程度越严重，可以从以下几方面予以说明

（1）颗粒直径大于孔喉直径1/10时才堵塞岩石孔喉Abrams等（1977）和国内的研究都表明，只有运移微粒的粒径大于孔喉直径的1/10时，这些微粒才容易在孔喉产生堵塞造成损害，而运移微粒的粒径小于该尺寸时，微粒在孔道中一般不产生堵塞。

根据这一实验结果以及对一定量的粘土矿物在特定介质中分散后的粒径范围与储层岩石孔喉大小无关这一事实，可以分析在粘土矿物和其它条件基本相同的条件下，渗透率低的储层孔喉小可产生堵塞的粘土微粒的浓度越大，微粒堵塞孔喉的可能性和堵塞程度也就越大；相反，渗透率高的储层，对于相同粒径范围的粘土矿物来说其中达到可以堵塞孔喉粒径的微粒浓度就越低，相应地微粒