储层五敏性实验.docx

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1、储集层敏感性及五敏试验1 .基本概念所谓储集层敏感性，是指储集层岩石的物性参数随环境条件（温度，压力）和流淌条件（流速,酸，喊，盐,水等）而变更的性质。岩石的物性参数,我们主要探讨孔隙度和浅透率。衡维储集层岩石的敏感程度我们常用敏感指数来，敏感指数被定义为在条件参数变更肯定数值时.，岩石物性诚小的百分数，习惯上用S/来表示.我们以渗透率这个物性参数为例,给出其一个基本公式：（1-1）上标表示岩石物性参数，用下标表示条件参数.上式定义的是渗透率对地层压力的敏感指数。敏感指数的物理含义是指条件参数变更肯定数值以后，岩石物性参数损失的仃分数（主要是孔隙度和渗透率八所以我们要想了解油藏的械感指数就必需

2、了解条件参数的变更幅度，从而我们可以求出敏感指数。在实际矿场中，渗透率比孔隙度更能影响储集层产能.因此渗透率的探讨尤为重要。储集层渗透率因为地层压力的变更而呈现出的敏感性质,称作储集层的压力敏感，压力敏感指数用符号表示。由以上可以知道下面的概念。储集层渗透率因为地层温度的变更而呈现出的敏感性质，称作储集层的温度敏感,简称热敏，用S/r表示。储集层渗透率因为港流速度的变更而呈现出的敏感性质，称作储集层的温度敏感,简称热敏，用S/，表示。储集层渗透率因为注入液体的盐度的变更而呈现出的敏感性质，称作储集层的盐度敏感，简称盐敏，用S晨，表示。储集层渗透率因为注入液体的酸度的变更而呈现出的敏感性质，称作

3、储集层的酸度敏感，简称酸敏，用表示。储集层渗透率因为注入液体的碱度的变更而呈现出的敏感性质，称作储集层的碱度敏感，简称酸敏，用s/m表示。储集层渗透率因为注入淡水而呈现出的敏感性质，称作储集层的水敏性质，简称水敏,用S/“表示。其中我们最常用的就是五敏：速敏，水敏,盐敏,酸敏，碱敏，试险空常做五敏试验来推断油藏性质。假如一个油藏水敏，那么我们肯定要对其做盐敏试验。通过做五敏试验，我们可以有选择的去选择钻井液和射孔液,以防止对储层造成损害。2 .储集层敏感机理储集乂岩石是由固体骨架颗粒和粒间孔隙构成的，储集U渗透率的大小反映了岩石孔隙的性质，而孔隙又主要受到骨架颗粒尺度及排列方式的影响。假如在条

4、件变更时，骨架颗粒的尺度和排列方式没有发生变更，岩石的渗透率肯定不会发生变更，即储集层不会敏感：假如在条件变更时，,件架颗粒尺度及排列方式发生了变更，进而变更了岩石的孔隙性的，岩石的渗透率肯定会发生变更，即储层出现了故感。储集层的敏感机制也许有以下几种类型：2.HM速敏是岩石骨架颗粒排列方式的变更由此导致油田储集以渗透率变更的情形。在岩石骨架颗粒中，有一些尺度微小的颗粒，它们杂乱无章的分布在岩石的空隙中，它们在流体低速流淌时并不会有明显的变更，对储集层的渗透率产生太大的影响。但是，假如流速增大，这些颗粒的排列方式将发生.显著变更，颗粒将发生运移，从而堵塞流体运动的通道，致使岩石的渗透率降低.从

5、而影响油井的产量，这就是速敏的原则。产生速敏的固体颗粒往往是一些特定的粘土矿物成分,如高岭石等.离岭石英文名为kao1.inite,是长石和其它硅酸岩矿物臼然蚀变的产物，是一种含水的铝硅酸岩。它们总是以极微小的微晶或腾晶状态存在，并以致密块状或上状集合体产生。此外，些外来颗粒I液体侵入地层,也会造成机械堵塞，如钻井，完井过程中工作液的虑失作用。2.2 水敏在岩石骨架颗粒中，有一些尺度微小的颗粒，它们往往都是一些粘土矿物成分。其中一些粘土矿物成分，比如荥脱石，这类具有特别的物质结构，这部分粘土矿物在原始状态下于高矿物地U水处于一种平衡状态，它们的存在并不影响孔隙中流体的流淌.但是，假如外来流体进

