油田开发中油气层保护技术简介(15页).doc

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1、-油田开发中油气层保护技术简介-第 14 页油田开发中油气层保护技术简介闫方平在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中，造成油气层渗透率下降的现象通称为油气层损害。油气层损害的实质包括绝对渗透率下降和相对渗透率下降。绝对渗透率的降低主要指岩石储渗空间的改变。引起变化的原因有：外来固相的侵入、水化膨胀、酸敏损害、碱敏损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害；相对渗透率的降低主要指水锁、贾敏效应、润湿反转和乳化堵塞等引起的。二者损害的最终结果表现为储渗条件的恶化，不利于油气渗流，即有效渗透率降低。我国石油工作者早在50年代就开始注意到此问题，川中会战时，就提出钻井液密度不宜过高，以免压死油气

2、层。60年代大庆会战时，为了减少对近井地带的油气层损害，对钻开油气层钻井液的密度和滤失量也提出了严格要求。长庆油田在70年代开始进行了岩心分析和敏感性分析，但由于受到仪器与技术条件限制，再进一步深入下去有困难。直到80年代，在引进国外保护油气层技术的基础上，我国才全面开展了保护油气层技术的研究工作，并在“七五”期间将保护油气层钻井完井技术列为国家重点攻关项目，原中国石油工业部科技司、开发司、钻井司共同组织辽河、华北、长庆、四川、中原等五个油田和石油大学、西南石油学院、江汉石油学院、石油勘探开发科学研究院、工程技术研究所等单位共同进行攻关，使我国保护油气层技术不仅在理论研究上，而且在生产实践中均

3、取得较大进展，形成了适合我国的保护油气层系列技术。“八五”期间，此项技术得到进一步推广应用和发展，并取得较好的效果。一、保护油气层系统工程的技术思路保护油气层系统工程的主要技术思路可归纳为五个方面：（1）分析所研究油气层的岩石和流体特性，以此为依据来研究该油气层的潜在损害因素与机理。（2）收集现场资料，开展室内试验，分析研究每组油气层在各项作业过程中潜在损害因素被诱发的原因、过程及防治措施。（3）按照系统工程研究各项作业中所选择的保护油气层技术措施的可行性与经济上的合理性，通过综合研究配套形成系列，纳入钻井、完井与开发方案设计及每一项作业的具体设计中。（4）各项作业结束后进行诊断与测试，获取油

4、气层损害程度的信息，并评价保护油气层的效果和经济效益。然后反馈给有关部门，视情况决定是否继续研究改进措施或补救措施。（5）计算机预测、诊断、评价和动态模拟。岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段，油气层的敏感性评价、损害机理的研究、油气层损害的综合诊断、保护油气层技术方案的设计都必须建立在岩心分析的基础之上。所以，岩心分析是保护油气层技术系列中不可缺少的重要组成部分，也是保护油气层技术这一系统工程的起始点。二、岩心分析概述岩心分析是指利用各种仪器设备来观测和分析岩心一切特性的系列技术。岩心是地下岩石（层）的一部分，所以岩心分析是获取地下岩石信息十分重要的手段。1、岩心分析的目的岩心分析的目的有

5、三点：（1）全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、产状、含量及分布特点；（2）确定油气层潜在损害类型、程度及原因；（3）为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议。2、岩心分析的内容下表给出了保护油气层研究中岩心分析的内容及相应的技术方法。岩心分析的样品可以来自全尺寸成形的岩心，也可以是井壁取心或钻屑。经验表明，钻屑的代表性很差，故通常使用成形岩心，而且多个实验项目可以进行配套分析，便于找出岩石各种参数之间的内在联系。3、岩样准备（1）收集取心井的地质资料，明确岩性、物性、含油气性（2）对井场或库房中保存的岩心进行观察、核对岩心记录，确定岩心柱塞钻取的数量和位置（3）岩心

6、柱塞钻取(岩样柱塞直径或，长度约直径的两倍约L57cm,钻取岩样时用中性煤油或3%饱和盐水)（4）岩样登记、办理移交手续（5）岩样清洗，烘干，量取长度、直径、称重（6）孔隙度、渗透率测定三、油气层损害的室内评价油气层损害的室内评价是借助于各种仪器设备测定油气层岩石与外来工作液作用前后渗透率的变化，或者测定油气层物化环境发生变化前后渗透率的改变，来认识和评价油气层损害的一种重要手段。它是油气层岩心分析的一部分，其目的是弄清油气层潜在的损害因素和损害程度，并为损害机理分析提供依据。油气层损害的室内评价主要包括两个方面内容：（1）油气层敏感性评价；（2）工作液对油气层的损害评价。为了正确地评价油气层

