低滲透油藏增注技術在勝利油田的應用

戴 群

(中國石化勝利油田石油工程技術研究院，山東東營 257000)

勝利油田以注水開發為主，注水開發油田占80%以上，油藏儲層性質復雜，且注水水質達不到油田開發要求，近幾年來隨著增注治理力度的加大，欠注井有所減少，但低滲透油藏欠注情況依然嚴重［1－2］。據統計目前低滲透油藏有注水井2 332口，開井1 616口，其中欠注井536口，欠注率33.3%，日欠注量1.11 ×104m3，低滲透油田采收率僅18.3%。

1 欠注原因

低滲透油田注水井欠注［3］主要是由于儲層本身滲流能力差或者后期堵塞造成。

1.1 儲層本身的低孔、低滲

注入水在低速滲流條件下存在明顯的啟動壓力梯度，注水壓力上升快。從低滲透注水井的注水指示曲線可以看出，隨著注水時間的延長，注水指示曲線有所抬高或基本平行。這表明儲層吸水能力略有減小或不變，而啟動壓力隨地層壓力的增加而顯著增加。

1.2 注采井距過大

由于滲流阻力大，注水井的能量擴散不出去，在注水井附近蹩成高壓區，使得注水量很快降低;而生產井因距注水井太遠，難以見到效果，產量迅速降低。據調研，開發效果較好的低滲透油藏注采井距一般在250 m以內，而目前低滲透油藏大部分區域的注采井距在350 m以上，導致注采井間壓力傳導困難，注水井井底壓力高，憋壓嚴重。

1.3 水質不達標，注水堵塞

目前注入水水質與多數油藏不配套，不能滿足油藏需要。根據Q/SH 1020 1860—2008《碎屑巖油藏注水質指標及分析方法》規定，滲透率＜500×10－3μm2的儲層最低需要A3級水質，即懸浮固體質量濃度≤3.0 mg/L。注水井注入水質不達標，注入水中懸浮固體含量、含油量、結垢率和平均腐蝕率等指標嚴重超標，是造成注水井欠注的普遍因素［4］。如臨盤廠需要A1級水質的區塊有5個，需要A2級水質的區塊有38個，需要A3級水質的區塊有95個，目前的注入水與很多油藏不配套，除大蘆家館二、館三等高滲油藏注入水能滿足要求外，絕大多數油藏的注入水水質超標，這勢必會對油藏造成堵塞傷害。

其次，水質波動現象較為嚴重，即使短時間的水質波動，仍然會造成低滲、特低滲油藏注水井的嚴重堵塞，加速欠注井的產生。

1.4 敏感性傷害

注水開發過程中會因各種敏感性而造成油藏傷害。如注水過程中由于水敏、速敏等使得油藏的黏土礦物發生膨脹和運移，從而造成新的堵塞，使得注水壓力升高或注不進水。

1.5 作業過程中的污染堵塞

作業完后洗井不徹底或井口注入水質超標，會造成地層堵塞;作業完后，開井滯后時間長，會造成井筒污染;投轉注作業過程中會因鉆井質量等問題造成堵塞而欠注。

2 解堵增注技術應用情況

目前低滲透注水井的增注技術以酸化增注為主，勝利油田2012年至2013年共治理低滲透欠注井325口，有效井248口，有效率76.3%，注水量累計增加113.18×104m3。采用的主要增注工藝技術有:普通鹽酸、土酸酸化、緩速酸酸化［5］、活性降壓增注、分子膜復合增注以及物理增注。具體實施情況如表1所示。

表1 2012～2013年勝利油田分公司低滲透油田實施增注情況

3 解堵增注技術的適應性

近年來，針對低滲透油藏特點以及污染物類型，勝利油田初步形成了常規酸化、緩速酸酸化、活性降壓增注、物理－化學復合增注等4種解堵增注技術系列。

3.1 常規鹽酸、土酸酸化

該工藝主要用于清除井筒及炮眼附近的污物，解除近井地帶的污染，通常用于解決普通注污水井的結垢堵塞及中高滲油田儲層的基質處理，在低滲油藏中主要針對新投、轉注欠注井。該工藝主要在濱南、現河、純梁、臨盤、河口等采油廠應用，共實施 195井次，有效井 138口，有效率70.7%，注水量累計增加 78.93 ×104m3，平均有效時間223 d。

