[教育]油藏描述-第八章--油藏流體描述

1、,第八章　油藏流體描述,第一節(jié) 流體性質(zhì)第二節(jié)　滲流特征第三節(jié)　油藏儲層能量第四節(jié)　油層損害,,第八章　油藏流體描述,一、流體性質(zhì)二、對油氣水樣品的取樣要求三、綜合描述,第一節(jié) 流體性質(zhì)研究,(一)原油性質(zhì) 主要描述其化學(xué)組成及性質(zhì)。1．原油的化學(xué)組成 描述下列各元素，及各元素重量占原油總重量的百分數(shù)。(1) 主要元素包括： 碳(C)元素 氫(H)元素 氧(O)元素 硫(S

2、)元素 氮(N)元素,(2) 微量元素包括 釩(V)元素 鎳(Ni)元素 鐵(Fe)元素 鈷(CO)元素 鎂(Mg)元素 鈣(Ca)元素 鋁(AI)元素,一、流體性質(zhì),2．原油的餾分 原油的餾分是指在不同溫度下蒸餾出來的產(chǎn)品。含碳數(shù)少的原油烴餾分多，質(zhì)量好，因此原油的餾分常作為評價石油質(zhì)量的標志之一，一般原油主要描述： 初餾點、205℃餾量、300℃前餾量

3、、終餾點 汽油餾分 煤油餾分 輕柴油餾分 重柴油餾分 潤滑油餾分,大慶：汽油(130℃前) 4.2%　　　煤油(130～240℃) 9.9%　　　輕柴油(240～350℃) 14.5%　　　重質(zhì)油(350～500℃) 29.7%　　　減壓渣油 41.7%勝利：汽油（200℃前） 7%　　　輕柴油(200～350℃) 18%

4、　　　重質(zhì)油(350～525℃) 30%　　　減壓渣油 45%,3．原油的組分 指組成原油的物質(zhì)成分。根據(jù)原油在有機溶劑的溶解、吸附等性質(zhì)的不同，可以分離出不同的組分，即油質(zhì)、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。 石油組分的描述：描述油質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)各組分在原油中所占的重量百分比。油質(zhì)：溶于石油醚不被硅膠吸附的部分。膠質(zhì)：溶于小分子正構(gòu)烷烴(C5-C7)和苯的物質(zhì)。瀝青質(zhì)：不溶于小分子正構(gòu)烷烴(C5-C7)

5、溶于苯的物質(zhì)。,4．原油的物理性質(zhì)(1)地面原油的物理性質(zhì)。 原油的顏色 密度，g／cm3 粘度，mPa·s 凝固點，℃ 含蠟量，% 含硫量，%,(2)地層中原油的物理性質(zhì)。 飽和壓力，MPa 地層原油粘度，mPa·s 原始油氣比，m3/t 溶解系數(shù)，m3/t·MPa 地層原油密度，g／cm3 原油

6、體積系數(shù) 原油壓縮系數(shù)，1／MPa,5.原油分類原油分類表┌────┬────┬────┬────┬────┬────────────────┐│油藏流體│地面狀態(tài)│氣油比 │氣 體 │液體密度│典型的組成(摩爾%) ││ │ │(m3／m3) │相對密度│(g／m3 )├─┬──┬──┬──┬──┬──┤│ │ │

7、 │(對空氣)│ │C1 │C2 │C3 │C4 │C5 │C6+ │├────┼────┼────┼────┼────┼─┼──┼──┼──┼──┼──┤│揮發(fā)油或│桔黃- │630～350│0．65～ │0．825～│64│7．5│4.7 │4．1│3．0│16.7││高收縮油│淺綠色液│ │ 0．85 │ 0．780│ │ │ │ │ │ │├

8、────┼────┼────┼────┼────┼─┼──┼──┼──┼──┼──┤│黑油或 │ 暗褐- │35～350 │ │0．876～│49│2．8│1．9│1．6│1．2│43.5││低收縮油│黑色液體│ │ │ 0．825│ │ │ │ │ │ │├────┼────┼────┼────┼────┼─┼──┼──┼──┼──┼──┤│重 油

9、 │黑色稠液│基本無氣│ │1．00～ │20│3．0│2．0│2．0│2．0│71 ││ │ │ │ │0．909 │ │ │ │ │ │ │├────┼────┼────┼────┼────┼─┼──┼──┼──┼──┼──┤│柏 油 │黑色物質(zhì)│ 粘 度 │ │＞1．000│ │ │

10、 │ │ │90 ││ │ │>10000CP│ │ │ │ │ │ │ │以上│└────┴────┴────┴────┴────┴─┴──┴──┴──┴──┴──┘,(二)天然氣性質(zhì) 1．天然氣的組分 天然氣主要為碳氫化合物所組成的氣體，天然氣性質(zhì)主要描述下述各組分所占的百分含量： (1)烴類氣體：

