花岗岩储层损害机理及保护技术
浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术
2018年04月浅析煤层气钻井过程中的储层伤害及保护技术马腾飞（中联煤层气有限责任公司，北京100016）摘要：伴随着经济的发展和社会的进步，我国煤矿产业要想进一步优化经济利益，就要对钻井过程予以约束，减少其对于储层造成的伤害，建构可持续发展的管理机制。
本文对煤层气的原理以及基础特征进行了简要分析，并集中阐释了煤层气钻井过程中的储层伤害问题以及保护技术措施，以供参考。
关键词：煤层气；钻井过程；储层伤害；保护技术在煤矿管理工作中，为了全面认知钻井过程中储层受到的伤害问题，就要对可能导致其出现异常的元素进行统筹分析，结合伤害机理建立针对性的处理和管控措施，从而维护煤层管理工作的综合质量。
1煤层气概述1.1成藏原理在对煤层气进行系统化分析的过程中，要对其主要分布区域有明确认知，煤本身属于沉积岩类物质，一半的组成物质是有机物，且页岩的有机物含量在50%以下。
在气体存储的过程中，主要是微孔隙游离气体以及有机质内部吸附的表层气体，因此，多数煤层气体都会被视为吸附气。
需要注意的是，在煤层气存储结构中，割理是正交断层结构，整体方向和煤层保持垂直，能有效为气体的流动提供平台和空间。
在单独的储存层结构中，会出现煤，而气体的产生需要借助岩性进行处理，这就使得煤层气存储时，出现了很多影响天然气地质存量的因素，其中，煤的组成成分、实际煤层的基础厚度以及相应气体的含量等，都成为了影响气体吸附水平的关键。
除此之外，煤层中气体含量的变化范围较大，会和煤成分以及基础性质量等形成函数关系。
气体的组成结构中，甲烷占据多数，其余的包括液态烃以及二氧化碳等。
值得一提的是，在饱和状态下的气体煤，会直接生成相应的气体物质，气体不饱和则不会产生气体，直到储存层压力降低到饱和压力，而这种情况需要借助脱水作用才能完成。
1.2储层特征基础的煤层气储层结构是双孔隙结构，整体结构体系中，基质孔隙以及裂缝孔隙十分关键，且在煤层结构中，微孔和裂隙也会出现发育的情况，其实际水平对于煤层其赋存和移动有着重要的影响。
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。
内部爆炸作用下的花岗岩地下洞室损伤机理
第9卷第3期 2018年9月现代应用物理MODERN A P P L IE D P H Y SIC SV〇l. 9 ,N〇. 3Sept.2018内部爆炸作用下的花岗岩地下洞室损伤机理熊益波，王雷元，王万鹏，王春明，崔云霄，钟方平(西北核技术研究所，西安71002%强动载与效应实验室，西安710024)摘要：采用显式动力分析软件LS-DYNA，对内部近距离化爆作用下花岗岩洞室的损伤破坏过程进行了数值模拟，考虑了炸药-空气-结构之间的流固耦合作用以及花岗岩材料本构模型的高应变率、高静水压和损伤效应。
结果表明，在内部近距离爆炸冲击作用下，该洞室围岩 损伤具有时空特征与结构层次特征：首先，爆心截面附近岩石受压产生材料损伤，损伤范围随 装药量的增加逐渐增大；其次，爆炸冲击波在洞室端部会聚，反射超压显著增大，引起该处岩 石的材料压缩损伤；最后，随着洞室侧壁位移与端部位移的先后增大，在侧壁与端部交界处产生撕裂，在侧壁形成平行于轴向的裂缝，且随着药量的增加，两处裂缝将逐渐扩展、贯通，结构破坏风险随之增大。
本工作可为硬岩中抗爆结构设计及相关工程建设提供借鉴与参考。
关键词：爆炸力学；损伤机理；花岗岩洞室；内部强爆炸；ALE2D中图分类号：O383;O347;TU352.13 文献标志码：A DOI:10.12061/v issn.2095 - 6223. 2018. 031001Damage Mechanism of Underground Chamberin Granite Under I^nner ExplosionXIONG Y i-bo,WANG Lei-yuan,W ANG Wan-peng,W ANGChun-mmg,C U IY u n-xiao,ZH O N G Fang-Pmg(Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi’an 71002% China;Laboratory of Intense Dynamic Loading and Effect , Xi’an 71002% China)Abstract:The dynamics explicit program LS-D YN A is employed to