第四章油气层损害机理

欢迎大家光临大家好第四章油气层损害机理第一节

油气层损害机理的研究方法第二节

油气层潜在损害因素第三节

外来流体与油气层岩石的作用第四节

外来流体与油气层流体的作用第五节

工程因素和油气层环境条件变化造成的损害第六节

碳酸盐岩油气层损害机理第一节

油气层损害机理的研究方法

油气层损害机理：油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。（1）要求：机理研究工作必须建立在岩心分析技术和室内岩心流动评价实验结果，以及有关现场资料分析的基础上。（2）目的：在于认识和诊断油气层损害原因及损害过程，以便为推荐和制定各项保护油气层和解除油气层损害的技术措施提供科学依据。第一节

油气层损害机理的研究方法

油气层损害的实质就是有效渗透率的下降，包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变）和相对渗透率的下降。

渗流空间的改变包括：外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感性损害。

相对渗透率的下降包括：水锁、贾敏损害、润湿反转和乳化堵塞。第一节

油气层损害机理的研究方法为什么油气层会发生损害呢？在油气层被钻开之前，它的岩石、矿物和流体是在一定物理化学环境下处于一种物理化学的平衡状态；在被钻开之后，钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都可能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能使油气井产能下降，导致油气层损害。所以，油气层损害是在外界条件影响下油气层内部性质变化造成的，即可将油气层损害原因分为内因和外因。第一节

油气层损害机理的研究方法一、油气层损害的内外因

内因：凡是受外界条件影响而导致油气层渗透率降低的油气层内在因素，均属油气层潜在损害因素，即内因。它是油气层本身固有的特性，主要包括：岩石的岩性、物性及流体性质。第一节

油气层损害机理的研究方法外因：在施工作业时，任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为油气层损害外因，主要指入井流体性质、作业压差、温度、和作用时间等可控因素。

内因是油气层被损害的客观条件，称为油气层的潜在损害因素。这些潜在损害因素只有在一定外因作用下才产生油气层损害，所以，为了弄清油气层损害机理，不但要弄清油气层损害的内因和外因，而且还要研究内因在外因作用下产生损害的过程。第一节

油气层损害机理的研究方法二、油气层损害的分类

1.外来固相颗粒的堵塞与侵入；2.工作液滤液侵入及不配伍的注入流体造成的敏感性损害；3.油气层内部微粒运移造成的油气层损害；4.出砂；第一节

油气层损害机理的研究方法5.细菌堵塞；6.乳化堵塞；7.无机垢堵塞；8.有机垢堵塞；9.铁锈及腐蚀产物的堵塞；10.地层内固相沉淀的堵塞。第一节

油气层损害机理的研究方法三、油气层损害机理的研究方法

1.研究油气藏类型和油气层剖面，在岩相学、岩类学方面搞清油气层潜在损害因素；2.用岩心做岩矿分析测定、油气层敏感性实验，岩心静态和动态流动实验和一些模拟实验、单项实验，以及对比评价实验；第一节

油气层损害机理的研究方法3.通过对各种生产作业的现场资料进行调查研究、综合统计和分类整理得出经验性、规律性的认识；4.通过物理模型和数值模拟等理论研究和应用人工智能专家系统的方法对油气层损害机理进行深入的研究、诊断和处理。

第二节油气层潜在损害因素

油气层的潜在损害与其储渗空间、敏感性矿物、岩石表面性质有关。

一、油气层的储渗空间

油气层的储集空间主要是孔隙，渗流通道主要是喉道。孔隙是骨架颗粒包围着的较大的空间，而喉道仅仅是两个颗粒间连通的狭窄部分或两个较大空间之间的收缩部分。Porespace(volume)Rock(volume)POROSITYPorosityistheratioofporevolumetothetotalrockvolume.Expressedasapercent.Fluidflow(rate)PERMEABILITYPermeabilityistherateatwhichthefluidmovesthroughtheinter-connectedporespacesorfracturesintherock.MeasuredindarciesShalesandsandsareporous.Theporespacesinsands&shalesarethespaceoccupiedby“in-situ”formationfluids.Sandpermeabilityisgenerallyhigh,dependantuponcementation,grainsize&compaction.Shalepermeabilityisgenerallyminimal.ImportanceofminimisingfiltrateinvasionPorosity&PermeabiltyofShaleandSand第二节油气层潜在损害因素

喉道的大小、分布，以及它们的几何形态是影响油气层储集能力、渗透特性的主要因素。孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系，称为油气层的孔隙结构。孔隙结构是从微观角度来描述油气层的储渗特性，而孔隙度和渗透率则是从宏观角度来描述油气层的储渗特性。第二节油气层潜在损害因素

1、油气层的储渗空间的类型和孔隙结构（1）砂岩储层的孔隙类型和孔隙结构①四种基本孔隙类型：粒间孔、溶蚀孔、微孔隙及裂隙。储层中常以前三种为主，裂隙可与其它任何孔隙共生。