11、 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷及己烷以上氣體,(2)非烴氣體： 氮氣 二氧化碳 硫化氫 氫 惰性氣體,2.天然氣分類(1) 按天然氣的烴類組成分類,(井口條件為：101.325kPa，20℃),(2)按硫化氫組分含量分類┌──────┬───────┬──────┬───────┐│類 型 │硫化氫含量(%) │類 型 │

12、硫化氫含量(%) │├──────┼───────┼──────┼───────┤│ 硫化氫型氣│ ＞70 │微硫化氫型氣│>O，＜0.5 ││高硫化氫型氣│ 2～70 │無硫化氫型氣│ 不 含 ││低硫化氫型氣│ 0.5～2 │ │ │└──────┴───────┴──────┴───────┘,(3)

13、根據(jù)相態(tài)分類： 游離氣：呈氣態(tài)，能獨立運移、聚集。 溶解氣：天然氣溶解于液相的石油或水中，液相是氣的存在體和載體。 吸附氣：氣體分子被固體表面分子所吸引，在吸附體表面形成多層分子組成的凝縮彈性氣體膜。此種氣體膜的氣就是吸附氣，它失去了自由運移的能力。,(三)油氣田水性質(zhì)1.油氣田水的化學(xué)成分 (1)陽離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、H+、Fe2+。 (2)陰離子：CI-、SO42-、CO

14、32-、HCO3-。 (3)微量元素：I、Br、B、Ba、Sr、F等。,2.油田水的物理性質(zhì) (1)相對密度：一般＞1； (2)粘度：油田水粘度一般>O.001mPa·s； (3)溫度； (4)顏色； (5)透明度； (6)硬度：水中鈣、鎂離子的總濃度；,3.總礦化度 表示水中所含鹽類的多少，以水中各種離子、分子、鹽類及膠體的總含量來表示，稱為總礦化度。單位

15、 g／l或 mg/l，或 ppm 。 總礦化度 ＜1 g/l 為淡水 1～50 g/l 為礦化水 ＞50 g/l 為鹵水,4.油田水分類 油田水分類方法很多，目前各油田主要采用蘇林分類方法。該方法主要根據(jù)水中Na+ 或Cl-最后和其它離子化合生成的鹽類來定名。具體標準為：,(四) 流體性質(zhì)非均質(zhì)性 陸相斷塊油田由于地質(zhì)背景復(fù)雜，流體性質(zhì)的非均質(zhì)性較強，常常

16、表現(xiàn)為同一油組或小層內(nèi)原油性質(zhì)各項參數(shù)變化快，變化范圍大，地層水總礦化度變化復(fù)雜的特點。因此，描述流體性質(zhì)非均質(zhì)性對油田生產(chǎn)很有意義。 根據(jù)資料的豐富程度，可按不同規(guī)模分層分斷塊計算流體參數(shù)的平均值、變異系數(shù)、突進系數(shù)和級差。,(1) 變異系數(shù)C樣品標準偏差與粘度平均值的比值,式中 C——變異系數(shù)； μi ——第i個樣品粘度值； μ ——i個樣品粘度平均值；,(2)突進系數(shù)(非均質(zhì)系數(shù)) 最大

17、粘度值與平均粘度值的比值。(3)級差 最大粘度值與最小粘度值的比值。(4)非均質(zhì)性分類,二、對油、氣、水樣品的取樣要求(1) 同一油田各不同層位都應(yīng)有代表性的合格樣品。(2) 同一層位在油田不同部位(斷塊)要有代表性的合格樣品。(3) 油田投入開發(fā)后仍應(yīng)連續(xù)取樣，以了解不同時期油、氣、水性質(zhì)的變化。(4) 在油水過渡帶應(yīng)對地面原油加密取樣。(5) 應(yīng)在地層壓力高于飽和壓力條件下取得代表性的樣品，也即應(yīng)在油井試采初期

18、取樣。,三、綜合描述1. 在油氣水單個樣品分析化驗基礎(chǔ)上，分區(qū)、分層把油氣水有關(guān)性質(zhì)整理成表(內(nèi)容及格式如下)。表中數(shù)據(jù)可采用樣品平均值，也可采用區(qū)間值(最小值-最大值)及一般值。原油性質(zhì)統(tǒng)計表┌──┬──┬────┬─────┬───┬───┬───┬──────┐│斷塊│層位│ 密度 │ 粘 度 │含蠟量│凝固點│含硫量│膠質(zhì)＋瀝青質(zhì)││ │ │(g／cm3 )│(50℃mPa·s)│ (%

19、) │ (C) │ (%) │ (%)　 │└──┴──┴────┴─────┴───┴───┴───┴──────┘地層原油性質(zhì)統(tǒng)計表┌──┬──┬────┬───┬────┬───┬──────┬────┬────┐│斷塊│層位│ 密度 │ 粘度│體積系數(shù)│收縮率│ 溶解系數(shù) │壓縮系數(shù)│原始油氣││　　│　　│(g／cm3 )│(mPa·s)│　　　　│ (％) │(m3/m3

