西南石油大学储层保护技术

1、第一节第一节 概述概述 第二节第二节 油气层岩心敏感性实验评价油气层岩心敏感性实验评价 第三节第三节 工作液对油气层损害评价工作液对油气层损害评价 第四节第四节 油气层损害室内评价的发展油气层损害室内评价的发展 教学目的与要求教学目的与要求 l掌握岩心六敏实验的实验原理、目的意义、主要掌握岩心六敏实验的实验原理、目的意义、主要 实验程序和流程、评价标准和分析方法；实验程序和流程、评价标准和分析方法； l了解应力敏感性实验及其他实验的主要内容和实了解应力敏感性实验及其他实验的主要内容和实 验目的；验目的； l熟悉岩心静态流动实验的基本流程、基本操作。熟悉岩心静态流动实验的基本流程、基本操作。 l

2、掌握工作液损害评价的实验内容，评价方法与标掌握工作液损害评价的实验内容，评价方法与标 准；准； l了解常用动态损害实验设备和装置了解常用动态损害实验设备和装置 一、一、概念概念 1、油气层损害室内评价油气层损害室内评价 是借助各种仪器设备测定油气层岩石与外是借助各种仪器设备测定油气层岩石与外 来流体作用前后渗透率的变化，来认识和来流体作用前后渗透率的变化，来认识和 评价油气层损害的一种重要手段。评价油气层损害的一种重要手段。 即分析和评价外来流体对油气层岩心即分析和评价外来流体对油气层岩心 的损害（或保护）程度及其原因。的损害（或保护）程度及其原因。 第一节第一节 概述概述 2、储层岩心敏感性

3、储层岩心敏感性 储层岩心敏感性是指储层岩心在外来储层岩心敏感性是指储层岩心在外来 流体或压力作用下渗透率下降的现象，渗流体或压力作用下渗透率下降的现象，渗 透率下降程度越大，储层对这种外来流体透率下降程度越大，储层对这种外来流体 或压力的敏感程度越大。或压力的敏感程度越大。 3、储层岩心的五种敏感性储层岩心的五种敏感性 1）速敏性）速敏性( Flow rate sensitivity ) 因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、 堵塞喉道，导致岩石渗透率或者有效渗透率下降的堵塞喉道，导致岩石渗透率或者有效渗透率下降的 现象。现象。 2）水敏性（盐敏性

4、）水敏性（盐敏性）( water /salt sensitivity ) 3）酸敏性）酸敏性( acid sensitivity ) 4）碱敏性）碱敏性( alkaline sensitivity ) 5）应力敏感性）应力敏感性( stress sensitivity ) 4、储层敏感性流动实验关于概念储层敏感性流动实验关于概念 1）水敏指数）水敏指数(water sensitivity index ) 2）临界流速）临界流速( critical velocity ) 3）临界盐度）临界盐度(critical salinity) 4）临界）临界pH值值(critical pH value) 5

5、）临界应力）临界应力(critical stress) 6）次地层水）次地层水( sub-formation water ) 7）标准盐水）标准盐水( standard brine ) 储层特征储层特征 储层潜在储层潜在 损害因素损害因素 诱发因素诱发因素 地层损害机理地层损害机理 保护油气层技术保护油气层技术 现场试验现场试验 推广应用推广应用 二、二、目的意义目的意义 1、定量评价油气层损害的原因和程度；为、定量评价油气层损害的原因和程度；为 地层损害机理研究提供依据；地层损害机理研究提供依据； 2、定量评价入井流体或作业工况下储层损、定量评价入井流体或作业工况下储层损 害程度，为研究和制

6、定保护油气层技术提害程度，为研究和制定保护油气层技术提 供实验依据。供实验依据。 三、三、主要内容主要内容 1 1、油气层敏感性评价、油气层敏感性评价 速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏和应力敏感速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏和应力敏感 等六敏实验等六敏实验 （单因素分析研究单因素分析研究） 2 2、工作液对油气层的损害评价、工作液对油气层的损害评价 各类工作液对岩心的损害评价各类工作液对岩心的损害评价 （多因素综合分析研究多因素综合分析研究） 实验岩心和实验流体制备实验岩心和实验流体制备 岩心敏感性实验评价岩心敏感性实验评价工作液对储层的损害评价工作液对储层的损害评价 速敏速敏 评价评价 酸敏酸敏

7、评价评价 碱敏碱敏 评价评价 水敏水敏 评价评价 盐敏盐敏 评价评价 应力应力 敏感敏感 评价评价 评价各类工作液对评价各类工作液对 储层的损害程度储层的损害程度 提出保护油气层技术方案（总体方案）提出保护油气层技术方案（总体方案） 地层取心地层取心岩样钻取岩样钻取 岩样编号岩样编号 岩样洗油岩样洗油岩样烘干岩样烘干 岩心柱尺寸测量岩心柱尺寸测量 岩心柱孔隙度渗透率测量岩心柱孔隙度渗透率测量岩心分类与计划安排岩心分类与计划安排 CMS-300 1 1、实验岩心的预处理流程、实验岩心的预处理流程 岩心抽空饱和岩心抽空饱和 30 30 3030 3030 30 2 2、实验岩心钻取、实验岩心钻取

8、岩心的钻、切、 洗的注意事项： 1、岩心的钻、 切、洗的液体 应该是3- 5%NaCl和KCl 的盐水溶液； 2、岩心在烘 干时的温度应 控制在60-65oC 3、需保持岩 心孔隙结构不 遭破坏。 3 3、实验岩样的选择方法、实验岩样的选择方法 掌握了该储层大量的岩心分析数据的情况掌握了该储层大量的岩心分析数据的情况 l找出一系列已经选过的岩样的找出一系列已经选过的岩样的 、K K数值；数值； l将所测得的数据标注在将所测得的数据标注在lgK-lgK- ( (或或K-K- ）图中）图中 l利用最小二乘法画出回归曲线，再在曲线上找出利用最小二乘法画出回归曲线，再在曲线上找出 岩心点。岩心点。 渗