3.2 緩速酸酸化

對由于地層物性差、泥質含量較高，或鉆井泥漿污染導致欠注的情況，采用緩速酸體系深部處理地層，恢復或提高地層滲透性，增強吸水能力。根據酸液體系的不同，主要分為緩速土酸、復合緩速酸、有機緩速酸、氟硼酸、多氫緩速酸等。該工藝共實施101井次，有效井74口，有效率73.3%，注水量累計增加27.47 ×104m3。

3.2.1 有機緩速酸

有機酸含甲醛、氟化銨、有機羧酸鹽等組分，其中甲醛與氟化銨在一定條件下經多級反應生成氫氟酸和六次甲基四胺，生成的氫氟酸在地層中消耗后，促使該多級反應向正方向進行，從而不斷提供氫氟酸以保持酸液的活性，達到深部酸化的目的。

該工藝主要在純梁、臨盤、東辛等采油廠應用，共實施23井次，措施有效率78.3%，主要應用于各類物性差的、受水質污染嚴重的低滲層。

3.2.2 氟硼酸

氟硼酸在地層條件下發生水解反應，逐步緩慢地釋放出氫氟酸，可增大酸化半徑，實現深度酸化的目的，殘余的氟硼酸還可以起到穩定黏土的作用。氟硼酸酸化主要用于砂巖敏感性油層，主要在東辛、純梁等采油廠應用，共實施14井次，有效率85.7%，有效期大于3個月。

典型井例:2012年5月在純梁油田CHC32-4井實施氟硼酸酸化，酸化前泵壓24.5 MPa，油壓24.4 MPa，配注 40 m3/d，注不進水;酸化后初期泵壓 24.5 MPa，油壓 13.5 MPa，日注 40 m3，油壓大幅下降，達到配注要求，增注效果明顯。

3.2.3 多氫緩速酸

多氫酸［6］是一種復合膦酸，與氟鹽反應生成HF，緩速性能好，能有效抑制二次沉淀物的生成。多氫酸由于物理吸附和化學吸附作用在黏土表面形成“薄層”，該薄層可以減緩酸液與黏土礦物的反應速度，既能保護儲層骨架結構，又能達到緩速的目的。多氫酸具有優良的螯合能力，不形成二次沉淀，不會重新傷害儲層。該工藝主要用于砂巖敏感性油層，在臨盤、純梁等采油廠應用，共實施12井次，有效率83.3%，有效期大于3個月。

典型井例:臨盤采油廠商14X17井，2010年11月轉注，轉注初期油壓14 MPa，日注30 m3，但注水壓力上升快，12月26日油壓升至24～25.5 MPa，日注2～10 m3。分析認為欠注原因如下:1)儲層物性差，低孔低滲，近井滲透阻力大，啟動壓力高;2)泥質含量高，存在水敏傷害及酸敏傷害。為此2012年7月16日實施鹽酸+多氫酸增注措施，提高該井注水能力。施工泵壓由25 MPa降至20 MPa，注水壓力由29 MPa降至5 MPa，日注量由1 m3升至36 m3，累計增注13 522 m3，有效期402 d，目前油壓8 MPa，日注36 m3，增注措施繼續有效。

3.2.4 生物酸

將生物活性劑與酸液結合可形成生物酸，生物酸具有很好的緩速性和吸附能力，能保持或恢復地層的水濕性，可以實現深部解堵，且對儲層無二次傷害。目前該工藝主要在樁西采油廠應用，共實施15井次，有效率80.0%，有效期大于3個月。

典型井例:樁8井措施前油壓26 MPa，注不進，措施后油壓降至4 MPa，日注30 m3(配注30 m3)，累注8 641 m3，有效期已有254 d，仍然有效。

3.3 降壓增注

降壓增注工藝主要應用于儲層黏土礦物水敏易膨脹、運移，以及注水壓力傳導慢、注水壓力高的油層。

3.3.1 活性劑降壓增注

繆云等［7］針對低滲油藏砂體邊部物性差欠注的難題，開展了活性降壓增注體系研究，以清除地層殘余油，提高水相滲透率，達到降壓增注的目的。該工藝主要在現河、東辛等采油廠應用。在史深100等區塊對6口井進行了現場試驗，平均注水壓力降低 4.4 MPa，日增水 19 m3，有效率100%。活性劑能有效解除地層原油污染導致的堵塞，恢復地層滲透率，降低注水壓力。