20、3;mPa)　│(l／MPa)│ (m3/t)│└──┴──┴────┴───┴────┴───┴──────┴────┴────┘天然氣性質(zhì)統(tǒng)計表┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬────┐│斷塊│層位│甲烷│乙烷│丙烷│丁烷│氮氣│二氧化碳││ │ │(％)│(％)│(％)│(％)│(％)│ (％) │└──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴────┘油田水性質(zhì)統(tǒng)計表┌──┬──┬──

21、──┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬────┐│斷塊│層位│K+ + Na+ │Ca2+ │ Mg2+ │HCO3- │ Cl- │ SO42- │ CO32- │總礦化度││ │ │(mg／l) │(mg/l)│(mg/l)│(mg/l)│(mg/l)│(mg/l)│(mg/l)│(mg／l) │└──┴──┴────┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴────┘,2.按層位編

22、制油、氣、水性質(zhì)平面等值線圖，描述油、氣、水性質(zhì)在平面上的變化。3.根據(jù)剖面上原油性質(zhì)的分布狀況，描述原油性質(zhì)在垂向上的變化，尤其要注意油水接觸面附近的變化。,某油田孔二段II油組原油密度等值圖,第二節(jié)　滲流特征一、油藏儲層潤濕性二、油藏儲層毛細管壓力三、油藏儲層相滲透率,實際油藏中不只含油，它總是以油、水兩相，或油、氣、水三相同時存在于儲油巖石孔隙中。儲油巖石是一比面極大的多孔介質(zhì)，因此流體與巖石接觸面積極大。這時儲油巖石與流

23、體的界面現(xiàn)象就不可忽略，界面張力、選擇性潤濕、毛細管現(xiàn)象都需要研究。 油藏描述中需要研究以下滲流特征：　　(1) 巖石表面潤濕性　　(2)毛細管壓力　　(3)相對滲透率,一、油藏儲層潤濕性　　油藏儲油巖石潤濕性，直接影響到石油采收率。一般水濕巖石無水采收率高；油濕巖石，無水采收率較低?！　∮筒貎τ蛶r石潤濕性測定方法很多，歸納起來為兩類：一類是直接法，即直接測定巖石表面上的流體（油或水）滴的接觸角；另一類是間接

24、法，即間接測量而獲得巖石的潤濕性。間接法中有自吸入法、吸附法和離心法。,1. 直接法(接觸角法)　　直接測定油水對固體表面的潤濕角度，再根據(jù)潤濕性判斷標準確定巖石潤濕性。,潤濕性判斷標準,水,油,固體,2. 吸附法　　吸附法是利用水溶性的染料(甲基藍)在水濕砂子表面吸附，不在油濕砂子表面上吸附的特性來測巖石表面潤濕的一種半定量方法。 甲基藍被吸附的量用比色計測定，然后與標準的水濕或油濕樣品的吸附量相比較，來判別所測樣品的潤濕

25、性。,3. 離心法　　離心法是應(yīng)用高速離心機測定巖樣吸人和排替兩個過程的毛細管壓力曲線，然后根據(jù)毛細管壓力曲線下的面積比值來確定儲油巖石的潤濕性質(zhì)。巖石潤濕指數(shù)為： 　　W=lg(A1/A2)式中　A1 巖樣吸入過程毛細管 壓力曲線下的面積；　　　A2 巖樣排替過程毛細管 壓力曲線下的面積。 W > 0：水濕　　W < 0：油濕　　W = 0：中性,A1>

26、A2親水毛細管力曲線　　　　A1<A2親油毛細管力曲線,A1,A1,,A2,,A2,4.自吸入法 在毛管壓力作用下，潤濕流體具有自發(fā)吸入巖石孔隙中并排驅(qū)其中非潤濕流體的特性。 通過測量并比較油藏巖石在殘余油狀態(tài)下，毛細管自吸油（或自吸水）的數(shù)量和水驅(qū)替排油量（或油驅(qū)替排水量），可以判別油藏巖石對油（水）的潤濕性。,吸油儀、吸水儀,(1) 油驅(qū)(或巖心飽和實驗油)(2) 自吸水排油 排油量Vo1,計算水潤濕

27、指數(shù)Ww,Ww 水潤濕指數(shù)Vo1 巖樣自吸水排油量，mL；Vo2 巖樣水驅(qū)排油量，mL。,(3) 水驅(qū) 排油量Vo2,(4) 自吸油排水 排水量Vw1 (5) 二次油驅(qū) 排水量Vw2,Wo 油潤濕指數(shù)Vw1 巖樣自吸油排水量，mLVw2 巖樣油驅(qū)排水量，mL,計算油潤濕指數(shù)Wo,(6) 潤濕性判別 I = Ww - WoI 相對潤濕指數(shù)Ww 水潤濕指數(shù)Wo 油潤濕指數(shù),自吸法潤濕性判