9、透率，渗透率， m2 孔隙度，% 不掌握储层岩心的分析数据的情况不掌握储层岩心的分析数据的情况 在不掌握储层岩心的孔隙度、渗透率资料时，就需在不掌握储层岩心的孔隙度、渗透率资料时，就需 要从有关地质报告中找出岩石基本物性的范围，来选要从有关地质报告中找出岩石基本物性的范围，来选 择实验岩心物性的范围；择实验岩心物性的范围； 若现在有渗透率、孔隙度的岩心分析数据，但不在若现在有渗透率、孔隙度的岩心分析数据，但不在 储层孔隙度、渗透率的范围内。储层孔隙度、渗透率的范围内。 3 3、实验岩样的选择方法、实验岩样的选择方法 4 4、实验岩心的抽空饱和、实验岩心的抽空饱和 用地层水或煤油抽空饱和实验岩心

10、用地层水或煤油抽空饱和实验岩心 饱和容器饱和容器真空表真空表液体容器液体容器干燥瓶干燥瓶 真空泵真空泵 . . . . . . 岩心岩心 抽空流程 饱和流程 地层水（模拟地层水）地层水（模拟地层水） 盐水盐水 煤油煤油 气体气体 工作液工作液 1 1、地层水（模拟地层水）、地层水（模拟地层水）/ /煤油煤油 概念概念 地层水地层水是指与实验岩心同层的地层水水样是指与实验岩心同层的地层水水样 模拟模拟 地层水地层水是指根据地层水水分析结果在室是指根据地层水水分析结果在室 内配制的与地层水组成相同的盐水内配制的与地层水组成相同的盐水 用途用途 测量岩心原始渗透率测量岩心原始渗透率 进行岩心速敏实验

11、进行岩心速敏实验 阳离子(mg/L)阴离子阴离子(mg/L) Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32- 3341.191296.19160.887279.7427.981055.00 微量元素: I 0mg/L, Br 0.5mg/l, B 0 mg/L 总矿化度: 13160.98mg/L水型:CaCl2pH值: 6.95 实例 化合物组成化合物组成 CaCl2MgCl26H2O Na2SO4NaHCO3NaCl 3597.931364.1441.381452.787428.12 总矿化度: 13157.03mg/L水型: CaCl2pH值: 7.00 实例 根据地层水

12、分析结果怎样计算模拟地层水化根据地层水分析结果怎样计算模拟地层水化 合物的组成及其含量合物的组成及其含量？ 思考与作业思考与作业 Na+K+Ca2+Mg2+Cl -SO42-HCO3-CO32-HCO3- 1511074318024112 498 1112 0 Na=23 K=39 Ca=40 Mg=24.3 Cl=35.5 S=32 O=16 C=12 H=1 MgCl2？ 2 2、盐水、盐水/ /工作液工作液 类型类型 用途用途 NaCl（+CaCl2）盐水等）盐水等 评价盐水体系或工作液体评价盐水体系或工作液体 系对岩心渗透率的损害率系对岩心渗透率的损害率 钻井完井液钻井完井液 射孔液、

13、压井液、修井液射孔液、压井液、修井液 注入水注入水 3 3、气体、气体 类型类型 用途用途 空气空气 氮气氮气 氦气氦气 天然气天然气 岩心气测渗透率或克氏渗透率岩心气测渗透率或克氏渗透率 岩心气体速度敏感性实验岩心气体速度敏感性实验 岩心应力敏感性实验岩心应力敏感性实验 1 1、油气层损害室内评价实验的整体设计、油气层损害室内评价实验的整体设计 通过对油气层敏感性的研究通过对油气层敏感性的研究, ,建立合理的评建立合理的评 价程序价程序, ,而合理程序的确定是在对油气层损而合理程序的确定是在对油气层损 害机理认识的基础上进行。害机理认识的基础上进行。 油气层损害的原因：油气层损害的原因： l

14、储层岩石潜在损害因素储层岩石潜在损害因素 l由于外来条件的改变对油气层造成的损害由于外来条件的改变对油气层造成的损害 2 2、系统评价油气层损害和工作液配伍性的、系统评价油气层损害和工作液配伍性的 室内工作分为三步：室内工作分为三步： 岩石特征评价，分析潜在损害因素；岩石特征评价，分析潜在损害因素； 进行敏感性评价，探索损害的可能原因和损害类型；进行敏感性评价，探索损害的可能原因和损害类型； 对工作液类型及措施进行实验筛选，提出防止和减对工作液类型及措施进行实验筛选，提出防止和减 少损害的方案和措施。少损害的方案和措施。 3 3、进行敏感性实验的整体设计包括内容：、进行敏感性实验的整体设计包括

15、内容： 实验目的实验目的 需要进行那些单项实验和综合性实验；需要进行那些单项实验和综合性实验； 实验步骤及程序；实验步骤及程序； 实验需要流程、设备；实验需要流程、设备； 实验需要材料以及多少岩心样品；实验需要材料以及多少岩心样品； 模拟地层水；模拟地层水； 工作液和化学添加剂；工作液和化学添加剂； 实验结果如何处理及分析。实验结果如何处理及分析。 “砂岩储层岩心静态流动实验程序砂岩储层岩心静态流动实验程序” （中华人民共和国石油天然气（中华人民共和国石油天然气 行业标准行业标准SY/T5358-94SY/T5358-94） （后期给你们介绍新标准）（后期给你们介绍新标准） 一、实验内容、标准

