图4-3 异常低初始含水饱和度气藏的水相圈闭损害机理 5.射孔损害
射孔损害主要来自射孔枪弹爆炸的碎片、岩石破碎带、压实带。地层震动后，粘土矿物等微粒更易于失稳进入射孔孔眼（详见第六章）。 6．应力损害
油气层岩石在地下受到垂向应力（SV）、侧应力（SH ，Sh）和孔隙流体压力（即地层压力pR）的共同作用。上覆岩石产生的垂向应力仅与埋藏深度和岩石的密度有关，对于某点岩石而言，上覆岩石压力可以认为是恒定的。井眼形成后，由于岩石变形和应力的重新分布，井壁岩石的压缩和剪切膨胀可以产生应力损害。损害程度决定于井眼轨迹取向、岩石力学性质和原地应力场参数。
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，油气层压力逐渐下降，这样岩石的有效应力（σ= SV - pR）就增加，使流道被压缩，尤其是裂缝—孔隙型流道更为明显，导致油气层渗透率下降（表4-2）而造成应力敏感性损害，影响应力敏感损害的因素包括压差、油气层自身的能量和油气藏类型。
表4-2 有效应力与渗透率之间关系 不同有效应力下的渗透率，MPa/10-3μm2 样井层号 号 位 7 14 21 28 35 42 49 X1383.165.92.1.3F51 J2s 0.84 0.56 6 4 .9 9 65 9 X1314.3.1.00.0.1F60 J2s 0.092 0.055 6 3 33 2 69 8 X1314.3.1.10.0.2F59 J2s 0.19 0.13 6 2 45 9 54 9 H124.81.0.40.0.22F97 T3x 0.047 0.028 7 6 36 6 19 89
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F10H121.80.0.00.0.02T3x 0.015 0.012 5 7 1 31 93 04 23 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。此时，一定要采取防砂措施，并控制压力开采。
二、化学作用
化学作用损害包括不利的岩石—外来流体反应和地层流体—外来流体反应造成的油气层损害。 1. 岩石—流体不配伍 1）水敏性损害
若进入油气层的工作液与油气层中的水敏性矿物（如蒙脱石）不配伍时，将会引起这类矿物水化膨胀、或分散/脱落，导致油气层渗透率下降。油气层水敏性损害的规律有：（1）当油气层物性相似时，油气层中水敏性矿物含量越高，水敏性损害程度越大；（2）油气层中常见的粘土矿物对油气层水敏性损害强弱影响顺序为：蒙皂石>伊/蒙间层矿物>伊利石>高岭石、绿泥石；（3）当油气层中水敏性矿物含量及存在状态均相似时，高渗透油气层的水敏性损害比低渗油气层的水敏性损害要低些；（4）工作液的矿化度越低，引起油气层的水敏性损害越强；工作液的矿化度降低速度越大，油气层的水敏性损害越强；（5）工作液矿化度相同的情况下，含高价阳离子的成分越多，引起油气层水敏性损害的程度越弱。 2）碱敏性损害
高pH的工作液侵入油气层时，与其中的碱敏性矿物发生反应造成粘土微结构失稳、分散/脱落、新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体生成，导致油气层渗透率下降，这就是油气层碱敏性损害。油气层产生碱敏损害的原因为：（1）粘土矿物的铝氧八面体在碱性溶液作用下，使边面的负电荷增多，导致晶体间斥力增加，促进分散；（2）隐晶质石英和蛋白石等较易与氢氧化物反应生成不可溶性硅酸盐，这种硅酸盐可在适当的pH范围内形成凝胶而堵塞流道。影响油气层碱敏性损害程度的因素有：碱敏性矿物的含量、工作液pH值和侵入量，其中pH值起着重要作用，pH值越大，造成的碱敏性损害越大（表4-3）。
表4-3 碱敏性评价结果（塔里木东河塘） K? 岩层7.08.09.010.012.PH值 样 位 10?3?m2 0 0 0 0 00 K,10?3?m2 12.10.8.97.38 4.320 49 0 8 16 C2 19.40 ?K/K7,% 14.26.39.664.41 60 0 10 K,10?3?m2 10.9.48.87.35 4.912C3 10.80 2 15 4 59 9