7、损害，不能简单地任选岩心来做实验，用于实验的岩心性质必须能代表所要评价的油气层的性质。油气层敏感性评价包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏等5个实验，其原理是根据达西定律，在实验设定条件下注入各种与地层损害有关的实验流体，测定实验前后岩样的渗透率及其变化,来评价储层敏感性的损害程度。其目的是在油田勘探开发过程中，为了对油气储层进行有效保护，有必要在实验室内进行储层损害的机理研究，结合储层敏感性潜在因素分析,对储层速度敏感性、水敏感性、盐度敏感性等储层敏感性特征进行综合评价，并对储层敏感性损害的损害类型、损害程度进行评价预测,避免或减少储层潜在敏感性伤害因素的影响。其实验流程图如图所示。1、速敏评价

8、实验（1）速敏概念和实验目的油气层的速敏性是指在钻井、测试、试油、采油、增产作业、注水等作业或生产过程中，当流体在油气层中流动时，引起油气层中微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象。对于特定的油气层，由油气层中微粒运移造成的损害主要与油气层中流体的流动速度有关，因此速敏评价实验之目的在于： 找出由于流速作用导致微粒运移从而发生损害的临界流速，以及找出由速度敏感引起的油气层损害程度。 为以下的水敏、盐敏、碱敏、酸敏四种实验及其它的各种损害评价实验确定合理的实验流速提供依据。一般来说，由速敏实验求出临界流速后，可将其它各类评价实验的实验流速定为倍临界流速，因此速敏评价实验必须要先于其它实验。

9、 为确定合理的注采速度提供科学依据。（2）原理及作法以不同的注入速度向岩心中注入实验流体，水速敏用地层水，油速敏用油（煤油或实际地层原油），并测定各个注入速度下岩心的渗透率，从注入速度与渗透率的变化关系上，判断油气层岩心对流速的敏感性，并找出渗透率明显下降的临界流速。地层水速敏评价流程如图所示。如果流量Qi-1对应的渗透率Ki-1，与流量Qi对应的渗透率Ki满足下式：说明已发生速度敏感，流量Qi-1即为临界流量。速敏程度评价标准见下表。损害程度的计算见下式：式中，渗透率变化曲线中各渗透率点中的最大值，； 渗透率变化曲线中各渗透率点中的最小值，；实验中要注意的是：对于采油井，要用煤油作为实验流体

10、，并要求将煤油先经过干燥，再用白土除去其中的极性物质，然后用G5砂心漏斗过滤。对于注水井，应使用经过过滤处理的地层水（或模拟地层水）作为实验流体。速敏性评价实验报告及关系曲线如图所示。2、水敏性评价实验（1）水敏概念及实验目的指油气层中的粘土矿物遇淡水后，造成某些粘土矿物就会发生膨胀、分散、运移，从而减小或堵塞地层孔隙和喉道，造成渗透率的降低现象。水敏实验的目的是了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运移过程，找出发生水敏的条件及水敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。（2）原理及评价指标首先用地层水测定岩心的渗透率Kf，然后再用次地层水（地层水浓度为原始地层水浓度的1/2）测定岩心

11、的渗透率，最后用淡水测定岩心的渗透率Kw，从而确定淡水引起岩心中粘土矿物的水化膨胀及造成的损害程度，如图所示。水敏损害评价程序如图所示，评价指标见下表。水敏性评价实验报告及关系曲线如图所示。3、盐敏评价实验（1）盐敏概念及实验目的盐敏是指由于高于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层引起粘土的收缩、失稳、脱落及低于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后而引起粘土的膨胀和分散，并导致油气层孔隙空间和喉道的缩小及堵塞、渗透率的下降从而损害油气层的现象。因此，盐敏评价实验目的是分析储层粘土矿物在原始地层水条件下吸水动态平衡后的膨胀程度，评价其随盐度变化的再次膨胀特征；确定第一、第二临界盐度，评价不同矿化度

