第十七章-儲層敏感性研究與

儲層敏感性研究與應(yīng)用匯報(bào)提綱儲層敏感性研究的主要類型敏感性快速預(yù)測評價程序儲層的敏感性主要有以下幾種類型（1）外來流體的鹽度降低引起油氣儲層中粘土礦物的水化、膨脹，因而縮小了儲層的孔隙喉道，這就是儲層的水敏性。（2）微粒運(yùn)移堵塞油氣儲層的孔隙喉道，即儲層的速敏性。（3）由于與儲層流體不配伍的流體侵入儲層、溶液溫度變化、溶液壓力變化、溶液蒸發(fā)（氣井）等原因，使儲層原有的沉淀-溶解平衡被破壞，因而生成瀝青、石蠟或無機(jī)沉淀，這就是儲層的結(jié)垢問題。結(jié)垢嚴(yán)重時，可造成儲層孔隙或裂縫、射孔孔眼、井筒或采油設(shè)備堵塞，損害油氣產(chǎn)能。（4）外來流體進(jìn)入儲層，并與儲層礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如堿水驅(qū)中的堿溶或酸化作業(yè)中的酸溶，由于反應(yīng)產(chǎn)物的沉淀以及膠結(jié)物被溶解產(chǎn)生的碎屑微粒堵塞孔喉，因而導(dǎo)致儲層滲透能力的下降。（5）外來流體的侵入造成水飽和度增加，引起水堵，或者使油氣儲層潤濕性改變，降低油氣的相滲透率，或形成高粘度的乳化液，堵塞油氣儲層的流動通道。匯報(bào)提綱儲層敏感性研究的主要類型敏感性快速預(yù)測評價程序快速預(yù)測評價程序井場取心巖樣處理巖石學(xué)分析X-射線衍射掃描電鏡分析紅外光譜分析水敏性分析膨脹率陽離子交換量鹽敏性分析絮凝曲線酸敏性分析酸敏動力學(xué)化學(xué)酸敏酸敏熱力學(xué)成垢趨勢預(yù)測堿敏性分析堿敏動力學(xué)化學(xué)堿敏堿敏熱力學(xué)敏感性評價結(jié)果儲層敏感性預(yù)測研究程序潛在的敏感性預(yù)測通過巖石學(xué)分析結(jié)果，即可判斷儲層中含有哪些敏感性礦物，從而預(yù)測潛在的敏感性。儲層中最典型的水敏性礦物為蒙皂石，或含蒙皂石的混層礦物；酸敏性礦物主要有綠泥石、方解石、蒙脫石、石膏以及所有含鐵礦物；堿敏性礦物主要是易產(chǎn)生堿耗的白云石、高嶺石、伊利石等；潛在的速敏性的判斷比較復(fù)雜，通常需要根據(jù)掃描電鏡確定地層微粒的礦物組成，并結(jié)合X-射線衍射和紅外光譜分析的結(jié)果評價速敏性。巖石物性對敏感性也有一定影響，當(dāng)物性差時，將可能強(qiáng)化敏感性。主要的物牲參數(shù)為滲透率和孔隙度.自生礦物的敏感性自生礦物敏感性的預(yù)防措施根據(jù)碳酸鹽膠結(jié)物與粘土礦物雜基的含量，綜合考慮酸化后的實(shí)際效果。對于低滲透儲層應(yīng)分析其低滲透的原因，若碳酸鹽膠結(jié)物含量高，這是以化學(xué)膠結(jié)影響物性相對好的儲層，注水時應(yīng)防止自生高嶺石和自生伊利石晶粒的遷移問題。對自生綠泥石含量較高的儲層，要注意酸化后產(chǎn)生氫氧化鐵也會造成油層損害作用而造成低滲透，這類儲層應(yīng)以酸化為主并配以壓裂；另一種低滲透的成因是由于雜基含量較高或機(jī)械壓實(shí)作用影響明顯，使顆粒排列緊密，孔隙度變小，并有石英次生加大，也有因火山物質(zhì)不穩(wěn)定，易泥化，抗機(jī)械壓實(shí)能力差，所以形成假雜基，在局部次生孔隙發(fā)育處有自生伊利石及自生綠泥石及小的石英晶體，碳酸鹽自生礦物較少，因此這類儲層應(yīng)以壓裂為主，輔以酸化，可能會取得一定效果。在鉆井過程中對于垮塌的井段應(yīng)加強(qiáng)巖石性質(zhì)的研究，以分析由于自生礦物或是巖石裂隙、裂縫影響則造成井壁塌方，從而采取措施。速敏性快速評價一、定義微粒運(yùn)移堵塞油氣儲層的孔隙喉道，即儲層的速敏性。二、速敏性評價程序