7
7.012.27.550.0 41 9 84 K,10?3?m2 25.23.19.15.29.145 18 79 8 9 17C4 27.30 ?K/K7,% 2 8.922.39.963.2 23 6 89 注：?K表示pH值为7的渗透率与其它pH的渗透率之差。
3）酸敏性损害
油气层酸化处理后，释放大量微粒，矿物溶解释出的离子还可能再次生成沉淀，这些微粒和沉淀将堵塞油气层的流道，轻者可削弱酸化效果，重者导致酸化失败。酸化后导致油气层渗透率降低的现象就是酸敏性损害。造成酸敏性损害的无机沉淀和凝胶体有：Fe（OH）3、Fe（OH）2、CaF2、MgF2、氟硅酸盐、氟铝酸盐沉淀以及硅酸凝胶。这些沉淀和凝胶的形成与酸的浓度有关，其中大部分在酸的浓度很低时才形成沉淀。控制酸敏性损害的因素有：酸液类型和组成、酸敏性矿物含量、酸化后返排酸的时间。 4）化学剂吸附
工作液和注入流体中的聚合物及其它高分子处理剂易在岩石基块和裂缝表面的粘土矿物上吸附和滞留，由于它们具有较大的分子尺寸，从而降低了有效的流道空间，导致储层渗透率下降。对于低渗—致密油气藏，高分子化学剂吸附损害不可忽视。室内评价实验有助于筛选合适的处理剂，并且当损害发生时采用氧化剂或酶可以解除这种损害。 2.地层流体—外来流体不配伍
当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时，将会在油气层中引起沉积、乳化、或促进细菌繁殖等，最终影响储层渗透性。 1）无机垢沉积
由于外来流体与油气层流体不配伍，可形成CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrCO3、SrSO4等无机垢沉淀。影响无机垢沉淀的因素有：（1）外界液体和油气层液体中盐类的组成及浓度。一般说，当这两种液体中含有高价阳离子（如Ca2+、Ba2+、Sr2+等）和高价阴离子（如SO42-、CO32-等），且其浓度达到或超过形成沉淀的溶度积时，就可能形成无机沉淀；（2）液体的pH值，当外来液体的pH值较高时，可使HCO3-转化成CO32-离子，引起碳酸盐沉淀，同时，还可能引起Ca（OH）2等氢氧化物沉淀形成。 2）有机垢沉积
外来流体与油气层原油不配伍,可生成有机沉淀。有机沉淀主要指石蜡、沥青质及胶质在井眼附近的油气层中沉积，这样不仅可以堵塞油气层的孔道，而且还可能使油气层的润湿性发生反转，从而导致油气层渗透率下降。影响形成有机垢的因素有：（1）外来液体引起原油pH值改变而导致沉淀，高pH值的液体可促使沥青絮凝、沉积，一些含沥青的原油与酸反应形成沥青质、树脂、蜡的胶状污泥；（2）气体和低表面张力的流体侵入油气层，可促使有
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?K/K7,% 机垢的生成。（3）注入流体的冷却效应，如冬季注水、压裂酸化排量过高可能引起石蜡、沥青沉积。 3）乳状液堵塞
外来流体常含有许多化学添加剂，这些添加剂进入油气层后，可改变油水界面性能，使外来油与地层水或外来水与油气层中的油相混合，形成油或水作外相的乳状液。这样的乳状液造成的油气层损害有两方面：一方面是比孔喉尺寸大的乳状液滴堵塞孔喉，另一方面是提高流体的粘度，增加流动阻力。影响乳状液形成的因素有：（1）表面活性剂的性质和浓度；（2）微粒的存在；（3）油气层的润湿性。
3．地层流体的平衡状态破坏
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。此时垢类型可能与流体不配伍时相同，但是成垢机理却不相同。压力降低时的结垢机理为：（1）无机垢的形成，由于油层压力的下降，流体中气体不断脱出，在脱气之前，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升高，这将有利于地层水中HCO3-的解离，使平衡向CO32-浓度增加的方向移动，促使更多的CaCO3沉淀生成；（2）有机垢生成，油气层压力降低，使原油中的轻质组分和溶解气挥发，石蜡在原油中的溶解度降低，促使石蜡沉积，造成堵塞。 4．润湿性反转