16、和实验目的一、实验内容、标准和实验目的 速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应 力敏感性实验等力敏感性实验等 内容内容 标准标准 1、在于找出油气层发生敏感性损害的条件；、在于找出油气层发生敏感性损害的条件； 2、油气层敏感性损害的程度；、油气层敏感性损害的程度； 3、为各类工作液的设计、油气层损害机理分析、为各类工作液的设计、油气层损害机理分析 和制定油气层保护技术方案提供科学依据。和制定油气层保护技术方案提供科学依据。 目的目的 二、岩心静态流动实验流程图岩心静态流动实验流程图 动力部分 过滤部分 计量部分 动力与过滤部分动力与过滤部分 过滤部分 计量部分 围压

17、12122热 Sasssassas 计量部分计量部分 平流泵平流泵中间容器中间容器 过滤器过滤器 岩心流动实验总流程图 围压表围压表手压泵手压泵 岩心夹持器岩心夹持器 六通阀六通阀 电子天平电子天平 流压表流压表 12122热 Sasssassas 平流泵 夹持器夹持器 出口出口 进口进口 围压泵围压泵 中间容器中间容器 衡压流程衡压流程 1、速敏概念：、速敏概念： 是指在钻井、测试、试油、采油、增产、注是指在钻井、测试、试油、采油、增产、注 水等作业或生产过程中，当流体在油气层中流水等作业或生产过程中，当流体在油气层中流 动时，引起油气层中动时，引起油气层中微粒运移并堵塞微粒运移并堵塞喉道造

18、成喉道造成 油气层渗透率下降的现象。油气层渗透率下降的现象。 对于特定的油气层，微粒运移造成的损害对于特定的油气层，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。主要与油气层中流体的流动速度有关。 流速增大 微粒运移前微粒运移前微粒运移后微粒运移后 2、速敏实验目的、速敏实验目的 1、找出由于流速作用导致微粒运移从而发生、找出由于流速作用导致微粒运移从而发生 损害的损害的临界流速临界流速(流量）流量），以及找出由速度敏，以及找出由速度敏 感引起的感引起的油气层损害程度油气层损害程度； 2、为水敏、盐敏、碱敏、酸敏四种实验及其、为水敏、盐敏、碱敏、酸敏四种实验及其 它的损害评价实验确定合

19、理的实验流速提供依它的损害评价实验确定合理的实验流速提供依 据；据； 3、为确定合理的注采速度提供科学依据。、为确定合理的注采速度提供科学依据。 3、速敏原理与作法、速敏原理与作法 以不同的注入速度向岩心注入实验流体以不同的注入速度向岩心注入实验流体 （煤油或地层水）并测定各个注入速度下岩心（煤油或地层水）并测定各个注入速度下岩心 的渗透率，从流速与渗透率的相关关系上判断的渗透率，从流速与渗透率的相关关系上判断 油气层岩心对流速的敏感程度及其伤害程度。油气层岩心对流速的敏感程度及其伤害程度。 4、速敏实验主要程序、速敏实验主要程序 1 1）抽空饱和抽空饱和。用地层水或煤油抽空饱和实验岩心；。用

20、地层水或煤油抽空饱和实验岩心； 为什么要用煤油或地层水进行速敏实验为什么要用煤油或地层水进行速敏实验？ 思考思考 2 2）按规定的按规定的0.100.10、0.250.25、0.500.50、0.750.75、1.001.00、 1.501.50、2.02.0、3.03.0、4.04.0、5.05.0、6.0ml/min6.0ml/min的流量依的流量依 次测量岩心渗透率；次测量岩心渗透率； 实验中可根据实际情况作适当调整 速敏实验主要程序速敏实验主要程序 速敏实验主要程序速敏实验主要程序 3 3）在流动状态稳定的情况下，每在流动状态稳定的情况下，每1010分钟测量一次，分钟测量一次， 连续测

21、三次，渗透率相对误差小于连续测三次，渗透率相对误差小于1%1%时更换下一时更换下一 个流量。个流量。 假设所测的岩心渗透率为假设所测的岩心渗透率为K Ki i(i=1,2,3,(i=1,2,3,n)n)， ，时当%1%100 1 1 i ii K KK 可以更换下一个流量可以更换下一个流量 0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 6.0 渗透率渗透率 10 3 m 2 7 6 5 4 3 2 1 Ki-1 Ki QiQi-1 流量（流量（ml/min) 若流量若流量 Qi-1 对应的对应的 Ki-1与与 Qi 对应的对应的 Ki 满足：满足： 说明储层发生了速度敏感损害，即储层说明储层发生

22、了速度敏感损害，即储层 具有速敏性具有速敏性 Ki-1-Ki 100% 5% Ki-1 5、临界流量、临界流量Qc的确定的确定 我们把发生速敏损害的前一个流量点的我们把发生速敏损害的前一个流量点的 流量（流量（ Qi-1 ）称为临界流量）称为临界流量Qc 。 5 4 3 2 1 渗透率渗透率 10 3 m 2 0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 6.0 Ki-1 Ki Qi Qi-1 流量（流量（ml/min) 为渗流面积）A A Q Vc c ( , % /( min/ 岩心孔隙度， 岩心直径， 表观流速），临界渗流速度 ，实验测得的临界流量 cmD scmV mlQ c c 对于实

