敏感性儲(chǔ)層原油解堵技術(shù)研究應(yīng)用

王東林　徐光旭

摘要：文章通過(guò)對(duì)青西油田部分油井的快速降產(chǎn)原因分析，結(jié)合青西油田部分油井針對(duì)應(yīng)力敏感性強(qiáng)的儲(chǔ)層穩(wěn)產(chǎn)難度大的特點(diǎn)，通過(guò)不斷完善和改進(jìn)，對(duì)部分油井實(shí)施原油解堵技術(shù)，或者小酸量酸化加原油解堵的復(fù)合解堵技術(shù)，取得了顯著的增產(chǎn)效果。這兩項(xiàng)技術(shù)不但豐富了青西油田儲(chǔ)層的改造手段，也為復(fù)雜裂縫型油藏的措施改造開(kāi)辟了一條嶄新的途徑。

關(guān)鍵詞：裂縫型油氣藏；敏感性；裂縫閉合；原油解堵

中圖分類號(hào)：TE39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145（2009）05-0160-03

一、引言

青西油田為構(gòu)造控制下的深層復(fù)雜巖性裂縫型油藏，區(qū)內(nèi)由一弧形斷裂帶區(qū)分為兩個(gè)油藏，即柳溝莊油藏和窟窿山油藏。主力油層下溝組埋藏較深（埋深：4000～5300m），原始?jí)毫ο禂?shù)在1.28～1.36之間，為異常高壓油藏，且天然裂縫十分發(fā)育，裂縫既是油氣的主要儲(chǔ)集空間又是油氣的滲流通道。柳溝莊油藏和窟窿山油藏東塊含油面積占整個(gè)油田的71.01%，儲(chǔ)量占青西油田總儲(chǔ)量的59.57%，巖性多為泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖互層，在巖石成巖作用過(guò)程中，由于地層失水或礦物重結(jié)晶和黏土礦物轉(zhuǎn)化導(dǎo)致巖石收縮，再加上構(gòu)造作用的影響，儲(chǔ)層因?qū)娱g滑脫而易形成層間縫和低角度縫。在生產(chǎn)過(guò)程中，這些油井普遍具有初產(chǎn)高、降產(chǎn)快的典型特征。由于近井地帶滲流阻力的不斷增大，部分油井生產(chǎn)壓差不斷擴(kuò)大，大部分油井在地層壓力高于飽和壓力的情況下近井地帶出現(xiàn)明顯脫氣，油井無(wú)法連續(xù)自噴，難以保持正常生產(chǎn)。由于青西油田復(fù)雜巖性、高閉和壓力儲(chǔ)層水力壓裂尚未試驗(yàn)成功的情況下，在實(shí)踐中開(kāi)拓成本低、易操作的解堵技術(shù)顯得非常必要。

二、敏感性儲(chǔ)層油井降產(chǎn)及增產(chǎn)機(jī)理分析

（一）敏感性儲(chǔ)層油井降產(chǎn)機(jī)理分析

由于窟窿山油藏東塊和柳溝莊油藏儲(chǔ)層巖性的組合特點(diǎn)決定了其儲(chǔ)層裂縫類型主要發(fā)育層間縫和低角度縫，而裂縫可分為宏觀裂縫和微觀裂縫，宏觀裂縫寬度在5.36～28.85μm的范圍，主要集中在16μm，微觀裂縫寬度1.6～6.3μm，巖芯樣品試驗(yàn)表明裂縫對(duì)儲(chǔ)層滲透率的貢獻(xiàn)超過(guò)99%。儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明為強(qiáng)應(yīng)力敏感性，凈應(yīng)力在20MPa以前，裂縫寬度急劇下降，儲(chǔ)層滲透率下降超過(guò)50%，而且大裂縫的應(yīng)力敏感性更強(qiáng)。在該區(qū)塊投產(chǎn)（或酸化投產(chǎn)）獲得較高產(chǎn)能的油井，都具有一個(gè)共同的特點(diǎn)：初產(chǎn)高、降產(chǎn)快。由于地層壓力高、裂縫發(fā)育、儲(chǔ)集能力及滲流能力較好，投產(chǎn)初期油氣主要在宏觀裂縫中流動(dòng)，因而油井獲得了高產(chǎn)；但是由于儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度及滲透率非常低，孔隙給裂縫供油氣速度低，造成裂縫中流體壓力下降，從而使裂縫趨于變窄（或閉合）。

