储层伤害机理
煤层气开采过程中储层损害原因分析及保护措施
72我国是能源大国，煤炭资源丰富，为人们提供了良好的物质条件。
煤层气是近些年来出现的较为洁净、优质的新能源，也是化工原料，通常被称为“瓦斯”。
实际上，煤层气主要存在于煤层当中，大多通过甲烷的形式加以呈现，通常牢牢吸附于煤基质颗粒的表面，很少以游离态的形式溶于水中。
1 煤层气开采技术现状及发展趋势1.1 煤层气开采技术现状现如今，中国的钻井现状并不顺利。
实际上，煤层气对于中国而言，是尤为关键的。
一旦煤层钻井发生问题，将会直接造成大面积污染，从而降低煤层气的实际质量。
故此，研究者需要针对中国在当前时期的煤层钻井现状，进行深入的细致分析。
通常情况下，煤层的位置居于岩石的最底层，并且脆性较强，硬度较低，一旦出现岩石挤压现象，将很有可能出现变形，甚至坍塌，尤其在开采煤层的过程中，更容易出现坍塌现象，长此以往，下限甚至坍塌的频率将会越高。
值得一提的是，煤层通常出现在岩石底部深处，施工方进行开采的过程中，很有可能由于距离的限制，而无法进行开采，并难以对煤层气及其井储层，进行恰当的保护。
1.2 煤层气开采技术发展趋势根据相关统计得知，中国在不超过地底直线距离2 000 m的浅煤气层，所含有的资源量大约为3.67×1013 m 3，名列全球第三。
近年来，全球资源短缺现象明显，在此背景下，开采非常规能源煤层气，成为各个国家的主要研究方向。
其中，最佳的开采方式，是基于压裂改造储层，保持其和井筒之间的通畅性。
然而，现如今，这项技术尚未成熟，有待于进一步研究。
2 煤层气储层伤害机理分析2.1 钻井液对储层的损害（1）由于微粒运移及其相应的黏土膨胀，而直接导致的储层损害对于大部分煤岩裂隙而言，其孔隙度一般相对很低，保持在1%~2%的范围，当钻井液中的滤液，已经渗入煤岩，则将会造成煤基质膨胀，从而切实降低煤岩裂隙的孔隙度及其实际渗透率。
此外，钻井液中存在的固相颗粒，一般会跟随裂隙持续流动，或者直接残存于孔隙当中，严重损害储层。
第1章 储层伤害
泥饼）。取出岩心观察：端部未被堵
死。 正向：3.70 反向：5.35 83.1
末端基本不出液，取出岩心观察：端 末端基本不出液，取出岩心观察：端
部被堵死 正向：1.81 反向：2.03 89.5 部被堵死 正向：2.09 反向：3.10 90.2
标准盐水渗透率（md） 钻井液对渗透率伤害率（%）
钻井伤害：滤液侵入
微粒类型和可动性检查方法：
最常见的运移微粒：
1.固体颗粒堵塞
微粒属性
1.固体颗粒堵塞
不溶物沉淀物
沉淀类型
盐类无机沉淀 来源于油的有机沉淀
以下因素改变导致沉淀
温度 压力 注入液体组成
1.固体颗粒堵塞
无机沉淀
通常二价离子（例如Ca+2 钡与碳酸盐和硫酸盐 离子） 盐成分改变，打破初始化学平衡，产生沉淀 如:
氯化物 scales
温度降低 水蒸发
酸中溶解度小 通常用水能清除
2.流体污染
常见垢
Silica scales
Finely crystallized deposits of chalcedony or amorphous opal玉髓蛋白石 Usually from dissolution of siliceous minerals by
2.流体污染
常见垢
Calcium carbonate or calcite (CaCO3)
Gypsum (CaSO4 . 2H2O)石膏
富含 calcium or bicarbonate ions（碳酸氢根）的水，压力下降， 产生垢，受CO2 析出影响。
储层伤害源_定义_作用机理和描述体系
第19卷 第3期 西南石油学院学报 Vol.19 No.31997年 8月 Journal of S outhwest Petroleum Institute Aug 1997储层伤害源—定义、作用机理和描述体系Ξ康毅力 罗平亚 高约友(西南石油学院油井完井技术中心,四川南充637001) (河南石油勘探局) 摘要 根据储层损害的特殊性和损害机理,将储层伤害源定义为:打开储层时,在温度压力环境下,由于储层内组分或外来组分与储层组分作用所发生的变化,导致岩石孔隙结构的调整并引起绝对渗透率降低的物质。
储层伤害源包括内伤害源、外伤害源和复合伤害源三个部分。
内伤害源是储层内固有的,外伤害源是引入的,复合伤害源是内、外伤害源相互作用的产物。
伤害源作用机理研究表明,伤害源是一个复杂的系统,具有明显的结构层次和功能,可划分为五级描述体系,这就为保护油气层技术系统工程提供了理论依据。
