油层伤害 原理、模拟、评价和防治PDF电子书下载

1地层伤害概述 1

1.1概要 1

1.2引言 1

1.3常见的地层伤害问题、因素和机理 2

1.4认识和防治地层伤害的研究组 4

1.5本书的目的 4

参考文献 4

2含油地层的矿物学和矿物敏感性 9

2.1概要 9

2.2引言 9

2.3含油地层的成因 9

2.4沉积岩的组成 9

2.5含油地层的组成 10

2.6沉积地层的矿物敏感性 12

2.7粘土膨胀机理 17

2.8粘土膨胀模型 19

2.9渗透性排斥压力 20

2.10吸水速率 20

2.11粘土膨胀系数 22

2.12粘土膨胀过程中的含水量 22

2.13与时间相关的粘土膨胀系数 23

2.14膨胀引起的孔隙度下降 25

2.15膨胀引起的渗透率下降 26

2.16讨论和归纳 27

2.17结论 28

2.18粘土含量的图示法 28

2.19 Hayatdavoudi水化指数（HHI） 29

参考文献 30

3含油气地层的岩石学特征及结构 34

3.1概要 34

3.2引言 34

3.3岩石学特征 34

3.4组构和结构 34

3.5孔隙度 35

3.6球形孔隙空间近似法 35

3.7过流面积 37

3.8迂曲度 37

3.9孔隙的连通性 37

3.10孔隙和孔喉大小展布 38

3.11结构参数 42

参考文献 43

4岩石物理学——流体函数和参数 46

4.1概要 46

4.2引言 46

4.3润湿性反转 46

4.4端点饱和度 49

4.5流动函数的变化：毛细管压力和相对渗透率 50

参考文献 53

5渗透率关系 56

5.1概要 56

5.2引言 56

5.3卡曼—科泽尼（Carman-Kozeny）水力管模型 56

5.4引入流动单元概念的卡曼—科泽尼（Carman-Kozeny）修正方程 58

5.5因沉积作用造成蚀变的孔隙介质的Carman-Kozeny修正方程 58

5.6流动效率概念 59

5.7堵塞与非堵塞平行通道模型 61

5.8多参数回归模型 64

5.9网络模型 64

5.10改进的Fair-Hatch方程 64

5.10.1幂律流动单元方程 65

5.10.2溶解和沉淀作用对孔隙度和渗透率的影响 65

5.10.3沉积／溶解作用和应力对孔隙度和渗透率的影响 66

5.10.4温度对孔隙度和渗透率的影响 66

5.11练习 67

参考文献 67

6表征储集岩的仪器和实验室技术 72

6.1概要 72

6.2引言 72

6.3地层评价 72

6.4 X射线衍射（XRD） 74

6.5 X射线CT扫描（XRCT） 75

6.6 X射线荧光镜检查 76

6.7扫描电子显微镜（SEM） 76

6.8薄片岩石学（TSP） 76

6.9岩石图像分析（PIA） 77

6.10偏振光显微镜（PLM） 77

6.11核磁共振波谱法（NMR） 77

6.12声波技术 78

6.13阳离子交换能力（CEC） 78

6.14 ξ电位 81

6.15润湿性 82

6.16矿物的量化 84

参考文献 86

7孔隙介质中的多相、多物质传输 91

7.1概要 91

7.2孔隙介质中的多相、多物质系统 91

7.3多物质、多相宏观传输方程 94

7.4练习 97

参考文献 97

8孔隙介质中的颗粒作用 99

8.1概要 99

8.2引言 99

8.3颗粒作用 100

8.3.1作用在颗粒上的力 102

8.4孔隙骨架中颗粒作用的速率方程 104

8.5练习 112

参考文献 113

9孔隙介质中的晶体生长和结垢 116

9.1概要 116

9.2引言 116

9.3无机沉淀 116

9.4有机沉淀 117

9.5结晶 117

9.6颗粒的成核、生长和溶解 117

9.7结晶动力学 121

9.8颗粒在溶液中的生长与溶解 123

9.9孔隙表面的结垢和溶解 124

9.10溶解和沉淀引起的晶面位移 126

参考文献 126

10单相流细粒运移和粘土膨胀伤害 131

10.1概要 131

10.2引言 131

10.3薄片代数模型 131

10.3.1模型公式的建立 131

10.3.2典型情况的诊断方程 136

10.4隔舱串联常微分模型 139

10.5简化的偏微分模型 141

10.6堵塞—未堵塞平行路径偏微分模型 142

10.7考虑粘土质地层膨胀和内源、外源颗粒的模型 146

10.8实验数据的模型辅助分析 150

10.8.1 Wojtanowicz等人的模型的应用 150

10.8.2 Cernansky和Siroky模型的应用 152