12、下渗透率损失程度；确定盐敏渗透率损害率，评价盐敏损害程度。（2）原理及评价指标通过向岩心注入不同矿化度等级的盐水（按地层水的化学组成配制），并测定各矿化度下岩心对盐水的渗透率，根据渗透率随矿化度的变化来评价盐敏损害程度，找出盐敏损害发生的条件。根据实际情况，一般要作升高矿化度和降低矿化度两种盐敏评价实验。对于升高矿化度的盐敏评价实验，第一级盐水为地层水，将盐水按一定的浓度差逐级升高矿化度，直至找出临界矿化度Cc2或达到工作液的最高矿化度为止。对于降低矿化度的盐敏评价试验，第一级盐水仍为地层水，将盐水按一定的浓度差逐级降低矿化度，直至注入液的矿化度接近零为止，求出的临界矿化度为Cc1。敏感性评价

13、程序如图所示。如果矿化度Ci-1对应的渗透率Ki-1与矿化度Ci对应的渗透率Ki之间满足下述关系：说明已发生盐敏，并且矿化度Ci-1，即为临界矿化度Cc。按此标准，在升高矿化度实验时可以确定临界矿化度Cc2，而在降低矿化度实验时可以确定临界矿化度Cc1。盐敏程度参照水敏程度表。关系曲线图如图所示。4、碱敏评价实验（1）碱敏概念及实验目的地层水pH值一般呈中性或弱碱性，而大多数钻井液的pH值在812之间，二次采油中的碱水驱也有较高的pH值。当高pH值流体进入油气层后，将造成油气层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏（主要是粘土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒），从而造成油气层的堵塞损害；此外，大量的氢氧

14、根与某些二价阳离于结合会生成不溶物，造成油气层的堵塞损害。因此，碱敏性是指碱液进入地层后与地层中的碱敏矿物及地层流体发生反应，产生沉淀或释放出微粒，使地层渗透率下降的现象。碱敏评价实验目的在于了解现场施工过程对地层所用的工作液是否会对地层发生损害及损害的程度，以求比较有效的处理方法；分析碱敏渗透率损失率曲线特征，评价不同pH值环境下碱化后驱替液渗流能力；确定碱敏指数，评价碱敏（强弱）程度。（2）原理及评价指标通过注入不同pH值的地层水并测定其渗透率，根据渗透率的变化来评价碱敏损害程度，找出碱敏损害发生的条件。现行的部颁标准中没有规定碱敏实验的具体作法和评价指标，通过这几年的工作，我们建立了如下

15、评价方法： 不同pH值盐水的制备，根据实际情况，一般要从地层水的pH值开始，逐级升高pH值，最后一级盐水pH值可定为12。 将选好的岩心抽真空饱和第一级盐水，并浸泡2024h，在低于临界流速的条件下，用第一级盐水测出岩心稳定的渗透率K1。 注入第二级盐水，浸泡2024h，在低于临界流速的条件下，用第二级盐水测出岩心稳定的渗透率K2。 改变注入盐水的级别，重复第步，直至测出最后一级盐水处理后的岩心的稳定渗透率Kn。如果pHi-1盐水的渗透率i-1与pHi盐水的渗透率Ki之间满足关系式说明已发生碱敏，则pHi-1即为临界pH值。碱敏关系曲线如图所示。五、酸敏评价实验（1）酸敏概念及实验目的 酸化是

16、油田广泛采用的解堵和增产措施，酸液进入油气层后，一方面可改善油气层的渗透率，另一方面又与油气层中的矿物及地层流体反应产生沉淀并堵塞油气层的孔喉。油气层的酸敏性是指油气层与酸作用后引起渗透率降低的现象。因此，酸敏评价实验目的在于了解拟处理地层所用的酸液是否会对地层发生损害及损害的程度，以求比较有效的酸化处理方法；分析酸敏渗透率损失率曲线特征，评价不同pH值环境下酸化后驱替液渗流能力；确定酸敏指数，评价酸敏（强弱）程度。（2）原理及评价指标酸敏实验包括鲜酸（一定浓度的盐酸、氢氟酸、土酸）和残酸（可用鲜酸与另一块岩心反应后制备）的敏感实验： 用地层水测基础渗透率，再用煤油测出酸作用前的渗透率K1（正