第二节油气层潜在损害因素

A.粒间孔：颗粒相互支撑，胶结物含量少，孔隙位于颗粒及胶结物之间。以这类孔隙为主的砂岩储集层孔隙大、喉道粗、连通性好。一般都具有较大的孔隙度(>20%)与渗透率(>100×10-3m2)。因此，这类储层具有较好的储集性与渗透性。B.溶蚀孔：由于碳酸盐岩、长石、硫酸盐岩或其它易溶矿物溶解而成。具有这类溶孔的砂岩储层的储渗性质变化很大，取决于溶蚀孔隙的大小及孔隙间的连通性。如果溶蚀孔隙孤立不连通，则渗透性差。如果溶蚀孔隙彼此连通性很好，则渗透性较好。第二节油气层潜在损害因素

C.微孔隙：孔隙直径小于0.5m，多出现在含较多粘土矿物的砂岩中，其特征常常是高比表面积、小孔径、低渗透率、高束缚水饱和度。

D.裂隙：裂隙是由于构造应力作用而形成。一般宽度为几微米到几十微米。裂隙孔隙度最多提供百分之几的储集空间，但可大大提高储集岩的渗透能力。第二节油气层潜在损害因素

②砂岩储层的孔隙和喉道组合——孔隙结构每一条喉道可以连通两个孔隙，而每一个孔隙至少可以和两条以上的喉道相连接，最多的可以与六条和八条连通。主要喉道的形状和大小控制着孔隙的储集性和渗透性，也是易受损害的敏感部位。不同砂粒接触类型和胶结类型影响着孔隙喉道的类型，常见的孔隙喉道类型有以下五种：第二节油气层潜在损害因素

缩径喉道点状喉道管束状喉道第二节油气层潜在损害因素

（2）碳酸盐岩的储渗空间类型主要有孔洞型、裂缝型、孔洞-裂缝型。

A.孔洞型：这种储集空间通常是以粒间孔隙、粒内孔、晶间孔、溶模、溶孔、溶洞等溶解孔隙为主构成。喉道是运移通道，也是易受损害部位。

第二节油气层潜在损害因素

B.裂缝型：这种储集空间主要为数量不等的构造裂缝，而孔隙、溶洞则占次要地位。运移通道主要为裂缝。

C.孔洞－裂缝型：这种类型的储渗空间较为常见，油气主要存在于孔洞、孔隙中，而裂缝为主要运移通道。第二节油气层潜在损害因素

2、油气层岩石的孔隙结构参数

孔喉类型是从定性角度来描述油气层的孔喉特征，而孔隙结构参数则是从定量角度来描述孔喉特征。通过分析、比较孔隙结构参数，可以判断油气层受损害的可能性大小。常用的孔隙结构参数有：（1）喉道大小与分布：主要的喉道参数有

第二节油气层潜在损害因素

Rz：主要流动喉道半径平均值；

Rd：最大连通喉道半径；Rm：喉道半径平均值；R50：孔喉中值。以上参数越大，说明孔喉越大，在其它条件相同的情况下，不匹配的固相颗粒侵入的深度就越大，造成的固相损害程度可能就越大，但滤液造成的水锁效应、贾敏效应等损害的可能性就越小。第二节油气层潜在损害因素

（2）孔喉弯曲程度：孔喉弯曲程度常用结构系数F来表示，F越大，弯曲程度越大，喉道越易受到损害。华北油田对渗透率值在(10~100)×10-3m2范围内的结构系数进行如下分类：F<0.1平直型喉道0.1<F<1较平直喉道F>1弯曲喉道第二节油气层潜在损害因素

（3）孔隙连通程度：可用以下三个参数表示。①最小未饱和孔隙体积百分数Smin：Smin越小连通程度越好，Smin可从毛管压力曲线获得。②褪汞效率We：We越大，连通程度越好。③孔喉配位数：孔喉配位数即与一个孔隙连通的喉道数，可由孔隙铸体薄片统计计算求得。配位数越小，孔隙间连通程度越差。一般来说，孔隙连通性越差，越易受到损害。第二节油气层潜在损害因素

3、油气层的孔隙度和渗透率

孔隙度是衡量岩石储集空间多少及储集能力大小的参数。孔隙度越大，储集空间及储集能力越大。而渗透率是衡量油气层岩石渗流能力大小的参数，渗透率越大，岩石的渗流能力越大。所以它们是宏观上表征油气层特性的两个基本参数。

第二节油气层潜在损害因素

其中与油气层损害关系比较密切的是渗透率，因为它是孔喉的大小、均匀性和连通性三者的共同体现。

渗透性很好的油气层：它的孔喉较大或较均匀，连通性好，胶结物含量低，这样它受固相侵入损害的可能性较大。

低渗透性油气层：它的孔喉小或连通性差，胶结物含量高，这样它容易受到粘土水化膨胀、分散运移及水锁和贾敏损害。第二节油气层潜在损害因素

二、油气层的敏感性矿物我国油气层岩石大部分属于碎屑岩与碳酸盐岩。而碎屑岩储层中又以砂岩储层较多见，并且对砂岩储层的损害问题研究较多。其中一个重要问题就是储层敏感性（指油气层损害的发生对外界诱发条件的敏感程度），其主体物质就是敏感性矿物。