岩石由水润湿变成油润湿后，造成不利的后果。原油从占据孔隙中央部分变成占据小孔隙角隅或吸附在颗粒表面，大大地减少了油的有效流道；使毛管力由原来的驱油动力变成驱油阻力。这样不但使采收率下降，而且大大地降低油气有效渗透率。油气层由水润湿转变为油润湿后，可使油相渗透率降低15%~85%。对润湿性改变起主要作用的是表面活性剂，影响润湿性反转的因素有：pH值、聚合物处理剂、无机阳离子和温度。 三、生物作用
油气层原有的细菌或者随着外来流体一起进入的细菌，在作业过程中，当油气层的环境变成适宜它们生长时，它们会很快繁殖。油田常见的细菌有硫酸盐还原菌、腐生菌、铁菌等。由于它们的新陈代谢作用，可能在三方面产生油气层损害：（1）它们繁殖很快，常以体积较大的菌落存在，这些菌落可堵塞孔道；（2）腐生菌和铁细菌都能产生聚合物粘液，这些生物聚合物粘液易于吸附并堵塞油气层；（3）细菌代谢产生CO2、H2S、S2-、OH-等，与井下和地面金属设备表面作用，可引起FeS2、CaCO3、Fe（OH）2等无机沉淀。影响细菌生长的因素为：环境条件（温度、压力、矿化度和pH值）和营养物。防止细菌损害的常用作法是在工作液和注入流体中加入氧化剂和各种杀菌剂。细菌的生物损害比较普遍，而且若发生在井间部位更难于处理，所以必须以预防为主。
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四、热力作用 1．增加损害程度
一般说油气层的温度越高，这种油气层表现出的各种敏感性的损害程度就越强，因为损害反应的速度迅速增加。温度升高，各种工作液的粘度就越低，控制滤失的能力下降，工作液的滤液就更容易进入油气层，从而导致更为严重的损害。
2．引起结垢损害
温度变化时，也可能引起无机垢和有机垢沉淀，从而造成油气层损害。此时的损害机理为：当温度降低时，使放热沉淀反应生成的沉淀物（如BaSO4）的溶解度降低，析出无机沉淀，当原油的温度低于石蜡的初凝点时，石蜡将在油气层孔道中沉积，导致有机垢的形成；当温度升高时，使吸热沉淀反应（如生成CaCO3、CaSO4的沉淀反应）更容易发生，从而有可能引起无机垢损害。
3．注蒸汽和火烧油层过程中的高温热力损害 1）矿物溶解
一般而言，随温度增加矿物的溶解度增加，只是碳酸盐矿物具有反向溶解性。长期热力开采使一些矿物溶解，原来被这些矿物所包裹的地层微粒就会释放出来。高温流体注入中，温度降低它们又可以再次沉淀析出，释放的地层微粒也能堵塞远离井筒区。 2）矿物转化
当温度超过1800C，原来的非活跃性粘土矿物可以向活跃性粘土矿物转化，这样油层的敏感性也会强化，膨胀、分散/运移更易于发生。 3）润湿性变化 室内实验表明，温度升高，储层倾向于水湿程度增大，使油相渗透率增加，且有利于石油采收率的提高。但由于油藏中一些未被蒸汽作用的部分仍可维持原来的润湿性，这样不论从宏观还是微观上讲，油藏的润湿性分布的非均质性都将显著增加。注入蒸汽和热水前缘推进不均衡，有可能使一些原油被水分割成孤立的“油区”，而这部分油难于被后续的蒸汽和热水驱替，导致油层的采收率和油相渗透率降低。
还有一种情况，当蒸汽吞吐时，热水驱使油层水湿程度增加，残余油占据孔隙中央，环绕油珠周围是直接与矿物接触的热水；随后蒸汽驱时，热水变成蒸汽，残余油又与矿物直接接触，孔隙表面为油膜覆盖，油层快速地由水湿转变为油湿。润湿性的交替变化降低油相渗透率和采收率。 4）绝对渗透率降低
在油藏岩石总体积恒定条件下，温度升高矿物颗粒的膨胀程度增加，孔喉必然得到压缩，储层渗透率下降。热应力作用还可形成破裂，增加地层微粒的活化程度，微粒释放变得更容易。
五、生产或作业时间对油气层损害的影响
生产或作业时间对油气层的损害可能产生如下两方面的影响：（1）生产或
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