28、別表,二、油藏儲層毛細管壓力　　由于油藏儲層孔隙實際是具微小孔隙的多孔介質(zhì)，因此可以視為一個毛細管系統(tǒng)。在毛細管系統(tǒng)中界面張力、潤濕性都可以毛細管壓力來度量，所以油藏儲層的毛細管壓力是很關(guān)鍵的一個參數(shù)?！　∫话悴捎冒霛B隔板法、壓汞法和離心法來測試巖心樣品的毛細管壓力?！　』驹恚簬r心飽和濕相流體，當外加壓力克服某毛管喉道的毛管力時，非濕相進入該孔隙，將其中的濕相驅(qū)出。,1.半滲隔板法優(yōu)點：比較接近油藏實際情況，測量精度較高，可

29、以作為　　　其它方法的對比標準。缺點：測試時間長，測定壓力范圍小，不適合低滲巖石。,1-巖心室；2-半滲隔板；3-計量管半滲隔板法測毛管力曲線裝置示意圖,,實驗從最小壓力逐級升高，隨著驅(qū)替壓力加大，非濕相氣將通過越來越細的喉道，把越來越多的水從其中排出。 測定時，每達一個預(yù)定壓力值，需待系統(tǒng)穩(wěn)定后，才可進行一次讀數(shù)，依此類推，直到預(yù)定最高壓力為止。 最后，可獲得一系列壓力值及相應(yīng)的累積排出水體積。根據(jù)排出的水體積及巖樣最初

30、飽和水的體積Vp，可計算出每個壓力點的含水飽和度：,式中：Sw—濕相(水)飽和度； Vp—巖樣孔隙體積(最初巖樣飽和濕相(水)體積)； ∑Vw—累計排出濕相(水)體積。根據(jù)所測資料，即可繪制出壓力和飽和度曲線。,2.壓汞法特點：測定壓力范圍大、測定速度快，適合于高、中、低滲　　　透率巖石。缺點：非濕相是水銀，與油藏實際流體相差較大，并且水銀　　　有毒，巖樣被污染而不能重復(fù)使用，操作也不安全。,3.離心法

31、原理：利用離心機產(chǎn)生的離心力代替外加的排驅(qū)壓力實現(xiàn)非濕相驅(qū)替濕相過程的一種測量毛管力的方法。優(yōu)點：兼有半滲隔板法和壓汞法兩者的優(yōu)點，測定速度快，所采用的流體又接近油藏實際，所測得的毛管力曲線與半滲隔板法測的曲線吻合較好。缺點：測試壓力范圍較?。辉O(shè)備較復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理量大。,三、油藏儲層相滲透率 　穩(wěn)定法：將經(jīng)過抽提烘干已飽和水(油)的巖心放入巖心夾持器內(nèi)，測定單一水(油)相的滲透率。然后用兩個恒速微量泵以不同的排量分別使水和油流

32、過巖心。當巖樣進、出口兩端的油水流量相等時，表明巖心中兩相的流動已達到穩(wěn)定狀態(tài)，由壓力傳感器測出巖樣兩端的壓差，由油水計量器測量油和水的流量，完成一次測試。然后，改變泵人巖心的油水比例，即相應(yīng)地改變了巖心中的油水飽和度，多次重復(fù)上述測試過程，便可獲得一系列油、水流量和相應(yīng)的壓差值，代入公式可算出油和水各相的相滲透率。,一、原始地層壓力及壓力梯度二、油、氣層壓力系統(tǒng)三、正常壓力及異常壓力,第三節(jié) 油藏儲層能量,1. 原始地層壓力

33、 地層在原始條件下所測得的地層壓力為原始地層壓力，通常是一個新油氣田上第一口探井所測得的壓力數(shù)值代表該油氣層的原始地層壓力。,一、原始地層壓力及壓力梯度,2．原始地層壓力的確定 (1)實測法 新油氣田第一口井射孔誘噴后，下入井底壓力計，關(guān)井待油氣層壓力恢復(fù)穩(wěn)定后所測得的油氣層中部壓力數(shù)值即為原始地層壓力。,(2)試井法 油氣田投產(chǎn)不久可根據(jù)不穩(wěn)定試井資料作出壓力恢復(fù)曲線，求得原始油氣層壓力。,(3)作圖法