同時(shí)，當(dāng)流體在作為儲(chǔ)層主要滲流通道的裂縫、微裂縫中流動(dòng)時(shí)，以一定流速使一些黏土礦物從裂縫壁面上脫落下來(lái)，產(chǎn)生微粒，并隨流體一起在裂縫中運(yùn)移，在窄小處發(fā)生堵塞，流速越大，從孔隙表面上脫落下來(lái)的黏土礦物就越多，造成的損害也越嚴(yán)重。黏土微結(jié)構(gòu)的特征及黏土粒徑與孔喉尺寸的匹配關(guān)系表明，在低流速時(shí)地層即可釋放微粒，由于孔喉直徑大，產(chǎn)生的微粒不足以堵塞孔喉，出現(xiàn)隨流速增加滲透率增大現(xiàn)象。黏土微結(jié)構(gòu)的逐漸破壞，使得地層微粒堵塞孔隙，因此出現(xiàn)流速的進(jìn)一步增大，其滲透率逐漸降低，速敏損害程度增加。青西油田下溝組儲(chǔ)層的煤油速敏和鹽水速敏為中等到強(qiáng)（見(jiàn)表1、表2）。

因此，油井快速降產(chǎn)的主要原因是儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性強(qiáng)（主要是上覆巖層造成的），造成近井地帶裂縫快速變窄（或閉合），以及油井酸化后裂縫壁面巖石抗壓強(qiáng)度降低所引起的微粒運(yùn)移、生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)量波動(dòng)大即速敏所引起的微粒運(yùn)移及鉆井完井濾液及酸液所引起的黏土晶格膨脹等原因造成的局部橋堵，造成儲(chǔ)層滲流能力大幅度下降。

（二）原油解堵試驗(yàn)及復(fù)合解堵增產(chǎn)機(jī)理分析

早在1997年曾在窟窿山油藏東塊的窿1井實(shí)施了8次“非酸性解堵”措施，其中1次無(wú)效外，其余均有一定的增產(chǎn)效果，通過(guò)歷次解堵措施的剖析，解堵有效的都是在酸化措施有效解除油層污染（酸化后表皮系數(shù)已由29.8下降至-5.9）之后進(jìn)行的，而無(wú)效的則是在油層嚴(yán)重污染（1998年用比重1.85的泥漿壓井，歷時(shí)30天打撈井下落物后產(chǎn)液量大幅下降）的情況下進(jìn)行的，這說(shuō)明“非酸性解堵”措施增產(chǎn)的機(jī)理并不是在于解除儲(chǔ)層的污染。該井歷次措施后均表現(xiàn)初產(chǎn)及油壓較高、遞減快的特征，這與酸化后的生產(chǎn)特征極為相似。多次測(cè)壓結(jié)果表明油層壓力較高，而且測(cè)壓長(zhǎng)達(dá)10天以上未出現(xiàn)徑向流直線段，這證明油井快速降產(chǎn)不是因地層壓力大幅下降引起的，而是由于儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性強(qiáng)引起裂縫快速變窄（或閉合）、近井地帶滲流阻力增大引起的。因此該井“非酸性解堵”增產(chǎn)機(jī)理主要在于向油層高壓、大排量擠入適量解堵劑及本井原油的過(guò)程中：一是部分消除生產(chǎn)過(guò)程中近井地帶壓力下降所引起的應(yīng)力敏感，提高近井地帶的滲透性；二是對(duì)于酸化后裂縫壁面巖石抗壓強(qiáng)度降低所引起的微粒運(yùn)移、生產(chǎn)過(guò)程中引起的微粒運(yùn)移等原因造成的局部橋堵具有疏通的作用；三是有抗乳化劑的性能，使得部分微裂縫中的殘酸液和鉆井濾液得以返排；或三者兼而有之，從而達(dá)到了油井增產(chǎn)的目的。