23、验岩心对于实验岩心 2 1560 4 2 DD ccc QQ A Q Vc 6、速敏损害程度的计算、速敏损害程度的计算 式中：式中： D Dk1 k1 速敏性引起的渗透率损害率； 速敏性引起的渗透率损害率； 临界流速前岩样渗透率的算术平均值，临界流速前岩样渗透率的算术平均值，1010-3 -3 m m2 2； K Kmin min临界流速前岩样渗透率的最小值， 临界流速前岩样渗透率的最小值，1010-3 -3 m m2 2； %100 1 min1 1 w w K KK k D 1w K 7、速敏损害程度评价指标、速敏损害程度评价指标 渗透率损害率（渗透率损害率（%)损害程度损害程度 Dk1

24、5无无 5 Dk1 30弱弱 30 Dk1 50中等偏弱中等偏弱 50 70强强 评价标准评价标准 D w KK K m axm in m ax 100% KKmaxmin，分别为实验中最大和最小渗透率 损害率损害率 30% 30% 70% 70% 敏感程度敏感程度 弱弱 中等中等 强强 SY-T 5358-94标准：标准： 临界生产产量的计算公式临界生产产量的计算公式* （以裸眼井为例）（以裸眼井为例） 根据岩心流动实验等确定油层最根据岩心流动实验等确定油层最 高采油速度，然后根据试井试采及高采油速度，然后根据试井试采及 数值模拟确定最佳采油量数值模拟确定最佳采油量Q,Q,使使 Qmax 1

25、.152 rw Qc H D2 根据渗流力学的基本公式，我们容易推导出：根据渗流力学的基本公式，我们容易推导出： Q Qmax 式中： Q油层临界产量或注入量，油层临界产量或注入量，m3/D h油层有效厚度，油层有效厚度，m rw井眼半径，井眼半径，cm Qc实验岩心的临界流量，实验岩心的临界流量，cm3/min D实验岩心直径，实验岩心直径，cm。 室内实验临界流速转化到油井产量过程示意图室内实验临界流速转化到油井产量过程示意图 实验室临界流速转化为油田实验室临界流速转化为油田 临界产量的计算公式临界产量的计算公式 设实验的岩心线性流动时的临界流量为设实验的岩心线性流动时的临界流量为QcQc

26、，线性流时视，线性流时视 临界流速临界流速VcVc应等于应等于QcQc除以岩心横截面积和孔隙度，即除以岩心横截面积和孔隙度，即 22 4 )4/(D Qc D Qc Vc min)/(cm 对于地层径向流动时的渗流速度为： rh Q V 2 min)/(cm 在式中，地层中流速V与距井眼中心半径r成反比，r越小，则 V越大。即在井壁处r=rw时V是最大的，为了限制V不超过临 界流速，应有r=rw处，令V=Vc 即 将实验室条件下转换为油藏条件下，这儿我们首先义一个将实验室条件下转换为油藏条件下，这儿我们首先义一个 转换系数下：转换系数下： 实验室 油藏 面积 面积 转换系数 )( )( F 同

27、时假定实验室临界流速同时假定实验室临界流速QcQc是在油藏条件下测得，那么有：是在油藏条件下测得，那么有： resL resL khkh)()( sLRe )()( 单位面积 量产出注入 单位面积 量产出注入 则由得： hr Q D Qc u 2 4 2 为了使用的方便常假设=1 则有： 22 82 D hQcr r hQcr Q w L w 或： 2 8 D Qcr h Q w 将上式即根据速敏实验结果得到的采油或注水时单位地层厚度的产量或注 入量，换为油田常用单位应是： 2 152. 1 D Qcrw )/( 3 mDm 式中：Q油层临界产量或注入量，m3/D h油层有效厚度，m rw井眼

28、半径，cm Qc实验岩心的临界流量，cm 3/min D实验岩心直径，cm。 1 1、对于裸眼井的情况、对于裸眼井的情况 其转换公式： 2 152. 1 D Qcr w At )./( 3 mDm oil zone oil zone 由可知： At Q D Qc 2 )4/( 则 22 44 D QcAt D QcAt Q )1( 2 2）射孔井的情况）射孔井的情况 孔眼压实粉碎带压实粉碎带颗粒裂缝带颗粒裂缝带 渗透率损害带渗透率损害带 炸药和岩炸药和岩 心粉碎带心粉碎带 根据射孔的实际情况，则孔眼的实际面积的计算如下：1 SEILSPFhrrhdAt*)(3 . 0)(7 . 0 2/122

29、 At：为总流入面积 d：射孔孔眼直径 r：射孔孔眼半径 h：射孔孔眼园柱形部分的长度 h：射孔孔眼端部锥形部分长度 SPF：射孔密度 IL：间隔长度 SE：射孔效率 塔里木油田台塔里木油田台1 1井的油井的基本情况：井的油井的基本情况： 1 1、油井半径：、油井半径：0.112 0.112 米米 2 2、油层厚度：、油层厚度：32 32 米米 3 3、射孔枪：、射孔枪： 8989枪（适合枪（适合5in5in套管）套管） 4 4、射孔密度：、射孔密度：1616孔孔/ /米米 5 5、射孔孔眼直径：、射孔孔眼直径：8.12mm8.12mm 6 6、射孔深度：、射孔深度：700mm700mm 7

30、7、射孔效率：、射孔效率：100%100% 因此该井的射孔渗流面积为：因此该井的射孔渗流面积为：At=13.05mAt=13.05m2 2 台台1 1井裸眼完井后的临界产量为：井裸眼完井后的临界产量为： Q = 2 152.1 D Qcr w A t )./( 3 mDm =1.152*11.2*0.42/(2.54*2.54)*32 =26.8 (m3/d) 台1井射孔完井后的临界产量为： 2 4 D QcAt Q =16.05(m3/d) 对注水强度的计算与采油井是一样对注水强度的计算与采油井是一样 图4-5 秦皇岛3 2 - 6油 田 油 岩心速敏试验曲线 0 1000 2000 300