34、 同一水動力系統(tǒng)的油氣層是一個連通體，油氣層壓力一般隨著油氣層海拔高度的增加而降低，原始油氣層壓力與中部海拔高度的關(guān)系基本上為一直線，可用直線公式表示：P = A + BH式中 P——原始油氣層壓力，MPa； H——油氣層中部海拔，m； A——直線的截距； B——直線的斜率。 在一個水動力系統(tǒng)中，只要有兩個不同海拔的原始壓力數(shù)據(jù)，即可作出該水動力系統(tǒng)的原始壓力與海拔的關(guān)系圖，求出A和B，再利用

35、上述公式便可推算不同海拔的原始油氣層壓力。,3．壓力梯度 壓力梯度是指同一油氣藏中海拔高程每相差1m的壓力變化值。 一般為定值0.01MPa/m或1MPa/100m。,(1)壓力梯度確定方法 ①壓力資料少時，用兩個不同海拔高程的原始油氣層壓力值，求油氣層的壓力梯度。 計算公式為： Dp=(P2-P1)/(h2-h1)式中 Dp ——壓力梯度，MPa／m； P1、P2——分別為1、2

36、井的原始油氣藏壓力，MPa； h1，h2——分別為1、2井的油氣層中部海拔高度，m。,②壓力資料多時，繪制壓力梯度圖，精確確定油氣層壓力梯度。 做法：在不同深度測得油、氣、水層的原始地層壓力，將所測得的壓力與相對應(yīng)的深度在算術(shù)座標紙上所繪制的相關(guān)線為壓力梯度線(同一壓力系統(tǒng)所做的相關(guān)線為一直線)。從圖上可直接確定壓力梯度。,(2) 壓力梯度的應(yīng)用 已知油氣藏的壓力梯度，可預(yù)測新鉆井的油氣層壓力。公式如下：

37、 px＝pl + (hx-h1)Dp式中 Px——新井的油氣層靜止壓力，MPa； P1——老井的油氣層靜止壓力，MPa； hx——新井的油、氣層中部海拔高度，m； h1——老井的油、氣層中部海拔高度，m； Dp——油、氣層壓力梯度，MPa／m。,1．壓力系統(tǒng) 壓力系統(tǒng)是指在油氣田的垂直方向或水平方向上，流體壓力能相互傳遞和相互影響的范圍，又稱水動力系統(tǒng)。 不同壓力系統(tǒng)

38、流體壓力不能互相影響。 一個壓力系統(tǒng)可包括多個油氣層。 同一個油氣層可分成多個獨立的壓力系統(tǒng)。,二、油、氣層壓力系統(tǒng),2. 壓力系統(tǒng)的劃分 在一個油氣田內(nèi)劃為同一個壓力系統(tǒng)的油氣層必須符合下列條件：(1) 處同一構(gòu)造單元、儲層縱橫向連通性較好；(2) 油氣層各處的原始折算壓力相等；(3) 各油氣層壓力梯度曲線互相重合；(4) 依靠天然能量開采時，各井壓降速度基本一致， 各井同期測得的靜壓數(shù)值大體相

39、等。,3．壓力系統(tǒng)識別 地質(zhì)條件分析 油氣層分為不同壓力系統(tǒng)的主要因素是： 油氣層的巖性變化和構(gòu)造條件引起的封隔作用。 ① 斷層的分隔、封閉條件； ② 儲層間具一定厚度、比較穩(wěn)定分布的隔層； ③ 區(qū)域性不整合面； ④ 儲層巖性、物性橫向上的急劇相變。,(2) 利用油氣層壓力資料 壓力資料是鑒別壓力系統(tǒng)最直接而又可靠的資料，利用壓力資料研究: ① 油田內(nèi)各油氣層的原始折算壓

40、力； ② 各井靜壓數(shù)值及壓降速度； ③ 各井各層或同層不同部位各井的壓力梯度曲線。 將原始折算壓力相等(近)，壓力梯度曲線相互重合的層劃為同一壓力系統(tǒng)。 一個油田可以有一個或多個壓力系統(tǒng)。,(3) 利用井間干擾試驗資料 井間干擾是觀察某些井(觀察井)由于鄰井(激動井)采液量或井底壓力改變時，所引起的壓力的變化，要描述激動井采液量改變情況及各觀察井的壓力變化情況。如果觀察井的壓力隨激動井的開采條件變

41、化而相應(yīng)變化時，證明為同一壓力系統(tǒng)。,1．壓力系數(shù) 油氣藏原始油層壓力與相同埋深的靜水柱壓力的比值為壓力系數(shù)。可用下式求?。?ap=100p0/H式中 ap——壓力系數(shù)； P0——原始油氣層壓力，MPa； H——油氣層深度，m。 一般實際工作中，計算靜水柱壓力時，地層水密度常采用l.0g／cm3 (1000Kg/m3),三、正常壓力及異常壓力,2．正常壓力 正常壓力的油