對(duì)于裂縫性油藏而言，天然裂縫的開(kāi)啟狀態(tài)直接影響著油井的產(chǎn)量，保持被酸液疏通的裂縫與相連通的天然裂縫能處于張開(kāi)狀態(tài)是制約油井酸化增產(chǎn)量和有效期的關(guān)鍵。為了使油井的裂縫能夠較好地處于張開(kāi)狀態(tài)，使其導(dǎo)流能力得以提高和恢復(fù)，首先采用向井內(nèi)注入具有較好的緩速性能、對(duì)儲(chǔ)層傷害性較低且返排能力較好的乳化酸。乳化酸具有延遲反應(yīng)的特性，能夠在較長(zhǎng)的施工時(shí)間內(nèi)保持有一定的活性，使堵塞物得以充分解除，裂縫得以延伸和拓寬，從而提高油井產(chǎn)量。然后再向井內(nèi)高壓、大排量擠入加有活性劑的原油，表面活性劑的存在有利于微細(xì)裂縫中泥漿濾液和原油的返排，性質(zhì)較好的原油與儲(chǔ)層的配伍性較好，能最大限度地降低解堵過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層污染的風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到了疏通油流通道的目的。另外原油進(jìn)入油層后，還提高了近井地帶原油的飽和度，有效地提高了原油的相對(duì)滲透率，從而使油井再次增產(chǎn)。

三、原油解堵技術(shù)的改進(jìn)和提高

（一）對(duì)解堵液配方進(jìn)行調(diào)整

針對(duì)油層埋藏深、溫度高的實(shí)際情況，分析認(rèn)為有機(jī)質(zhì)堵塞的可能性小，因此取掉原解堵劑配方中的溶劑油和二甲苯，提高原油的比例（由原來(lái)的42%提高到93%），而且考慮到本井原油與儲(chǔ)層的配伍性好，能最大限度地降低措施過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層造成二次污染，解堵原油盡量采用本井原油。與此同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)表面活性劑進(jìn)行了篩選，大大提高了微細(xì)裂縫中泥漿濾液和原油的返排能力。對(duì)部分污染嚴(yán)重的油井實(shí)施小型酸化+原油解堵的工藝，確保不將污染推入深層。

（二）提高施工參數(shù)

在保證套管、油管、井口及地面高壓管匯等井下工具安全施工的情況下，最大限度地提高施工排量及壓力，以冀達(dá)到撐開(kāi)近井地帶部分已閉合的裂縫和疏散裂縫中的微粒之目的。在裂縫延伸壓力梯度和地層壓力梯度下，排量為1.0～3.0m3/min時(shí)預(yù)計(jì)的井口泵壓見(jiàn)表6。使用乳化酸和原油時(shí)，按照20％降阻率計(jì)算，施工排量可以達(dá)到2.5m3/min，在現(xiàn)場(chǎng)施工中可以根據(jù)施工壓力變化情況調(diào)整排量，設(shè)計(jì)排量在1 m3/min～2.5 m3/min之間。

（三）嚴(yán)格選井、選層，措施后用小油嘴進(jìn)行放噴

嚴(yán)格選擇射孔有效厚度小的井、層，以有利于集中進(jìn)液，從而達(dá)到有效撐開(kāi)裂縫的目的；選取地層壓力保持水平較好、累計(jì)產(chǎn)油量低、壓降漏斗范圍小，儲(chǔ)層裂縫以低角度縫為主，裂縫發(fā)育規(guī)模小、連通性較差，或微細(xì)縫發(fā)育、泥質(zhì)含量高，黏土膨脹及微粒運(yùn)移影響油井穩(wěn)產(chǎn)以及酸化改造解除了污染而獲得較高初產(chǎn)且因應(yīng)力敏感強(qiáng)而快速降產(chǎn)的油井，同時(shí)這類油井沿用酸化管柱生產(chǎn)，可以不動(dòng)管柱而直接施工，不但減少了施工工序以及儲(chǔ)層受到二次污染的環(huán)節(jié)，而且也大大降低了措施成本。

措施后用較小的生產(chǎn)油嘴放噴及平穩(wěn)生產(chǎn)，而不是用大油嘴快速放噴，從而避免再次因儲(chǔ)層應(yīng)力敏感而又快速降產(chǎn)，降低措施效果，這是酸化措施需快速返排所無(wú)法比擬的。

