（精）第8.1 储层敏感性分析.ppt

第八章 储层敏感性分析 第一节 储层敏感性机理 储层的敏感性是由储层岩石中含有的敏感性矿物所引起的。敏感性矿物是指储层中与流体接触易发生物理、化学或物理化学反应，并导致渗透率大幅下降的一类矿物，它们一般粒径很小（＜20μm），比表面积很大。 常见的敏感性矿物可分为酸敏性矿物、碱敏性矿物、盐敏性矿物、水敏性矿物及速敏性矿物等，与之相对应的是储层的五敏性。 一、储层的酸敏性 一般在酸化处理中，多用盐酸处理碳酸盐岩油层和含碳酸盐胶结物较多的砂岩油层，用土酸（盐酸和氢氟酸的混合物）处理砂岩油层（适用于碳酸盐含量较低、泥质含量较高的砂岩油层）。 对于盐酸来说，酸敏性矿物主要为含铁高的一类矿物包括绿泥石、绿泥石—蒙皂石混层矿物、海绿石、水化黑云母、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等。 对于氢氟酸来说，酸敏性矿物主要为含钙高的矿物，如方解石、白云石、钙长石、沸石类（浊沸石、钙沸石、斜钙沸石、片沸石、辉沸石等），它们与氢氟酸反应后会生成CaF2沉淀和SiO2凝胶体，从而堵塞喉道。 二、储层的碱敏性 概念：是指具有碱性（pH值大于7）的油田工作液进入储层后，与储层岩石或储层流体接触而发生反应产生沉淀，并使储层渗流能力下降的现象。 碱性工作液通常为pH值大于７的钻井液或完井液，以及化学驱中使用的碱性水。 碱敏性的机理： （1）粘土矿物在碱性工作液中发生离子交换，成为较易水化的钠型粘土，使粘土矿物的水化膨胀加剧，导致水敏性。 MH+NaOH=MNa+H2O （2）碱性工作液还会与储层矿物发生一定程度的化学反应，这些新生矿物沉积在储层中，导致其渗透率伤害。 （3）由于碱性工作液与储层矿物或储层流体不配伍，破坏了储层原有的离子平衡，产生碱垢，降低储层的渗透率。 （4）高pH值环境使矿物表面双电层斥力增加，部分与岩石基质未胶结的或胶结不好的地层微粒，将随碱性工作液运移，并在喉道处“架桥”，堵塞孔喉。 三、储层的盐敏性 概念：储层盐敏性是指储层在系列盐液中，由于粘土矿物的水化、膨胀而导致渗透率下降的现象。 临界盐度——当不同盐度的流体流经含粘土的储层时，在开始阶段，随着盐度的下降，岩样渗透率变化不大，但当盐度减小至某一临界值时，随着盐度的继续下降，渗透率将大幅度减小，此时的盐度称为临界盐度。 粘土膨胀过程可分两个阶段： 第一阶段是由表面水合能引起的，即外表面水化膨胀，粘土矿物颗粒周围形成水膜，水可由渗透效应吸附，并使粘土矿物发生膨胀。 但当溶液的盐度低至临界盐度时，膨胀使粘土片距离超过一定值（相当于4个单分子层水），表面水合能不再那么重要，而层间内表面水化膨胀（双电层排斥）成为粘土膨胀的主要作用，此时进入粘土膨胀的第二阶段。 第二阶段又被称为渗透膨胀阶段，即内表面水化阶段，粘土体积的膨胀率远远大于水化膨胀阶段，其体积膨胀率有时可达100倍以上，使得储层的渗透率急剧下降。临界盐度正是这两个过程的交点。 外表面水化膨胀是可逆的，即随着含盐度的增加渗透率基本上可以恢复，而当盐度低于临界盐度时的内表面水化膨胀是不可逆的，虽然随着含盐度的增加渗透率也会有所上升，但恢复程度很低。 四、储层的水敏性 概念：指当与地层不配伍的外来流体进入地层后，引起粘土矿物水化、膨胀、分散、迁移，从而导致渗透率不同程度地下降的现象。 储层水敏程度主要取决于储层内粘土矿物的类型及含量。 常见粘土矿物中，蒙皂石的膨胀能力最强，其次是伊利石/蒙皂石和绿泥石/蒙皂石混层矿物，而绿泥石膨胀力弱，伊利石很弱，高岭石则无膨胀性。 储层水敏性与粘土矿物的类型、含量和流体矿化度有关。储层中蒙皂石（尤其是钠蒙皂石）含量越多或水溶液矿化度越低，则水敏强度越大。 五、储层的速敏性 在储层内部，总是不同程度地存在着非常细小的微粒，这些微粒或被牢固地胶结，或呈半固结甚至松散状分布于孔壁和大颗粒之间。当外来流体流经储层时，这些微粒可在孔隙中迁移，堵塞孔隙喉道，从而造成渗透率下降。 概念：储层因外来流体流动速度的变化引起储层微粒迁移，堵塞喉道，造成渗透率下降的现象称为储层的速敏性。 （一）速敏矿物与地层微粒 速敏矿物是指在储层内，随流速增大而易于分散迁移的矿物。 高岭石、毛发状伊利石以及固结不紧的微晶石英、长石等，均为速敏性矿物。 地层内部可迁移的微粒包括三种类型： （1）储层中的粘土矿物，包括速敏性粘土矿物（高岭石、毛发状伊利石等）和水敏性粘土矿物（蒙皂石、伊利石/蒙皂石混层）等。 （2）胶结不坚固的碎屑微粒，如胶结不紧的微晶石英、长石等，常以微粒运移状堵塞孔隙喉道； （3）油层酸化处理后被释放出来的碎屑微粒，如硫酸盐矿物（石膏、重晶石、天青石）、硫铁矿、岩盐等，由于温度和压力的变化，引起溶解和再沉淀，或入侵滤液与地层流体发生有机结垢（石蜡、沥青）和无机结垢（CaCO3、