17、向）； 反向注入倍孔隙体积的酸液； 用煤油正向测出恢复渗透率K2。用实验所测的两个渗透率K1和K2计算K2/ K1的比值来评价酸敏程度。酸敏损害评价程序如图所示。评价指标及渗透率曲线如图所示。综上所述，五敏实验是评价和诊断油气层损害的最重要的手段之一。一般说来，对每一个区块，都应做五敏实验，再参照下表进行保护油气层技术方案的制定，并指导生产。六、敏感性评价实验分析的应用1、 用于储层潜在敏感性因素分析研究进行岩样速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏敏感性实验，分析储层的临界注入速度、临界盐度，研究储层由粘土膨胀、颗粒运移所导致储层渗流能力的下降程度，分析造成储层伤害的主要影响因素，评价储层的敏感性类型

18、以及敏感性程度。2、用于工作液滤失对储层伤害模拟实验评价模拟现场流动顺序和流动方式，进行室内模拟工作液与地层接触后对地层的伤害，从而对工作液滤液侵入储层后对储层的伤害类型及伤害程度进行综合评价。3、用于射孔液对储层伤害模拟实验评价模拟现场工作方式，进行室内模拟射孔液与地层接触后对地层的伤害，从而对射孔液侵入储层后对储层的伤害类型及伤害程度进行综合评价。4、用于注入水与储层岩矿配伍性评价是进行注入水体积敏感性评价，分析不同注水条件下的渗透率损失率，研究注水引起的储层伤害类型和伤害程度，评价注入水与储层粘土矿物的配伍性。如图所示。5、用于动态防膨稳定性能筛选评价对储层选用人造岩心或储层天然岩心进行

19、注入水及相同浓度不同类型的稳定剂溶液室内流动实验。根据稳定剂溶液渗透率损失率大小，筛选出对储层具有一定防膨稳定效果的稳定剂溶液，并进行储层粘土矿物防膨稳定剂注入水溶液最佳浓度点和效果分析的评价。如图所示。6、用于室内酸化效果模拟实验评价模拟室内地层温度下结垢（钙质垢）、颗粒膨胀、颗粒运移堵塞等实验。进行酸化液（前置液、主酸液、推进液）酸敏伤害、酸化效果筛选评价；对筛选出的前置液、主酸液、推进液进行室内酸化模拟实验评价。七、油气田开发生产中的保护油气层技术1、油气田开发生产中油气层损害的特点油气田开发生产过程是油气层发生动态变化的过程。油气层一旦投入开发生产，油气层的压力、温度及其储渗特性都在不

20、断地发生变化。同时，各个作业环节带给油气层的各类入井流体及固相微粒也参与了以上的变化。这种变化过程主要包括以下几个方面：（1）在油气层的储集空间中，油、气、水不断重新分布。例如：注气、注水引起含水、含气饱和度改变；（2）油气层的岩石储、渗空间不断改变。例如：粘土矿物遇淡水发生膨胀，引起储、渗空间减少，严重时堵塞孔道，外来固相微粒或各种垢的堵塞作用，使储、渗空间缩小；（3）岩石的润湿性改变或润湿反转。例如：阳离子表面活性剂能改变油层岩石的表面性质；（4）油气层的水动力学场（压力、地应力、天然驱动能量）和温度场不断破坏和不断重新平衡。例如：注蒸汽使地层压力、温度升高，改善了油的粘度，使油的相对渗透

21、率增加，但是，由于热蒸汽到地下冷却后可凝析出淡水，很可能会造成水敏损害。诸如上述多种变化常常表现为固相微粒堵塞、微粒运移、次生矿物沉积、结垢、乳化堵塞、润湿反转、细菌堵塞、出砂等等多种损害方式。其本质是不断地改变油、气、水的相对渗透率。如果开发生产中措施得当，避免了损害，保护了油气层，就可改善油、气的相对渗透率，可望获得高的采收率；反之，若措施不当，损害了油气层，则可能降低油、气、水的相对渗透率，得到的是一个低的采收率。因此，油气田开发生产中油气层保护技术的核心是防止油气层的储、渗空间的堵塞和缩小，控制油、气、水的分布，使之有利于油、气的采出。与钻井、完井油气层保护技术相比，油气层开发生产中的

