保护油气层技术第二章-油气层损害机理课件.ppt
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1、掌握各类作业造成油气层损害掌握各类作业造成油气层损害的机理与特点;掌握油气层发的机理与特点;掌握油气层发生水敏、盐敏、碱敏、酸敏损生水敏、盐敏、碱敏、酸敏损害的潜在因素与工程因素。害的潜在因素与工程因素。难点:难点:碱敏、酸敏损害机理碱敏、酸敏损害机理;润湿反转。润湿反转。主要内容及难点主要内容及难点油气层损害的内外因油气层油气层损害的内因损害的内因(潜在损害因素潜在损害因素):举例:举例:孔隙结构、敏感性矿物孔隙结构、敏感性矿物 岩石表面性质岩石表面性质、流体性质。流体性质。凡凡是是受受外外界界条条件件影影响响而而导导致致油油气气层层渗渗透透性性降降低低的的油油气层内在因素气层内在因素。油油
2、气气层层损损害害机机理理:在在油油气气井井作作业业中中油油气气层层受受到到损害的原因及物理化学变化过程。损害的原因及物理化学变化过程。油气层损害的外因油气层损害的外因:油气层损害的内外因指指在在施施工工作作业业时时任任何何能能够够引引起起油油气气层层微微观观结结构构和和 (或或)流流体体原原始始状状态态发发生生改改变变,并并使使得得油油气气层的原始层的原始渗渗透率降低的各种外部作业透率降低的各种外部作业条件。条件。举例:举例:各种作业参数各种作业参数、工、工作液的侵作液的侵入入量和性质。量和性质。这些与这些与油气层油气层特征有关的特征有关的因素:因素:油气层的油气层的储渗储渗空间空间 油气层敏
3、感性矿油气层敏感性矿物物 岩石表面岩石表面性质性质 油气层油气层流体性质流体性质 第第一一节节 油气层潜在的损害因素油气层潜在的损害因素一、油气层储渗空间1 1、岩石的储集和渗流空间岩石的储集和渗流空间 孔隙型油气层 储集空间:孔隙 渗流通道:喉道(两个颗粒间连通的狭窄部分)裂缝型油气层 储集空间:裂缝 渗流通道:裂缝 渗流:液体、气体渗流:液体、气体或含气液体在多孔或含气液体在多孔介质中的流动叫渗介质中的流动叫渗流流 岩石的储渗流空间的描述微观描述:微观描述:孔隙结构,即喉道的几何形状、大小、分布 及其连通情况。宏观描述宏观描述:孔隙度和渗透率。定性描述:定性描述:孔喉类型。定量描述定量描述
4、:孔隙结构参数。(1 1 1 1)缩径喉道)缩径喉道)缩径喉道)缩径喉道(喉道:喉道:喉道:喉道:孔隙的孔隙的孔隙的孔隙的最最最最小部分小部分小部分小部分)v孔隙大,喉道粗,孔隙与喉道直径比接近于1。这类喉道几乎全为有效喉道,一般不易造成喉道堵塞。v粒间胶结物少,固结疏松,应注意地层坍塌和出砂。v孔隙大、喉道细,孔隙与喉道直径比很大。这类喉道为无效或低有效的,多表现为中低渗透特性。v易导致微粒堵塞喉道,损害地层。(2 2 2 2)点状喉道点状喉道点状喉道点状喉道(4 4 4 4)管束状喉道)管束状喉道)管束状喉道)管束状喉道v 喉道细小喉道细小,而弯曲交叉而弯曲交叉v 易易导导致致流流体体紊紊
5、流流,微微粒粒迁迁移移速速度度多多变变,在在喉喉道道交交叉叉拐拐弯弯处处常常因因微微粒粒迁迁移移速速度度降降低低而而沉沉积积下下来来堵堵塞塞喉喉道道,易易发发生生水水锁锁效效应。应。3 3、孔隙结构孔隙结构参数参数 孔喉大小与分布、孔喉弯曲程度孔喉大小与分布、孔喉弯曲程度、孔隙连通程度。孔隙连通程度。(1)孔喉越大孔喉越大,越不易发生水越不易发生水锁锁损害和贾敏效应损害和贾敏效应,但,但若若主要流动主要流动喉道喉道被堵塞被堵塞,则对则对渗透渗透率的损害很大。率的损害很大。(2)弯曲程度越大弯曲程度越大,固相侵入少;但微粒运移,固相侵入少;但微粒运移损害损害大大。(3)孔隙连通性越差孔隙连通性越
