作业或生产压差引起的油气层损害

作业或生产压差太大可能造成如下几方面的损害。

4．6．1．1　微粒运移产生速敏损害

大多数油气层都含有一些细小矿物颗粒，它们的成分是黏土、非晶质硅、石英、长石、云母和碳酸盐岩石等，其粒径小于37μm，是可运移微粒的潜在物源。这些微粒在流体流动作用下发生运移，并且单个或多个颗粒在孔喉处发生堵塞，造成油气层渗透率下降，这就是微粒运移损害（图4－41）。使油气层微粒开始运移的流体速度称临界流速。只有流速超过临界流速后，微粒才能运移，发生堵塞。由于油气层中流体流速的大小直接受生产压差的影响，即在相同的油气层条件下，一般生产压差越大，相应地流体产出或注入速度就越大，因此，虽然微粒运移是由流速过大引起的，但其根源却是生产压差过大造成的。

图4－41　微粒运移堵塞示意图

临界流速与以下因素有关：

（1）油气层的成岩性、胶结性和微粒粒径；

（2）孔隙几何形状和流道表面粗糙度；

（3）岩石和微粒的润湿性；

（4）液体的离子强度和pH值；

（5）界面张力和流体粘滞力；

（6）温度影响。

影响微粒运移并引起堵塞的因素有：

（1）颗粒级配和颗粒浓度是影响颗粒堵塞的主要因素，当颗粒粒径接近于孔隙直径的1／3到1／2时，颗粒很容易形成堵塞；颗粒浓度越大，越容易形成堵塞。

（2）孔壁越粗糙，孔道弯曲度越大，微粒碰撞孔壁越易发生，颗粒堵塞孔道的可能性越大；

（3）流体流速（生产压差）越高，不仅越易发生颗粒堵塞，而且形成堵塞的强度越大；

（4）流速方向不同，对微粒运移堵塞也有影响。

对于采油井，由于流体是从油气层往井眼中流动，因此当井壁附近发生微粒运移后，一些微粒可通过孔道排到井眼，一些微粒仅在近井地带造成堵塞。而对注水井，情况恰好相反，流体是从井眼往油气层中流动，在井壁附近产生的微粒运移不仅在井壁附近产生堵塞，而且会造成油气层深部颗粒的沉积堵塞。

4．6．1．2　油气层流体产生无机和有机沉淀物造成损害

油气层流体在采出过程中，必须具有一定的生产压差，这就会引起近井地带的地层压力低于油气层的原始地层压力，从而形成无机和有机沉淀物而堵塞油气层，产生结垢损害。此时，生成无机和有机垢可能与流体不配伍时产生的垢相同，但是，垢形成的机理却不相同。压力降低时的结垢机理为：

（1）无机垢的形成是由于油层压力的下降，它的流体中气体不断脱出，在脱气之前，油层中的CO2以一定比例分配在油、水两相之中，脱气之后CO2就分配在油、气、水三相中，使得水相中的CO2量大大减小，CO2的减少可使地层水的pH值升高，这将有利于地层水中的HCO3－解离，使平衡向浓度增加的方向移动，促使更多的CaCO3沉淀生成。

（2）有机垢的生成是因油气层压力降低，使原油中的轻质组分和溶解气挥发，使蜡在原油中的溶解度降低，促使石蜡沉积，造成堵塞。

4．6．1．3　产生应力敏感性损害

油气层岩石在井下受到上覆岩石压力（pV）和孔隙流体压力（即地层压力pR）的共同作用。上覆岩石压力仅与埋藏深度和上覆岩石的密度有关，对于某点岩石而言，上覆岩石压力可以认为是恒定的。油气层压力则与油气井的开采压差和时间有关，随着开采的进行，由于生产压差的作用使油气层压力下降。这样岩石的有效应力（σ＝pV－pR）就增加，使孔隙流道被压缩，尤其是裂缝－孔隙型流道更为明显，导致油气层渗透率下降而造成应力敏感性损害。影响应力敏感性损害的因素是压差、油气层自身的能量和油气藏的类型。

4．6．1．4　压漏油气层造成损害

当作业的液柱压力太大时，有可能压裂油气层，使大量的作业液漏入油气层而产生损害。影响这种损害的主要因素是作业压差和地层的性质。

4．6．1．5　引起出砂和地层坍塌造成损害

当油气层较疏松时，若生产压差太大，可能引起油气层大量出砂，进而造成油气层坍塌，产生严重的损害。因此，当油气层较疏松时，在没有采取固砂措施之前，一定要控制使用适当的压力进行开采。

4．6．1．6　加深油气层损害的深度

当作业压差较大时，在高压差的作用下，进入油气层的固相量和滤液量必然较大，相应地固相损害和液相损害的深度加深，从而加大油气层损害的程度。