浅析地层受到损害的机理以及如何保护油层屈光涛.docx

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浅析地层受到损害的机理以及如何保护油层屈光涛

浅析地层受到损害的机理以及

如何保护油气层

摘要：

石油和天然气是石油工业的基础，从钻头钻开油气层起，在整个开发过程中，油气层相继受到钻井、注水泥、射孔、酸化、压裂等工程处理，这些工程作业都会接触各种工作液，都会不同程度地破坏油气层原有的物性——化学平衡状态。

可以说，几乎每一个生产工序都可能给油气层带来损害，损害的根源主要是这些工作液（统称压井液）。

因此，保护油气层，防止油气层损害的关键是选用优质的压井液。

这篇论文中主要讲述了井下作业过程中油气层可能受到的损害、损害机理、地层中引起的各种效应以及如何保护储层。

关键词：

储层损害机理效应预防

目录

一．油气井作业过程中可能造成的油气层损害................2

1．射孔过程中造成的损害.............................2

2．酸化过程中造成的损害.............................2

3．压裂过程中造成的损害.............................3

二．油气层损害机理......................................3

1．外来液体与储层岩石不配伍造成的损害...............3

2．外来流体与储层流体不配伍造成的损害...............4

3．毛细管阻力造成的损害.............................5

三．预防储层损害原则...................................5

1．防止化学损害的原则...............................6

2．防止物理损害的原则...............................6

3．如何选择优质压井液............................6

四．总结................................................7

参考文献................................................9

油气层损害的实质就是储层中液体渗流阻力的增加和渗透率的下降其后果会影响新探区和新油气区的发现，以及油气井的产量，从而给石油工业带来重大经济损失，因此保护油气层是我们必须遵循的原则。

一．油气井井下作业过程中可能造成的油气层损害

油气层孔隙空间周围是由不同的岩石和矿物构成的，其中一部分岩石和矿物属于惰性，不易与流体发生物理和化学作用，因此它们对油气层没有多大的损害。

另一部分矿物易与流体发生物理和化学作用，并导致油气层渗透性降低，这部分矿物称为油气层敏感性矿物。

它们的特点是粒径很小（小于37μm），且多数位于孔喉处，优先与外界接触，进行充分作用，引起油气层损害。

1．射孔过程中造成的损害

1）压实带的形成：

压实带内岩石力学性质及渗流性能受到破坏，其渗透率仅为原始值的7％-12％

2）射孔液化学性质与储层不配伍引起的粘土膨胀及水锁等现象。

3）射孔时产生的碎片可在正压射孔时压入地层，产生损害

2．酸化过程中造成的损害

1）用不配伍的酸处理地层可能产生絮状或胶状沉淀物

2）作业管线不干净，则酸可能将铁锈、污染物等外来固相溶解下来带入地层

3）酸溶解了部分岩石骨架及胶结物后，会释放出许多不溶于酸的固相颗粒，使地层微粒运移现象加重

3．压裂过程中造成的损害

1）压裂液与储层不配伍使滤液与粘土发生水化膨胀，乳化等

2）压裂液残渣或固体支撑剂堵塞孔道，降低导流能力

二．油气层损害机理

1．外来液体与储层岩石不配伍造成的损害

在打开油气层后，会有一系列工作液接触地层，如果这些工作液与储层岩石不配伍，将会引起储层损害。

1）储层水敏性损害水敏损害是各种油气层损害类型中最复杂的一种，储层产生水敏损害的原因是由于储层中存在一定量的粘土物，中低渗透层含粘土矿物5﹪-20﹪。

这些粘土主要是由硅氧四面体晶片和铝氧八面体晶片重复叠加组成的。

这两种单元中都存在不同程度的低价阳离子取代高价阳离子，从而使这些晶片带负电荷。

当平衡这些负电荷的无机阳离子遇水水化，以及晶面处硅氧或氧氢键的偶极对水分子的吸引，将使粘土矿物晶层的引力减弱，导致膨胀、分散。

膨胀性粘土遇水膨胀，减少了油气层的孔隙通道；而非膨胀性粘土矿物遇水产生分散脱落，释放微粒，并且微粒随流体运移而堵塞油气层孔隙通道。

可见，粘土膨胀和分散运移的最终结果都造成油气层渗透率降低。

2）储层酸敏性损害储层酸处理后，由于溶解掉胶结物会释放出大量微粒，矿物溶解释放出的离子还可能再次生成沉淀，则这些微粒和沉淀将堵塞储层的渗流通道，轻者可削弱酸化效果，重者导致