31、0 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 01234567 流速 ml/min 渗透率 m d 岩心号：7-1 1、为什么要先进行速敏实验，而不是先进行、为什么要先进行速敏实验，而不是先进行 其它敏感性实验其它敏感性实验？ 思考思考 2、如果实验结果用于油田注水开发，实验流、如果实验结果用于油田注水开发，实验流 体是什么体是什么？ 台2 井 储层岩心( 煤油）速敏实 验曲线 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 3.8 0.180.420.681.532.493.074.075.06 流量（m l / min) 渗透率（1 0 -3 m 2) 3.4

32、51 3.480 3.054 2.951 2.304 2.140 2.084 2.000 1.566 1.577 1.487 1.6151.611 1.564 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 0.160.971.972.9445.03 渗透率（渗透率（10-3 m2） 流量（流量（ml/min） 盐水盐水 速敏速敏 随着流量增加，岩心随着流量增加，岩心 K？ 临界流量：临界流量：？ Dw ？速敏程度：速敏程度：？ 煤油煤油 速敏速敏 随流量增加随流量增加, 岩心岩心 K ？ 临界流量：临界流量： ？ Dw ？速敏程度：速敏程度： ？ 煤油煤油 速敏速敏 随着流量增加，岩

33、心随着流量增加，岩心 K？ 临界流量：临界流量：？ Dw ？速敏程度速敏程度？ 台2 井 储层岩心( 煤油）速敏实 验曲线 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 3.8 0.180.420.681.532.493.074.075.06 流量（m l / min) 渗透率（1 0 -3 m 2) 3.451 3.480 3.054 2.951 2.304 2.140 2.084 2.000 盐水盐水 速敏速敏 随着流量增加，岩心随着流量增加，岩心 K？ 临界流量：临界流量：？ Dw ？速敏程度：速敏程度：？ 1.566 1.577 1.487 1.6151.611 1.564 1.2

34、1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 0.160.971.972.9445.03 随着流量增加，随着流量增加，岩心岩心 K 增加增加 临界流量临界流量5.03ml/min 速敏程度：速敏程度：弱弱 盐水速敏盐水速敏 煤油速敏煤油速敏 随流量增加随流量增加,岩心岩心 K缓慢下降缓慢下降 临界流量：临界流量：0.42ml/min 速敏程度：速敏程度：中等中等 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.10.250.50.7511.523 流量（m l / min） 10-3um2 岩心号：B-9-1 层位：VII油组 K=059610-3m29 - 1=05

35、9610-3m2 速敏实验曲线（速敏实验曲线（盐水盐水） 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 0.10.250.50.7511.523 流量（m l / min） 10-3um2 岩心号：B-2-4 层位：油组 K=1.20510-3m2 速敏实验曲线（速敏实验曲线（煤油煤油） 水敏原理水敏原理 油气层中的粘土矿物在原始的地层条件下与地层油气层中的粘土矿物在原始的地层条件下与地层 水处于一种稳定的平衡状态。水处于一种稳定的平衡状态。 当淡水进入地层时，某些粘土矿物就会发生膨胀、当淡水进入地层时，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道，造成渗透率分散、运移

36、，从而减小或堵塞地层孔道，造成渗透率 的降低。的降低。 油气层遇淡水后渗透率降低的现象，称为水敏。油气层遇淡水后渗透率降低的现象，称为水敏。 水敏实验目的水敏实验目的 了解粘土矿物遇淡水后的膨胀、分散、运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。气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。 Q P1 Q P2 Q P1 Q P2 Q P1 Q P2 水敏实验方法水敏实验方法 C0 0.5C0 0 水敏实验流体的矿化度变化梯度水敏实验流体的矿化度变化梯度 将地层水用蒸馏水稀释一倍

37、的盐水将地层水用蒸馏水稀释一倍的盐水 次地层水次地层水=50%地层水地层水+50%蒸馏水蒸馏水 设地层水矿化度为设地层水矿化度为，则水敏实验流体的矿化，则水敏实验流体的矿化 度为度为， 因此水敏实验流体的矿化度变化梯度是：因此水敏实验流体的矿化度变化梯度是： Dw = K0 - Kw K0 100% Dw -为岩心渗透率损害率 K0 -地层水测的岩心渗透率 Kw -蒸馏水测的岩心渗透率 损害率损害率 30% 30% 70% 70% 敏感程度敏感程度 弱弱 中等中等 强强 图4 八 道湾储层岩心水敏实验曲线 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 2762720720844442220

38、mg/l 实验盐水矿化度 渗透率比值 井号：博南1 井 岩心号： C o r e 1# Kg=0.33010-3m 2 水敏实验曲线水敏实验曲线 K0 K1 K2 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 123 地层水 次地层水 蒸馏水 渗透率比值（%） 岩心号 水敏实验曲线水敏实验曲线 53.10%53.10% 13.80%13.80% 35.70%35.70% 0%0% 20%20% 40%40% 60%60% 80%80% 100%100% 120%120% KgS31=0.847*10-3m2 KgS16=54.8*10-3m2 KgSS2=2.34*10-3m2 渗

