小洼油田蒸汽驅受效井堵塞機理

楊 開

( 遼河油田 金馬公司，遼寧 盤錦 124010)

注蒸汽采油是開采稠油行之有效的技術之一。但是，從實驗和現場可知，注入蒸汽對油層也造成了一定的傷害，使得實際的注蒸汽開采未能達到預想的效果。注入蒸汽液相的礦化度大大低于地層水的礦化度，造成了粘土的膨脹。特別是當低于粘土的臨界礦化度時，粘土膨脹加劇，滲透率大大降低。高速注入蒸汽容易造成微粒運移，堵塞孔道，也可造成滲透率大幅度的下降。此外，在注入大量高溫流體的熱采過程中，由于油藏內介質條件變化，容易引起瀝青質在地層中沉積，堵塞孔喉或引起巖石潤濕性反轉，致使儲層孔滲性能嚴重變差，尤其是在井眼附近，往往導致油井出現低液低產現象［1］。

筆者針對遼河油田金馬公司小洼油田汽驅井組硅質成份超標，造成近井堵塞、油井低產問題，開展該項研究。旨在通過汽驅油藏地層水物性變化實驗和近井堵塞物分析，研究汽驅油井堵塞機理，為研究有效的防治方法和適宜的解堵技術提供依據，力爭從源頭防止或減少堵塞現象產生，保證蒸汽驅項目順利開展。

1 小洼稠油油田堵塞機理分析

小洼油田隨著注汽時間的延長，生產井反復出現汽竄的現象，長期注入高溫蒸汽導致地層堵塞，油井停產。2009年在小洼油田東三段、沙三段蒸汽驅實驗區內相繼發現部分正常生產井出現低產問題，多次檢泵、注汽恢復無效。沙三段汽驅受效井發現2 口井( 洼37-30、洼37330 井)出現此情況;東三段汽驅受效井發現5 口井( 洼17-14C、洼1713C、洼1712C、洼21-15)出現此情況。后對洼38-17-12C、洼17-13C 和洼38-17-14C 等3 口井地層水質分析結果發現，2 口井硅質成份高于正常生產井。分析原因為:隨著井口溫度降低油藏中的硅質成份存留于地層中造成近井堵塞，導致油井低產低效。

1.1 小洼油田油層物性分析

1)巖石及粘土礦物成分。東三段儲集層中碎屑含量較高，平均為89.2%，巖石礦物的成熟度較低，顆粒磨圓為次圓-次尖狀，成分以石英和長石為主，石英平均含量為41.6%，長石為34.8%，巖屑為9.4%，泥質含量為13.5%。根據X 衍射、掃描電鏡等資料分析［2］，洼38 塊東三段儲層粘土礦物絕對含量平均值為13%，一般在6.5% ～24.3%，粘土礦物的相對含量以蒙脫石為主，平均含量58.1%，其次為高嶺石和伊利石，平均含量分別為20.7%、13%，綠泥石平均含量為8.2%。

儲層中的粘土礦物在注蒸汽熱采過程中，由于不穩定的蒙脫石、高嶺石在高溫、強堿性條件下易發生溶解和轉化，因此井筒附近高溫區蒙脫石、高嶺石易溶解、轉化，使疏松的儲層易出現坍塌現象，造成生產出砂、砂堵等后果。遠離油井區域，蒙脫石遇冷凝水易膨脹，高嶺石微粒易移動堵塞喉道，使儲層受到傷害，物性變差，影響開發效果。

2)油藏孔隙結構特征。東三段儲層的孔隙類型按成因可分為3 類( 圖1):原生孔隙、混生孔隙和次生孔隙。次生孔隙的特征有部分溶解、印模溶解、過量溶解、超大溶解、伸長孔隙、粒內溶解、顆粒裂縫及巖石裂縫，另外還有許多標志，如粘土邊、次生加大溶蝕、交大殘余物、孔隙帶狀發育等。

將壓汞、鑄體薄片資料進行統計分析，按照孔隙結構類型劃分標準，東三段為中滲大孔細喉不均勻型。孔隙演化既受壓實-膠結成巖作用的破壞性影響，又受到溶解作用的建設性影響。孔隙演化從顆粒堆積方式及原始孔隙度衰減開始，壓實作用減少粒間體積，膠結作用堵塞孔隙，降低了孔隙度，但不減小粒間孔隙體積。

