純化油田低滲透砂巖油藏解除水鎖傷害研究

王 建

西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都 610500

中石化勝利石油管理局石油開發(fā)中心，山東 東營 257000

封衛(wèi)強(qiáng)

(中石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101)

袁浩仁

(中石化勝利石油管理局石油開發(fā)中心，山東 東營 257000)

純化油田低滲透砂巖油藏解除水鎖傷害研究

王 建

西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都 610500

中石化勝利石油管理局石油開發(fā)中心，山東 東營 257000

封衛(wèi)強(qiáng)

(中石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101)

袁浩仁

(中石化勝利石油管理局石油開發(fā)中心，山東 東營 257000)

水鎖傷害是影響高效開發(fā)純化低滲透油藏重要的因素之一。根據(jù)純化低滲透砂巖油藏的特點，進(jìn)行水鎖傷害室內(nèi)評價試驗，對解除水鎖傷害措施進(jìn)行了探討。研究表明，增加驅(qū)動壓力和使用表面活性劑后油藏滲透率恢復(fù)率較低，解除水鎖傷害效果較差，而利用HCY水鎖解除劑后油藏滲透率恢復(fù)率高(達(dá)85%以上)，解除水鎖傷害效果好。

純化油田；砂巖油藏；解水鎖技術(shù)；恢復(fù)率

低滲透砂巖油藏極易受到外來水的傷害，一種是毛細(xì)管力制約的水鎖傷害，一種是粘土礦物水侵造成的水敏傷害，并且上述2種傷害是相伴相生的[1-3]。低滲透、特低滲透儲層由于供流體自由流動的孔吼較小，表皮壓降往往很大，所以更容易受到水鎖傷害[4]。純化油田的低滲透砂巖油藏滲透率(1～10)×10-3μm2，縱向上發(fā)育多套含油層系，各層系又細(xì)分為多個含油小層，層間滲透率差異大，非均質(zhì)嚴(yán)重，層間矛盾突出。該油田的低滲透砂巖油藏平均主流喉道半徑小于2.47μm，平均喉道半徑在0.059～1.052μm之間，平均孔隙直徑為10～50μm，且隨著孔隙度、滲透率的降低，微孔有增加的趨勢。該類油藏在油水井作業(yè)過程中，水基壓井液、洗井液等外來流體濾入地層極易造成水鎖傷害，造成油井的產(chǎn)量大幅度下降甚至不出油，極大地影響了采收率的提高。為此，筆者針對純化油田低滲透砂巖油藏解水鎖技術(shù)進(jìn)行了探討。

1 水鎖傷害室內(nèi)評價試驗

圖1 水鎖傷害試驗程序圖

試驗介質(zhì)選用2% NH4Cl溶液和中性煤油，為了防止驅(qū)替介質(zhì)中固相顆粒造成傷害，均用0.22μm濾膜過濾2遍。試驗用標(biāo)準(zhǔn)巖心取自純化油田目的層取芯井直徑為2.5cm、滲透率為(1～10)×10-3μm2。

通過建立試驗方法定量分析低滲透油田水鎖傷害程度，利用低滲透巖心開展了室內(nèi)物模試驗。試驗結(jié)果如表1所示。

室內(nèi)試驗表明，對所取巖心經(jīng)過處理后油測初始滲透率，反通8PV水溶液，對油相滲透率將產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害。表1中巖心滲透率傷害幅度較大(平均54.5%)，煤油的驅(qū)動壓力也高，是水鎖前流動壓力的2.8倍，表2中巖心滲透率傷害幅度較小(平均9.9%)，煤油的驅(qū)動壓力相對較低，是水鎖前流動壓力的1.7倍。從2組試驗數(shù)據(jù)可看出，不管巖心滲透率產(chǎn)生怎樣幅度的傷害，煤油的流動壓力都大幅度提高，降低了油相的滲流能力，在油井生產(chǎn)中，表現(xiàn)為油量降低或不出油。

表1 低滲透砂巖油藏巖心水鎖傷害表

2 解除水鎖傷害措施

2.1增加驅(qū)動壓力

按照建立的實驗室水鎖傷害定量分析方法，首先使巖心產(chǎn)生水鎖傷害，然后依次增加煤油的驅(qū)替壓力，由此了解水鎖傷害的解除情況。試驗結(jié)果表明，巖心初始滲透率為1.36×10-3μm2(驅(qū)動壓力為0.3MPa)，當(dāng)驅(qū)動壓力依次增大為0.93、2.67、4.27和5.59MPa時，測得油相滲透率分別為0.46、0.34、0.31、0.34×10-3μm2，說明巖心水鎖傷害后通過增大驅(qū)替壓力不能有效地解除水鎖傷害。其主要原因是在毛細(xì)管中，當(dāng)非潤濕相(油相)驅(qū)替潤濕相(水相)時，潤濕相將對非潤濕相產(chǎn)生一附加毛細(xì)管阻力，當(dāng)增大的驅(qū)替壓力不能克服毛細(xì)管阻力時，將很難形成有效驅(qū)動[1]。因此，對油相滲透率來說，巖心滲透率恢復(fù)程度很低。