39、透率比值渗透率比值 水敏实验曲线水敏实验曲线 S31 S16 TS2 1 1、研究水敏实验的作用是什么，用于指导何种作业？、研究水敏实验的作用是什么，用于指导何种作业？ 2 2、地层水矿化度的变化梯度大小对岩心渗透率的最终、地层水矿化度的变化梯度大小对岩心渗透率的最终 伤害程度有何影响？伤害程度有何影响？ 3 3、矿化度为、矿化度为0 0的蒸馏水在实际生产上的指导意义？的蒸馏水在实际生产上的指导意义？ 五、盐敏评价实验五、盐敏评价实验 盐敏原理盐敏原理 当高于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后，当高于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层后， 将可能引起粘土的收缩、失稳、脱落。将可能引起粘土的收

40、缩、失稳、脱落。 当低于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层当低于地层水矿化度的工作液滤液进入油气层 后，则可能引起粘土的膨胀和分散。后，则可能引起粘土的膨胀和分散。 这些都将导致油气层孔隙空间和喉道的缩小这些都将导致油气层孔隙空间和喉道的缩小 及堵塞，引起渗透率的下降从而损害油气层及堵塞，引起渗透率的下降从而损害油气层。 盐敏实验目的盐敏实验目的 1、找出盐敏发生的条件、临界矿化度上下限；、找出盐敏发生的条件、临界矿化度上下限； 2、由盐敏引起的油气层损害程度；、由盐敏引起的油气层损害程度； 3、为各类工作液的设计提供依据、为各类工作液的设计提供依据。 盐敏实验种类盐敏实验种类 降低矿化度降低

41、矿化度 的盐敏实验的盐敏实验 升高矿化度升高矿化度 的盐敏实验的盐敏实验 Ci1 C31 C21 C11 C0 C12 C21 C32 C42 Ci2 K 实验步骤实验步骤 1、先用地层水或、先用地层水或标准盐水标准盐水测定岩心原始渗透率测定岩心原始渗透率 K0 , 2、按一定矿化度梯度逐级升高或降低注入盐水矿化度，、按一定矿化度梯度逐级升高或降低注入盐水矿化度， 并测定每一矿化度并测定每一矿化度 Ci 下所对应的岩心渗透率下所对应的岩心渗透率 Ki , 对于升高对于升高矿化度的盐敏矿化度的盐敏 求临界矿化度上限求临界矿化度上限 C Ci2 i2 及 及 K Ki2 i2 对于降低高对于降低高

42、矿化度的盐敏矿化度的盐敏 求临界矿化度下限求临界矿化度下限 C Ci1 i1 及 及 K Ki1 i1 实验步骤实验步骤 3、当注入流体盐水矿化度高于某一矿化度、当注入流体盐水矿化度高于某一矿化度 Cc2 或或 低于某一矿化度低于某一矿化度 Cc1 ， 而使岩心渗透率损害率大于而使岩心渗透率损害率大于 5% 时时, 定义定义 C Cc1 c1 为岩心的临界矿化度下限 为岩心的临界矿化度下限 定义定义 C Cc2 c2 为岩心的临界矿化度上限 为岩心的临界矿化度上限 例如某油田地层水矿化度为例如某油田地层水矿化度为6000mg/l，则，则 盐敏实验的矿化度可设计为：盐敏实验的矿化度可设计为： 升

43、高矿化度的盐敏升高矿化度的盐敏C C2i 2i： ：60006000，90009000，1200012000， 2000020000，40000mg/l;40000mg/l; 降低矿化度的盐敏降低矿化度的盐敏C C1i 1i ： ：60006000，40004000，20002000， 10001000， 500mg/l500mg/l 60003000 0mg/l 水敏实验 6000 9000 12000 20000 40000 矿化度（矿化度（mg/l) 渗透率渗透率 10-3 m2 7 6 5 4 3 2 1 Ki-1 Ki CiCi-1 Ki-1- Ki Ki-1 5% Cc2=Ci-1

44、 ，时当%5%100 1 1 i ii K KK Dw = K0 - Kmin K0 100% Dw -为岩心渗透率损害率 K0 -地层水测的岩心渗透率 Kmin -盐水所测的最小岩心渗透率 损害率损害率 30% 30% 70% 70% 敏感程度敏感程度 弱弱 中等中等 强强 因此，储层敏感性流动实验新标准（因此，储层敏感性流动实验新标准（2002） 把水敏、盐敏实验合为一个实验：盐敏实验。把水敏、盐敏实验合为一个实验：盐敏实验。 0.899 0.831 0.699 0.768 0.656 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 100005000100

45、05000 矿化度（mg/l） 渗透率（1 0 -3um2） 盐敏实验曲线盐敏实验曲线 图3 八 道湾储层岩心盐敏实验曲线 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 27627207208444562942220 mg/l 实验盐水矿化度 渗透率比值 井号：宝3 井 岩心号： B 3 - 19 K=0.72510-3m 2 盐敏实验曲线盐敏实验曲线 盐敏实验曲线盐敏实验曲线 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1000050000100000200000240000 矿化度（mg/l） 渗透率（1 0 -3um2） 六、碱敏评价实验六、碱敏评价实验

46、 碱敏原理（概念）碱敏原理（概念） 地层水地层水pH值一般呈中性或弱碱性，而大多值一般呈中性或弱碱性，而大多 数钻井完井液的数钻井完井液的pH值在值在812之间。之间。 当高当高pH值流体进入油气层后，将造成油气值流体进入油气层后，将造成油气 层中层中粘土矿物和硅质胶结的结构破坏粘土矿物和硅质胶结的结构破坏(主要是粘主要是粘 土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒). 此外，大量的此外，大量的氢氧根与某些二价阳离子结氢氧根与某些二价阳离子结 合会生成不溶物合会生成不溶物，造成油气层的堵塞损害。，造成油气层的堵塞损害。 碱敏实验目的碱敏实验目的 l找出碱敏发生的条件，主