速敏性評價實(shí)驗(yàn)的目的在于了解儲層滲透率的變化與儲層中流體流動速度的關(guān)系，如儲層有速敏性則要找出其開始發(fā)生速敏的臨界流速（υc），并評價速敏性的程度。速敏性評價實(shí)驗(yàn)應(yīng)按照0.10，0.25，0.50，0.75，1.00，1.50，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00ml/min的流量等級，依次測定滲透率。對于氣體滲透率大于0.500μm2的巖樣，可以從0.25ml/min開始測定。當(dāng)測出臨界流速后，流量等級間隔可以加大。若一直未測出臨界流速，應(yīng)作到最大排量6.00ml/min為止。速敏性快速評價三、速敏性評價指標(biāo)速敏性的強(qiáng)弱可由速敏性產(chǎn)生的滲透率傷害率（DK）來評價，即：

損害程度的評價指標(biāo)如下：無 ≤0.05弱 0.06～0.30中等偏弱 0.31～0.50中等偏強(qiáng) 0.51～0.70強(qiáng) 0.70水敏性快速評價一.定義水敏性是指與儲層不配伍的外來流體進(jìn)入儲層后，引起粘土膨脹、分散、運(yùn)移，從而導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。二、水敏性評價技術(shù)水敏性評價包括巖心驅(qū)替和非巖心驅(qū)替（膨脹率測定、陽離子交換量測定）兩類實(shí)驗(yàn)。1．非巖心驅(qū)替法評價水敏性測定巖石的膨脹率，可以定性判斷儲層中是否含有膨脹性粘土，預(yù)測儲層巖石與外來流體接觸后的水敏性程度。陽離子交換能力是礦物的一種特性。有水存在時，晶層表面的補(bǔ)償陽離子容易被溶液中存在的其他陽離子交換，不同的礦物其陽離子交換量也不相同。結(jié)合膨脹率測定結(jié)果，可以定性地預(yù)測巖石水敏性的可能程度。2．驅(qū)替法評價水敏性水敏性評價實(shí)驗(yàn)的目的是了解這一膨脹、分散、運(yùn)移的過程，以及最終使儲層滲透率下降的程度。水敏性快速評價三、水敏性評價指標(biāo)非驅(qū)替法評價水敏性的指標(biāo)見表17-3，其中的參數(shù)T僅作參考。表17-3水敏性分析的指標(biāo)注：H為膨脹率，CEC為陽離子交換量，T為水敏性粘土總量。驅(qū)替法評價水敏性采用水敏指數(shù)（IW），其定義如下：

式中，KL通常為等效液體滲透率、標(biāo)準(zhǔn)鹽水滲透率或地層水滲透率，單位10-3μm2。參照美國Marathon石油公司對水敏性強(qiáng)度的分級標(biāo)準(zhǔn)，將水敏性強(qiáng)度與水敏指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系定義如下：無水敏 IW≤0.05