22、油气层损害具有如下特点：（1）损害周期长。几乎贯穿于油气田开发生产的整个生命期；（2）损害范围宽。涉及到油气层的深部而不仅仅局限于近井地带，即由点（一口井）到面（整个油气层）；（3）更具有复杂性。井的寿命不等，先期损害程度各异，损害类型和程度更为复杂，地面设备多、流程长，工艺措施种类多而复杂，极易造成二次损害；（4）更具叠加性。每一个作业环节都是在前面一系列作业的基础上叠加进行的，加之作业频率比钻井、完井次数高，因此，损害的叠加性强。2、采油过程中的保护油气层技术对于采油过程，虽然没有外来流体进入油气层，但是，仍然存在着油气层被损害的可能性。造成损害的最直接的原因是工作制度不合理。（1）工作制

23、度不合理造成的油气层损害采油工作制度不合理是指生产压差过大或开采速率过高。其损害可归纳为以下四个方面。 应力敏感效应由于生产压差过大或开采速率过高，使近井壁区井底带岩层结构破坏，胶结强度破坏，发生出砂。采油速度过快，油流在临界流速以上时，增加了产层流体对砂粒的摩擦力、粘滞力和剪切力，加剧砂粒运动。同时，岩石骨架和胶结物的强度受到破坏，微粒开始运移，砂和固相微粒被油携带并不断地堵塞储、渗空间，损害地层。 生产压差由于生产压差过大或开采速率过高，发生底水锥进，边水指进，造成生产井过早出水。从渗流的角度考虑，原来的单相流（油）变为两相流（油、水）。油和水由于界面张力以及与岩石润湿性之间的差异可能形成

24、乳化水滴，增加油流粘度，降低油、气的有效流动能力。当它们的尺寸大于孔喉大小时，就会堵塞孔隙，降低油、气的储、渗空间，从而使油的相对渗透率降低，油气层受到损害。从盐垢生成的机理角度考虑，当注入水突破时，由于注入水与地层水在近井地带充分混合产生盐垢，而地层压力系统的压力降低更加剧了这种盐垢的生成，致使油层受到损害。 结垢油气田一旦投入生产，就有油、气从油气层中采出，原有的热动力学和化学平衡被打破，发生两种后果：（i）油气层温度、压力和流体成分的变化会导致无机垢的产生；（ii）由于温度、压力、pH值的变化使沥青、石蜡从原油中析出，即有机垢产生。结垢堵塞孔喉是发生在油气层深部的一种难以消除的损害方式。

25、 脱气当油气层压力降到低于饱和压力时，气体不断地从油中析出，油气层储、渗空间的流体由单相变为油、气两相流动，必然造成油的相对渗透率下降，影响最终采收率。（2）采油过程中的保护油气层技术措施 生产压差及采油速率的确定根据油气层的储量大小、集中程度、地层能量、压力高低、渗透性、孔隙度、疏松程度、流体粘度、含气区与含水区的范围，以及生产中的垂向、水平向距离，通过试井和试采及数模方案对比，优化得出采油工作制度；然后做室内和室外矿场评价，最终确定应采用的工作制度。值得强调的是：若新区投产，所采用的基础数据是投产前取得的数据；若老区改造，其数据为改造前再认识油气层的数据。要充分重视采油过程中损害的“动态”

26、特点。 保持油气层压力开采保持油气层在饱和压力以上开采，可达到同一产量的油井维持较高的井底压力，充分延长自喷期，降低生成成本。同时，保持地层压力可以延缓或减少原油中溶解气在采油生产中的逸出时间，以及减缓油层的出砂趋势，提高采收率。保持地层压力开采，可避免气相的出现和压力降低引起有机垢及无机垢等损害发生。我国多数油田采用早期注水开发以保持油气层压力，这对保护油气层是十分有利的措施之一。 对不同的油气层采用不同的预防损害措施每个油气层岩性和流体都有自身的特点，应采取的预防损害措施也各有不同，不能一概而论。因此，要尽可能地保持油气层压力开采避免出现多相流，防止气锁和乳化油滴的封堵损害。当油气层为中、

27、高渗的疏松砂岩时，应正确地选择完井方法、防砂措施、合理地生产压差，以减少油气层损害；对于碳酸岩地层，要尽量避免在采油过程中产生碳酸钙沉淀，堵塞孔道。对于中、低渗的稠油层，要尽可能地预防有机垢。3、注水中的保护油气层技术注水过程中，由于外来入井流体（注入水）流入油气层，必然要与油气层的岩石和流体接触，将发生各种损害。（1）注水中的油气层损害分析不合格的注入水水质引起的地层损害是注水的主要损害。所谓不合格的注入水水质包括两个方面：一是指注入水与地层岩石不配伍；二是指注入水与地层的流体不配伍。注入水与地层岩石不配伍表现为： 注入水造成地层粘土矿物水化、膨胀、分散和运移； 由于注水速度过快，引起地层松