6、入变更了地层水原来的旷度及其化学成分，这些粘土矿物将打破原来的平衡，通过阳离子交换进行吸水或持水，从而使自身体枳发生膨胀或萎缩，颗粒膨胀将削减流体通过的孔隙通道，致使储集层渗透率降低：颗粒萎缩将增大流体通过的孔隙通道，致使储集层渗透率上升。III1-地层水的环境所致，而外来流体的矿化度通常很低，因此层中粘土颗粒吸水发生膨胀,使储层造成损害的概率比较大。蒙脱石，又名微晶i岭石，是一种层状结构，片状结构的硅酸岩晶体，因其最初发觉于法国的蒙脱域而闻名。当温度达到100-200摄氏度时，蒙脱丁的水分子会渐渐跑掠，失水后的蒙脱石可以重新汲取水分子，并且膨胀超过原体积的几倍.在矿场上，粘土颗粒膨胀对储层的

7、影响程度与岩石的粘土含量有很大关系。当粘土含量较低是，并不会对储层造成较大的损害，而较高的粘土含量，则是储层损害的潜在因素。当粘土含量小于5%时，储层受到损吉的可能性较小：当粘上含量超过5%时,储层受损害的可能性也之增大。2.3 化学反应化学反应导致储层敏感性变更的方式许多，并且反应原理不同。有些化学反应生成J沉淀，随着流体的流淌，堵塞J岩石孔隙，从而降低/岩石渗透率：而有些化学反应则溶蚀了骨架颗粒，扩大了岩石孔隙，从而提高储层渗透率。现场上比较注意的酸敏和碱敏试验，皆属丁这种状况.所谓的酸敏，就是酸液就入储层后与酸敏物质发生反应，产生沉淀或择放颗粒，使储层渗透率卜.降的可能性及其程度。所谓的

8、毓敏，就是碱液进入储层后与碱敏物质发生反应,产生沉淀，从而使储层渗透率降低的状况。下面我们举例来说明,在岩石孔隙中，地层水溶解了大量物质，若外来流体（钻井液或注入水）与地层水不配伍，则发生化学反应，生成的沉淀就会都会堵塞孔隙，从而降低储集层渗透率。注水开发过程中，常会因为携带的二氧化碳与地层水发生反应，生成不溶解的碳酸胃在底层中甚至管线中结构，从而影响油气生产。些含铁的粘土犷物（如绿泥石），遇酸沉淀，也会导致储层敏感。此外，有些化学反应可以提高储U渗透率。若外来流体与岩石中的固体矿物发生化学反应，并将其溶解，结果使储层孔隙变大，从而提高了储层渗透率。比如我们提高采收率常常会采纳的酸化方法，就是

9、利用化学反应提高储U渗透率。2.的械变形岩石中的固体骨架颗粒,受到应力作用即产生变形。假如应力作用变大，储层岩石就会被压缩：假如应力作用削减，储层岩石就会膨胀。储层岩石的上凝地层压力通常不会发生变更.但是,孔隙中流体压力则随着流体的采出而降低，随若流体的注入而上升。依据应力平衡方程，地层压力等于流体压力与孔隙压力之和。假如流体压力降低，骨架应力就增大，骨架颗粒因此而压缩，孔隙度因此而减小，储层渗透率因此而降低。若流体压力上升，骨架应力则减小，骨架颗粒因此而膨胀.孔隙度因此而增大，储层渗透率因此而上升。（所谓的应变，是指在外力作用下，骨架不能产生位移，它的几何形态和尺寸将发生变更，这种形变称为应

10、变。骨架发生形变是，在其内部产生了大小相等但方向相反的反作用力，把分布内力在一点的集度称为应力.）温度对储层敏感性的影响，也是通过骨架颗粒的机械变形作用来实现的。温度上升，骨架颗粒膨胀,孔隙度因此而增大，储值渗透率因此而上升。温度降低,骨架颗粒压缩，孔隙度减小，储层渗透率因此而降低。当然，在温度变更过程中，岩石中的粘土旷物也可能发生些物理或化学变更,如脱水等，进而影响储集层港透率.3 .储层损害常见来源。储层损害缘由主要是由储层本身的岩性，物性及油气水流体性质等内在因素和在井下施工作业时，引起储值微观结构原始状态发生变更，而是得储层原始渗透率降低。它的内因是储层的潜在损杏因素。因此外来流体与储

11、层的岩石以及地U流体之间的配伍性确定损害类型和损害程度.储层损害主要包括两大方面：一是由于外来流体与储层岩石不配伍造成的损害，包括：外来固相默粒的堵塞与侵入：敏感性损害：储层内部微粒运移造成的根害：出砂；细菌堵塞。二是外来流体与地层流体不配伍造成的损害，包括：乳化堵塞：无机垢堵塞：仃机垢堵塞：铁锈与腐蚀产物的堵塞：地层内部固相沉淀的堵塞。凡是受外界条件影响而导致储层渗透率降低的储层特性均属储层本身潜在的损害因素，它包括岩石骨架颗粒成分，股结类型，孔隙结构,储层敏感性犷物，岩石表面性质以及储所流体性质等.4 .储层岩石敏感性评价试验4.2 速敏评价试物由于岩石孔隙中的微小固体颗粒会附着在骨架的颗