1.2 儲層敏感性實驗分析

儲層敏感性是由儲層中敏感性礦物引起的。當油田投入開發后，外來流體進油層打破了原來的平衡狀態時，流體與敏感性礦物發生物理及化學作用而導致儲層滲透性變差。敏感性礦物包括粘土及粒徑小于37 μm 的碎屑顆粒。采用物理模型的方法，對小洼油田儲層進行了五敏實驗，結果如下:

儲層巖石速敏性: 樣品速敏性實驗表明，儲層傷害程度58.08%左右，臨界流速0.5 mL/min，儲層速敏性表現為中等偏強程度。

儲層巖石水敏性:本區儲層樣品水敏性實驗表明，粘土膨脹率為16.02%左右，儲層表現為強水敏。

儲層巖石鹽敏性:樣品鹽敏性檢測實驗表明，臨界礦化度為1 250 mg/L，儲層鹽敏性為中等偏弱程度。

儲層巖石堿敏性:樣品堿敏性檢測實驗表明，當pH 值從7 增加到13 的過程中，滲透率逐漸降低，堿敏指數為65.19%，表現為中等偏強堿敏程度。

儲層巖石酸敏性:對東三層位樣品進行了酸敏性檢測實驗，巖心孔隙度為28.8%，敏感指數為0.427，儲層表現為強酸敏。

圖1 洼38 塊東三段孔隙類型

1.3 小洼油田水質、垢樣分析

1)水質分析。對小洼油田注汽用水水質分析，結果見表1。

表1 小洼油田注汽用水水質分析

2)垢樣定性分析。2010年2月，在35429 井進行了現場采樣，取樣堵塞部位是炮槍和閥門處，垢樣普遍呈灰黑色，塊狀。使用X 射線衍射儀對垢樣成分進行了分析。通過分析可知，垢樣中含有方鐵礦、硝酸鈉、皂石{ Ca0.5( Mg，Fe)3( Si，Al)4O10( OH)2}、硝酸鈉，所含成分和化學定性分析所得結果基本一致。因此可知垢樣中含有碳酸鹽垢、硅酸鹽垢、硫化物垢、鐵垢和少量的油垢。

3)垢樣定量分析。由定性分析結果可以看出，小洼油田垢樣成份為碳酸鹽垢、硫化物垢、鐵垢，部分由硅酸鹽垢和油垢，無硫酸鹽垢。在此基礎上進一步進行垢樣定量分析，來驗證定性分析結果，并對各種垢成份進行定量，結果見表2。

表2 小洼油田垢樣定量分析表

由表2 可見，小洼油田結垢垢樣成份復雜，主要含有碳酸鹽垢，另外含有少量的硫化物垢，硅酸鹽垢、鐵垢及油垢。

通過小洼油層敏感性分析、水質分析及垢樣分析并結合小洼油田的地質情況可知試驗區油藏的堵塞機理主要為結垢堵塞，并有一定的瀝青質堵塞。

2 結論

1)注入蒸汽液相與地層原生水不配伍。注入蒸汽液相礦化度低、蒸汽高速注入、瀝青質在地層中沉積以及儲層溫度變化對毛管壓力、巖石潤濕性、油/水相對滲透率的影響是稠油油藏實施注蒸汽開采過程中造成地層傷害的主要原因。

2)通過對小洼油田油藏物性、儲層敏感性和小洼油田水樣、垢樣實驗分析表明，油層堵塞的原因以結垢堵塞為主，并有一定程度的瀝青質堵塞。

3)小洼油田垢樣分析表明，該區塊垢樣成份復雜，主要含有碳酸鹽垢，另外含有少量的硫化物垢，硅酸鹽垢、鐵垢及油垢。

［1］樊世忠，娜捷年，周大晨.鉆井液完井液及保護油氣層技術［M］.東營:石油大學出版社，1996:24-25.

［2］趙杏暖，張有瑜.粘土礦物與粘土礦物分析［M］.北京:海洋出版社，1990:1-2.