28、散微粒分散、运移； 注入水机杂粒径、浓度超标，堵塞孔道等。注入水与地层流体不配伍主要表现在注入水与地层水不配伍，产生沉淀和结垢；注入水造成地层温度下降，也会产生有机垢。一般而言，离子浓度、pH值、总含盐量、溶解度、温度、压力、接触时间和搅动程度对结垢都会产生影响。要强调的是注入水引起的大面积地温度下降，不仅使油变稠，使流动阻力增加，而且常常会引起有机垢、无机垢同时产生，堵塞油气层。综上所述，由于水质所引起地层损害包括两个基本因素：被注地层自身的岩性与它所含流体特性；注入水的水质。前者是客观存在的，是引起地层损害的潜在因素，而后者是诱发地层损害发生的外部因素，是可以通过主观努力而控制的，因此，控

29、制注入水水质、采用合理注水强度，平稳注水是减少注水损害的技术关键。（2）注水中保护油气层技术 建立合理的工作制度在临界流速下注水，只要控制注水速度在临界流速以下，可防止速敏损害发生。控制注水、注采平衡可以有效地防止水指进或减缓指进、水锥的形成，防止乳化堵塞，提高驱油效果。 控制注水水质一般注入水水质满足以下要求：（i）机杂含量及其粒径不堵塞喉道；（ii）注入水中的溶解气、细菌等造成的腐蚀产物、沉淀不造成油气层堵塞；（iii）与油气层水相配伍；（iv）与油气层的岩石和原油相配伍。 正确选用各类处理剂在注水水质预处理时应考虑两个原则：（i）选用每种处理剂时，严格控制该剂与地层岩石和地层流体的相溶性

30、，防止生成乳状液及沉淀和结垢，损害地层；（ii）同时使用几种处理剂时，严格控制处理剂相互之间发生的化学反应，防止生成新的化学沉淀，从而损害地层。4、酸化作业中的保护油气层技术酸化作业中的油气层损害可归纳为两个主要方面：一方面是酸与油气层岩石和流动不配伍造成的；另一方面是由于施工中管线、设备锈蚀物带入地层造成的堵塞。（1）酸与油气层岩石和流体不配伍造成的损害酸化的作用原理是通过向油气层注入酸液使之与岩石和胶结物的某些成分以及堵塞物质发生化学溶解反应，并尽可能地将其反应物排出到地面，以此达到沟通地层原有的孔喉和裂缝，扩大油气储、渗空间的目的。因此，酸渣沉淀堵塞孔道是主要的损害方式，若酸与油气层岩石

31、和流体不配伍，必然加剧堵塞损害。 酸液与油气层岩石不配伍造成的损害：主要包括酸液的冲刷及溶解作用造成的微粒运移及酸液与岩石矿物反应产生二次沉淀。 酸液与油气层流体不配伍造成的损害：主要包括酸液与油层原油不配伍产生酸渣、酸液与油气层中的水不配伍产生沉淀（2）不合理施工造成的损害 施工管线设备锈蚀物带入油气层生成铁盐沉淀； 排液不及时造成的损害；综上所述，酸化作业中油气层损害主要由酸渣和二次沉淀物堵塞引起。因此，酸化作业中的保护油气层技术要从避免产生上述损害入手。（1）选用与油气层岩石和流体相配伍的酸液和添加剂在选择使用与之相配伍的添加剂和酸液时，必须考虑酸液、添加剂、地层水、岩石、地层原油相互之

32、间的配伍性，达到不沉淀，不堵塞，不降低油气层储、渗空间，有利于油、气的采出的目的。同时应尽可能降低成本。（2）使用前置液前置液的作用有以下四个方面： 隔开地层水。一般前置液使用15%左右浓度的盐酸，它可以防止氢氟酸（HF）与地层水接触生成不溶性的氟化钙（CaF2）沉淀，在砂岩地层中，它可以防止氢氟酸（HF）与之反应生成氟硅酸，然后氟硅酸与地层水中的K+、Na+等离子反应生成氟硅酸钾（K2SiF6）、氟硅酸钠（Na2SiF6）等沉淀； 溶解含钙、含铁胶结物，避免浪费昂贵的氢氟酸（HF），并大大地降低氟化钙沉淀的形成； 使粘土和砂子表面为水润湿，减少废氢氟酸乳化的可能性； 保持酸度（低pH值）防止

