低滲透油藏儲(chǔ)層傷害機(jī)理與保護(hù)技術(shù)研究

宋鐵毅

中國(guó)石油大學(xué)(北京)北京 102249

低滲透油藏由于受埋藏深度大、地層溫度高、成巖和壓實(shí)作用強(qiáng)烈等因素的影響，儲(chǔ)層滲透率較低，常規(guī)方法開發(fā)產(chǎn)量偏低、穩(wěn)產(chǎn)期短，無(wú)法投入有效開發(fā)。影響低滲透油田開發(fā)效果的主要因素有以下幾個(gè)方面：1.油層孔喉細(xì)小，比表面積大，滲透率低；2.滲流規(guī)律不符合達(dá)西定律，具有啟動(dòng)壓力梯度；3.彈性能量偏小，采取天然能量方式開發(fā)產(chǎn)量、壓力下降快；4.吸水和產(chǎn)油能力比較差，油井見水效果緩慢；5.油井見水后產(chǎn)油指數(shù)大幅度下降；6.裂縫性低滲透砂巖油藏沿裂縫方向發(fā)生水竄、水淹嚴(yán)重。這些問(wèn)題除了與深層油藏的物性差和天然能量不足有關(guān)外，還與低滲透油藏儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)不合理有關(guān)。因此，亟需開展低滲透油藏儲(chǔ)層損害機(jī)理及保護(hù)技術(shù)研究。

一、低滲透油藏儲(chǔ)層傷害機(jī)理

1.液相侵入引發(fā)的儲(chǔ)層傷害

低滲透油藏的儲(chǔ)層由于孔道狹窄，具有非常明顯的毛細(xì)管效應(yīng)，毛細(xì)管效應(yīng)過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致水鎖效應(yīng)多發(fā)，儲(chǔ)層相應(yīng)地不會(huì)有太多的油氣通道，大量濾失的鉆井液會(huì)引發(fā)儲(chǔ)層傷害。此外，水敏傷害也是較為常見的一種液相侵入引發(fā)的儲(chǔ)層傷害，液相一旦侵入儲(chǔ)層，其中的粘土礦物就會(huì)因?yàn)樗l(fā)生分散與膨脹，將油層的孔喉堵塞，導(dǎo)致滲透率下降[1]。

2.外來(lái)固相堵塞引發(fā)的儲(chǔ)層傷害

外來(lái)固相堵塞所引發(fā)的儲(chǔ)層傷害雖然存在，但從比例上來(lái)說(shuō)非常低。這是因?yàn)樵诘蜐B透油藏的儲(chǔ)層中，絕大多數(shù)空隙的直徑低于1微米，而目前常用的工作液里固相顆粒的直徑基本都超過(guò)了2微米。雖然在平衡鉆井時(shí)由于正壓差過(guò)大，部分固相顆粒會(huì)侵入儲(chǔ)層，但這種侵入引發(fā)的儲(chǔ)層傷害只能集中在表層，通過(guò)射孔等手段就可以避免。

3.結(jié)垢引發(fā)的儲(chǔ)層傷害

當(dāng)外來(lái)流體和儲(chǔ)層的固有流體不配伍時(shí)，可能發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物，沉淀物會(huì)在儲(chǔ)層中的巖石表面滯留，其中的孔道由此被堵塞，進(jìn)而引發(fā)儲(chǔ)層傷害[2]。結(jié)垢有兩種類型，一種是井眼附近常見的石蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)之類的有機(jī)沉淀，另一種是氯化鈉、碳酸鈣、硫酸鋇、石膏之類的無(wú)機(jī)沉淀，其中有機(jī)沉淀的危害較大。

4.敏感性礦物引發(fā)的儲(chǔ)層傷害

在低滲透油藏儲(chǔ)層中，往往還有各類的敏感性礦物，常見的包括碳酸鹽膠結(jié)物、富粘土礦物等，這些礦物本身雖然不會(huì)造成儲(chǔ)層傷害，一旦受到外來(lái)因素刺激，就很可能產(chǎn)生儲(chǔ)層傷害，因此敏感性礦物可以說(shuō)是上述三種儲(chǔ)層傷害的基礎(chǔ)起因。通過(guò)各種措施控制敏感性礦物的含量和與外界的反應(yīng)，可以從根本上避免多種儲(chǔ)層傷害。

二、低滲透油藏儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)研究

1.鉆井階段的儲(chǔ)層保護(hù)