第二节油气层潜在损害因素

1、敏感性矿物的定义和特点

油气层孔隙空间周围是由不同的岩石和矿物构成的，其中一部分岩石和矿物呈惰性，不易与流体发生物理和化学作用，因此它们对油气层没有多大损害。另一部分矿物易与流体发生物理、化学和物理化学作用，并导致油气层渗透率大幅度降低，这部分矿物就称为油气层敏感性矿物。

特点：粒径很小(<37m)，比表面积大，且多数位于孔喉处。第二节油气层潜在损害因素

2、敏感性矿物的类型

敏感性矿物的类型决定着其引起油气层损害的类型。根据不同矿物与不同性质的流体发生反应造成的油气层损害类型，可以将敏感性矿物分为四类。（1）速敏性矿物：是指油气层中在高速流体流动作用下发生运移(包括分散运移和颗粒运移)，并堵塞喉道的微粒矿物。主要有粘土矿物及粒径小于37m的各种非粘土矿物，如固结不紧的微晶、石英、长石、方解石等。（2）水敏和盐敏矿物：指油气层中与矿化度不同于地层水的水相作用产生水化膨胀或去水化、破裂、脱落等，并引起油气层渗透率下降的矿物。主要有蒙脱石、伊利石/蒙脱石间层矿物和绿泥石/蒙脱石间层矿物。第二节油气层潜在损害因素

（3）碱敏矿物：指油气层中与高pH值的外来液体作用造成分散、脱落或产生新的硅酸盐沉淀和硅胶，并引起渗透率下降的矿物。主要有长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石。（4）酸敏矿物：指油气层中与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出微粒，产生运移堵塞孔喉，并引起渗透率下降的矿物。酸敏矿物分为盐酸酸敏和氢氟酸酸敏矿物。前者主要有含铁绿泥石、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、菱铁矿和水化黑云母；后者主要有石灰石、白云石、钙长石、沸石和各类粘土矿物。第二节油气层潜在损害因素

3、敏感性矿物的产状

敏感性矿物的产状是指敏感性矿物在含油气岩石中的分布位置和存在状态，产状对油气层损害有较大影响。敏感性矿物有四种产状类型，它们与油气层损害的关系如下：（1）薄膜式：粘土矿物平行于骨架颗粒排列，呈部分或全部包覆基质颗粒状，这种产状以蒙脱石和伊利石为主。流体流经它时阻力小，一般不易产生微粒运移，但这类粘土易产生水化膨胀，减小孔喉，甚至引起水锁损害。第二节油气层潜在损害因素

（2）栉壳式：粘土矿物叶片垂直于颗粒表面生长，表面积大，又处于流体通道部位，呈这种产状以绿泥石为主。流体流经它时阻力大，因此极易受高速流体的冲击，然后破裂形成颗粒随流体而运移。若被酸蚀后，形成Fe(OH)3胶凝体和SiO2凝胶体，堵塞孔喉。（3）桥接式：由毛发状、纤维状的伊利石搭桥于颗粒之间，流体极易将它冲碎，造成微粒运移。（4）孔隙充填式：粘土充填于骨架颗粒之间的孔隙中，呈分散状，粘土颗粒间微孔隙发育。以高岭石、绿泥石为主呈这种产状，极易在高速流体作用下造成微粒运移。第二节油气层潜在损害因素

4、敏感性矿物含量与损害程度的关系

（1）一般来说，敏感性矿物含量越高，由它造成的油气层损害程度越大；（2）在其它条件相同的情况下，油气层渗透率越低，敏感性矿物对油气层造成损害的可能性和损害程度就越大。第二节油气层潜在损害因素

三、油气层岩石的表面性质

油气层岩石的表面性质直接影响着流体在孔隙中的分布与渗流。与油气层潜在损害因素有关的表面性质有岩石的比表面、润湿性及毛细现象。1、岩石比表面

岩石比表面是单位体积的岩石内总表面积，或单位体积岩石内总孔隙内表面积，单位为cm2/cm3。第二节油气层潜在损害因素

岩石中的细颗粒越多，则岩石比表面积越大。例如，粉砂岩的比表面积最大(2300cm2/cm3)，细砂岩次之(95~2300cm2/cm3)，砂岩最小(小于950cm2/cm3)。

比表面越大，流体与岩石接触面越大，岩石与流体的作用越充分，造成的损害可能越大。第二节油气层潜在损害因素

2、岩石润湿性

润湿性指液体在分子力作用下在固体表面的展开能力。岩石的润湿性一般可分为亲水性、亲油性和两性润湿三大类。油气层岩石的润湿性有以下作用：（1）控制孔隙中油气水分布：对于亲水性岩石，水通常吸附于颗粒表面或占据小孔隙角隅，油气则占据孔隙中间部位；对于亲油岩石，刚好出现相反的现象。第二节油气层潜在损害因素