主题词 储集层;结构;孔隙度;污染源;系统中图分类号 P618.130.23随着地层损害研究的深入[1],特别是对一地区或油田进行详细的保护储层技术研究之后,人们希望将地层损害的特征表述在剖面图上,以指导下一步作业或为邻区提供借鉴,为此中国石油天然气总公司开发局曾下文要求各油田根据自己的实际情况,建立伤害源剖面图。
然而伤害源的定义、限定范围以及如何全面有效地把握主要的伤害源等技术问题至今尚未圆满解决。
1 储层伤害源的定义在环境保护科学领域中,经常使用“污染源”这一术语。
在水污染控制工程中,污染源指污染纯净水体的沉积物(及其所携带的有害物)、重金属、氮磷化合物以及有毒有机物、或溶解有有害气体的水,或被污染的水体等[2]。
污染源实际上是“物”源,即污染物的来源。
这点与沉积学中的物源(母岩区)相似,如果把进入水盆地中沉积物当做污染物的话,那么“物源”也就成为“污染源”。
针对地层损害(Formation Damage),曾提出过含义相同、或相近,但称谓不一致的几个术语,如污染源、损害源、伤害源、损害的内因和外因等。
注水开发储层损害机理研究
132低渗储层常见的储层伤害方式主要有两种：一种为固相颗粒的入侵引起的堵塞；另一种为“水“的侵入造成的伤害。
特低渗透层主要伤害方式为水锁损害，低渗透储层主要伤害方式为水敏损害[1-2]。
1 固体堵塞伤害的形成及影响因素分析1.1 无机堵塞一是外来液体与储层流体不配伍；二是入井液中含有的固相颗粒。
1.2 有机堵塞一是有机结垢堵塞。
油层打开后，油藏的压力和温度也会随之产生变化，破坏了流体平衡，在原油中胶质与蜡质析和沉积下来，沥青也是如此，从而形成有机垢到最后堵塞孔道；第二个则是乳化堵塞。
将化学添加剂与地层中的油混合经常在不同作业过程中使用到，乳化物由此而形成造成堵塞储集层。
2 水相损害2.1 水敏损害不配伍的流体进入地层造成粘土膨胀就是水敏损害，它会造成渗透率减少。
水敏的影响因素有4种：一是喉道大小和储层孔渗；二是粘土矿物类型和分布；三是压力、温度等环境的影响。
四是外来液体的矿化度、pH值和离子成分[3]。
2.1.1 黏土矿物的影响油气层水敏性的基本原因是储集层中分散转移的水敏性矿物或者是含有水化膨胀。
有关粘土矿物水敏性的大小顺序是：伊利石、蒙脱石高岭石、蒙脱石／伊利石混层矿物。
2.1.2 外来液体和地层流体性质的影响岩心流动试验表明，外来液体的含盐度小于临界盐度，岩心渗透率会明显下降，高含盐突变过程中能引起粘土堵塞。
大量试验表明，渗透率与含盐度有正相关联系，如果液体由高矿化度盐水转化成近似淡水，则它的渗透率会减小。
离子浓度过快的降低引起敏感性矿物的加速分散释放是产生这种情况的主要原因，因为微粒浓度和数量的增加，引起了孔喉的堵塞。
2.1.3 渗透率孔喉大小的影响渗透率越低，喉道越小，水敏损害越强，粘土矿物含量越高，储层渗透率就越低。
2.2 水锁损害影响水锁的主要因素为储层表面的张力、孔道的大小、驱替压力值以及含水饱和度、外来流体粘度、储层润湿性、侵入液体量、粗糙程度等。
2.2.1 含水饱和度影响有着相对较高的毛细管力的是特低渗透储层。
储层损害机理--08.11.25(1)
（3）大型尺度
——测井、地震数据 （4）巨型尺度 ——试井、油藏规模
1 概 述 3. 油气藏工程地质描述内容
（1）矿物性质：敏感性矿物类型、产状和含量 （2）渗流多孔介质性质：孔渗性、孔隙和喉道 （3）岩石表面性质：比面、润湿性、吸入特性 （4）地层流体性质：油气水组成、高压物性、 析蜡点、凝固点、原油酸值等 （5）油气藏环境：内部环境和外部环境 （6）矿物—渗流介质—流体对环境变化的敏感 性及可能的损害趋势和后果
作业生产中油气层损害具有如下特点
（1）损害周期长
地层损害贯穿于油田开 发的全过程。 （2）损害范围宽 不仅发生在近井地带、 涉及到油气层深部。 （3）损害更具复杂性 地面设备多，流程长， 工艺措施种类和入井液 （4）损害更具叠加性 多种多样。 每一作业环节对地层造 正因为生产作业中油气层损害具有上 成的损害，都会在前一 述特点和复杂性，研究每个阶段油气层损 作业环节损害的基础上 进一步加重损害。 害的机理，并据此制定出针对性强的预防
对砂岩中泥质纹层、生物搅动对原生层理的破坏也 可观察，当用土酸酸化时，这些粘土的溶解会使岩 石结构稳定性降低，诱发出砂
2 薄片分析技术 骨架颗粒的成分及成岩作用
• 沉积作用、压实作用、胶结作用和溶解作用强烈地 影响着油气层的储集性及敏感性 • 了解成岩变化及自生矿物的晶出顺序对测井解释、
敏感性预测、钻井完井液设计、增产措施选择、注
制作铸体薄片的样品最好是成形岩心，不推荐 使用钻屑。 薄片厚度为0.03mm，面积不小于 15mm×15mm 未取心的情况除外，建议少用或不用钻屑薄片，