2.2使用表面活性劑

根據(jù)表面活性劑化學(xué)特性可知，表面活性劑可以有效降低水膜與巖壁的界面張力，從而減輕水鎖造成的傷害。根據(jù)制定的試驗評價方法，對油田范圍內(nèi)常用的表面活性劑進(jìn)行了解除水鎖傷害評價試驗，試驗結(jié)果如表2所示。

表2 表面活性劑解除水鎖傷害試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，油田常用的表面活性劑能不同程度的降低水鎖傷害，但滲透率恢復(fù)率較低(滲透率恢復(fù)率在34.3%～62.8%)時，不能有效地解除水鎖傷害。分析認(rèn)為，由于水的滲入，巖心孔道中呈兩相共流狀態(tài)，不連續(xù)相形成乳狀液，其在通過巖心孔隙的喉道處時會產(chǎn)生乳狀液堵塞阻力，也就是水鎖傷害的另一種表現(xiàn)形式——賈敏效應(yīng)[1]。欲使油相驅(qū)動水相而流向井筒，就必須克服乳狀液堵塞阻力。如果產(chǎn)層的能力不足以克服乳狀液堵塞阻力，就不能把水段塞驅(qū)開而造成損害。表面活性劑不能有效地降低乳狀液堵塞形成的阻力，所以不能有效地解除水鎖傷害。

2.3使用HCY水鎖解除劑

研制的HCY水鎖解除劑主要由低分子烴類和添加劑組成，主要性能指標(biāo)如下：表面張力≤23mN/m；界面張力<0.01mN/m 。

根據(jù)制定的試驗評價方法，對HCY水鎖解除劑進(jìn)行了解除水鎖傷害評價試驗。試驗結(jié)果如表3所示。

表3 HCY解除水鎖傷害試驗結(jié)果

由室內(nèi)巖心模擬試驗可知，4組巖心水鎖后滲透率大幅度降低，滲透率傷害率在43%～55%。其中4號巖心水鎖后滲透率下降幅度最大，由水鎖前滲透率1.29×10-3μm2降到了0.58×10-3μm2，滲透率傷害率為55%。經(jīng)過HCY 解水鎖后，4組巖心滲透率都得到了大幅的恢復(fù)，滲透率恢復(fù)率在85%以上，其中2號巖心滲透率恢復(fù)率最高，達(dá)到了90.5%。這主要是HCY水鎖解除劑界面張力較低(<0.01mN/m)，與油水具有較好的互溶性，在通過巖心時，能較好的消除潤濕相對非潤濕相產(chǎn)生的毛細(xì)管阻力和乳狀液堵塞阻力，因此能夠有效地解除水鎖傷害。

2008～2009年，利用HCY水鎖解除劑對純化油田的8口井進(jìn)行解水鎖傷害試驗，現(xiàn)場施工成功率100%，8口井累增油9050t，效果顯著(見表4)。

表4 純化低滲透油藏解水鎖效果統(tǒng)計表

3 結(jié) 論

建立低滲透砂巖油藏試驗評價方法，定量分析了室內(nèi)低滲透油田巖心水鎖傷害。巖心產(chǎn)生水鎖傷害后，將增大油相驅(qū)動壓力，降低油井產(chǎn)量。通過增加驅(qū)動壓力和使用表面活性劑后油藏滲透率恢復(fù)率較低，解除水鎖傷害效果較差。研制的HCY水鎖解除劑針對純化油田水鎖傷害有良好的效果，現(xiàn)場應(yīng)用后取得了較好的效果。解除水鎖只是一種補(bǔ)救措施，其根本應(yīng)從鉆井、作業(yè)、洗井等施工中做到時刻保護(hù)油層，避免入井液進(jìn)入油層，造成油層的污染。

[1]李克向.保護(hù)油氣層鉆井完井技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[2]張紹槐, 羅平亞.保護(hù)儲集層技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1993.

[3]羅英俊.開發(fā)生產(chǎn)過程中的油氣層保護(hù)技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996.

[4]廖銳全,徐永高, 胡雪濱. 水鎖效應(yīng)對低滲透儲層的損害及抑制和解除方法[J]. 天然氣工業(yè),2002 ,22 (6) :87-89.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.08.017

TE258.2

A

1673-1409(2011)08-0054-03