粘土膨胀控制.ppt

第三节 粘土膨胀控制 （6）注入水中外来固相颗粒堵塞 a为视吸水指数： V、V′：分别为本时间单元和上一个时间单元的月注水量；ΔP、ΔP′：分别为本时间单元和上一个时间单元的注水压差。 第三节 粘土膨胀控制 当ф′＜0.05 时，取ф′＝0.05。 损害参数测定即是分别对诊断井进行以上6项损害程度的计算，可以根据结果，来判断损害的主要因素，提出可供优选的解堵措施。 第三节 粘土膨胀控制 3.端点饱和度法 端点饱和度决定了作为流体函数的可动流体饱和度的范围。一个油-气-水系统的端点饱和度Swc、Sgt和Sor分别代表束缚水、捕获气和残余油饱和度，它们因地层伤害过程中颗粒充填结果而变化，对于有充填的颗粒（约40%），这些参数的值较大，对于无序充填的颗粒（约10%），这些值较小。他们可能与渗透率有关。然而，对于一已知类型的岩石，它们随着渗透率和孔隙度的增加而减小。例如，Collins(1996)所述，在砂岩中，束缚水饱和度随着对数渗透率的增加而减小。于是端点饱和（也称为束缚、残余或不可动）流体饱和度可近似为： 式中j为气、油或水相；r端点饱和条件；K渗透率；aj和bj为经验参数。 第三节 粘土膨胀控制 三、影响粘土膨胀的因素 1.粘土矿物的特性 （1）粘土矿物的类型 粘土矿物的类型不同，在注水过程中引起的油气层损害问题也不相同，因此含油气储层所含粘土的类型是储层损害机理的主要控制因素。 油气层中存在的粘土矿物类型常见的有：蒙皂石、高岭石、伊利石、绿泥石、伊-蒙间层和绿-蒙间层六种。虽然所列六种粘土矿物都是水铝硅酸盐，但因它们各自的矿物成分、构型、晶格取代和理化性质不同，因而与流体反应情况和引起的油层损害问题也有所差异。 第三节 粘土膨胀控制 注水过程中粘土对储层的伤害取决于：可交换阳离子（K+,Na+,Ca2+）的类型与数量；粘土矿物中的成层结构。 由于各类粘土矿物都可以与碱反应，导致粘土的负电荷增加，水敏性增强，以及溶解出的硅离子可以形成硅酸凝胶，而堵塞油气层。所以，各种粘土矿物都存在引起储层碱敏损害问题。 第三节 粘土膨胀控制 （2）粘土矿物的含量 油气层中矿物的含量增加，引起储层损害的程度一般也增加。为了定量说明岩心中粘土矿物的含量对储层损害的影响情况，有学者进行了这方面的实验研究，试验结果如下： 第三节 粘土膨胀控制 图5-19 粘土矿物含量对岩心水敏性影响 第三节 粘土膨胀控制 由表5-13和图5-19可看出，岩心中粘土矿物的含量大于0.5%时，就可以引起比较严重的水敏损害，当岩心中的粘土矿物含量达到5%时，岩心的渗透率损害程度基本上都已达到最大，再增加岩心中粘土矿物的含量，岩心渗透率损害程度增加很小。这与（Moore,1960）介绍的细砂粒岩中含水敏性粘土仅1%～4%时，若注入与粘土矿物不配伍的流体，就可能完全堵死油气通道的实验结果是一致的。 第三节 粘土膨胀控制 （3）粘土矿物的产状 粘土矿物的产状指粘土矿物在油气层岩石孔道中的存在位置，以及粘土矿物本身的聚集状态。 若粗略地划分，砂岩油层中粘土矿物的存在形式可以概括为砂粒胶结物、孔隙充填物及孔隙内衬物。以砂粒胶结物形式存在的粘土矿物一般情况下不与外界流体接触，对油气层基本不造成损害。后两种形式存在的粘土矿物，当外界流体进入油层时，几乎全部处于外界液体中，若外界液体与油层中的粘土不配伍时，粘土矿物就会发生水化膨胀和分散运移，而堵塞油气流通道，引起严重的油层损害。尤其以孔隙内衬物存在的粘土矿物引起的油层损害更为严重。 第三节 粘土膨胀控制 沈明道等（1993）对中原油田沙河街组储层岩石中的粘土矿物产状研究表明，粘土矿物与骨架颗粒的接触关系（即粘土颗粒在岩石中的存在位置）有薄膜型、栀壳型、桥接型和充填型四种；粘土矿物晶体颗粒间的接触关系（即粘土矿物在孔隙中的聚集状态）有蜂窝状、叠片支架状、叠片状、阶梯状、聚凝状、分散状和撕裂状七种。 粘土矿物产状示意图 （a） 薄膜式（b）栉壳式 （c）桥接式（d）孔隙充填式 第三节 粘土膨胀控制 2.注入水的性质 在注水开发过程中一些更普遍的离子常会在油层水中存在并在不相容的水中形成沉淀（如Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe2+、HCO3－、SO42－），在生产井和地层中形成水垢（不相容水类的混合），形成碳酸钙沉淀，地层中水垢的形成，将造成生产损失和永久性破坏，压裂酸化不能解除。