因为岩石总是趋于沿弱连接处破裂，胶结致密
的岩块则能保持较大的尺寸，这样会对孔隙发
储集层类型特征及其潜在损害机理调研
储集层类型特征及其潜在损害机理调研摘要：保护油气层技术是提高油气井产量和提高油气勘探开发综合经济效益的重要措施之一，是石油工业中一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气生产过程的重要技术。
正确识别油气层，掌握储集层的结构特点和岩性特征是分析储集层损害机理、保护油气层的重要前提。
本文从储集层类型的角度出发，对不同的储集层类型从其定义、岩石组成特点和结构特征等方面来分析其潜在的损害因素。
关键词：储集层类型岩石组成损害机理储集层损害的实质是油气层的有效渗透率下降，其原因包括外来固相侵入、微粒运移、敏感性损害、润湿反转等。
然而不同类型的储集层对不同因素的敏感程度是不一样的，笔者结合不同储集层类型的特征对各种损害因素进行了具体的分析。
兹对各储集层类型及其特征和潜在损害因素做如下分析探讨。
一、裂缝性储集层（1）储集层特征裂缝性储集层是指油气渗流通道主要为裂缝的储层，这些储层大多为碳酸盐岩。
裂缝性储集层岩石的非均质性强，裂缝开度具有不确定性，在勘探开发过程中易受外来流体和固相颗粒的损害。
由于裂缝性储集层本身的复杂性和特殊性，其损害评价方法和潜在损害因素与空隙型砂岩相有较大的变化。
裂缝性储集层的潜在损害因素主要集中在固相颗粒运移堵塞和应力敏感性等方面。
（2）潜在损害因素1.流体敏感性引起的储集层伤害所谓储层流体敏感性是指在钻井完井过程中，外来流体与地层水不配伍，侵入的滤液与储层中的矿物发生物理化学作用，生成沉淀物沉积在裂缝和孔隙的通道中，形成流体流动的阻碍物，引起储层渗透率的变化。
2.固相颗粒运移堵塞引起的储集层伤害固相颗粒、微粒与钻井液中的各种组分的泥饼、滤饼及泥膜，是裂缝性储集层的主要损害因素。
泥饼以嵌入井壁部分孔、洞、缝的形式附着在井壁上，滤饼则以侵入裂缝的方式深入裂缝。
然而，泥饼的形成又在一定程度上减弱了固相和液相外来物的入侵。
倘若能够在井壁周围形成低渗透、高强度、质量好的泥饼，那么虽然孔隙体积减小了，但是却在一定程度上减少固相和液相的入侵，从而反倒保护了储集层。
钻井过程中裂缝性储层伤害机理及试验评价方法
[收稿日期]2011-07-20[基金项目]中国石油天然气集团公司重大专项(2008E -1610)。
[作者简介]汪伟英(1959-),女,1982年大学毕业,硕士,教授,现主要从事石油工程方面的教学与研究工作。
钻井过程中裂缝性储层伤害机理及试验评价方法汪伟英 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023)张顺元,王 玺 (中石油钻井工程技术研究院,北京100083)蒋光忠,彭春洋,黄志强 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023)[摘要]在对裂缝性油藏岩石孔隙结构、应力敏感性、渗流规律研究的基础上,提出采用人为造缝的方法模拟地层岩石裂缝开度,通过测定钻井液污染前后岩心渗透率的变化,评价钻井液对储层的伤害程度。
以哈萨克斯坦肯基亚克油田为例,针对钻井过程中的储层伤害机理进行试验评价。
结果表明,对裂缝宽度很小的岩心,固相颗粒堵塞在岩心表面;对裂缝宽度大于100 m 的岩心,固相颗粒进入岩心深处,造成严重伤害。
裂缝宽度越大,伤害程度越严重。
因此,对裂缝性油藏,如果裂缝宽度很大,应考虑使用平衡钻井或欠平衡钻井,以达到保护储层的目的。
[关键词]钻井;裂缝性储层;裂缝宽度;储层伤害;评价方法[中图分类号]T E258[文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2011)10-0108-04储层损害的实质是储层中流体渗流阻力增加,致使渗透性下降,其后果将对油气产量产生至关重要的影响。
目前国内外常用的评价储层伤害的试验方法基本上可以分为储层敏感性系统评价试验和模拟动态施工过程中的工程模拟试验两大类。
评价方法的基础理论主要是以常规砂岩油气藏储层特性及渗流规律为基础,对裂缝性油气藏储层伤害评价还未有一个统一的试验方法和评价标准。
笔者在常规油气藏储层伤害评价试验行业标准的基础上,通过对低渗透裂缝性油气藏的孔隙结构特征、应力敏感特征、液体渗流规律的研究,提出适合该类油气藏的储层伤害评价方法,并以哈萨克斯坦肯基亚克油田为例,针对钻井过程中的储层伤害机理进行试验评价。