simulate the damageprocess of closed chamber in graniteunder inner explosion.Thenum ericalm odel involvesthe coupled interactions of explosive-^ir-structure,asw ell as the e ffe ctso fh ig h strain rate,high pressure,^nd damage embodied in the constitutive model of granite.The results showthat the damage of granite chamber represents space-time features and structure gradations.Firstly,the material d amage in compression emerges a t and near the section of detonation, and becomes serious with the increase of the charge m ass.Then,the explosion waves converge^nd dramatically enla^rge the reflected pressures^t the end of the chamber,where thecompressive damage is generated.Finally,as the displacements increasing successively at thesid efacean d th e end^^ce of the chamber,structural tearing crack m ayb e initiated atth eedge of the two faces,and another structural tensile cracks paralleled with the may be initiated at the side face,w^hich will generate communicating cracks with the chargemass increasing,an d thenarisethe risko fstru ctu rald am age.Thisworkm ay beregarded as收稿日期：2018-01-12;修回日期：2018 - 06 - 20作者简介：熊益波（1981—）男，四川成都人，高级工程师，硕士，主要从事抗爆炸结构与爆炸工程地质力学研究。
9.4 钻完井储层保护的主要措施
本节主要内容
储层环境井筒环境
（储层流体、岩石、孔隙压力、温度等）（井筒流体、流体压力、温度）
钻完井作业导致储层原有系统平衡的破坏，地层流
固相侵入堵塞（含固相液基工作液、压裂残渣）工作液不配伍损害（水敏、盐敏、碱敏、酸敏）固井（P w >P p ）
固井液
固井水泥浆
固井胶塞
压井液
钻井
（P w >P p 或P w <P p ）
钻杆
套管泥浆
水泥环
本节主要内容
1.基本要求
工作液密度可调，满足不同孔隙压力储层井筒
工作液的组分与性能能满足保护储层的其它需
2.配伍性要求
盐敏性储层：控制工作液的矿化度在临界矿
，最好不用烧碱；
2.配伍性要求
2.润湿性要求
油藏岩石颗粒表面有亲油或亲水的特性，气藏岩石
免流体进入储层。
3.其他要求
☐减轻或避免固相颗粒对储层的损害
亲油岩石流体作用示意图
本节主要内容
地层
架桥粒子
孔隙性储层屏蔽暂堵示意图
P w P p 工作液混合流体（工作液、地层流体）
液体欠平衡钻完井示意图
纯气体雾化充气泡沫
气体钻井主要循环介质示意图。
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
大情字井地区储层损害机理及保护储层技术
大情字井地区储层损害机理及保护储层技术
大情字井地区储层损害机理及保护储层技术是一个重要课题，由于大情字井地区油气资源储集系统特点复杂，渗流物料丰富，地质环境复杂，加之钻井作业过程中的操作失误、启停不当等因素，使得油气生产过程中损害成为不可避免的。
因此，对大情字井地区油气储层损害机理及保护储层技术的研究显得尤为重要。
首先，大情字井地区油气储层损害的主要原因有以下几类：①油气开采过程中由于钻井作业时的操作失误、启停不当等原因，造成井壁损坏，完井砂滤被破坏等，分布型渗流环境交替变化，造成井口压力、油气回采率、油层压力下降、地层破裂等情况；
