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注水开发储层损害的外因研究


注水开发储层损害的外因研究 摘要 注水作为继一次采油枯竭的第二种开发方式,是一种能够明显提高采 油效率的开发方式。 采用注水井向地层注水是保持地层压力的重要手段,是生产 井能够稳定生产的关键技术, 其发展的程度直接影响到可采储量的大小。但在注 水过程中或注水后, 由于种种原因油层常会受到伤害,主要从其外因方面研究储 层损害的原因。 关键词 注水开发方式;地层伤害;敏感性;润湿性

储层损害的内因是在外因作用下诱发产生的,其自身不可能造成储层损害。 因此储层损害机理的关键是研究外因如何诱发内因起作用而造成储层损害。 1 外界流体进入储层引起的损害 1.1 流体中固相颗粒堵塞储层造成的损害 随入井流体进入储层的岩屑和混入的杂质及固相污染物质,它们是有害固 体。 当井眼中流体的液柱压力大于储层孔隙压力时,固相颗粒就会随液相一起被 压入储层中,从而缩小储层孔隙半径,甚至堵死孔喉造成储层损害。影响固相颗 粒对油气层的损害程度和侵入深度的因素有: ①固相颗粒粒径与孔喉直径的匹配 关系;②固相颗粒的浓度;③施工作用参数和压差、剪切速率和作业时间。 1.2 外来流体与岩石不配伍造成的损害 1)水敏性损害。若进入储层的外来液体与储层中的水敏矿物不配伍时,将 会引起这类矿物水化膨胀、分散或脱落,导致储层渗透率下降。储层水敏性损害 的规律有:①当储层物性相似时,储层中水敏性矿物含量越多,水敏性损害程度 越大; ②当储层中水敏性矿物含量及存在状态均相似时,高渗储层的水敏性损害 比低渗储层的水敏性损害要低些;③外来液体的矿化度越低,引起储层的水敏性 损害越强; ④在外来液矿化度相同的情况下, 外来液中含高价阳离子的成分越多, 引起储层水敏性损害的程度越弱。 2)碱敏性损害。高 pH 值的外来液体侵入储层时,与其中的碱敏性矿物发 生反应造成分散、 脱落、 新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体生成, 导致储层渗透率下降。 储层产出碱敏损害的原因为:①粘土矿物的铝氧八面体在碱性溶液作用下,使粘 土表面的负电荷增多,导致晶层间斥力增加,促进水化分散;②隐晶质石英和蛋 白质等较易与氢氧化物反应生成不可溶性硅酸盐,这种硅酸盐可在适当的 pH 值 范围内形成硅凝胶而堵塞孔道。 3)酸敏性损害。储层酸化处理后,释放大量微粒,矿物溶解释放出的离子 还可能再次生成沉淀,这些微粒和沉淀将堵塞储层的孔道导致储层渗透率的降 低。造成酸敏性损害的无机沉淀和凝胶体有:Fe(OH)2、Fe(OH)3、CaF2、 MgF2、氟硅酸盐、氟铝酸盐沉淀以及硅酸凝胶。 4)岩石由水润湿变成油润湿引起的损害。岩石由水润湿变成油润湿后,造 成的后果有:原油原来占据孔隙中间部分变成占据小孔隙角隅和吸附颗粒表面, 大大地减少了油的流道; 使毛管力由原来的驱油动力变成驱油阻力。水润湿储层 转变为油润湿储层后,可使油相渗透率降低 15%~85%。 1.3 外来流体与地层流体不配伍造成的损害 当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时, 将会在储层中引 起沉积、乳化,或促进细菌繁殖等,最终影响储层渗透性。 1) 结垢。 ①无机垢。 由于外来液体与储层流体不配伍, 可形成 CaCO3、 CaSO4、 等无机垢沉淀,堵塞储层的孔道导致储层渗透率的降低;②有机沉淀。外来流体 与储层原油不配伍,可生成有机沉淀。有机沉淀主要指石蜡、沥青质及胶质在井 眼附近的储层转化沉淀, 这样不仅可以堵塞储层的孔道,而且还可能使储层的润 湿性发生反转,从而导致储层渗透率下降。 2)乳化堵塞。外来流体常含有许多化学添加剂,这些添加剂进入储层后, 可能改变油

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