1、第四章 储层损害的评价方法,静态、动态敏感性实验油（水）速敏、水敏、碱敏、酸敏、应力敏感 正反向流动实验 体积流量评价 系列流体渗透率评价 酸液评价 润湿性评价 相对渗透率 离心机法毛管压力曲线快速评价,代表性岩样的选取,岩样的清洗清洗时选用酒精苯的混合液作为清洗剂，使用的仪器是索氏抽提仪。 流体的选择：流体的选择有两种：(1)选用地层水或模拟地层水，当无地层水而用有关地层水中的组成成分资料时，在室内配制模拟模拟地层水进行敏感性评价；(2)美国Berea岩心公司标准盐水。,实验仪器：岩心流动实验仪。,包括速敏、水敏、碱敏、酸敏和应力敏感性六敏实验,第一节 敏感性评价实验,CMS300： 岩芯的
2、孔、渗、饱、孔渗交汇图与应力敏感性,全尺寸岩芯测试：裂缝孔隙双重介质,裂缝分析：开度、导流能力、应力敏感性、渗透率贡献,裂缝分析：开度、导流能力、应力敏感性、渗透率贡献,图3-1 油气层保护的技术方案和作业措施,油气层的速敏性是指在钻井、测试、试油、采油、增产作业、注水等作业或生产过程中，当流体在油气层中流动时，引起油气层中微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象。,一、速敏性评价,(1)速敏概念和实验目的,目的：(1)找出临界流速，以及由速度敏感引起的油气层损害程度；(2)为以下的敏感性评价实验及其它的各种损害评价实验确定合理的实验流速提供依据。一般定为0.8倍临界流速；(3)为确定合理
3、的注采速度提供科学依据。,(2)原理及作法,测定不同流量Qi对应的渗透率Ki-1值。从注入速度与渗透率的变化关系上，判断油气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。,损害程度=(KmaxKmin)/Kmax100%,C、注意事项 a、 在实验过程中必须保持连续流动。如果中途停止流动，会使运动着的微粒在孔道处沉积，破坏微粒分布状态，即使间断后再流动也不能恢复到停止前的状态，此时表现出压力波动很大，实验资料发生矛盾或混乱的现象。 b、 对于采油井，要用煤油作实验流体，并要将煤油先经过干燥，再用白土除取其中的极性物质，然后用G5砂心漏斗过滤。对于注水井，应使用经过过滤处理的地层水（或模
4、拟地层水、标准盐水）作为实验流体。 (4)影响速敏性的因素 A、主要受岩石本身性质的影响 B、流体矿化度、离子组分、pH值等流体性质的影响Vc随注入流体矿化度的降低而降低，或者随pH值的升高而降低。如果储层具有较强的速敏性损害，应在工程中选用粘土稳定剂，控制注入或产出流体速度等预防措施。,油气层的遇淡水后渗透率降低的现象，称为水敏。目的：水敏实验的目的是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气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。,二、水敏性评价,(1)水敏概念和实验目的,(2)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
5、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。,目的：盐敏评价实验的目的是找出盐敏发生的条件，以及由盐敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。,三、盐敏性评价,(1)盐敏概念和实验目的,(2)原理及评价指标,通过向岩心注入不同矿化度等级的盐水(按地层水的化学组成配制)并测定各矿化度下岩心对盐水的渗透率。一般要作升高矿化度和降低矿化度两种盐敏评价实验。对地层水矿化度较高的油气层，由于工作液的矿化度一般不会超过地层水的矿化度，因此可以不评价矿化度升高产生的盐敏问题。评价指标同水敏性评价。,当高pH值流体进入油气层后，将造成油气层中粘土