②活性孔渗透率变大，易引发整体渗流反应，使油层渗水，降低油气回采率；③新油层被采出过早，影响节流；④井筒和地层受到其他不良影响，如水淹、侵蚀、井壁破坏等也会在一定程度上导致储层损害。
其次，保护大情字井地区油气储层损害的技术主要包括以下方面：①井斜定向技术。
针对不同段岩心渗流特性，结合井斜定向技术，控制井斜采油成果最佳，减少渗流损耗；②规范作业。
把控作业规范，采用正确有效的完井技术，尽量避免损坏井壁；
③多层数据融合。
采用三维地震资料、地层分析、地测测深资料等各种数据进行融合，能有效的发现和识别油气藏；④完井基位监测技术。
采用基位监测技术，了解完井状态，分析技术水平，确定控制措施，及时调整完井工艺，拯救损坏的储层；⑤提高节流量。
实施理论节流，提高油气回采率，减少损失。
综上所述，大情字井地区油气储层损害机理及保护储层技术具有多种因素，必须做好井斜定向技术、规范作业、多层数据融合、完井基位监测技术和提高节流量的工作，以期确保大情字井地区油气储层的安全开发和有效利用。
储层损害和保护技术的研究现状和发展趋势
储层损害和保护技术的研究现状和发展趋势一、引言储层损害是指在油气开采过程中，由于地质、物理、化学等因素的影响，导致储层性质发生改变，从而影响油气的产出。
储层保护技术则是针对储层损害问题提出的解决方案，旨在保护储层，延长油气田的寿命。
本文将探讨当前储层损害和保护技术的研究现状和发展趋势。
二、储层损害分类1.地质因素：包括断层、褶皱、岩性变化等；2.物理因素：包括压力变化、温度变化等；3.化学因素：包括水溶液作用、酸蚀等。
三、常见的储层保护技术1.注水：通过向井口注入水来维持油气田内部压力平衡，防止压力过低导致油气无法产出；2.注聚合物：通过向井口注入聚合物来提高油气田内部黏度，防止流动速度过快导致产量下降；3.注气：通过向井口注入气体来维持油气田内部压力平衡，防止压力过低导致油气无法产出；4.注酸：通过向井口注入酸性溶液来溶解储层中的碳酸盐矿物，增加储层孔隙度和渗透率，提高油气产量。
四、当前研究现状1.储层损害预测技术：利用地震勘探、测井等技术对储层进行预测和评估，以便及时采取保护措施；2.储层改造技术：通过改变储层物理、化学性质，提高其渗透率和孔隙度，以增加油气产量；3.智能化技术：利用人工智能、大数据等技术对油气田进行监测和管理，及时发现并解决储层损害问题。
五、未来发展趋势1.深度开采技术：随着常规油气资源的逐渐枯竭，未来将会加大对深海、深部资源的开发和利用；2.新型保护技术：如利用生物技术改善储层环境，提高油气产量；3.绿色开发技术：如利用可再生能源、节能环保技术等，实现对油气田的可持续开发。
六、结论当前，储层损害和保护技术的研究已经取得了一定的进展，但仍存在一些问题和挑战。
未来，需要加强对新型技术的研究和应用，实现对油气田的可持续开发。
储层保护技术
以不同的注入速度向岩心中注入实验流体（煤油或地层水），并测定各 个注入速度下岩心的渗透率，从注入速度与渗透率的变化关系上，判断 储层岩心对流速的敏感性，并找出渗透率明显下降的临界流速。如果流 量Qi-1对应的渗透率Ki-1与流量Qi对应的渗透率Ki满足式9-1：
K i 1 K i 100% 5% K i 1
第一节 储层损害的室内评价技术
储层损害室内评价：是借助于各种仪器设备测 定储层岩石与外来工作液作用前后渗透率的变 化，或者测定储层物化环境发生变化前后渗透 率的改变，来认识和评价储层损害的一种重要 手段。它是储层岩心分析的一部分，其目的是 弄清储层潜在的损害因素和损害程度，并为损 害机理分析提供依据，或者在施工之前比较准 确地评价工作液对储层的损害。 储层损害的室内评价包括：（ 1）储层敏感性评 价；（2）工作液对储层的损害评价。
1．储层敏感性评价
（2）水敏评价实验 水敏概念：储层中的粘土矿物在原始的地层条件下处在 一定矿化度的环境中，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 隙和喉道，造成渗透率的降低的现象，称为水敏。 水敏实验目的：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储层损害 程度，为各类工作液的设计提供依据。
1．储层敏感性评价
（2）水敏评价实验 原理及评价指标：首先用地层水测定岩心的渗透率Kf，然后再用 次地层水测定岩心的渗透率，最后用淡水测定岩心的渗透率 Kw， 从而确定淡水引起岩心中粘土矿物的水化膨胀及造成的损害程度。 评价指标见表9-2。