10.8.3 Gruesbeck和Collins模型的应用 156

参考文献 164

11两相流细粒运移产生的地层伤害 167

11.1概要 167

11.2引言 167

11.3公式建立 167

11.4流体与物质传递 169

11.4.1流体饱和度和压力的确定 170

11.4.2各相物质浓度的确定 172

11.5润湿性反转和颗粒界面传递 173

11.6孔隙介质中的颗粒滞留 173

11.6.1表面沉淀 173

11.6.2孔喉堵塞 173

11.6.3胶质移动 174

11.6.4水动力移动 175

11.6.5孔隙度和渗透率变化 175

11.7注入面滤饼的形成 175

11.8实验数据的模型辅助分析 175

11.8.1地层细粒运移造成的伤害 176

11.8.2颗粒侵入伤害 177

11.8.3泥浆滤失伤害 178

参考文献 181

12泥饼滤失：机理、参数与模拟 183

12.1概要 183

12.2引言 183

12.3不可压缩泥饼滤失 185

12.3.1线性滤饼模型 185

12.3.2径向滤饼模型 190

12.3.3模型参数和诊断图的确定 193

12.3.4应用 196

12.3.5结论 201

12.3.6包括细粒侵入的可压缩泥饼滤失 201

12.3.7径向滤失公式的建立 202

12.3.8线性滤失公式的建立 204

12.3.9压力—流量关系式 205

12.3.10颗粒沉淀速率 207

12.3.11孔隙度和渗透率关系式 208

12.3.12厚度平均的流体压力和滤饼厚度 208

12.3.13结论 216

参考文献 218

13无机结垢和地球化学地层伤害 223

13.1概要 223

13.2引言 223

13.3地球化学现象——分类，公式化，模拟及软件 225

13.4多孔介质中的反应 226

13.4.1水相反应 226

13.4.2矿物反应 227

13.4.3离子交换和吸附反应 228

13.5地球化学建模 230

13.5.1水物质形成模型 231

13.5.2地球化学模拟——反演和正演 232

13.5.3反应—传输地球化学模拟 233

13.6岩石—流体化学平衡的图形描述 233

13.6.1饱和指数或矿物稳定性图表 233

13.6.2活性—活性图 234

13.6.3 pe-pH图 236

13.6.4地球化学模型辅助的固体矿物分析——水相相互作用和作图 236

13.6.5矿物表征和分析 237

13.6.6水分析 237

13.6.7饱和指数图 238

13.6.8 pe-pH图 246

参考文献 256

14有机沉淀造成的地层伤害 261

14.1概要 261

14.2引言 261

14.3沥青质油的特征 262

14.4重质有机沉淀的机理 267

14.5沥青质和蜡的相态及其沉淀包络线 268

14.6沥青质的吸附 272

14.7单相沥青质沉淀地层伤害的经验代数模型 281

14.8单相沥青质诱发地层伤害的简化解析模型 284

14.9单相沥青质沉淀的堵塞和非堵塞通道模型 290

14.10沥青质和石蜡同时沉淀的双相、双重孔隙模型 293

14.10.1模型的考虑 293

14.10.2孔隙度和渗透率的关系 294

14.10.3关于流体和物质运移的描述 296

14.10.4相变 298

14.11有机沉淀的单孔隙双相模型 299

14.11.1公式表述 300

14.11.2实验室数据的模型辅助分析 303

参考文献 307

15地层伤害的室内评价 315

15.1概要 315

15.2引言 315

15.2.1油藏中地层伤害的基本作用 316

15.2.2油藏配伍流体的选择 316

15.2.3地层伤害测试实验装置 316

15.2.4专用岩心夹持器 319

15.3室内地层伤害试验指南和程序 322

15.3.1推荐的室内地层伤害试验的操作 322

15.3.2岩心流动试验 328

15.4地层伤害问题的室内评价方法 328

15.5液堵问题 328

15.6泥浆伤害问题 329

15.7钻井液——潜在伤害与伤害消除的评价 329

15.8水力压裂液评价 332

15.9修井和注入流体评价 332

15.10修井伤害和补救化学剂评价 334

15.11孔隙介质中细粒水动力脱离的临界隙间流速和pH值 334

15.12实验室到井筒的标配 338

15.13室内试验确定潜在地层伤害 339

15.13.1岩相分析 339

15.13.2试验研究的重点与设计 341