6、差,越易越易受到受到损害损害。4 4、油气层、油气层的的孔隙度孔隙度和渗透率和渗透率孔隙孔隙度:度:渗渗透率:透率:衡量储集空间多少及储集能力大小的参数。岩石渗透流体能力大小的量度,它是孔喉的大小、均匀性和连通性三者共同作用的体现。渗渗透性很好的透性很好的油气油气层:层:孔喉较大或较均匀,连通性好,胶结物含量偏低,受外来固相颗粒损害的可能性较大。渗透率差的油气层渗透率差的油气层:孔喉偏小或连通性差,胶结物含量偏高,易发生粘土膨胀、分散运移及水锁损害。粒径粒径很很小小(37 混层粘土矿物混层粘土矿物 伊利石伊利石 绿泥石绿泥石 高岭石高岭石粘土矿物含量越高,水敏性损害程度越大。粘土矿物含量越高,
7、水敏性损害程度越大。油藏岩石的孔渗性质油藏岩石的孔渗性质 低孔低渗油气藏即使少量的水敏性粘土矿物也可能对油气层渗透率造成较大的影响;高孔高渗油气藏少量水敏性粘土矿物的存在对渗透率的影响则相对较小。外来液体矿化度外来液体矿化度外来液体的矿化度油气层水敏性损害。外来液体中的阳离子类型外来液体中的阳离子类型 阳离子的价态越高它与粘土之间的相互作用越强,越容易被吸附在粘土表面和晶层之间,使粘土表现出的水敏性相对较弱。对同价阳离子,阳离子的水化半径越小,与粘土表面负电荷中心的作用力越强,所引起的油气层水敏性亦较弱。2、酸敏性损害酸敏性损害(1)(1)定义:定义:酸化后导致油气层渗透率降低的现象(2)(2
8、)发生发生原因原因v 酸化引起的矿物微粒释放酸化引起的矿物微粒释放在酸化过程中,由于胶结物的溶解常常使一些不溶于酸的矿物微位及反应残渣被释放出来,并在其运移过程中对喉道造成进一步的堵塞堵塞。v化学沉淀物的生成化学沉淀物的生成 铁的氢氧化物沉淀的生成 Fe3+3OH-=Fe(OH)3 氟化物沉淀的生成 CaCO3+2HF=CaF2+C02+H2Ov酸渣的生成酸渣的生成酸渣也是一种化学沉淀物。酸渣也是一种化学沉淀物。酸酸渣渣由由原原油油中中沥沥青青、胶胶质质、石石蜡蜡和和其其它高分子物质组成。它高分子物质组成。(3)(3)酸敏性损害的预防措施酸敏性损害的预防措施v避免铁的沉淀物生成避免铁的沉淀物生
9、成 施工前应清除酸罐和管路中的铁锈施工前应清除酸罐和管路中的铁锈 加入适量还原剂加入适量还原剂,使使FeFe3+3+还原成还原成FeFe2+2+。加入加入FeFe3+3+和和FeFe2+2+的络合剂的络合剂,使溶液中不存在游使溶液中不存在游离的铁离子。离的铁离子。v选择合适的酸液类型和组成选择合适的酸液类型和组成 避免避免 CaFCaF2 2、MgFMgF2 2等化学沉淀物的生成等化学沉淀物的生成。v在酸液或其它工作液体中加入适量防垢剂在酸液或其它工作液体中加入适量防垢剂,v预防产生酸渣预防产生酸渣。酸敏性损害的主要作业:酸化、洗井等。酸敏性损害的主要作业:酸化、洗井等。3、碱敏性损害碱敏性损