四、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及典型井效果分析

（一）窿104J井解堵施工效果分析

窿104J井是2004年5月酸化獲得高產(chǎn)的一口油井，用φ4mm油嘴生產(chǎn)，初產(chǎn)64.3m3/d，油壓12.9MPa，生產(chǎn)至7月底，產(chǎn)量下降至24.0m3/d，油壓2.5MPa。該井儲(chǔ)層巖性主要以白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖為主，泥質(zhì)含量較高，巖石塑性較強(qiáng)，導(dǎo)致裂縫發(fā)育寬度、規(guī)模有限，成像測(cè)井資料表明儲(chǔ)層主要發(fā)育層間縫及低角度裂縫。且儲(chǔ)層應(yīng)力敏感強(qiáng)、裂縫變窄（或閉合）較快，加之酸化改造有效地解除了儲(chǔ)層的污染（見(jiàn)圖1），大大提高了儲(chǔ)層的滲流能力，黏土礦物的脫落、運(yùn)移，堵塞裂縫，降低了裂縫導(dǎo)流能力，從而導(dǎo)致酸化后的快速降產(chǎn)。該井地層壓力較高（52.16MPa），累計(jì)產(chǎn)油量低僅2329t，射孔段（4580～4684m）有效厚度只有57m，且沿用酸化管柱生產(chǎn)，完全具備用原油解堵的地質(zhì)及工藝條件。

針對(duì)油層埋藏深、溫度高、有機(jī)質(zhì)堵塞的可能性小，取掉原解堵劑配方中的溶劑油和二甲苯，提高原油的比列（由原來(lái)的42%提高到93%），而且本井原油與儲(chǔ)層的配伍性好，能最大限度地降低措施過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層造成二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)表面活性劑進(jìn)行了篩選，大大提高了微細(xì)裂縫中泥漿濾液和原油的返排能力。

經(jīng)充分論證后于2004年8月16日實(shí)施原油解堵，施工最高壓力76.24MPa，排量1.26m3/min（由于無(wú)法建立套管平衡，限制了排量的進(jìn)一步提高），入井總液量134m3（見(jiàn)圖2）。

由于在施工前油管未進(jìn)行清蠟，施工后開(kāi)井生產(chǎn)不到1小時(shí)油管就被蠟堵死，經(jīng)反復(fù)熱洗、壓裂車蹩洗才得以恢復(fù)正常生產(chǎn)，這使得措施效果受到了極大的影響，雖措施后產(chǎn)油量大幅度上升，由24.8m3/d上升至58.6m3/d，但有效期短，截至2004年10月底已經(jīng)無(wú)增產(chǎn)效果，累計(jì)增產(chǎn)原油僅484t。2006年9月因產(chǎn)量低無(wú)法自噴生產(chǎn)，轉(zhuǎn)抽后產(chǎn)液量只有5.0m3/d。

2006年11月對(duì)4530～4558m和4631～4655m補(bǔ)孔后沒(méi)有獲得產(chǎn)量，而后應(yīng)用新的復(fù)合解堵技術(shù)合層進(jìn)行第三次解堵（乳化鹽酸21m3+原油60m3+乳化土酸25m3+頂替原油17m3），措施后產(chǎn)液量由措施前的5.0m3/d上升至穩(wěn)定后的17.0m3/d，不但見(jiàn)到了較好的增產(chǎn)效果，而且使機(jī)采井再次變成了自噴井。

（二）柳4井原油解堵施工

柳4井的生產(chǎn)特征與窿104J井極為相似，即初產(chǎn)高、降產(chǎn)快。2004年5月25日對(duì)4234～4360m酸化改造后，用φ4mm油嘴生產(chǎn)，油壓13.6MPa，產(chǎn)液量119.7m3/d，含水7.2%。生產(chǎn)至2004年9月初產(chǎn)液量已降至18.2m3/d，遞減速度非?？欤蛪阂呀抵?.2MPa，含水24%，酸化后累計(jì)產(chǎn)油量只有3950t，酸化獲得增產(chǎn)量?jī)H2928t。

經(jīng)分析儲(chǔ)層巖性為白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖，裂縫傾角集中在40°～60°，與窿104J井巖性、裂縫產(chǎn)狀及生產(chǎn)特征都極為相似，同時(shí)該井地層壓力仍保持在52.63MPa，其快速降產(chǎn)的主要原因是儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性強(qiáng)，近井地帶裂縫快速變窄（或閉合），其次是微粒的運(yùn)移堵塞了部分裂縫通道。該井同樣沿用酸化管柱生產(chǎn)，射孔有效厚度?。?2m），有利于油層集中進(jìn)液，有效撐開(kāi)近井地帶裂縫的可能性較大，具備很好的施工條件，因此借鑒窿104J井成功的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)原油解堵再次撐開(kāi)近井地帶的裂縫，重新獲得高產(chǎn)。2004年9月7日實(shí)施原油解堵，施工最高壓力75.3MPa，最高排量1.04m3/min，入井總液量108m3（圖略）。