弱水敏 0.05<IW≤0.30

中等偏弱水敏 0.30<IW≤0.50

中等偏強(qiáng)水敏 0.50<IW<0.70

強(qiáng)水敏 0.70≤IW<0.90

極強(qiáng)水敏 IW≥0.90水敏性快速評價四、防膨劑研究

防膨劑是一類在水中少量加入即可明顯抑制或解除粘土礦物水敏性的化學(xué)劑，其主要化學(xué)分類為；無機(jī)鹽、無機(jī)聚合物、有機(jī)聚合物等。目前，在國內(nèi)外應(yīng)用最廣、使用效果較好的主要是有機(jī)陽離子聚合物中的聚季胺鹽?，F(xiàn)場進(jìn)行防膨處理之前，應(yīng)首先進(jìn)行室內(nèi)的篩選實(shí)驗(yàn)，其研究程序?yàn)椋海?）采用化學(xué)研究方法篩選出最佳的防膨劑；（2）優(yōu)選防膨劑最佳濃度；（3）選擇合適的添加劑；（4）采用上述實(shí)驗(yàn)所得的防膨劑最佳配方進(jìn)行動吸附研究，考察防膨處理的最佳關(guān)井時間；（5）通過巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)評價防膨效果；（6）應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)，計(jì)算現(xiàn)場使用防膨劑的最佳注入量（段塞尺寸）；（7）現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用。鹽敏性快速評價

鹽敏性是地層耐受低鹽度流體能力的量度。一、鹽敏性機(jī)理當(dāng)不同鹽度的流體流經(jīng)含粘土的儲層時，當(dāng)鹽度減小至某一臨界值時，隨著鹽度的繼續(xù)下降，由于粘土礦物的水化、膨脹而導(dǎo)致滲透率將會大幅度減小，此臨界點(diǎn)稱為臨界鹽度（Sc或Fc）。鹽敏性評價方法有絮凝法和巖心驅(qū)替法兩種。二、絮凝法鹽敏性實(shí)驗(yàn)程序1．已洗油洗鹽的巖樣（或其他固體試樣），經(jīng)研磨后過180目篩，于80℃下烘干；2．按0.3g/100ml的固液比配制試液，搖勻后放置水化24小時；3．將試液充分搖動后，以蒸餾水作參比液，在500nm波長下連續(xù)測定60min內(nèi)的透光率值；4．用積分法或稱重法求絮凝值I（%）5．繪制絮凝曲線。鹽敏性快速評價三、鹽敏性評價指標(biāo)為了便于各油田及同一油田中井層之間進(jìn)行比較，通常在實(shí)驗(yàn)中采用一種高鹽度、無結(jié)垢傾向的鹽水作為標(biāo)準(zhǔn)鹽水，其配方為：

NaCl∶CaCl2∶MgCl2·6H2O=7∶0.6∶0.4（重量比）鹽敏性的程度采用臨界絮凝濃度（Fc）或臨界鹽度（Sc）及水敏指數(shù)來評價，通常使用標(biāo)準(zhǔn)鹽水（復(fù)鹽）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，評價指標(biāo)為：無鹽敏 IW≤0.05

弱鹽敏 Fc≤1000

中等偏弱鹽敏 1000<Fc<2500

中等鹽敏 2500≤Fc≤5000

中等偏強(qiáng)鹽敏 5000<Fc<10000

強(qiáng)鹽敏 10000≤Fc<30000

極強(qiáng)鹽敏 Fc≥30000使用NaCl鹽水（單鹽）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，評價鹽敏性的指標(biāo)（臨界鹽度）應(yīng)適當(dāng)增大。酸敏性快速評價