3.3.2 分子膜復合增注

分子膜增注劑通過靜電作用吸附于儲層表面，將儲層表面變為弱水濕，降低注水摩阻，同時低界/表面張力可有效降低束縛水及殘余油的飽和度，且分子膜增注劑為陽離子表面活性劑，對敏感性儲層具有保護作用，協同作用實現減阻、降壓、穩壓注水，提高穩壓注水時間［8］。在臨盤、濱南、勝采、純梁、樁西采油廠共實施12井次，成功11井次，有效率91.7%。

典型區塊:在江家店等低滲透油田井應用酸化+分子膜工藝［9］，取得了較好的效果，共實施6井次，5口有效，累積增加注水量2.42 m3/d，平均有效時間209 d。

3.4 物理增注

3.4.1 徑向鉆井技術

物理增注工藝技術具有現場應用簡單、無二次污染、使用方便等特點，近年來物理增注技術試驗范圍較小，推廣力度不夠，2012年在低滲透油田開展了徑向鉆井［10－11］新技術現場試驗，該技術的優勢如下:相當于小井眼水平井，有效驅替半徑增大，可以形成多層多向多分支徑向孔，改變油水井距離，優化注采井網，改善開發效果。

水射流徑向鉆井技術采用分步實施方式。每個徑向孔的作業過程如下:1)下入、定位導向器;2)套管鉆孔;3)地層水平鉆孔。分步實施雖增加作業步驟，但簡化了井下工具，同時由于地層鉆孔送進方式改變，大大延長了鉆孔距離，孔深可達100 m左右，具有較好的增產增注效果。再加上使用了連續管裝置，在很大程度上解決了作業效率不高的問題。

在現河、魯勝采油廠共實施10口井。其中牛35－20區塊實施徑向鉆井施工5口井，對比同區其他注水井，試擠壓力由28 MPa降為25 MPa，在30 MPa壓力條件下日注能力提高18 m3。典型井:牛35－24井2012年5月3日徑向鉆井后轉注開井，目前油壓29 MPa，日注25 m3，累注達9 121 m3。

單獨使用徑向鉆井技術時，大多數井存在有效期短的問題，如果與酸化配套工藝聯作實施，發揮物理－化學增注措施的各自特點，可提高增注效果和有效期。如牛35－斜35井，2012年10月21日徑向鉆井后投注，日注水量為40 m3，后日注量逐漸降低，10月28日不動管酸洗，施工壓力由38 MPa降至20 MPa，開井后油壓26 MPa，日注30 m3，目前油壓 33 MPa，日注 20 m3，累注 4 801 m3。

3.4.2 物理－化學復合增注技術

勝利油田采用的物理－化學復合增注工藝［12］主要包括水力振蕩酸化增注工藝、聚能沖壓酸化復合增注工藝以及水力深穿透酸化增注工藝。

1)水力振蕩酸化增注。主要采用封隔器卡封+逐級振動解堵器的管柱配套模式。該工藝的技術特點如下:以酸為工作液，高能脈沖注酸，物理解堵與酸化解堵相結合，提高處理強度;通過投球控制各層的酸液類型和注入量，有針對性地分層酸化。

2)聚能沖壓酸化復合增注。通過聚能燃燒彈瞬間產生的高能量壓開油層，形成多個微裂縫，然后配套實施酸化，使酸液更大范圍地擠入地層，提高近井地帶污染解堵效果。

3)水力深穿透酸化增注［13］。通過高壓泵車和井下工具，利用水力射流定向沖擊、切割、破碎巖石，達到射孔穿透污染帶的目的，通過配套酸化進一步疏通深度堵塞。

4 結語

低滲透油藏注水井中注水壓力高，注水困難，近年來適用于低滲透砂巖油藏的活性水、分子膜降壓增注技術在現場試驗中取得了良好的增注效果，建議進一步加大現場實施力度，形成規模化應用，確保在現場見到實效。開展基礎研究，改善儲層巖石導流能力，降低注水摩阻，提高注水能力仍是今后增注技術發展的趨勢。

目前物理及化學單項增注技術已比較完善，但由于在應用過程中受本身技術條件限制或工藝的針對性不強，造成單項技術應用效果差，有效期短。因此結合物理、化學增注技術各自的優勢，形成復合增注配套工藝技術，將會提高增注有效率及有效期。

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