6、矿物和硅质胶结的结构破坏(主要是粘土矿物解理和胶结物溶解后释放微粒)，从而造成油气层的堵塞损害；此外，大量的氢氧根与某些二价阳离子结合会生成不溶物，造成油气层的堵塞损害。目的：找出碱敏发生的条件，主要是临界pH值，以及由碱敏引起的油气层损害程度，为各类工作液的设计提供依据。,四、碱敏性评价,(1)碱敏性的概念和实验目的,(2)原理及评价指标,通过注入不同pH值的地层水并测定其渗透率，根据渗透率的变化来评价碱敏损害程度，找出碱敏损害发生的条件。一般从地层水的pH值开始，最后定为12。评价指标同速敏实验。,目的：研究各种酸液的酸敏程度，其本质是研究酸液与油气层的配合性，为油气层基质酸化和酸化解堵设
7、计提供依据。,五、酸敏性评价,(1)酸敏性的概念和实验目的,(2)原理及评价指标,酸敏实验包括鲜酸(一定浓度的盐酸、氢氟酸、土酸)和残酸(可用鲜酸与另一块岩心反应后制备)的敏感实验，作法为：(1) 用地层水测基础渗透率，再用煤油测出酸作用前的渗透率K1(正向)；(2) 反向注入0.51.0倍孔隙体积的酸液；(3)用煤油正向测出恢复渗透率K2。用实验所测的两个渗透率K1和K2,计算K2/K1的比值来评价酸敏程度，,六、应力敏感性评价,影响应力敏感损害的因素是：压差、油气层自身的能量和油气藏的类型。,1、实验条件 (1)该实验可用气体、中性煤油或标准盐水（质量分数8）作为实验流体。 (2)使用特制
8、的可分别控制或测量轴向和径向应力的驱替装置。 (3)用气体做实验流体时，按SY/T6385执行。 2、净围压的应力敏感性评价实验 (1)实验步骤 a、损害前液体渗透率的测定。 b、保持进口压力值不变，缓慢增加围压，使净围压依次为2.5MPa，3.5MPa，5. 0MPa，7.0MPa，9.0MPa，11MPa，15MPa，20 MPa。 c、每一压力点持续30min后，测定岩样渗透率。 d、缓慢减小围压，使净围压依次为15MPa，11MPa，9.0 MPa，7.0MPa，5.0MPa，3.5MPa，2 .5MPa。 e、每一压力点持续1h后，测定岩样渗透率。 f、所有压力点测完后关驱替泵。,(
9、2)渗透率损害系数的计算渗透率损害系数按下式计算： 式中：Dkp渗透率损害系数，MPa-1；Ki 第i个净围压下的岩样渗透率，10-3m2；Ki+1 第i+1个净围压下的岩样渗透率， 10-3m2；Pi第i个净围压值，MPa；Pi+1第i+1个净围压值，Mpa。,3、回压的应力敏感性评价实验 (1)实验步骤 a、损害前液体渗透率的测定。 b、保持上下游压差和净围压值不变，缓慢增加回压，使其依次为2.5MPa，3.5MPa，5 .0MPa，7.0MPa，9.0MPa，11MPa，15MPa，18MPa。 c、每一压力点持续30min后，按规定测定岩样渗透率。 d、缓慢减小回压，使其依次为15MP
10、a, 11MPa, 9.0MPa, 7.0MPa, 5.0MPa, 3.5MPa，2 .5MPa。 e、每一压力点持续1h后，按规定测定岩样渗透率。,(2)渗透率损害系数的计算渗透率损害系数按下式计算：式中：Dkp 渗透率损害系数，MPa-1；Ki第i个回压下的岩样渗透率， 10-3m2；Ki+1第i+1个回压下的岩样渗透率，10-3m2；Pi第i个回压值，MPa;Pi+1第i+1个回压值，MPa。,4、数据处理 (1)绘制实验曲线 a、以净围压或回压为横坐标，对应压力点的渗透率损害系数为纵坐标，绘制应力敏感曲线。 b、以净围压或回压为横坐标，对应压力点的岩样渗透率为纵坐标，绘制压力曲线。 (
