新時期油田開發注水時儲層保護措施研究

劉甜生

摘要：20世紀，出于對原油產量和開采效率提高的需求，國外許多油田致力于研究油田的注水開發技術，在長期實踐過程中已經逐漸形成一套較為完備的注水工藝。我國研究雖然起步較晚，但后期投入大，不斷探索符合油田實際情況的開發方案，同時更為重視儲層的保護。筆者通過大量的現場實踐與文獻調研，針對新時期油田開發注水時儲層保護措施展開了研究，希望能為未來的研究工作帶來幫助。

關鍵詞：油田開發;復雜地質條件;儲層損害;儲層保護

引言：

一直以來我國油田的開采作業將追求產量放在第一位，而在長時間開采之后，油田容易出現原油質量不高且含水量高的情況。很多東部油田勘探開發歷史較早，年原油產量一直很可觀，其超低滲、淺埋藏油層的儲集特征一直以來是學者研究的重點。在油田開采方式中，注水開發是比較常用的開發方法。一方面，注水開發的優勢在于補充地層能量、提高驅油效率，與此同時能夠使得油井穩定生產;另一方面，由于沒有準確地分析油田的特性而選擇了不恰當的注水開發方式對于油田儲層的不利影響是比較大的。因此，對于這些油田注水過程中儲層損害情況進行分析并找出保護措施很有必要。

楊玲（2005）等結合寶浪油田的儲層特點和開采情況針對注水開發過程中注水困難這一問題對儲層巖石的水敏性進行了測驗，通過對相對滲透率曲線的分析得知，儲層巖屑和水敏性礦物含量高，水敏現象嚴重。朱德武（2008）等以張天渠油田為研究對象，重點研究了儲層敏感性和注水水質，由此進一步分析了傷害儲層的各類因素，并根據這些因素有針對性地提出了綜和保護技術措施。夏新兵（2018）則重點分析了油田注水井由于注水井不完善而在持續的開采過程中導致低壓井增多的問題，同時指出儲層的傷害機理并提出了優化儲層保護的工藝技術。

1國內外研究進展

早在20世紀50年代，國外已經開始儲層損害機理研究，雖然進展緩慢，但是開啟了油田對于注水開發儲層保護的研究歷程。到了70、80年代，基于實際需要，儲層保護工作越來越得到重視，針對儲層保護的相關研究也更加具有針對性。早期的研究主要是以實驗室為主導，隨著時間的推移，國家和政府投入加大，參與度也越來越高，各大公司也紛紛加入科研的行列。如美國的石油工程學會從20世紀70年代開始每兩年召開一次學術會議，重點研究油田開采儲層保護的技術問題。我國初期的研究主要是通過油田技術中心推動研究，改革開放之后，越來越多的技術中心開始和國外進行合作，不斷吸收國外的先進經驗[1]。

目前，我國大部分研究集中在技術措施的優化層面，同時靈活應用不同類型的知識輔助研究，包括工程學、巖石學、地理學、化學以及物理等學科，往往采用定性和定量研究相結合，更有研究者利用數學建模的方式深入和科學地研究儲層損害問題。時至今日，我國已經成為了該領域研究與應用的重要力量，這不僅得益于政府的政策鼓勵引導，同時也源于經濟飛速發展的助力，可以說，油田注水開采過程中儲層損害機理研究和保護問題將會一直是石油與天然氣工程領域研究的前沿問題和熱點問題[2]-[3]。

2固相顆粒所造成的的堵塞損害

注入水中的固相顆粒主要包括懸浮物、油珠、腐蝕產物等。這些固相顆粒進入儲層后，若與儲層孔喉不配伍，將發生沉積充填孔隙或堵塞孔喉，使油氣滲流通道縮小，造成儲層損害。固相顆粒一般對近井筒附近區域造成的堵塞尤為嚴重，其堵塞程度與懸浮顆粒濃度和粒徑、儲層孔喉半徑及注水作業的參數有關。固相顆粒的堵塞損害主要分為三種：顆粒粒徑大于孔喉直徑時，在井壁形成外部濾餅使井眼變窄;②粒徑小于孔喉直徑時，顆粒進入地層在近井壁附近形成內部濾餅;③當顆粒較大時，沉積在井底，使儲層厚度減小。

3注入水與巖石不配伍所造成的損害

3.1微粒運移損害

在平衡狀態下，儲層中微粒受自身重力、顆粒間形成的范德華力等多種力的綜合作用，停留在原有位置。在注水作業時，若注水強度或注水壓力過大，地層微粒將受到水動力沖擊發生運移。在較高流速狀態下，地層微粒在儲層巖石中一般有三種運移形式：①單個顆粒在孔喉處形成“卡堵”;②多個顆粒在喉道處形成“橋堵”;③細小微粒沖出孔喉。研究表明：球形和橢球形微粒比片狀微粒更易堵塞孔喉;膠結疏松的微粒、粘土礦物隨流體流速增加，運移程度越高;外來流體與地層配伍性越差，越易發生微粒分散、運移。

3.2敏感性損害

敏感性礦物是造成儲層敏感性損害的主要因素。儲層中往往含有一定量的敏感性礦物，包括高嶺石、伊利石、伊/蒙間層等黏土礦物以及碳酸鹽膠結物、硅質膠結物等。在油田注水開發過程中，注入水進入儲層后，與這些儲層礦物產生接觸，若兩者間存在不配伍性，就發生各種物理化學反應，造成黏土顆粒水化膨脹、分散運移或是生成沉淀堵塞孔喉，即敏感性損害。不同種類的黏土礦物對外來流體的敏感性不同，最終導致地層傷害的類型與機理也不同

4對于油田開發注水時儲層的保護措施

定量評價保護效果的時候，首先對損害半徑作出計算。假設滲透率在損害區域之內的取值為K0，將流體作為平面位置的徑向穩定流，在鉆井的過程之中，需要在油井的墻壁周圍現成泥餅。滲透率假設為K0，計算出損害半徑rs。若是已經得知Sd的結果和rs的結果，那么便可以直接完成計算。其次是要預測增產率。當生產壓差呈現出穩定狀態的時候，想要保證增差率的結果達到η，那么必須通過利用增產措施降低表皮系數。若是想要徹底消除油氣層損害表皮系數，在落實增產措施的時候，要計算出其增產率。就真實損害表皮系數不低于0的地層而言，想要將損害表皮系數降低為0，那么便需要綜合考慮預測措施的產量與增產率。若是表皮系數不超過0，需要利用壓裂的方式完成降損。

5結論

我國很多東部都存在油田開發歷史悠久，早期一直追求原油產量和經濟效益，隨著社會經濟與科學技術的發展，儲層保護被提上了研究日程。注水開發對于儲層的傷害會直接影響開采效率和開采安全。在現場工作中，尤其要注意注入水的強度、水質顆粒結構、以及相關流體配伍性的研究，并對降損措施進一步挖掘，力求保證現場生產安全有序開展，助力我國石油行業繼續發展。

參考文獻：

[1]劉志磊，安金亮.復雜地質條件下礦產資源勘查方法[J].中國金屬通報，2020（04）：134-135.

[2]李陽，張德.鄭莊區塊長6油層注水開發影響因素及治理措施[J].清洗世界，2019，35（06）：64-65.

[3]馬鳳春，柳金城，吳顏雄，等.基于流動單元的多油層儲層參數計算和評價方法研究[J].現代地質，2020（02）：159-166.