47、要是临界找出碱敏发生的条件，主要是临界pH值，值， l由碱敏引起的油气层损害程度；由碱敏引起的油气层损害程度； l为各类为各类工作液工作液的设计提供依据。的设计提供依据。 ？ 实验方法实验方法 l配制不同配制不同pHpH值的多级系列盐水，一般从值的多级系列盐水，一般从 地层水的地层水的pHpH值开始，逐级升高值开始，逐级升高pHpH值；值； l分别用第一级、第二级分别用第一级、第二级盐水测岩心盐水测岩心 渗透率渗透率K K1 1、 K K2 2、 K Kn n； l当当（K Ki-1 i-1 -K -Ki i）/ K/ Ki-1 i-15% 5% 时，表明发生时，表明发生 了碱敏，临界了碱敏，

48、临界pHpH值为值为pHpHi-1 i-1。 。 Ki-1- Ki Ki-1 5% 碱敏实验曲线碱敏实验曲线 l 1 1 1.11.1 1.21.2 1.31.3 1.41.4 1.51.5 1.61.6 pH=6.8pH=6.8pH=8.0pH=8.0pH=10pH=10pH=13pH=13 渗透率渗透率10-3 m2 pH值值 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 6.88.510.512.5 pH值 渗透率( 1 0 -6 m 2) 井号: 博南1 井 岩心号: Core7# Kg=0.60010-3m 2 碱敏实验曲线碱敏实验曲线 七、酸敏评价实验七、酸敏评价实验 酸敏概念酸敏概念

49、实验目的意义实验目的意义 因此，其本质是研究酸液与油气层的配伍性因此，其本质是研究酸液与油气层的配伍性 为油气层基质酸化和酸化解堵设计提供依据为油气层基质酸化和酸化解堵设计提供依据 指储层岩心与酸作用后渗透率降低的现象指储层岩心与酸作用后渗透率降低的现象 研究储层岩心对各种酸液的酸敏程度研究储层岩心对各种酸液的酸敏程度 l鲜酸鲜酸酸敏实验酸敏实验 盐酸（盐酸（HCl）酸敏）酸敏 氢氟酸（氢氟酸（HF）酸敏）酸敏 土酸（土酸（HCl+HF）酸敏）酸敏 l残酸残酸酸敏实验酸敏实验 l用地层水测岩心用地层水测岩心Kf l反向注入反向注入0.5-1.0倍孔隙体积的酸液倍孔隙体积的酸液 l关闭阀门反应关

50、闭阀门反应1-3小时小时 l用地层水正向测岩心恢复渗透率用地层水正向测岩心恢复渗透率Ka （ Kf Ka ） / Kf 30% 30% 70% 70% 酸敏程度弱中等强酸敏程度弱中等强 酸敏实验程序酸敏实验程序 0 0.5 1 1.5 2 2.5 E-10-1E-10-4B-5-4E-10-20E-10-8B-9-2 岩心号 渗透率（10-3um2） 12%HCl3%HF 酸敏实验曲线酸敏实验曲线 酸敏前 酸敏后 八、应力敏感评价实验八、应力敏感评价实验 应力敏感概念应力敏感概念 储层岩心渗透率随有效应力的增加而显著储层岩心渗透率随有效应力的增加而显著 下降，且在有效应力减小后渗透率不能恢复的

51、下降，且在有效应力减小后渗透率不能恢复的 现象。现象。 或者说：或者说： 岩石所受净应力改变时，孔喉通道变形、裂缝岩石所受净应力改变时，孔喉通道变形、裂缝 闭合或张开，导致岩石渗流能力下降的现象。闭合或张开，导致岩石渗流能力下降的现象。 Gas / oil /water 有效应力有效应力P 有效应力有效应力P P K 应力敏感应力敏感原理示意图原理示意图 压力压力 孔隙孔隙 度度 % 下降下降 率率 % 渗透渗透 率率 下降下降 率率 % 3MPa10.6 0.1240 5MPa10.14.70.08233.9 7MPa9.78.50.0651.6 10MPa9.510.40.04861.3

52、15MPa9.312.30.04166.9 10 15 20 25 30 35 1.43.571525 有效应力（MPa） 渗透率（10-3um2） 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.43.571525 有效应力（MPa） 渗透率（10-3um2） 课后作业课后作业(不交）不交） 从岩石力学的角度，论述储层应力敏感损从岩石力学的角度，论述储层应力敏感损 害的原理？害的原理？ 设计合理的应力敏感实验程序？设计合理的应力敏感实验程序？ 储层岩心应力敏感实验研究对油气田勘探储层岩心应力敏感实验研究对油气田勘探 开发有何作用？开发有何作用？ 小小 结结 实验目的与原理？实验目的与原理？ 基本程序

53、？基本程序？ 评价标准？评价标准？ 对应的主要作业或工作液？对应的主要作业或工作液？ 储层敏感性实验评价储层敏感性实验评价 储层敏感性实验目的与用途储层敏感性实验目的与用途 目的目的 实验目的及用途实验目的及用途 1、速敏实验、速敏实验 2、水敏实验、水敏实验 研究地层中微粒运移与流体之间的关系，确研究地层中微粒运移与流体之间的关系，确 定油井不发生速敏损害的临界产量；确定注定油井不发生速敏损害的临界产量；确定注 水井不发生速敏临界日注入量；确定另外几水井不发生速敏临界日注入量；确定另外几 种敏感性实验及其它评价实验的实验流速。种敏感性实验及其它评价实验的实验流速。 测定地层中粘土遇淡水后膨胀