煤层气储层破坏机理及其影响研究
煤层气储层破坏机理及其影响研究煤层气储层特征：煤层气储层孔隙结构分为基质孔隙和裂隙孔隙,具有双重孔隙结构。
煤层中基质被天然裂缝网分成许多方块(基质块体):基质是主要的储气空间,而裂隙是主要的渗透通道。
煤层气储层基质孔隙基质孔隙又称微孔隙,直径通常为0.5～1nm,煤的微孔隙极其发育,煤层气的绝大部分就是溶解在微孔隙的表面,由于微孔隙的直径不大,通常指出水不能到达微孔隙系统中。
煤基质微孔隙与通常砂岩孔隙结构相同的就是煤层的孔隙大都就是煤层本身整体结构的一部分。
在煤层的微孔中常充填了相同共同组成的物质,这些物质的共同组成和体积常随着煤阶的发生改变而变化。
通常煤储层中的孔隙大小约1～1000μm,而与通常砂岩的孔隙较之大一个数量级。
这种NVIDIA孔隙结构随着煤化促进作用的进展而发生变化,因而可以对煤层的储层特性产生非常大的影响表1煤层气藏储层孔隙大小分类微孔中孔大孔孔径2nm孔径2nm-50nm孔径50nm煤的孔隙相差很大,大到数微米级的裂缝,小到连氮分子(直径为0178nm)都无法通过。
比较常用的孔隙大小分级标准见表1。
煤层气储层裂隙特征裂隙是煤中自然形成的,人们认识到其存在至今已有一百多年的历史。
在总结前人对裂隙的分类的基础上,苏现波按照裂隙的形态和成因将煤的裂隙分为三类,见图1。
图1煤岩中裂隙的分类割理(内生裂隙)煤层的割理主要就是由煤化促进作用过程中煤物质结构、结构等的变化而产生的裂隙。
根据在层面上的形态和特征,可以将割理分成面割理和端的割理。
其中面割理通常就是与层面平行或近平行,通常呈圆形板状延展,连续性较好,就是煤层中的主要内生裂隙。
端的割理只发育于两条面割理之间,常与层面横向或对数横向,通常连续性极差,缝壁圆形,就是煤层中的次内生裂隙。
由于煤岩中面割理和端的割理都比较发育,单体规模大,总体密度小,在空间上交易设立体网状,可以采用耦合连续介质渗流方法去叙述煤储层中的气、水运动。
外生裂隙外生裂隙是指煤层在较强的构造应力作用下形成的裂隙,按成因可分为三种:剪性外生裂隙、张性外生裂隙和劈理。
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讨论思路
凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素， 均属油气层潜在损害因素的内因，包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表 面性质和流体性质。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、压差、温度和作业时间等可控因素 内因和外因也即油气层损害的机理，也就是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。油气层损害机理研究工作必须 建立在岩心分析技术、室内岩心敏感性评价实验结果以及有关现场资料 分析的基础上，其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 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， 而且要研究内因在外因作用下产生损害的过程
油气储层伤害机理与评价技术
郑力会 2010年8月 中国石油大学· 北京· 中原油田专家
讨论思路
为什么会造成储层伤害 储层伤害的内部因素
哪些做法可能会使储层受到伤害
储层伤害的外部因素
如何评判储层是否受到伤害
储层伤害的评价手段
讨论思路
在油气层被钻开之前，其岩石、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。在被钻开以后，钻井、完井、 修井、注水和增产等作业或生产过程都可能改变其原来的环境条件， 使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，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 油气层损害的明显的标志是渗透率下降，实质是有效渗透率下降。 有效渗透率的下降包括绝对渗透率下降（即渗流空间的改变）和相对 渗透率的下降 绝对渗透率下降的原因包括外来固相侵入、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损害，即渗 流空间改变所带来的渗透率下降 相对渗透率下降的原因包括水锁、贾敏、润湿反转