（2）决定着岩石孔道中毛管力的大小和方向：毛管力的方向总是指向非润湿相一方。当岩石表面亲水时，毛管力是水驱油的动力；当岩石表面亲油时，毛管力是水驱油的阻力。（3）影响着油气层微粒的运移：油气层中流动的流体润湿微粒时，微粒容易随之运移；否则微粒难以运移。第二节油气层潜在损害因素

四、油气层流体的性质

油气层流体包括油、气、水三种。但是，与油气层损害关系最为密切的是地层水的性质，其次是原油性质与天然气的性质。1、地层水的性质

地层水的性质主要指矿化度、离子类型和含量、pH值和水型等。如果外来工作液的矿化度低于地层水的矿化度，则可引起油气层中的粘土矿物水化膨胀、分散，造成油气层损害；当油气层压力和温度降低或入侵流体与地层水离子成分不相容时，会生成CaCO3、CaSO4、Ca(OH)2等无机沉淀；高矿化度的地层水可引起进入油气层的高分子处理剂发生盐析。第二节油气层潜在损害因素

根据水中主要离子的当量比，可将水划分为CaCl2、MgCl2、NaHCO3和Na2SO4四种类型。常见的地层水多为NaHCO3型与CaCl2型，而地面水多为Na2SO4型。2、原油性质

原油性质主要包括粘度、含腊量、胶质、沥青质含量、析腊点和凝固点。原油性质对油气层损害的影响有：(1)如果原油中的腊及胶质-沥青质含量较高，则有可能形成有机垢堵塞孔喉；(2)原油与入井流体性质不配伍可形成高粘乳状液。第二节油气层潜在损害因素

3、天然气性质

与油气层损害有关的天然气性质主要是H2S和CO2腐蚀性气体的含量。它们腐蚀设备造成微粒堵塞，H2S在腐蚀过程中形成FeS沉淀。总之，在分析油气层潜在损害时，不能只考虑单一的影响因素，而要综合考虑油气层的矿物特性、物性及流体性质等，这样才能得到客观的分析和判断。打倒美帝国主义谢谢第三节外来流体与油气层岩石的作用

一、流体中的固相颗粒堵塞油气层造成的损害

1、影响外来固相颗粒对油气层的损害程度和侵入深度的因素

（1）固相颗粒的粒径与地层岩石孔喉直径的关系只有当固相颗粒粒径小于地层岩石孔喉直径时，固相颗粒才有可能在压差作用下侵入油气层，具体可分为三种情况：第三节外来流体与油气层岩石的作用

①d颗粒>1/3d孔喉，颗粒通过架桥作用形成外泥饼，从而阻止后续的颗粒侵入油气层；②1/10d孔喉<d颗粒<1/3d孔喉时，固体颗粒侵入油气层1~2cm，形成所谓的内泥饼；③d颗粒<1/10d孔喉时，固体颗粒侵入油气层深部，造成严重伤害。（2）固相颗粒的浓度

一般情况下，固相颗粒特别是细颗粒在流体中的浓度越大，侵入油气层的数量、深度也就越大，对油气层造成的损害就会越严重。（3）施工作业参数主要指压差、剪切速率和作业时间。

①压差：压差对固相颗粒的影响是有条件的。

A.当颗粒粒径与孔喉直径不匹配时，压差越大，颗粒侵入的深度越大，损害程度越大；

B.当颗粒粒径与孔喉直径匹配，即钻井液中含有足够的架桥粒子和足够的充填粒子，则压差增大（适当）对快速形成稳定、致密的浅层内滤饼很有利。此时压差的增大反而成为一个防止固体颗粒侵入油气层内部的有利因素。②剪切速率：钻进过程中，剪切作用会破坏外滤饼，给颗粒提供更多的进入孔喉的机会。

A.颗粒与孔喉不匹配时，剪切速率增加，固体颗粒侵入深度越大；

B.颗粒与孔喉匹配时，剪切速率的适当提高有利于内滤饼的形成。③作业时间：钻井过程中，若形成的内外滤饼质量不好，则浸泡时间越长，固体颗粒侵入越多，越深；注水过程中，时间越长，损害程度越大。2、固相损害的特点

（1）颗粒一般在近井地带造成较严重的损害。（2）颗粒粒径小于孔径的十分之一，且浓度较低时，虽然颗粒侵入深度大，但是损害程度可能较低；但这种损害程度会随时间的增加而增加。（3）对中、高渗透率的砂岩油气层来说，尤其是裂缝型油气层，外来固相颗粒侵入油气层的深度和所造成的损害程度相对较大。