54、、分散、运测定地层中粘土遇淡水后膨胀、分散、运 移情况及水敏程度，找出水敏发生的条件，移情况及水敏程度，找出水敏发生的条件， 为工作液的设计提供依据。为工作液的设计提供依据。 储层敏感性实验目的与用途储层敏感性实验目的与用途 目的目的 实验目的及用途实验目的及用途 3、盐敏实验、盐敏实验 4、酸敏实验、酸敏实验 检测地层中粘土遇高或低矿化度外来盐水后检测地层中粘土遇高或低矿化度外来盐水后 的变化情况，找出盐敏发生的条件，为工作的变化情况，找出盐敏发生的条件，为工作 液的设计提供依据。对于进入地层的工作液液的设计提供依据。对于进入地层的工作液 都必须控制其矿化度在两个临界矿化度之间，都必须控制其

55、矿化度在两个临界矿化度之间， 或采取其它预防措施。或采取其它预防措施。 评价油气层岩石对外来酸液的敏感程度，评价油气层岩石对外来酸液的敏感程度， 为酸液配方设计和钻井液暂堵方案选择提为酸液配方设计和钻井液暂堵方案选择提 供依据。供依据。 储层敏感性实验目的与用途储层敏感性实验目的与用途 目的目的 实验目的及用途实验目的及用途 5、碱敏实验、碱敏实验 6、应力敏感、应力敏感 实验实验 检测外来高检测外来高pH值工作液进入油气层引起粘土值工作液进入油气层引起粘土 矿物和硅质胶结物的结构破坏程度，确定碱矿物和硅质胶结物的结构破坏程度，确定碱 敏发生的条件及损害程度，为工作液的合理敏发生的条件及损害程

56、度，为工作液的合理 pH值确定提供科学依据。值确定提供科学依据。 评价储层岩石渗透率对有效应力的敏感成评价储层岩石渗透率对有效应力的敏感成 都及应力增大对储层的伤害程度对低渗裂都及应力增大对储层的伤害程度对低渗裂 缝性储层的勘探与开发意义重大。缝性储层的勘探与开发意义重大。 一、评价方法一、评价方法 1、矿场评价、矿场评价 试井评价、测井评价等试井评价、测井评价等 2、室内评价、室内评价 第三节第三节 工作液对油气层损害评价工作液对油气层损害评价 岩心静态流动实验评价岩心静态流动实验评价 岩心动态流动实验评价岩心动态流动实验评价 工作液类型工作液类型 敏感性实验结果敏感性实验结果 工况和施工要

57、求工况和施工要求 室内评价方案室内评价方案 动动/ /静态损害评价实验静态损害评价实验 现场试验现场试验 推广应用推广应用 体系评价体系评价 处理剂单剂评价处理剂单剂评价 处理剂复配评价处理剂复配评价 新型处理剂研究与评价新型处理剂研究与评价 按实验按实验 内容分内容分 钻井液钻井液 钻井完井液钻井完井液 试油液（压井液、射孔液）试油液（压井液、射孔液） 修井液修井液 酸液酸液 注入水注入水 按工作液按工作液 类型分类型分 1、评价程序评价程序 2、渗透率损害率渗透率损害率 、 Rs -为岩心渗透率损害率K0 -岩心原始渗透率 Kd 损害后的岩心渗透率 Rs = K0 - Kd K0 100%

58、 Rs 30% 30% 70% 70% 损害程度损害程度 弱弱 中等中等 强强 1、评价程序评价程序 l用地层水或煤油测定岩心原始渗透率用地层水或煤油测定岩心原始渗透率K K0 0 l根据现场实际情况选择适当实验条件（压力、温度、切根据现场实际情况选择适当实验条件（压力、温度、切 力等）力等） l在接近实际工况的情况下用工作液反向污染岩心在接近实际工况的情况下用工作液反向污染岩心0.5-0.5- 1.01.0倍孔隙体积或注入倍孔隙体积或注入1-31-3小时小时 l用地层水或煤油测岩心恢复渗透率用地层水或煤油测岩心恢复渗透率 K Kp p 1、评价程序评价程序 2、渗透率损害率渗透率损害率 、

59、Rs -为岩心渗透率损害率K0 -岩心原始渗透率 Kd -污染后的岩心渗透率 Rs = K0 - Kd K0 100% Rs 30% 30% 70% 70% 损害程度损害程度 弱弱 中等中等 强强 l静态岩心流动设备静态岩心流动设备 l动态岩心流动设备动态岩心流动设备 SW-II SW-II 动态损害评价仪动态损害评价仪 高温高压动失水仪高温高压动失水仪 全尺寸高温高压动态污染试验装置全尺寸高温高压动态污染试验装置 l按研究要求和研究目标确定按研究要求和研究目标确定评价内容评价内容 确定敏感性实验内容确定敏感性实验内容 和工作液评价内容和工作液评价内容 储层特征与潜在损害因素储层特征与潜在损害

60、因素 研究要求研究要求 研究目的和研究内容研究目的和研究内容 l确定敏感性实验的方案确定敏感性实验的方案 敏感性实验种类敏感性实验种类 岩心和注入流体岩心和注入流体 具体实验程序具体实验程序 l确定工作液评价方案确定工作液评价方案 评价的工作液种类与配方评价的工作液种类与配方 污染实验的工况、标准污染实验的工况、标准 第四节第四节 油气层损害室内评价的发展油气层损害室内评价的发展 l敏感性实验内容向多元化发展敏感性实验内容向多元化发展 应力敏感性应力敏感性 l生产压差对储层孔隙度渗透率的影响生产压差对储层孔隙度渗透率的影响 l上覆岩层压力上覆岩层压力 裂缝敏感性裂缝敏感性 l微裂缝应力敏感性的