11、2)确定临界应力在应力敏感曲线上，选取渗透率损害系数出现明显拐点（下降）时所对应的应力值，即为临界应力。,(3)计算渗透率损害率按下式计算应力敏感性引起的渗透率损害率：式中：Dk2应力不断增加至最高点的过程中产生的渗透率损害最大值；K1第一个应力点对应的岩样渗透率， 10-3m2；Kmin一达到临界应力后岩样渗透率的最小值， 10-3m2。按下式计算应力敏感性引起的不可逆渗透率损害率Dk3。式中：Dk3应力回复至第一个应力点后产生的渗透率损害率；K1第一个应力点对应的岩样渗透率，10-3m2；K1r应力回复至第一个应力点后的岩样渗透率，10-3m2。,应力敏感性评价指标：,第二节 工作液对油气
12、层的损害评价,一、各种仪器设备简介(模拟设备) 1、旋转剪切模拟法,优点：结构简单、经济实用、流度参数容易控制。,实验时，将处理后的岩样装入岩心夹持器中，实验流体装入高压釜，加温、加压到预定值。然后转动内筒，实验流体便在岩样端面作径向层流，它在压差作用下向岩样内滤失污染。通过调节转速，可改变岩样端面的剪切力大小。待污染完毕后取出岩样待测。,2、循环流动模拟法主要模拟钻井液在钻进过程中不断上返的循环流动状态，来实现钻井液对储层的动态污染。,步骤为：将岩样抽空饱和坡水用柴油驱替坡水并达到束缚水饱和度测定束缚水饱和度下油相渗透率将岩心夹持器插到竖筒外管的接头里，开始循环钻井液当循环速度达到设计值后，
13、打开岩心夹持器出口端的阀门开始滤失计算滤失液的体积，直到滤失液基本恒定后，停止循环测定损害的岩样K。用该装置可以评价钻井液、完井液损害程度、筛选优质钻井液、完井液；研究循环速度和喷出速度以及井筒内绝对压力、流体温度、滤失压差、井眼倾角等工程条件与储层损害的关系。,3、全尺寸动态模拟方法完全模拟钻井、完井时井内实际工作条件下储层损害过程的实验方法。它具有更完善的模拟动能。西南石油学院研制成功的DSE型HTHP全尺寸动态模拟岩心污染实验装置，便是一套动能齐全的动态模拟实验装置。 特点：能完全模拟2000m井深条件下施工时的实际情况，包括液柱压力、地层孔隙压力、上覆岩石压力、地层温度、钻井液上返循环
14、速度和钻具转速。,二、工作液的静态损害评价,该法主要利用各种静滤失实验装置测定工作液滤入岩心前后渗透率的变化，来评价工作液对油气层的损害程度并优选工作液配方。实验时，要尽可能模拟地层的温度和压力条件。Rs=(1-Kop/Ko)100%Rs值越大，损害越严重。,高温高压完井液评价技术,三、工作液的动态损害评价,在尽量模拟地层实验工况条件下，评价工作液对油气层的综合损害(包括液相和固相及添加剂对油气层的损害)，为优选损害最小的工作液和最优施工工艺参数提供科学的依据。,(1)静态与动态的区别： 动态：更能真实地模拟井下实际工况条件下工作液对油气层的损害过程；工作液损害岩样的状态为工作液处于循环或搅动
15、的运动状态；损害过程更能接近现场实际，实验结果对现场更有指导意义。 静态：工作液损害岩样时工作液是静止的。 动态损害评价与静态损害评价相比能更真实地模拟井下实际工况条件下工作流对油气层的损害过程，两者的最大差别在于工作液损害岩心时状态不同，静态评价时，工作液为静止的，而动态评价时，工作液处于循环或搅动的运动状态，显然后者的损害过程更接近现场实际，其实验结果对现场更具有指导意义。运态情况下，计算损害程度Rs仍然用式(4)，评价指标也同表1。,JHMD-II动态损害评价仪,3、实验程度及数据处理 (1)实验程度 a、选择和岩样制备评价钻井液对储层的污染程度时(或配伍性)，选用储层的天然岩样；研究钻