酸化失败。

常见的酸敏性损害是对盐酸和氢氟酸的敏感性。

油气层岩

石中有铁质绿泥石和黄铁石等含铁矿物存在时，将对进入油气层的盐酸最敏感。

因为这些矿物在溶解于酸液时，释放出的铁离子会生成Fe（OH）3凝胶而堵塞油气层孔隙通道。

方解石、白云石等含钙的碳酸盐矿物则对氢氟酸最敏感。

他们会与氢氟酸发生有害反应，生成不溶解的氧化钙沉淀，如果储层岩石胶结物含量高，酸液对骨架的溶解会造成岩石的非固结状态和颗粒的运移从而损害地层。

2．外来流体与储层流体不配伍造成的损害

外来流体与储层不配伍时，两者互相作用将产生无机物沉淀、有机物沉淀、乳化物和细菌等，这些物质可在储层孔喉处聚集沉积或增大产出液的粘度，最终导致产量降低。

1）结垢损害地层结垢指在地层孔隙内形成的各种沉淀物，形成结垢是由于地层岩石和流体的内在原因和外在物理化学因素引起的。

当油气层被打开后，外来液进入油气层，改变了地层流体成分，同时地层压力，温度条件改变，使原有的热动力学和化学平衡状态被打破，盐水溶液中一些可溶性物质达到过饱和的程度，从而导致垢片的形成。

2）乳化造成的损害外来油与地层水、或者外来水与地层油相互混合可产生乳状液。

乳状液的形成对油气层的损害主要是由于乳状液粘度较大，特别是油包水乳状液，将大大增加流动阻力，甚至导致油气层阻塞。

3）细菌损害如果储层中有一个适宜细菌生长、繁殖的环境，则细菌的活动就可增强，由此产生菌络和粘液可以堵塞油气层而引起地层损害。

储层中细菌的来源一是地层中原有的；二是随外来液渗入到地层的。

细菌的生长、繁殖需要的营养物质由外来液中的有机物及无机物提供。

它对油气层的损害多发生在近井地带，在井眼周围的繁殖半径与地层渗透率有关；在高渗透大孔喉储层中，细菌容易向油气层深部运移，造成大范围的油气层损害；低渗透层对细菌的侵入有一定的阻碍作用，但细菌一旦侵入，将造成严重的损害。

3．毛细管阻力造成的损害

1）水锁效应外来水相流体渗入湿润的油气层孔道后，会把储层中原有的油气推向储层深部，并在气水、油水界面形成一个凹向油气的一个弯液面，而产生一毛细管压力。

此时，要想让油气相驱动水相而流向井筒，就必须克服这一附加的毛管压力。

如果储层储层的能量不足以克服这一附加的毛细管压力和流体流动的摩擦阻力，就不能把水段塞驱开，而造成损害。

由于储层的孔道大小分布很广，总有一些大孔道可以被驱开，而小孔道很难被驱开，驱开的大孔道中水膜也可能增厚，最终导致储层水饱和度增加，油气相渗透率降低。

2）贾敏效应指毛细管中非湿润相流体液滴对湿润相液体运动产生附加阻力现象。

有两种情况：

一是油气滴在毛细管中运动产

生附加阻力；二是油气滴在变断面孔道中运动所受的毛细管阻力。

三．预防储层损害原则

油气层损害机理主要分为化学损害机理和物理损害机理，对于砂岩储层，一般来说化学损害机理和物理损害同时存在，以化学损害为主；对于碳酸盐岩而言，往往以物理损害为主，化学损害为辅。