鉆井階段的儲(chǔ)層保護(hù)對(duì)日后的生產(chǎn)井產(chǎn)量有直接影響，因此該工作往往從多角度入手進(jìn)行，以確保儲(chǔ)層保護(hù)的能效。具體來(lái)說(shuō)，有如下幾方面的保護(hù)措施：其一，結(jié)合最基本的鉆井要求保持井壁的穩(wěn)定性，調(diào)整工作液相，使其和地層流體能夠配伍；其二，通過(guò)暫堵措施令較深的堵塞得到控制；其三，鉆井液的濾失量要嚴(yán)格控制，降低液相侵入引發(fā)儲(chǔ)層傷害的可能；其四，通過(guò)提高地層潤(rùn)滑性、改變?yōu)V液性質(zhì)等手段，令反排生產(chǎn)壓力得到提升，降低有機(jī)沉淀帶來(lái)的傷害[3]。

2.固井階段的儲(chǔ)層保護(hù)

固井作業(yè)具有技術(shù)要求高、工序繁多、作業(yè)時(shí)間短、作業(yè)條件復(fù)雜等特征，受所開采儲(chǔ)層特征的影響很大，因此，其儲(chǔ)層保護(hù)工作在開始作業(yè)前就應(yīng)做好，結(jié)合儲(chǔ)層特征和各方面的影響因素，訂立完善的儲(chǔ)層保護(hù)措施。目前在固井階段常用的儲(chǔ)層保護(hù)措施包括：在水泥漿里添加降失水劑，通過(guò)抑制失水量來(lái)減少儲(chǔ)層傷害；通過(guò)暫堵技術(shù)使井壁構(gòu)筑完整的屏蔽環(huán)將液相和固相侵蝕阻擋于外。

3.射孔階段的儲(chǔ)層保護(hù)

如前文所述，射孔作業(yè)本身具有規(guī)避儲(chǔ)層固相傷害的效果，該作業(yè)能夠令油氣層和井底之間形成通道，規(guī)避儲(chǔ)層的各種低滲透特性。但射孔作業(yè)對(duì)技術(shù)精度的要求非常高，一旦射孔失敗，反而會(huì)加劇油氣層的堵塞程度，甚至引發(fā)油流壓差增大、油層坍塌等重大的儲(chǔ)層傷害事故。因此，通常需要通過(guò)多重技術(shù)工藝，盡可能提高射孔的作業(yè)精度，如參數(shù)優(yōu)化、負(fù)壓射孔等。

4.試油階段的儲(chǔ)層保護(hù)

對(duì)多數(shù)大型、復(fù)雜的油氣田來(lái)說(shuō)，通過(guò)試油對(duì)低滲透油藏加以確定是必須的工作，一旦試油次數(shù)過(guò)多，對(duì)油層造成重大傷害的可能也會(huì)提高，因此在控制試油次數(shù)的同時(shí)，采取一定的保護(hù)措施也是必須的。目前通常采取擇優(yōu)選擇入井液、縮短試油時(shí)間等措施來(lái)保護(hù)試油階段的儲(chǔ)層。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要從水鎖、固相堵塞、化學(xué)結(jié)垢和敏感性傷害等四個(gè)方面對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理進(jìn)行了分析，并從鉆井、固井、射孔和試油四個(gè)方面對(duì)如何進(jìn)行儲(chǔ)層保護(hù)進(jìn)行了探討。低滲透油藏儲(chǔ)層保護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工作，其與低滲透油藏開采的復(fù)雜性具有一定的關(guān)系。因此，在實(shí)際的儲(chǔ)層保護(hù)工作中，油層所處環(huán)境與開采所用工藝的調(diào)研研究是所有保護(hù)措施的前提條件，只有結(jié)合具體要素才能實(shí)現(xiàn)對(duì)低滲透油藏儲(chǔ)層的有效保護(hù)與改造。

[1]劉恩新,宋東勇,崔巨師,等.低滲透油田油層傷害機(jī)理及保護(hù)措施研究[J].斷塊油氣田,2003,11(6):39-41.

[2]賈紅育,曲志浩.注水開發(fā)油田油層結(jié)垢機(jī)理及油層傷害[J].石油學(xué)報(bào).2001(01).

[3]高波.裂縫性特低滲透砂巖油層損害機(jī)理及保護(hù)技術(shù)研究[D].西南石油學(xué)院2005.