10、害(1 1)定义:)定义:高高pHpH的外来流体侵入油气层,导致油的外来流体侵入油气层,导致油 气层渗透率降低的现象。气层渗透率降低的现象。(2 2)产生原因)产生原因v 碱性环境更有利于粘土水化膨胀与分散碱性环境更有利于粘土水化膨胀与分散v 碱可与某些酸性氧化物反应生成硅凝胶碱可与某些酸性氧化物反应生成硅凝胶例如例如:隐晶质类石英和蛋白石(Si02.nH2O)均能与碱反应生成可溶性硅酸盐,这种硅酸盐在适当的 pH 值范围内,进一步形成硅凝胶而对渗流通道造成堵硅凝胶而对渗流通道造成堵塞塞。v碱与油气层中的无机离子形成盐垢碱与油气层中的无机离子形成盐垢2NaOH+Ca2+=Ca(OH)2 +2N
11、a+Na2Si03+Ca2+=CaSi03 +2Na+Na2CO3+Ca2+=CaCO3+2Na+(3 3)特点)特点 pHpH值越大,碱敏性损害越大。值越大,碱敏性损害越大。碱敏性矿物含量越大,碱敏损害越严重。碱敏性矿物含量越大,碱敏损害越严重。一般而言,碱敏损害比水敏和酸敏的损害程度一般而言,碱敏损害比水敏和酸敏的损害程度弱。弱。碱敏性损害的主要作业:固井、钻井碱敏性损害的主要作业:固井、钻井(1)润湿:)润湿:4、油藏岩石润湿反转造成的油气层损害油藏岩石润湿反转造成的油气层损害当当某某一一固固体体表表面面同同时时与与两两种种不不相相混混溶溶的的流流体体 接接触触时时,如如果果其其中中的的
12、一一种种流流体体有有沿沿着着固固体体表表面面延展的趋势延展的趋势,则称固体表面为该流体所润湿。则称固体表面为该流体所润湿。固体表面上一种流体被另一种流体取代引起固体表面上一种流体被另一种流体取代引起表面能下降的过程。表面能下降的过程。(2)润湿性与油气层损害的关系润湿性与油气层损害的关系v 润湿性对油、水相对渗透率的影响润湿性对油、水相对渗透率的影响在水润湿地层中,水将优先占据岩石较小的孔隙,并以薄膜形式覆盖在孔隙表面,而油将位于一些较大孔隙的中心。在水驱过程中,注入水趋向于通过不易渗透的较小孔隙,而将油驱入容易渗透和流动的较大孔隙中。(3)(3)润湿性与油气层毛润湿性与油气层毛细细管压力的关
13、系管压力的关系如果将地层中的孔道看作不同尺寸的毛细管,则管壁的润湿性决定了弯液面的形状和方向,因而也决定了毛细管压力(Pc)的性质。在水润湿的毛细管中,Pc 的方向与注水压力(P)的方向相一致,此时 Pc为驱替的动力;而在亲油的毛细管中,Pc与 P 的方向相反,Pc 为驱替的阻力。RE采收率,采收率,USBM0的表面为水湿,的表面为水湿,USBM0的表面为油湿,的表面为油湿,USBM 0时的表面为中性润湿。时的表面为中性润湿。(三)(三)外来流体与油气层流体外来流体与油气层流体不配伍造成的损害不配伍造成的损害 室内研究和现场调查结果均表明,当外来流体中的液相侵入油气层时,如果它们与油气层内部的
14、流体不相配伍,便会在一定外界条件下发生某些有害的化学反应,分别生成无机垢、有机垢和各种沉无机垢、有机垢和各种沉淀物淀物而堵塞油气孔道。有时还会因细菌的繁殖细菌的繁殖和乳乳状液的生成状液的生成而造成堵塞。以上情况均会在很大程度上增加油、气流动阻力,严重影响油气井的产量。1、无机垢无机垢(1 1)无机垢的生成无机垢的生成机理机理v来自外界和油气层的两种或几种组成上不相配伍的流体在井筒或地层中相遇时,生成不溶性沉淀物。v 温度和压力的变化引起结垢。v 油藏岩石或油管壁的粗糙表面以及表面所带电荷可构成引力场,吸引晶核并促进其长。(2 2)影响无机垢生成的因素影响无机垢生成的因素v 温度 若结垢是吸热反
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