42、氣層，其原始地層壓力大致和所處深度的靜水柱壓力相當。壓力系數(shù)一般為0.9～1.2。 3．異常壓力(1) 異常高壓油氣層 壓力系數(shù)超過1.2的油氣層為異常高壓油氣層。(2) 異常低壓油氣層 壓力系數(shù)<O.9的油氣層為異常低壓油氣層。,(3) 壓力異常的原因分析： ① 構(gòu)造作用造成的壓力異常 a．地層的剝蝕作用 由于剝蝕作用使深埋的封閉含水(油、氣)層上升，在上升過程中該含水(油、氣)層中的原始流體壓

43、力保持不變時，對這個較淺的深度來說，其壓力就顯得異常高；若當剝蝕過程中，壓力下降的速度超過上覆負荷壓力降低的速度時,則會產(chǎn)生異常低壓。,b．構(gòu)造斷裂作用 當儲層與地面供水區(qū)連通時為正常壓力，而后由于受斷層切割，有些部分沿斷層面上升或下降，與不滲透層接觸而被封閉起來，地層中仍保持原來的壓力，致使上升部分形成高壓異常，而下降部分形成低壓異常，此外，由于斷層作用使高、低壓油氣層串通可造成壓力異常。,② 成巖作用造成的壓力異常

44、在成巖過程中，泥頁巖的欠壓實作用、蒙脫石的脫水作用，都可能造成壓力異常。 a．壓實不平衡引起的異常高壓 當泥頁巖和臨近的砂巖處于封閉狀態(tài)時，在上覆沉積物的壓力作用下，泥頁巖的頂部底部由于快速失水收縮并固結(jié)，阻止內(nèi)部了水的排出，形成泥頁巖欠壓實，導(dǎo)致異常高壓。,b．蒙脫石的脫水作用 隨著埋藏深度加大和地層溫度升高，當達到蒙脫石脫水門限時，蒙脫石將釋放出大量的晶格間水和吸附水，并向伊利石轉(zhuǎn)化。若地層處于封閉狀態(tài)，蒙脫石所釋

45、放的水就會增加孔隙流體的壓力，使地層出現(xiàn)高壓異常。,③ 其它原因造成的壓力異常 a．油氣產(chǎn)生和運移； b. 地層溫度增高； c．巖層的膠結(jié)作用； d．儲層內(nèi)的生物化學(xué)作用。,第四節(jié) 油層損害一、油層傷害與保護概述二、儲層潛在敏感性三、油層傷害描述四、油層傷害的預(yù)防,1. 油層傷害 所謂油層傷害是指油層鉆開后，到石油開采完整個過程中，由于外來流體及固相物質(zhì)侵入后，引起油層巖石及其孔隙空間和流體發(fā)生物理、化學(xué)變化,

46、導(dǎo)致孔隙空間改變、滲透率降低和滲流阻力增加、油井產(chǎn)量降低的過程。,一、油層傷害與保護概述,2.油層傷害的危害 油層傷害是使油田減產(chǎn)的一個重要原因。導(dǎo)致油田產(chǎn)量下降，油田減產(chǎn)，甚至停產(chǎn)。3. 何時會發(fā)生油層傷害　　鉆井　　　　完井　　射孔　　中途測試　　增產(chǎn)改造　　注液　　開采 鉆開油層后，每個環(huán)節(jié)都可能造成油層傷害。所以油層保護是貫穿于整個開發(fā)過程中的一個系統(tǒng)工程。,4. 油層傷害的主要原因 油層傷害的主要

47、原因是固相物質(zhì)堵塞孔隙通道使油層巖石性質(zhì)和流體性質(zhì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致油層滲透率下降，流體滲流阻力增加。這必然導(dǎo)致油田產(chǎn)量下降，油田減產(chǎn)，甚至停產(chǎn)。,儲層傷害程度主要受以下因素的影響：油層巖石礦物組成、巖石孔隙度、滲透率、界面性質(zhì)以及油層中流體性質(zhì)。 有些油層巖石礦物，容易在外來流體作用下發(fā)生物理變化、化學(xué)變化和物理化學(xué)變化。,二、儲層潛在敏感性,1.油層巖石礦物組成對儲層的影響(1)粘土礦物對儲層的影響 粘土礦物是含水

48、層狀構(gòu)造的硅酸鹽礦物及含水的非晶質(zhì)硅酸鹽礦物的總稱。 絕大部分油氣儲集層中都含有粘土礦物。 由于粘土礦物易水化膨脹和分散運移，當外來液體的礦化度比地層水低，并且流體的運移速度較快時，它們就水化、膨脹和分散運移堵塞油氣層，從而導(dǎo)致油氣產(chǎn)量下降。,a.粘土礦物類型 碎屑巖儲層中常見的粘土礦物主要有4種類型：蒙脫石、伊利石、綠泥石、高嶺石，此外還存在混層礦物。 蒙脫石：晶層間只靠分子間力結(jié)合，結(jié)合力弱，水分子易