1、水敏（盐敏）性评价

若进入油气层的外来液体与油气层中的水敏性矿物（如蒙脱土）不配伍、进入储层的外来流体的矿化度低于地层水的矿化度时，将会引起这类粘土矿物水化膨胀、分散或脱落，导致油气层渗透率下降，这就是油气层水敏性损害。水敏性损害是各种油气层损害类型中最复杂、最主要的一种。产生水敏性损害的原因有两个，一是由于膨胀性粘土遇水膨胀，缩小了油层的孔隙喉道；二是由于一些非膨胀性粘土遇水分散脱落，释放出微粒，并且微粒随流体运移而堵塞孔隙喉道。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

（1）粘土的存在状态、矿物类型及特性①粘土定义：主体物质是粘土矿物，而粘土矿物是由简单的构造单元（硅氧四面体和铝氧八面体）重复叠加组成的含水的具有层状结构的铝硅酸盐。②存在状态：在砂岩孔隙中的存在状态主要有两种：一是薄膜衬垫状包被在砂岩表面，这部分矿物以水化膨胀、引起孔隙喉道变小甚至完全堵塞的形式损害储层；二是在砂岩孔隙中作为填充物或沉淀物，这部分粘土矿物主要以分散运移的方式损害油气层。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

③粘土矿物类型在砂岩孔隙中存在的粘土矿物主要有高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石和间层矿物（伊蒙间层和绿蒙间层）五种类型。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

基本性质矿物类型

晶型晶层间力膨胀性损害储层的方式高岭石1:1氢键力非膨胀性以填充物形态存在微粒运移伊利石2:1静电引力非膨胀性通过毛发状结晶使油气层孔道缩小蒙脱石2:1分子间力膨胀性水化膨胀绿泥石2:1:1静电引力非膨胀性生成胶状Fe(OH)3沉淀（2）产生水敏性损害的过程该过程包括粘土矿物的水化膨胀和分散运移两个阶段。①水化膨胀：可分为两个阶段，即表面水化和渗透水化。A.表面水化膨胀阶段：由于粘土表面的硅氧键和氢氧键都有极性，可和水分子形成氢键，达4层水分子厚。另外，平衡负电荷的阳离子本身的水化也可引起表面水化。

二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

B.渗透水化膨胀阶段：当内表面的水化使层间距超过1010-10m后，即进入渗透水化阶段。这是因为当粘土处于低矿化度的溶液中时，粘土晶层间阳离子浓度大于本体溶液中的阳离子浓度而存在浓度差，产生渗透压，在该渗透压作用下，水分子就会向晶层间扩散，从而使层间距大大增加。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

渗透水化膨胀阶段引起的粘土膨胀要比表面水化大得多，如蒙脱石，表面水化膨胀，体积增加1倍，晶层间距由9.610-10m增加至21.410-10m；渗透水化膨胀，体积增加20~25倍，晶层间距由9.610-10m增加至12010-10m。水化膨胀总的后果是缩小孔道，使渗透率下降。②分散运移：粘土矿物膨胀到一定程度就可发生分散，形成更细的颗粒，随流体在孔隙中运移，在喉道处产生堵塞。

（3）油气层水敏性损害的规律①只要孔隙中含有一定数量的膨胀性粘土，则储层损害常以水敏性损害为主；当油气层物性相似时，油气层中水敏性矿物含量越多，水敏性损害程度越大。②油气层中常见的粘土矿物对油气层损害强弱影响顺序为：蒙脱石>间层矿物（伊蒙、绿蒙间层）>伊利石>高岭石、绿泥石。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

③当油气层中水敏性矿物含量及存在状态均相似时，高渗油气层的水敏性损害比低渗油气层的水敏性损害要低些。④外来液体的矿化度越低，引起油气层的水敏性损害越强；外来液体的矿化度降低速度越大，油气层的水敏性损害越强。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

地层水含盐量很高的地层，当钙盐和镁盐含量与总矿化度之比大于10%时，在现场施工中缓慢降低施工液含盐量能大大降低水敏性损害程度；地层水矿化度低，且钙镁盐浓度与总矿化度之比小于10%时，则缓慢降低施工液矿化度并不能使水敏性损害程度降低。⑤在外来液体矿化度相同的情况下，外来液中含高价阳离子的成分越多，引起油气层水敏性损害的程度越弱。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

2、碱敏性损害

高pH值的外来液体侵入油气层时，与其中的碱敏性矿物发生反应造成分散、脱落、或生成新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体，导致油气层渗透率下降，这就是油气层碱敏性损害。（1）

产生原因

二、外来流体与岩石不配伍造成的损害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（Al-O-OH中H+的电离和OH-在粘土表面的吸附），导致晶层间斥力增加，促进水化分散。②酸性氧化物，如隐晶质石英和蛋白石（SiO2·nH2O）等较易与氢氧化物反应生成可溶性硅酸盐，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。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害（2）影响油气层碱敏性损害程度的因素

①碱敏性矿物的含量；②液体的pH值和侵入量，其中液体的pH值起着重要作用。3、酸敏性损害

油气层酸化后，由于溶解掉胶结物会释放出大量微粒，矿物溶解释放出的离子还可能再生成沉淀，则这些微粒和沉淀将堵塞储层的渗流通道，轻者可削弱酸化效果，重者导致酸化失败。这种酸化后导致渗透率降低的现象称为油气层酸敏性损害。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害（1）