33、生成氢氧化铁、氢氧化硅沉淀。（3）使用合适的酸液浓度由于酸化作业本身的工作原理限制，选择合适的酸液浓度是保护油气层的重要技术指标之一。当酸液浓度过高时，会溶解过量的胶结物和岩石的骨架，破坏岩石结构，引起岩石颗粒剥落，引起堵塞。当酸液浓度过低时，不仅达不到酸化的目的，还会产生二次沉淀，因此，当选用与岩石及流体配伍酸液类型后，选用合适的酸液浓度是同等重要的。（4）及时排液残酸在油层中停留时间过长，会造成二次沉淀，结垢堵塞地层。因此，必须及时排除残酸。目前采用排液的方法很多，常用的有：抽吸排液、下泵排液、气举排液、液氮排液等。5、压裂作业中的油气层损害及保护技术压裂作业中产生的油气层损害包括两个方面

34、：压裂液与地层岩石和流体不配伍产生的对地层的损害；不良的压裂液添加剂、支撑剂对支撑裂缝导流能力的损害。（1）粘土矿物膨胀和颗粒运移引起的损害粘土矿物与水基压裂液接触，立即膨胀，使得储、渗空间减小。松散粘附于孔道壁面的粘土颗粒与压裂液接触时分散、剥落、随压裂滤液进入油气层或沿裂缝运动，在孔喉处被卡住，形成桥堵，引起损害。使用以水为基液的压裂液时，水敏、速敏反应是常常发生的损害方式。（2）机械杂质引起的堵塞损害压裂过程中，机械杂质堵塞孔隙和裂缝通道，缩小储、渗空间，降低相对渗透率是重要的损害方式。机械杂质包括四个方面的来源： 压裂液基液携带的不溶物； 成胶物质携带的固相微粒； 降滤失剂或支撑剂携带

35、的固相微粒； 油气层岩石因压裂液浸泡，冲刷作用而脱落下来的微粒。它们被统称为压裂残渣。大颗粒的残渣在岩石表面形成滤饼，可以降低压裂液的滤失，并阻止大颗粒继续流入油气层深部。而较小颗粒的残渣则穿过滤饼随压裂液进入油气层深部，堵塞孔喉及孔隙。缝壁上的残渣随压裂液的注入，沿支撑缝移动，压裂结束后，这些残渣返流，堵塞填砂裂缝，降低了裂缝的导流能力，严重时使填砂裂缝完全堵塞，致使压裂失败。（3）原油引起的乳化损害原油与水基压裂液相遇，发生乳化损害。被压裂的油气层中的原油常含有天然乳化剂如胶质、沥青、蜡等，压裂时压裂液的流动具有搅拌作用，在油气层孔隙中形成油水乳化液。原油中的天然乳化剂附着在水滴上形成保护

36、膜，使乳化液滴具有一定的稳定性。这些乳化液滴在毛管、喉道中产生贾敏效应，增加了流体流动阻力，液阻效应有时会叠加产生，有时会聚集造成更严重的液堵。（4）支撑裂缝导流能力的损害一般，支撑剂要满足：（1）密度低；（2）粒径均匀；（3）强度高；（4）圆球度好。若支撑剂选择不当，必然造成损害。上述损害因素，前三者是被压裂的油气层岩性和流体所固有的客观因素，一旦压裂液进入油气层，就会诱发这些损害发生，而选择理想的支撑剂、优良的压裂液和添加剂，避免支撑剂层导流能力的损害，是可以人为控制的。（2）压裂作业中保护油气层技术 选择与油气层岩石和流体配伍的压裂液根据被压裂的油气层的特点，有针对性地选用压裂液，如下表