酸敏性是指酸液進(jìn)入儲層后與儲層中的酸敏性礦物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生凝膠、沉淀，或釋放出微粒，致使儲層滲透率下降的現(xiàn)象。一、酸敏性機(jī)理在酸化提高產(chǎn)量時，碳酸鹽巖以鹽酸酸化為主，碎屑巖以土酸酸化為主。碳酸鹽巖地層鹽酸酸化時，主要的酸敏性離子為Al3+、Fe3+，且主要以氫氧化物的形式沉淀，其酸敏性與pH值的變化密切相關(guān)。由于碳酸鹽巖與鹽酸反應(yīng)過程的pH值上升很快，故酸敏性將可能對滲透率產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊?。砂巖與鹽酸的反應(yīng)能力一般比碳酸鹽巖低得多，但反應(yīng)產(chǎn)物卻比碳酸鹽巖與鹽酸的反應(yīng)復(fù)雜得多。主要為硅酸鹽和硅鋁酸鹽。當(dāng)殘酸pH值上升后，還將生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀。由于溶解過程使某些離子濃度提高，還將導(dǎo)致某些無機(jī)垢的生成。土酸不僅能象鹽酸一樣快速地與碳酸鹽巖反應(yīng)，而且能溶解砂巖中的石英、長石等鹽酸不溶或難溶的礦物，尤其是其對粘土礦物的溶解能力是任何其他酸很難相比的。由于土酸是由鹽酸和氫氟酸組成的，酸—巖反應(yīng)產(chǎn)物除多種陽離子外，還有H2SiF6和H3AlF6。一次沉淀物為CaF2和MgF2，二次沉淀物為氟硅酸鹽（K2SiF6等）、氟鋁酸鹽（Na3AlF6等）、簡單氟化物（CaF2、BaF2等）及無機(jī)垢。酸敏性快速評價二、酸敏性評價程序酸敏性評價實(shí)驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)巖樣與鹽酸、氫氟酸等接觸后的反應(yīng)產(chǎn)物對儲層滲透能力的影響。1．化學(xué)法酸敏性評價（1）選擇酸化用酸的種類（2）選擇最佳酸濃度選擇鹽酸酸化，找出酸化效果最好（溶失率高）且用酸量較少的鹽酸濃度。選擇土酸酸化，須測定一系列不同濃度土酸的溶失率。（3）酸敏動力學(xué)與酸敏熱力學(xué)研究2．驅(qū)替法酸敏性評價驅(qū)替法酸敏性評價實(shí)驗(yàn)采用確定的酸配方進(jìn)行，比較巖樣在酸處理前后滲透率的變化情況，測定驅(qū)替過程中pH值及流出液中酸敏性離子濃度的變化，判斷巖樣酸處理后的損害程度等。酸敏性快速評價三、酸敏性評價指標(biāo)1．化學(xué)法酸敏性評價通過測定1.5克巖樣在10毫升15%HCl中的溶解度（RW）來選擇酸化用酸：

RW≥20% 普通鹽酸酸化（15%HCl）

RW<20% 土酸酸化或濃鹽酸（20～37%HCl）酸化通常選擇溶失率大于20%，小于30%時的土酸濃度作為土酸酸化的最佳濃度。2．驅(qū)替法酸敏性評價選擇長度等于或大于5cm，直徑2.5cm的巖樣，注入1VP15%HCl或先用2VP15%HCl預(yù)處理，然后注0.5～1VP12%HCl+3%HF，反應(yīng)時間為1～2小時，定義酸敏指數(shù)（Ia）如下：式中Ki—酸化前用標(biāo)準(zhǔn)鹽水（或地層水）測定的巖樣滲透率Ks（或Kf）；