参考文献 358

16模拟软件的开发 362

16.1概要 362

16.2引言 362

16.3基本模型方程描述 363

16.4地层伤害模型的数值解 365

16.5常微分方程 366

16.5.1实例1：Wojtanowicz等人的细粒运移模型 366

16.5.2实例2：Cernansky和Siroky的细粒运移模型 366

16.5.3实例3：Civan的无细粒侵入不可压缩滤饼模型 367

16.5.4实例4：Civan的有细粒侵入可压缩滤饼模型 368

16.6偏微分方程 368

16.6.1有限差分法 368

16.6.2一阶导数 369

16.6.3二阶导数 370

16.6.4实例5：Civan和Engler的泥浆滤失侵入模型 371

参考文献 376

17室内和现场试验的模型辅助分析与解释 379

17.1概要 379

17.2引言 379

17.3测量误差 380

17.3.1随机误差 380

17.3.2系统误差 381

17.3.3误差分析——传播、影响和估算 381

17.4敏感性分析——稳定性与条件性 384

17.5模型的确认、改进和参数估算 385

17.5.1试验系统 386

17.5.2等价方程 386

17.5.3用线性化模型进行参数估算 386

17.5.4参数识别的历史拟合 388

17.5.5敏感性分析 389

17.6模拟确定潜在地层伤害 389

17.6.1地层矿物和盐水 389

17.6.2潜在地层伤害 397

17.6.3碱驱 410

参考文献 416

18钻井液滤失与固体侵入及滤饼形成 423

18.1概要 423

18.2引言 423

18.3简化的单相钻井液滤液侵入模型 426

18.4两相流井筒钻井液侵入和滤饼形成模型 429

参考文献 434

19注水井的注入能力 436

19.1概要 436

19.2引言 436

19.3注入能力比 437

19.4区分内部和外部滤失过程的模型 438

19.4.1过渡时间 438

19.4.2内部滤失模型 439

19.4.3外部滤失模型 441

19.4.4滤失系数 442

19.5注水能力试验的诊断型曲线 443

19.6现场应用模型 444

19.7兼顾内部和外部滤失的模型 446

参考文献 446

20油藏砂粒运移和砾石充填伤害：应力诱发地层伤害，出砂趋势、预测与防治 449

20.1概要 449

20.2引言 449

20.3防砂 450

20.4砾石设计标准 452

20.5出砂条件预测 454

20.6大量出砂模型 457

20.7砾石充填中的砂粒滞留 462

参考文献 463

21结垢造成的地层伤害 465

21.1概要 465

21.2引言 465

21.3硫沉淀模型 465

21.3.1天然气中硫溶解度 466

21.3.2近井硫沉淀模型的建立 466

21.4油藏模拟预测硫沉淀 467

21.5碳酸钙沉淀模型 468

参考文献 470

22地层伤害的现场诊断与测量 475

22.1概要 475

22.2引言 475

22.3油田地层伤害的诊断与评价 475

22.4拟伤害与地层伤害 477

22.5地层伤害度量指标 478

22.5.1表皮系数 478

22.5.2渗透率变化指数（PVI） 479

22.5.3粘度变化指数（VVI） 479

22.5.4伤害比（DR） 479

22.6流动效率 481

22.7伤害深度 483

22.8模型辅助的表皮系数估计 483

22.9利用不稳定试井资料对近井渗透率变化进行模型辅助分析 483

22.10确定和监测地层伤害影响的连续实时序列分析 486

22.11地层伤害专家系统 489

参考文献 489

23地层伤害的控制与补救 491

23.1概要 491

23.2引言 491

23.3处理液的选择 493

23.4粘土稳定性 493

23.4.1无机阳离子（IC） 494

23.4.2阳离子无机聚合物（CIP） 494

23.4.3阳离子有机聚合物（COP） 494

23.4.4低聚物 495

23.5 pH值缓冲溶液 496

23.6粘土和粉砂细粒 496

23.7细菌伤害 497

23.8无机结垢 497

23.9有机沉淀 498

23.10有机与无机混合沉淀 498

23.11完井液与原油乳化液造成的地层伤害 498

23.12润湿性反转、乳化液和水堵 498

23.13高温热处理 498

23.14水力压裂油藏改造 499

23.15小结 499

参考文献 501

单位换算表 505