49、進入層間，而且表面積大，陽離子交換容量高，屬于易水化膨脹分散礦物，它的存在對儲層水敏性的影響最大。 伊利石：總表面較小，不易晶層膨脹，但降解的伊利石，由于K+被其它水化的離子取代，水分子仍可進入晶層，而引起膨脹，對儲層水敏性影響低于蒙脫石。,綠泥石：層間作用力較強，比表面積小，不易水化膨脹，但是降解綠泥石也可發(fā)生膨脹，對儲層水敏性影響較小。 高嶺石：晶層間以氫鍵連接，引力強，顆粒大，表面積小，陽離子交換容量低，水化作用極

50、弱，高嶺石對儲層水敏性的影響不大。 常見粘土礦物的水敏性強弱影響順序為： 蒙脫石 > 伊利石 > 綠泥石 > 高嶺石。,常見粘土礦物單體形態(tài)、在孔隙中存在形式及潛在傷害如下表。,常見粘土礦物的基本存在形式及潛在損害────┬────────────┬───────────┬─────────粘土類型│單 體 形 態(tài) │在孔隙中的存在形式 │潛 在 損 害

51、────┼────────────┼───────────┼─────────蒙脫石 │蜂窩狀、網(wǎng)狀、片狀、絮狀│薄膜襯墊式分布在粒表 │水化膨脹，分散運移────┼────────────┼───────────┼─────────伊利石 │片狀、絲狀、毛發(fā)狀 │充填于粒間或分布在粒表│水化膨脹分散運移， │　　　　　　　　　 │　　　　　　　　　　　│增大束縛水飽和度　────┼──

52、──────────┼───────────┼─────────綠泥石 │葉片狀、疊層狀、絨球狀、│充填在粒間，常與石英、│運移，酸敏 　　　 │針葉狀　　　　　　　　　│高嶺石共生　　　　　　│　　　　　 ────┼────────────┼───────────┼─────────高嶺石 │蠕蟲狀、書頁狀雜亂分布 │分布在粒間，少量在粒表│微粒運移，堵塞孔喉────┴──────────

53、──┴───────────┴─────────,混層礦物常見的多是由膨脹層和非膨脹層組成，如蒙脫石／伊利石和蒙脫石／綠泥石就是最常見的混層粘土礦物。 蒙脫石／伊利石混層礦物既可以由蒙脫石晶層膨脹作用造成的損害，也可以因伊利石易分散運移所造成的傷害。 蒙脫石／綠泥石混層礦物除了因蒙脫石晶層的膨脹作用造成油層傷害外，還可以由綠泥石的酸敏作用造成油氣層的傷害。,b.粘土礦物含量 粘土礦物含量是研究油層潛在傷害的一個重

54、要指標，粘土總量越高，由粘土造成的潛在傷害就越大。但是，粘土礦物對油層潛在傷害，并不完全取決于粘土總量，而與粘土礦物在油層中分布狀態(tài)、在孔隙中存在形式和種類亦有很大關(guān)系。,c.粘土礦物在油層中產(chǎn)狀與形態(tài) 粘土礦物在油層中產(chǎn)狀和形態(tài)不同對油層傷害的程度也不同。 有些儲層粘土礦物含量非常高（＞15%），但它是以紋層狀頁巖存在，或是以顆粒狀作為巖石的部分存在，這些粘土礦物不能與油層中流體發(fā)生充分的接觸，因此對油層傷害不很大。

55、 有些油層盡管粘土礦物含量不很高（＜10%），但這些粘土礦物分布在孔隙中，與孔隙中流體接觸面積較大，因而易受到流體性質(zhì)影響，造成對油層的嚴重傷害。,粘土礦物在孔隙中存在形式通常有兩種：一種是粘土礦物在骨架顆粒表面形成包被或呈薄膜襯墊狀，以這種形態(tài)存在的粘土礦物易與外來不配伍流體充分接觸而嚴重影響油層滲透性。粘土礦物的另一種存在形態(tài)是孔隙充填式，以這種形式存在的粘土礦物可以是疏松的填隙物，或聚結(jié)成一定粒度的顆粒，在孔隙流體的高速

56、作用下，運移而堵塞喉道，影響油層滲透性。,粘土礦物對儲層的影響總結(jié) 粘土礦物類型：不同類型粘土礦物對儲層傷害程度不同，蒙脫石>伊利石>綠泥石>高嶺石 粘土礦物含量：粘土礦物含量高對儲層傷害大些 粘土礦物在油層中產(chǎn)狀與形態(tài)：薄膜式分布在巖石顆粒表面或填充在孔隙中對儲層傷害較大，以紋層狀頁巖存在或是以顆粒狀作為巖石的部分存在的粘土礦物對儲層傷害較小,(2)非粘土礦物 除粘土礦物外，有許多非粘