酸化过程中岩石的溶解反应

①盐酸酸化：碳酸盐岩与盐酸CaMg(CO3)2(白云石)+4HCl=CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑CaCO3(方解石)+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑铁矿石与盐酸FeCO3(菱铁矿)+2HCl=FeCl2+H2O+CO2↑Fe2O3(赤铁矿)+6HCl=2FeCl3+3H2O二、外来流体与岩石不配伍造成的损害②氢氟酸酸化SiO2(石英)+6HF=H2SiF6(氟硅酸)+2H2ONaAlSi3O8(长石)+25HF=3H2SiF6(氟硅酸)+H3AlF6(氟铝酸)+NaF+8H2OAlSi4O10(OH)2(粘土)+36HF=4H2SiF6(氟硅酸)+H3AlF6(氟铝酸)+12H2O二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

（2）产生油气层酸敏性损害的原因①铁的氢氧化物沉淀：铁沉淀与pH值的关系pH→2.2Fe3+→开始生成Fe(OH)3↓pH→4.0Fe3+→全部生成Fe(OH)3↓pH→7.7Fe2+→开始生成Fe(OH)2↓pH→9.7Fe2+→全部生成Fe(OH)2↓二、外来流体与岩石不配伍造成的损害

若存在溶解氧，则Fe2++[O]→Fe3+，在较低的pH值条件下即可产生沉淀。而在pH=2~7时，石英表面电荷与Fe(OH)3胶体表面电荷符号相反，促进Fe(OH)3在石英砂岩表面的吸附沉积。②Al(OH)3沉淀的生成：pH值升高到3~4时，Al3+→Al(OH)3↓二、外来流体与岩石不配伍造成的损害③氟化物的沉淀：Ca2++2F-→CaF2↓，Mg2++2F-→MgF2↓为了避免在土酸酸化时生成CaF2、MgF2，应先用HCl作前置液，溶解掉碳酸盐矿物，并把土酸与地层水隔开，以防止Mg2+、Ca2+与HF直接接触。

二、外来流体与岩石不配伍造成的损害④氟硅酸盐与氟铝酸盐沉淀：粘土、石英、长石与HF反应生成的H2SiF6(氟硅酸)和H3AlF6(氟铝酸)可与地层水或矿物酸化时放出的Na+、K+、Ba2+反应，生成不溶性氟硅酸盐与氟铝酸盐沉淀，吸附在岩石表面上，堵塞渗流通道。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害⑤硅酸盐凝胶的生成：H2SiF6→SiF4+2HFSiF4+H2O→H4SiO4(正硅酸)H4SiO4(正硅酸)聚合生成多聚硅酸凝胶。硅酸凝胶含水量大，体积大、松软而富有弹性，易堵塞孔喉。⑥酸化释放出矿物微粒：该种微粒或矿物残渣既不溶于水又不溶于酸，可通过颗粒运移堵塞孔喉。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害4、岩石由水润湿变为油水润湿引起的损害

岩石表面吸附表面活性物质后由水润湿变为油水润湿或由油润湿变为水润湿的现象就是润湿反转。

润湿反转损害：岩石表面由水润湿变为油润湿，油气层的孔隙结构、孔隙度和绝对渗透率不变，毛管力由驱油动力变为驱油阻力，使油相渗透率下降约15%~85%，平均下降约40%。（1）作用机理：带负电的砂岩表面由于吸附阳离子活性物质而形成一层疏水基朝外的疏水单分子层，把砂岩表面由水湿变为油湿。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害二、外来流体与岩石不配伍造成的损害带负电的砂岩表面由于吸附阳离子活性物质而形成一层疏水基朝外的疏水单分子层，把砂岩表面由水湿变为油湿。（2）影响因素：对润湿性改变起主要作用的是表面活性剂，但也受其它因素的影响。①pH值：砂岩的等电点是pH=2，石灰岩、白云岩的等电点是pH=8~9.5，所以：pH<2时，砂岩表面带正电，吸附阴离子表面活性剂，砂岩表面由水湿变为油湿；