表 9-2 水敏程度评价指标 Kw/Kf 水敏程度 0.3 强 0.3~0.7 中等 0.7 弱
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花岗岩大部分都是分布在盆地的底部，但规模一般较大，且埋藏较深，因此开采的程度较低，从现在的研究状况来看，花岗岩中一般储存的油气较少一般难以达到成藏条件。
但花岗岩若达到了成藏条件就会形成规模较大的油气藏，从而具备很好的开发前景。
1 花岗岩储层特征
1.1 岩性特征
花岗岩的基本组成成分是长石、石英、黑云母等，有时还含有一些灰石[1]。
矿物成分中石英约20%~30%，斜长石约50%~60%，钾长石约10%~20%，黑云母为5.39%~31.24%,由此可以看出花岗岩储层的矿物主要以长石为主。
1.2 物性特征
花岗岩岩体内部各类裂缝沟通孔隙在上部形成了较好的储集空间，孔隙度为0.1%~27.5%，平均4.2%，其中<5%的样品占66%，渗透率最小值<0.01mD，最大为93.2mD，平均1.8mD。
不含较大孔缝。
从以上数据就能明显的得出一个结论，岩石致密、渗透性差，花岗岩储层的储量主要取决于其孔隙，裂隙主要影响其渗透性，所以裂缝就成了主要的渗流通道。
1.3 孔隙结构特征
花岗岩储层的储集空间和渗流通道可以分为一下几类：1）孔隙。
花岗岩中原生孔隙不发育，溶蚀孔隙属于次生孔隙，主要由于水流沿着断裂或裂缝渗入而形成，多为矿物溶孔，溶蚀矿物主要为斜长石和角闪石。
2）裂缝。
有岩心观察可以看出花岗岩中的裂缝类型有构造裂隙和构造-溶蚀裂隙两种，裂缝的宽度一般为0.1~0.5mm，还可以由测井资料看出宏观裂缝不发育，大多数为构造—溶蚀裂缝。
3）溶洞。
花岗岩油藏中的溶洞相对而言不是很多，但是在一些特殊的情况下也会有很多的溶洞。
4）微裂隙。
花岗岩油藏中溶洞不是很多，但裂缝是比较发育的，这些裂缝在岩石应力的影响下又会进一步形成微裂缝。
2 花岗岩储层潜在损害机理
2.1 固相侵入
花岗岩储层的裂缝微裂缝占了很大一部分，所以裂缝微裂缝对它的渗流能力起到的非常大的作用，花岗岩储层中的油大部分都是通过裂缝来进行流动的。
钻井液一般由膨润土、加重剂和混入钻井液的地层微粒组成，同时固体颗粒的粒径是在一定范围内分布。
2.2 应力敏感性损害
由前面分析可知，花岗岩储层中的裂缝微裂缝比较发育，这样的储层中裂缝在导流能力方面就起着重要的作用，如果花岗岩储层中发生应力敏感损害这样的话，储层中的微裂缝就会在压差作用下合在一起，储层中油流就会很难通过甚至无法通过。
2.3 水锁损害
有前面的研究可以看出，花岗岩储层中溶洞不是很发育，孔隙也相对不发育，但是储层中的裂缝微裂缝是比较发育的，经研究表明水锁对花岗岩储层的损害就是对其中大量发育的裂缝的损害。
3 花岗岩储层保护技术
3.1 欠平衡钻井技术
目前欠平衡钻井技术是保护花岗岩储层的最好的方式，如果能把非直井开采技术和欠平衡钻井技术相结合，这样以来就可以穿过更多的储层来更好的提高单井的产量。
3.2 低压屏蔽暂堵技术
由于各个地区的地层特征不尽相同，所以要根据现场的情况选择最佳的钻井方式来达到保护储层的目的。
如果要选择欠平衡钻井，就要在全部的开采过程中都使用欠平衡钻井开采，钻完井后要采用裸眼完井方式完井，完井后就可以投入生产；同样如果要采用低压屏蔽封堵技术，最好使用套管射孔完井方式完井，这样有利于后期的酸化压裂等增产措施。
4 结论
1）由以上的研究可以得出，花岗岩储层岩性致密、低孔低渗、裂缝发育且为储层中主要的渗流通道，花岗岩储层类型主要是裂缝型。
2）钻井液固体颗粒侵入损害、储层岩石应力敏感的伤害、储层中的流体和酸性液体造成的损害、钻井液流速过快造成的损害为花岗岩储层的主要损害类型。
3）欠平衡钻井技术和低压屏蔽暂堵技术为保护花岗岩储层的主要技术，相对而言欠平衡钻井技术对花岗岩储层更好，但是还要根据现场情况和地层特征选择最佳的钻井方式。
参考文献：
[1] 邱树立.D块稠油油藏兴隆台油层兴Ⅱ组储层物性特征[EB/
OL].云南化工,2017(12).
收稿日期：2017-11-29
作者简介：张磊，西安石油大学。
花岗岩储层损害机理及保护技术
张 磊
（西安石油大学，陕西 西安 710065）
摘 要：通过扫描电镜、铸体薄片等技术，对花岗岩储层的岩性特征、物性特征和它的损害机理等做了系统
全面的分析，探讨了花岗岩油藏的保护方法。
关键词：花岗岩储层；储层损害；欠平衡钻井
中图分类号：TE258 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）01-199-01。