1、 油气储层地质学基础 Basis of Hydrocarbon Reservoir Geology 于兴河 教授 博士生导师 中国地质大学（北京）能源学院石油教研室 Tel: 82320109或 82321857 (O) Email: Bill Yu March 5, 2009 第八章 储层敏感性分析 Bill Yu 第一节 储层敏感性机理 第二节 储层敏感性评价 第三节 开发过程中储层性质的动态变化 March 5, 2009 2 第一节 储层敏感性机 Bill Yu z 储层损害是由储集层内部潜在损害因素及外部条件共同作用的 结果。 z 内部潜在损害因素主要指储集层的岩性、物性、孔隙结构
2、、敏 感性极流体性质等储集层固有的特征。 z 外部条件主要指的是在施工作业过程中引起储层孔隙结构及物 性的变化，使储集层受到损害的各种外界因素。 z 一般而言，储集层的敏感性是由储层岩石中含有的敏感性矿物 所引起的。敏感性矿物是指储集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。 z 常见的敏感性矿物可分为水敏性矿物、酸敏性矿物、碱敏性矿 物、盐敏性矿物及速敏性矿物等（表 8-1），与之相对应的是 层的五敏（表 8-2）。 March 5, 2009 3 第一节 储层敏感性机 表 8-1 可能损害地层的几类敏感性矿物（据张绍槐，罗平亚， 1990 Bill Y
3、u March 5, 2009 4 第一节 储层敏感性机 表 8 - 2 储层的五敏性 含义 流速增加引起渗透率下降 造成地层的损害 与地层不配伍的流体使地层中 粘土矿物变化引起的地层损害 储层在盐液作用下渗透率下降 造成地层损伤 酸液与地层酸敏矿物反应 产生沉淀使渗透率下降 碱液在地层中反应 产生沉淀使渗透率下降 Bill Yu 储层五敏 速敏性 水敏性 盐敏性 酸敏性 碱敏性 形成因素 粘结不牢固的速敏矿物在高流速下 分散、运移而堵塞孔隙和喉道 流体使地层中蒙皂石等水敏性矿物 发生膨胀、分散而导致孔隙和喉道的堵塞 盐液进入地层引起盐敏性粘土矿物的膨胀 而堵塞孔隙和喉道 盐酸或氢氟酸与含铁高
4、或含钙高的矿物 反应生成沉淀而堵塞孔隙引起渗透率降低 地层矿物与碱液发生离子交换形成水敏性矿物 或直接生成沉淀物质堵塞孔隙 March 5, 2009 5 第一节 储层敏感性机 一、储层的速敏性 Bill Yu z 储层因外来流体流动速度的变化引起地层微粒迁移，堵塞喉道，造成渗 透率下降的现象称为储层的速敏性。 z 速敏性研究的目的在于了解储层的临界流速及渗透率的变化与储层中流 体流动速度的关系。 (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。如高岭石，常呈书页状（假六方晶体的叠加堆积）
5、，晶体间结构力 较弱，常分布于骨架颗粒间而与颗粒的粘结不坚固，因而容易脱落、分 散，形成粘土微粒。 March 5, 2009 6 第一节 储层敏感性机 地层内部可迁移的微粒包括三种类型： Bill Yu 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 /蒙混层）等，水 敏性矿物在水化膨胀后，受高速 流体冲击即会发生分散迁 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 变化，引起溶解和再沉淀，
6、或入侵滤液与地层流体发生有机 垢（石蜡、沥青）和无机结垢（ CaCO3、 FeCO3、 BaSO4、 SrSO4）而堵塞孔隙喉道。 March 5, 2009 7 第一节 储层敏感性机 (二）外来流体速度对微粒迁移和孔喉堵塞的影 地层微粒堵塞孔喉通常存在三种形式： 1、细粒物质在喉道处平缓地沉积（ Smooth Deposition）； Bill Yu 2、微粒在喉道产生 “桥堵 “（ Pore Bridging），堵塞流动通道； 3、较大颗粒恰好嵌入喉道，形成 “卡堵 “（ Size Exclusion）。 当外来流体的流速过大或存在压力激烈波动时，与喉道直径较 匹配的微粒开始移动一方面这部
7、分微粒可以在喉道处形成较稳定 “桥堵 “，另一方面由于此时流速较大，成 “桥 “过程中流体对微粒的 击力也较低速时强。因此，导致岩石中的 喉道在较短时间大量地被 塞，造成多孔介质渗透能力骤然减小，此时的流速即为临界流速 8-1）。临界流速所标志的并不是微粒运移的开始，而是稳定 “桥堵 “ 的形成。 March 5, 2009 8 第一节 储层敏感性机理 流速增加将导致岩石渗 透率的大幅度降低，其渗透 率的伤害可达原始渗透率的 20-50%，甚至超过 50%。当 流速超过一定值时，启动的 微粒粒径过大，与喉道直径 不匹配，难于形成新的 “桥 堵 “，而随着流速的进一步 增加，高速流体冲击着微粒
8、和 “桥堵 “，一 部分微粒可能 被流体带出岩石，从而使渗 透率回升（图 8-1）。 图 8 1 岩石流动实验曲线 Bill Yu March 5, 2009 9 第一节 储层敏感性机理 (三）流体性质对速敏性的影响 Bill Yu 对速敏性有影响的流体性质主要为盐度、 pH值以及流体中的分 散剂，这些性质对水敏性粘土矿物的分散迁移影响较大。 z 低盐度的流体使水敏性粘土矿物水化、膨胀和分散，它们 较低的流速下便会发生迁移，并可堵塞喉道，从而导致岩 临界流速值减小；同时，由于水敏性粘土在 低盐度流体中 水化膨胀，在高速流体冲击下易于分散，这样，不仅释放 更多更细小的粘土微粒，而且释放出由粘土矿物作为胶结 的其它矿物颗粒，从而使地层微粒数量增加，使速敏性增 强。 z 分散剂对速敏性的影响与高 pH值流体相似。钻井液滤液是 强的粘土分散剂之一，由此引起的粘土分散导致的渗透率 害不容忽视。 March 5, 2009 10