二、外来流体与岩石不配伍造成的损害pH>2时，砂岩表面带负电，吸附阳离子表面活性剂，砂岩表面由水湿变为油湿；pH<8时，石灰岩表面带正电，吸附阴离子表面活性剂，石灰岩表面由水湿变为油湿；pH>8时，石灰岩表面带负电，吸附阳离子表面活性剂，石灰岩表面由水湿变为油湿。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害较高pH值有利于亲油砂岩向亲水砂岩的转变。这是因为在高的碱浓度、低盐度下，碱可通过增大吸附在岩石表面的油溶性表面活性剂在水中的溶解度而解吸，恢复岩石表面原来的亲水性。②无机阳离子的影响：不存在表面活性剂时，无机阳离子对润湿性几乎无影响；在表面活性剂存在时，高价阳离子（如Ca2+、Mg2+、Fe3+等）可使岩石的油湿性增强。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害原因：A.无机阳离子使表面活性剂溶解度降低，增强了表面活性剂的活性，有利于表面活性剂在岩石表面上的吸附；B.多价阳离子与阴离子表面活性剂络合（Ca2++RSO3-→Ca(RSO3)+），易吸附在岩石表面。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害③温度：温度升高，表面活性剂与水分子的亲和力增加，吸附量减少，亲水性增强。④钻井液及其处理剂：A.水基钻井液及其大多数常用水基钻井液处理剂对亲水性砂岩的影响较小，使油湿性砂岩的油湿性减弱。B.油基钻井液及其处理剂易将水湿岩石转变为油润湿。二、外来流体与岩石不配伍造成的损害第四节外来流体与油气层流体的作用一、结垢

二、乳化堵塞三、细菌堵塞四、外来流体进入油气层影响油水分布造成的损害第四节外来流体与油气层流体的作用一、结垢

1、无机垢

常见的无机垢有CaCO3、SrCO3、BaSO4、CaSO4、CaSiO3等。（1）形成原因：①化学组成上不配伍、离子成分不相容。如：Ca2++CO32-→CaCO3↓，Ca2++SO42-→CaSO4↓Ba2++SO42-→BaSO4↓第四节外来流体与油气层流体的作用②在生产过程中，温度、压力等条件的变化，使流体中的溶解平衡、化学平衡发生移动。如：A.被盐类饱和的地层水从油气层流向井筒或向上举升的过程中，由于温度、压力的降低，盐类因溶液过饱和而析出；B.压力下降，Ca(HCO3)2

CaCO3↓+CO2↑+H2O（2）影响无机垢沉淀的因素①外来液体和油气层液体中盐类的组成及浓度一般而言，当两种液体中含有高价阳离子（如Ca2+、Ba2+、Sr2+等）和高价阴离子（如SO42-、CO32-等），且其浓度达到或超过形成沉淀的要求时，就可能形成无机沉淀。②液体的pH值

当外来液体的pH值较高时，可使HCO3-转化为CO32-离子，引起碳酸盐沉淀的生成，同时，还引起Ca(OH)2等氢氧化物沉淀形成。2、有机垢

有机垢主要是指石蜡、沥青质及胶质在井眼附近地带的沉积，有机垢不仅可以堵塞油气层的渗流通道，而且可使油气层岩石润湿性反转，从而导致油气层渗透率下降。有机垢形成原因有两个:（1）外来流体与储层原油不配伍

A.外来液体引起原油pH值改变而导致沉淀。高pH值的钻井液和水泥浆滤液侵入地层，可促使沥青絮凝、沉积；酸化时一些含沥青的原油与酸接触时，会形成胶状污泥（沥青质、树脂、腊等），难以溶解和清洗。

B.外来气体进入油气层可促使有机沉淀的生成。空气中的氧与原油发生氧化反应，生成不溶性烃类衍生物；CO2溶于含沥青质原油中也会引起沥青质沉淀。（2）油气层平衡条件的改变

A.温度下降：当原油温度低于石蜡的始凝点时，石蜡将在油气层孔喉中沉积，而堵塞油流通道。导致原油温度降低的因素有三个：（1）外来液体温度低于油气层温度而使原油温度降低；（2）原油流动过程中不断向周围介质散热；（3）原油中的气体脱出，需要吸收一部分热量，使原油本身温度降低。B.压力下降：压力下降，使原油中轻质组分和溶解气脱出，使腊在原油中的溶解度降低、始凝点升高而析出。这是由于原油中轻质组分越多，腊的始凝点越低；原油中溶解气越多，溶解腊的能力越强。

C.晶核量的增加：生产过程中，若油湿微粒量增加或外来固相的侵入，都会增加腊的结晶中心，为腊的析出提供条件。

二、乳化堵塞

定义：外来流体中的油（如油基钻井液中的基油）与地层水或外来水与储层原油在表面活性物质的存在下可形成相对稳定、高粘度的乳状液，该乳状液产生两方面的危害，一方面是比孔喉大的乳化液滴可堵塞孔喉，另一方面是提高流体粘度，增加油流阻力。1、表面活性物质包括：（1）工作液中的乳化剂、润湿剂等；（2）原油本身含有的石油磺酸盐等表面活性剂和作业过程中生成的表面活性剂；（3）流体或油气层中的固体微粒等。2、影响乳状液形成的因素（1）表面活性剂的性质和浓度；（2）固体微粒的存在；（3）油气层的润湿性。三、细菌堵塞