57、土礦物也是使油層受到傷害敏感性礦物a.速敏性礦物 粒徑小于37um的非粘土礦物微粒，只要在孔壁上團結(jié)不緊，均有可能在高速流體作用下發(fā)生運移，堵塞喉道，引起滲透率降低。 石英、長石、方解石、白云石、云母、鐵方解石、鐵白云石等。,b.鹽酸敏性礦物 一些較易溶于酸的含鐵礦物對HCl及含氧量高的流體較為敏感。 鐵方解石、鐵白云石、菱鐵礦、赤鐵礦等。,c.氫氟酸敏性礦物 一些高含鈣和鎂的礦物對HF較為敏感

58、。 方解石、白云石、鈣長石、鈣沸石等。 石英、長石、粘土等。,d.堿敏性礦物 隱晶質(zhì)類石英和蛋白石可溶于強堿，并在一定的條件下形成硅凝膠，堵塞油氣通道，造成油層傷害。,各類自生礦物對油層損害及預(yù)防措施┌─────┬───────┬───────┬────┬────┬────┬──────┬──────┐│自生礦物 │所含元素或成分│產(chǎn) 狀 │敏感性 │潛在問題│ 不適合 │適合系統(tǒng)

59、│補救措施 │├─┬───┼───────┼───────┼────┼────┼────┼──────┼──────┤│粘│蒙脫石│Na，Mg，Ca,Al │充填式，薄膜式│水敏性 │膨脹 │淡水 │氯化鉀 │HCl或HF酸化 ││土│ │St，OH，（Fe）│ │ │ │ │ │

60、 ││礦├───┼───────┼───────┼────┼────┼────┼──────┼──────┤│物│伊／蒙│K，Na，Mg， │充填式，襯里式│水敏性 │膨脹 │淡水 │氯化鉀 │HCl或HF酸化 ││ │混層 │CaAl，Si,OH │ │ │ │ │ │ ││ ├

61、───┼───────┼───────┼────┼────┼────┼──────┼──────┤│ │伊利石│K，Si，Al,OH │充填式，襯里式│速敏性 │阻礙 │淡水 │氯化鉀 │HCl或HF酸化 ││ ├───┼───────┼───────┼────┼────┼────┼──────┼──────┤│ │高嶺石│AI，Si,OH │充填式 │速敏性 │遷移

62、│高速水 │低流速 │粘土穩(wěn)定劑 ││ ├───┼───────┼───────┼────┼────┼────┼──────┼──────┤│ │綠泥石│Mg，F(xiàn)e，Si， │充填式．襯里式│HCl酸 │Fe(OH)2 │ 富氧 │鐵的螯合劑 │HCl/HF， ││ │ │ Al,OH │ │敏性 │ 沉淀 │PH＞3.5 │ 凈

63、化劑 │ 有機酸 │├─┼───┼───────┼───────┼────┼────┼────┼──────┼──────┤│非│方解石│CaCO3 │充填，連晶 │HF酸敏性│鈣的氯化│氫氟酸 │ │HCl酸化 ││粘├───┼───────┤ │ │物沉淀 │ │ │

64、 ││土│白云石│CaCO3 ，MgCO3 │ │ │ │ │ │ ││礦├───┼───────┤ │ │ │ │ │ ││物│鐵 │CaCO3 ，MgCO3 │

65、 │ │ │ │ │ ││ │白云石│ FeCO3 │ │ │ │ │ │ ││ ├───┼───────┼───────┼────┼────┼────┼──────┼──────┤│ │黃鐵礦│FeS2

66、 │充填 │HCl │Fe(OH)2 │鐵的 │ │HCI／HF酸化 ││ │ │ │ │酸敏性 │ │ 螯合劑│ │ ││ ├───┼───────┼───────┼────┼────┼────┼──────┼──────┤│ │石

67、英 │SiO2 │加大邊，充填 │ │細粒遷移│ │ 氫氟酸 │ 壓裂 │└─┴───┴───────┴───────┴────┴────┴────┴──────┴──────┘,2.油層孔滲與界面性質(zhì) 油層孔滲與界面性質(zhì)也是引起油層傷害的一個潛在因素。 低孔滲比高中孔滲更易于引發(fā)油層傷害； 比面大比比面小的易于引發(fā)油層傷害；

68、 親水性巖石比親油性巖石易于引發(fā)油層傷害。,3.油層流體性質(zhì) 高礦化度地層水對淡水的侵入引發(fā)油層傷害要大些。 若原油中的蠟及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，在外來液下，易形成有機垢；與酸化液反應(yīng)更易形成酸渣。,1.水敏(1) 概念 水敏是指當與儲層不配伍的外來流體進入儲層后，引起粘土礦物膨脹、分散、遷移、堵塞，導(dǎo)致儲層滲透率下降的現(xiàn)象。(2) 描述內(nèi)容 繪制儲層(油層、小層)水敏強度評價圖； 指出儲層水