16、井液的配方、施工条件、分析某单一影响因素时，也可采用人工岩心。从所选择的岩心上钻取圆柱状岩塞作为实验样品。 b、测定和K测定岩样空气或氮气渗透率Ka、K和。 c、模拟原始含水饱和度先将岩要抽真空，用地层水(或模拟地层水)饱和岩样，再用煤油(或柴油)驱替地层水，使岩样中含水饱和度达到某束缚水状态。此时，岩样中的油水分布可看作与储层原始条件相似。 d、测污染前的油相正向渗透率 e、动态污染条件的确定应根据实际井的井身结构、井深、井温、地层压力、钻井液排量等来确定岩样的动态污染条件。,速度梯度一打开油层时，目的层处于钻铤部位。,温度在实际钻井中，钻井液循环温度约为储层温度的7080%，故试验温度为：
17、试验温度=储层温度(0.70.8)() 压差动态污染过程中的试验压差等于钻井液的静态水压力与地层孔隙压力之差。,时间污染时间一般取2h。但对于某些渗透性太低的岩样，则需延长污染时间，直至见到滤液流出岩样端面时为止。,f、模拟动态污染将岩样装入动态污染模拟装置，在设定的动态条件下，使钻井液反向挤入岩样进行污染。污染结束后，取出岩样并刮去反向端面形成的滤饼。 g、测污染后的油相正向渗透率 (2)数据处理 a、动滤失速度fd动滤失速度的物理意义是单位面积上单位时间的动滤失体积，它的大小反映了钻井液动滤失性能的好坏。,b、动滤失量动态条件下单位面积井壁上钻井液滤液侵入储层的体积。,c、静滤失量静态条件
18、下单位面积的井壁上钻井液滤液侵入储层的体积。,d、井壁单位面积的总滤失量,e、损害带半径(rd),f、渗透率恢复率,g、矿场评价参数 产能比(PR),堵塞比(DR) DR=1/PR 表皮系数(S),三、 用多点渗透率仪测量损害深度和损害程度,四、其它评价实验简介,其它评价实验还有体积流量评价实验、系列流体评价实验、离心法测毛管压力快速评价工作液及正反向流动实验、润湿性实验、相对渗透率曲线等实验。,3、测量方向 (1)接触角法 (2)Amott法,相应的毛细管压力Pc与水饮和度Sw关系曲线，按以下各式分别求出水、油的Amott润湿指数Iw、Io，以及Amott-Harvey的润湿指数IAH：,求
19、得的Iw、Io、IAH可用作油藏岩石润湿性的最度。 Sw：岩样自汲水量； Sw：压力驱替中替入岩样的水量； Sw：岩样自吸水油量； Sw：压力驱替中替入岩样的油量。 水湿：Iw0，IAH=0.31.0 Io0 油湿：Io0，IAH=-1.00.3 Iw0中湿：IAH=-0.30.3，Iw和Io为0或接近0。,(3)USBM法USBM：美国矿业局。根据润湿性与毛管压力曲线的下包面积之间的关系，建立了另一种评价油藏岩石润湿性的重要方法USBM法：水湿：W0油湿：W0中湿：0或接近0(即A1A2)它是用一种流体驱替另一种流体所需外力作功的多少来定量表示润湿性强弱。 (4)ACAW技术ACAW(Advanced Core Analysis for Wettability)的含义是“岩心润湿性高级分析技术)，专门用于测定实际油藏的润湿性。其内容包括：油藏取心；岩心的处理与储存；岩心的清洗；油藏润湿性的恢复；新鲜岩心与恢复原态岩心润湿性的比较。,随着技术的不断进步，油气层损害的室内评价技术也在向前发展，目前已形成了如下几个发展方向： (1)全模拟实验，如温度、压力(回压、地层压力)、剪切等； (2)多点渗透率仪的应用，由短岩心向长岩心发展； (3)小尺寸岩心向大尺寸岩心发展 (4)实验的自动化，广泛引入计算机数据采集； (5)计算机数学模拟与室内物理模拟的结合。,