12、粒，在流速极低时，流体的冲力不足不足以将它们脱落并使其移动，因此储U岩石在极低流速时并不敏感.但是，随着流速的增加，流体的冲力也不断增大。当流速超过肯定限度时，流体的冲力超过了其附着力，颗粒脱落下来并起先移动,最终在孔隙吼道停留下来并堵塞孔隙，从而降低岩石渗透率，致使储层产生棉感，在矿场上，我们把储层起先产生敏感的最小流速，称作储集层敏感的临界流速，用表示。速敏评价试验的目的是确定临界流量,避开颗粒运移对地层造成的损宙，在有助于爱护油气层的同时确定合理的注采速度。4.3 .水敏评价试设水旅评价的目的是为了了解外来流体的矿化的与储层中粘土物质不配伍时，引起粘土矿物水化膨张，分散，运移而导致储层渗

13、透率卜,降的现象及其程度。水敏试验是通过粘土膨胀试验阳离子交换圻来测定来实现的.粘土膨胀试验是测量储层敏感性的评价试验的一项协助试验，它是通过测定岩样水化后的线膨胀率来评价岩石的膨胀性及膨胀程度，可间接反应粘土矿物对储层潜在损宙的影响程度。岩石中膨胀性粘土含量越高，表现出膨张性越强，由粘土犷物引起的储层水敏性，盐敏性损害也将越严竣，阳齿子交换容量是粘土矿物的重:要性质之一，不同粘土ft物的阳离子交换容量不同。膨胀行粘土矿物含员越高,其阳离子交换容量越大。阳离了容量测定试验也是储层敏感性评价试脸的一项协助试验，通通过测定岩样阳离子交换容量，也可间接反应粘土矿物对储层潜在损害的影响程度。岩石中膨胀

14、性粘土含员越高，表现出阳离子交换容量也就越大，由粘土矿物引起的储U水敏性，盐敏性损害也将越严峻。4. 3.款败评价试睑储集层岩石孔隙中的地层水，不仅矿化度特别离，其中的矿物成分也特别困难。当注入流体的盐度与地层水特别接近时.，储层岩石就不会产生敏感，即储层涔透率不会因为注入流体而有所降低。但是，当注入流体的盐度与地层水差别较大时,储层岩石就会产生敏感,即储层岩石渗透率会因注入外来流体而有所降低。把储集乂起先产生敏感的最大盐度，称作储集U敏感的临界盐度。我们在试验室做盐敏评价试验就是要找到临界盐度,已使在实际油气生产过程中，将注入流体的盐度限制在临界盐度之上，以免是储集层产生降低油气生产的实力。

15、储集层水敏性质与储集层盐敏的性质是联系在一起的，假如储层水敏，那么下一步我们肯定要做盐敏试验.4.4 酸敏性评价试验酸敏性评价的目的在于了解酸化液与储层岩石的配伍性,即反映它是改善地层还是损害地层，了解其对地层的改善程度或损害程度，以便优选酸液配方，提高酸化效果，减小对储层损害度。4.5 .鼻敏性评价试验破敏性评价的目的是了解岩心渗透率随流体PH值变更而变更的现象，找出访港透率明显下降的临界PH(ft.油气层爱护自始至中贯穿于油气勘探，开发，生产和作业过程中。油气田开发过程中所实行的增产措施均可能造成油气储U的损害。假如造成储U损害后，不仅仅会增加各类井卜.作业的工作量和成本，而且还会影响增产

16、效果，甚至还会影响此油区的最终采收率。因此.探讨储层岩石特征，分析和评价潜在敏感性.找出储层存在的各种敏感性特征以及评价敏感性程度，依据试验结果，提出防止和削减损害的可行性措施，对指导油田的开发和增产措施的实施,爱护油层必要的，这也是本文目的之所在。参考文献H1.刘丁曾，王启民，李伯虎.大庆多层砂岩油田开发M.北京:石油工业出版,1996.李传亮.油藏工程原理M.北京:石油工业出版社,2005.3藤新林周琪.张东地区沙三段储层敏感性.长江高校学报:理工卷,2010.14J蔚家理.油气层渗流力学M.北京:石油工业出版社,1982.5吴洪彪，毕艳昌,刘淑芬.注水开发油田地层压力评价中的问题分析JJ.大庆石油地质与开发,2(X)1.20(6):34-36.6张树林,赵铭海.地层压力预料技术及其在油层爱