1．防止化学损害的原则

地层中无论是粘土的水化膨胀，还是微粒分散、云移，均与微粒的带电性有关。

在PH值为6～9之间，蒙脱石、石英及孔壁均带负电，为控制它们造成的斥力，防止地层损害，提出以下想法：

1）提高外来液的矿化物，防止粘土层水化膨胀，压缩微粒表面双电层，减少双电层力，有利于微粒在孔壁上稳定。

2）使用阳离子稳定剂中和微粒和孔壁的负电性，降低斥力，防止膨胀、分散和运移。

3）使用防垢剂减少压降防止沉淀物的析出

2．防止物理损害的原则

对于高孔粗喉和中孔中喉的高、中渗透率及中孔细喉的低渗透率砂岩储层、裂缝——空隙型的碳酸岩盐储层和裂缝——孔隙型的变质岩储层，要重点保护孔隙和裂缝，避免外来固相粒子的侵入。

对于地层内部的微粒运移，可采用微粒稳定剂预处理方法，对于酸化造成的骨架颗粒松散和微粒释放可采用缓蚀酸并配合微粒稳定剂来减缓

微粒的释放。

3．如何选择优质压井液

优质压井液是能保护油气层免受损害，使油层渗透率下降很少或不下降，从而提高油气井产能。

所以对选择优质压井归纳如下：

1）与油气层岩石及流体配伍，防止滤液对地层水的敏感性以及油气层中粘土对外来流体的敏感性和敏感程度。

2）密度可调节，以便能平衡油气层的压力。

3）在井下压力和温度下能够与地层岩性相配伍，与地层流体相容，保持井眼的稳定。

4）考虑施工安全与成本的因素，但要满足压井液必备的功能

5）有一定携带固相颗粒能力。

四.总结

保护储集层技术的一些思路：

1.带正电的阳离子有机聚合物压井液用于油田油气井压裂改造，具有良好的粘土防膨和防乳破乳性能，添加剂少，残渣少，对油层伤害小，可显著提高低渗透油田的压裂效果。

2.低伤害压井液克服了植物胶压井液水不溶残渣含量高、破胶不彻底和添加剂组分多、配伍不良所引起的油层伤害难题，在敏感性较严重的低渗油田具有广阔的应用前景。

3.不该进入的工作液、外来流体（及其滤液）和固相颗粒，要使之不进入，至少要少进入储集层。

必要时采用暂堵技术以及人工防砂、人工井壁等。

近年，国内有些油田已实验在钻井液、完井液中加入优选的桥堵剂使在近井壁区形成内屏蔽环层，这种内外屏蔽环层带能阻挡外来液体及固相颗粒的侵入，这种特意形成的内外屏蔽层带能阻挡滤液及固相颗粒侵入并能在必要时用物理或化学法除去之。

4.不可避免要进入（甚至是必须进入）的（如射孔液、酸化压裂等）流体（及少量固相颗粒）应该是良性的、配伍性好的，进入的深度应尽量控制在有限的范围内。

5.凡已进入储集层的液相（如酸化液）、固相，都能用化学法（酸蚀、酸化）解堵、排液。

四川八角场气田深穿透射孔深达500—600mm，使产量比同类井提高约十倍，这证明确有较大的污染带存在，也表明射孔深度大于污染深度后能很好地解放油气层。

6保护油气层应以预防为主，注重事先的防止污染措施，一旦污染之后解堵排污，恢复渗透率是相当困难的或是相当不经济的，所以解堵补救工作只能是辅助的。

因此，只有选择相适应的改造液改造地层，才能及早的发现油气层，加快油气田的勘探开发速度。

以上是我对油气层一些不成熟的看法，文章中还存在着许多不足和不对之处，希望得到各位专家的批评指正，提出宝贵的意见。

参考文献

1．《采油技术手册》石油工业出版社，1993

2．李克向主编.保护油气层钻井完井技术.北京：

石油出版社，1991

3．朱恩灵编.试油工艺技术.北京：

石油工业出版社，1987

浅析地层受到损害的机理以及

如何保护油气层

编写：

屈光涛