37、所示。油气层特点选用压裂液添加剂及其它水敏性油气层油基压裂液泡沫压裂液防膨剂 低孔低渗油层、返排差的油层无残渣或低残渣压裂液滤失量低的压裂液返排能力强的压裂液表面活性剂高温油层耐高温抗剪压裂液密度大、摩阻低压裂液满足经济成本要求 选择合理的添加剂在使用添加剂时，应考虑两点：（i）添加剂之间不发生沉淀反应，以避免生成新的沉淀垢堵塞孔喉和裂缝；（i）成本合理。 合理选择支撑剂支撑剂的要求是粒径均匀、强度高、杂质含量少、圆球度好。对于浅层，因闭合压力不大，使用砂子作支撑剂是行之有效的；对于更高闭合压力的油气层，只有采用高强度支撑剂，例如使用陶粒。现场应用表明，陶粒作为支撑剂无论就几何形状（圆度、球度

38、）或强度都比较理想，而且耐高温（可达200）抗化学作用性能好，用于油气层压裂措施可大大减少由于支撑剂性能不好所带来的油气层及支撑裂缝的损害。6、注蒸汽采油引起的地层损害及保护措施大多数采用注蒸汽开采的油藏是重质油藏，其岩性特征是胶结疏松或非固结的松散砂层，通常敏感性粘土矿物的含量较高，因此极易在蒸汽注入地层后，发生粘土膨胀、微粒分散运移，岩石矿物溶解等地层损害现象。如果锅炉排出蒸汽中带有固相颗粒，就会加剧对地层的损害作用。 微粒运移引起的地层损害在高温高压条件下，粘土和其它微粒矿物，随着液体流动而发生运移。以高岭石为例，因其为片状、书面状集合体，故其聚集松散，在颗粒上附着力差，易于松脱而转入流

39、动液体中，被迁移到孔隙喉道处停留，阻碍流动通道，使渗透率减小。蒙脱石、伊利石及微粒石英、长石等也易发生微粒运移。 粘土矿物膨胀引起的地层损害由于粘土遇蒸汽（热水）发生膨胀，并产生微粒运移，使孔吼变小甚至堵塞。粘土的膨胀取决于粘土本身的结构、分布、产状等，同时也受到环境条件的影响，如含盐量、pH值、温度等。 水热反应引起的地层损害在高温高压和强碱条件下，粘土及其它微粒矿物，通过物理化学作用及水热反应，形成许多新的矿物相，非膨胀性粘土转化为膨胀性粘土。实验表明，在不同介质、温度、pH值条件下，生成蒙脱石、伊利石、方沸石和水铝石等新矿物。由于蒸汽注入油层时，油层矿物明显地溶解并使其活性增加，从而产生

40、两种结果：一方面是在高温度和高pH值下井壁附近发生激烈反应，直接损害井眼附近的地层；另一方面当溶解了硅质的热流体穿越地层时，随着温度和pH值的降低，SiO2量减少，为生成新生矿物提供了Si。另外硅质反应物将重新沉淀以一种凝状物质析出，堵塞孔隙，损害地层。 形成乳化引起的地层损害一般来讲，低密度淡水与原油之间比高密度盐水与原油之间更易产生乳化。由于乳化的产生通常与低密度原油和淡水/汽的凝析液有关，所以利用热水和蒸汽增产对乳化问题尤其敏感。油层乳化后形成高粘度不动相的圈闭，严重阻碍了运移相（油）的流动。 凝析液与地层水不配伍引起的地层损害与注入水水质不合格引起的地层损害相同，注入蒸汽的凝析液与地层

41、水不配伍时，也会发生化学反应，生成沉淀，堵塞孔吼。综上所述，矿物溶解、膨胀及矿物转化均能造成油气层的损害，尤其是发生了物化作用与水热反应。为了减少这些损害，对油层进行保护，需调整和控制注入蒸汽的质量与参数。 蒸汽注入速度的控制由于粘土矿物的水敏性，蒸汽凝析液的作用与此相似，故应控制其临界注入速度。 注入蒸汽pH值的控制应将pH值控制在某一临界值（实验结果表明，pH值以9为宜），在此临界值时各种温度下，蒙脱石膨胀率最小，矿物溶解量最小，没有析出新的硅质矿物。 采用合理的防砂措施 提高蒸汽的干度。 对锅炉排出蒸汽进行处理，清除机械杂质。 添加硝酸铵、氯化铵等胺盐，降低pH值和硅的溶解，其添加量与NaHCO3含量成正比。总之，在注蒸汽开采稠油过程中，油层的损害是极其复杂的，往往同时出现几种损害机理的综合作用，因而在油层保护措施方面应综合考虑各种方案，将油层损害降低到最低程度，达到保护油层的目的。