Kia—酸化后用標(biāo)準(zhǔn)鹽水（或地層水）測定的巖樣滲透率Ksa（或Kfa）。

酸敏指數(shù)與酸敏性的關(guān)系如下：無酸敏Ia≤0.05

弱酸0.05<Ia<0.30

中等酸敏0.30≤Ia≤0.70

強(qiáng)酸敏 Ia>0.70水垢研究

油田水結(jié)垢是現(xiàn)場作業(yè)中普遍存在的一大難題，其結(jié)果是產(chǎn)生地層損害、阻流、設(shè)備磨損和垢蝕等，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)，造成產(chǎn)量下降。據(jù)報(bào)導(dǎo)，國內(nèi)外由于油田水結(jié)垢而使原油產(chǎn)量損失和各種除垢作業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)大。在美國有許多井是由于地層和井筒結(jié)垢而減產(chǎn)，甚至過早地報(bào)廢。國內(nèi)許多油由（如長慶、勝利、克拉瑪依等）也都已出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的結(jié)垢問題。國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)表明，根據(jù)具體情況對油田水結(jié)垢的可能性及結(jié)垢程度進(jìn)行預(yù)測評價，進(jìn)而采取相應(yīng)的防治措施，可以減輕或消除由于結(jié)垢而造成的地層損害。水垢研究一、儲層結(jié)垢的機(jī)理由于油田水與儲層礦物長期處于沉淀-溶解的平衡狀態(tài)，水中含有一定量的陰陽離子。在一定的理化條件下，當(dāng)水中低溶解度的鹽類達(dá)到過飽和狀態(tài)時，這些離子就會形成某些難溶的鹽類而沉淀下來沉淀物可在水中呈懸浮狀態(tài)或在地層巖石的表面附著而形成水垢。在油田的生產(chǎn)過程中，當(dāng)溫度、壓力、水的含鹽度、油水氣三相之間的平衡關(guān)系以及動力學(xué)條件等發(fā)生變化時，鹽水的pH值、離子組成、溶解氣含量等均會發(fā)生相應(yīng)的變化，從而改變某些難溶鹽在水中的溶解度，使水中易成垢的鹽過飽和，此時就會發(fā)生結(jié)垢。當(dāng)兩種不相容的水（如地層水和注入水）混合后使其中的某些鹽過飽和時，也可產(chǎn)生結(jié)垢。1．儲層中常見的水垢

油田生產(chǎn)中最常見的水垢為碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶垢。2．水垢的預(yù)防油田生產(chǎn)中主要使用化學(xué)防垢劑來抑制水垢的形成。3．水垢的清除可用機(jī)械方法和化學(xué)處理劑來清除水垢。水垢研究二、油田水結(jié)垢預(yù)測評價和預(yù)測油田水結(jié)垢的方法一般有兩種，即室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)值模擬技術(shù)。

1.室內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要用來評價兩種不相容水混合后的結(jié)垢情況，有靜態(tài)和動態(tài)兩類實(shí)驗(yàn)方法。

2.數(shù)值模擬技術(shù)目前，通過建立完善的結(jié)垢預(yù)測化學(xué)模型，采用數(shù)值模擬技術(shù)預(yù)測油田水結(jié)垢趨勢的方法已比較廣泛地應(yīng)用于油田。有些“結(jié)垢預(yù)測軟件”不僅理論基礎(chǔ)可靠，而且以大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)為依據(jù)，能處理油田生產(chǎn)中各種類型的結(jié)垢問題。采用數(shù)值模擬技術(shù)可在短時間內(nèi)建立起各種條件的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，給出結(jié)垢趨勢和結(jié)垢量。堿敏性研究一、堿敏性機(jī)理堿性工作液通常為pH值大于7的鉆井液或完井液，以及化學(xué)驅(qū)中使用的堿性水,這些流體進(jìn)入儲層后，與儲層巖石或儲層流體接觸，并使儲層滲流能力下降。堿性工作液與地層巖石反應(yīng)比酸反應(yīng)程度弱得多。但由于堿性工作液與地層接觸時間長，對儲層滲流能力的影響仍是相當(dāng)可觀的。使其產(chǎn)生堿敏性的機(jī)理主要為：（1）粘土礦物在堿性工作液中發(fā)生離子交換，成為較易水化的鈉型粘土，使粘土礦物的水化膨脹加劇，導(dǎo)致水敏性。MH+NaOH=MNa+H2O

（2）堿性工作液還會與儲層礦