定义：油气层中原有的细菌或随外来流体进入油气层的细菌，在作业过程中，当油气层的环境变成适宜它们生长时，很快繁殖形成菌落、粘液、产生其它代谢产物，易于堵塞油气层流体渗流通道。1、细菌类型及其作用机理（1）硫酸盐还原菌(SRB)：硫酸盐还原菌是一种个体小、繁殖快的厌氧菌，通过氧化有机物或气态氢把硫酸盐还原成二价硫而获得能量。2CH3CHOHCOO-+SO42-→2CH3COO-+CO2↑+CO32-+H2S↑+H2O4H2+HCO3-+SO42-→S2-+OH-+CO2↑+4H2O两种反应的共同点为SO42-→S2-+4[O]，原子氧[O]比分子氧O2更活泼，是腐蚀电池的去极化剂，从而产生金属电化学腐蚀。阳极反应：Fe→Fe2++2e阴极反应：[O]+H2O+2e→2OH-总反应：Fe+[O]+H2O→Fe2++2OH-所以，腐蚀产物为黑色FeS和白色Fe(OH)2。（2）铁细菌：好氧菌，能将Fe2+

氧化成Fe3+，即：4Fe2++O2+H2O→4Fe3++4OH-[4Fe(OH)3↓]另外，铁细菌的生长繁殖要消耗大量的氧，这一方面给SRB提供生存所需要的厌氧环境，另一方面可产生氧的浓差电池，即在金属表面铁细菌繁殖处的缺氧区形成阳极，富气区（边沿部分）形成阴极。阳极反应：2Fe→2Fe2++2e阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-总反应：2Fe+O2+2H2O→2Fe2++4OH-当Fe2+从缺氧区扩散到富氧区时，被氧化成Fe3+而生成红褐色Fe(OH)3↓。（3）腐生菌(TGB)：好氧菌，它的繁殖消耗氧，产生的粘液覆盖在钢铁表面形成缺氧区，给SRB造成厌氧环境，同时也可形成浓差电池。2、细菌损害油气层的方式（1）菌落堵塞：细菌生长、繁殖是以菌落方式存在的，菌落体积较大，可堵塞油气流动通道。（2）粘液堵塞：腐生菌、铁细菌产生的粘液易于堵塞油层。（3）代谢产物堵塞：代谢产物主要为FeS、Fe(OH)3等。

四、外来流体进入油气层影响油水分布造成的损害1、水锁损害：外来水相渗入水润湿的孔道后，会把油气层中的原油推向储层深部，并在油水界面形成一个凹向油相的弯液面，而产生毛管压力；采油时油向井筒流动必须克服Pc。这就是水锁损害，是非润湿相驱替润湿相而造成的毛管阻力，导致油相渗透率降低。

2、贾敏损害

贾敏损害是指由于非润湿相液滴对润湿相流体流动产生附加阻力，从而导致油相渗透率降低的现象。具体可分为两种情况：（1）液滴在毛细管中运动产生附加阻力

（2）当液滴通过孔喉时产生的阻力当油滴到达孔喉时，发生变形，曲率半径分别为R1、R2，且R1<R2，第五节

工程因素和油气层环境条件的变化造成的损害一、作业或生产压差引起的油气层损害

1、微粒运移产生速敏损害

微粒运移损害：指地层微粒（小于37μm的矿物微粒）在一定外力作用下，从孔壁上分离下来并随着流体一起运动，当运移至喉道位置时，粒径大于喉道直径的微粒被捕集而沉积下来，对孔隙产生堵塞，造成油气层的绝对渗透率下降。第五节

工程因素和油气层环境条件的变化造成的损害（1）微粒运移的方式

①分散运移：一般指粘土矿物微粒，由于离子强度和pH值的改变，破坏了原来的聚集条件，促使其水化分散，分散后的微粒随流体运移，在喉道处造成堵塞。②颗粒运移：指非粘土矿物微粒（如石英、长石、云母等）由于液流速度过大造成的微粒启动、运移，堵塞孔喉。（2）临界流速：指油气层微粒开始运移的流体速度，用Vc表示。只有流速超过临界流速后，微粒才能运移，产生堵塞。由于油气层中流体速度的大小，直接受生产压差的影响，即在相同的油气层条件下，一般生产压差越大，相应的流体产出或注入速度就越大，因此，虽然微粒运移是由流速过大引起，但其根源却是生产或工作压差过大。（3）影响微粒运移并造成堵塞的因素①颗粒级配或颗粒浓度是影响颗粒堵塞的主要因素，当颗粒尺寸接近于孔隙尺寸的1/3到1/2时，颗粒很容易形成堵塞；颗粒浓度越大，越容易形成堵塞。颗粒级配反映或表达群体颗粒的大小分布，常用粒径频率分布曲线或累积频率即所谓级配曲线来表示。②孔壁越粗糙，孔道弯曲度越大，微粒越易碰撞孔壁，颗粒堵塞孔道的可能性越大。③流体流速（生产压差）越高，越易发生颗粒堵塞，而且形成堵塞的强度越大。④流动方向不同，对微粒运移堵塞也有影响。对于采油井来说，流体从油气层向井眼流动，当井壁附近发生微粒运以后，一些微粒可通过孔道排到井眼，一些微粒仅在近井壁带造成堵塞