施工結(jié)束后直接用φ4mm油嘴放噴及生產(chǎn)，產(chǎn)液量由18.2m3/d上升至96.2m3/d，含水由24%降至9%（圖略）。由于汲取了窿104J井的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，施工前首先進(jìn)行熱化學(xué)清蠟，因而沒(méi)有發(fā)生油管蠟堵死現(xiàn)象，從而保證了油井的正常施工和平穩(wěn)生產(chǎn)。截至2004年12月底已增產(chǎn)原油5569t，已大大超過(guò)酸化措施增產(chǎn)量（2928t），至2005年元月初產(chǎn)液量仍有65.3m3/d，含水16.5%，按目前遞減速度計(jì)算，增產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到1萬(wàn)多噸。

經(jīng)過(guò)兩口井原油解堵試驗(yàn)獲得成功后，為了進(jìn)一步擴(kuò)大戰(zhàn)果和試驗(yàn)范圍，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)又進(jìn)行了改良：（1）只在前兩罐（50m3）原油中加添加劑，其余均采用本井原油，這樣在降低成本的同時(shí)也降低了安全風(fēng)險(xiǎn)；（2）對(duì)未進(jìn)行過(guò)酸化的油井采取先擠前置鹽酸（20m3），以達(dá)到解除近井地帶泥漿污染的目的，隨后進(jìn)行原油解堵的復(fù)合改造技術(shù)。然后在不同類型降產(chǎn)的油井中進(jìn)行試驗(yàn)5口井，結(jié)果成功3口，無(wú)效2口，反效為零，截至2007年12月底7口原油解堵井累計(jì)增產(chǎn)原油8217t，投入總費(fèi)用172.14萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比1：9.95。

五、原油解堵施工分析

青西油田白云質(zhì)泥巖及泥質(zhì)白云巖儲(chǔ)層的碳酸鹽含量普遍高于15%，進(jìn)行酸壓改造時(shí)，鹽酸進(jìn)入地層后主要溶解碳酸鹽成分，而對(duì)其他主要礦物（如石英、長(zhǎng)石、黏土）的溶蝕率很低，由于儲(chǔ)層礦物成分及物性的非均質(zhì)性和地應(yīng)力的非均衡性，很容易在儲(chǔ)層中形成優(yōu)勢(shì)的酸蝕裂縫，即形成酸蝕的主裂縫特征，對(duì)酸液返排極為有利，而原油解堵技術(shù)正是利用了酸壓改造后的儲(chǔ)層形成的酸蝕裂縫將原油大排量地?cái)D入地層，將已變窄（或閉合）的裂縫重新?lián)伍_(kāi)，疏通了油流通道，增大儲(chǔ)層的滲流能力，從而獲得增產(chǎn)。從圖2可見(jiàn)，窿104J井原油解堵施工由于套管無(wú)法建立平衡限制了施工壓力，但從停泵壓降曲線來(lái)看，壓力擴(kuò)散較快，表明已變窄（或閉合）裂縫得到有效撐開(kāi)，裂縫的導(dǎo)流能力有較大幅度的提高；從圖1可見(jiàn)，在最初階段，以較高的施工排量（0.9m3/min）及較高的施工壓力施工，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間高壓施工后，施工壓力出現(xiàn)明顯的下降，由75.3MPa降至66.4MPa，說(shuō)明酸壓形成的酸蝕裂縫已被重新?lián)伍_(kāi)疏通，將堵塞在裂縫中的微粒解除，且壓力仍在進(jìn)一步降低，此后一直保持在70MPa以上，以較高的施工壓力完成施工，從而獲得較高的增產(chǎn)效果。

六、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，青西油田深井復(fù)雜巖性裂縫型敏感性儲(chǔ)層的原油解堵技術(shù)仍在起步階段，它不是普適的，有其選井、選層條件。國(guó)內(nèi)外油層解堵技術(shù)多數(shù)為解除油層有機(jī)物質(zhì)堵塞，油藏一般埋深較淺，油層溫度較低，而對(duì)于青西油田深井復(fù)雜巖性裂縫型儲(chǔ)層高溫條件，不具有有機(jī)物堵塞的情況下，以解除因儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性強(qiáng)、以及解除微粒運(yùn)移對(duì)裂縫形成橋堵所引起的降產(chǎn)為主要目的原油解堵和復(fù)合解堵技術(shù)，具有成本低、措施有效率高（75%）、措施效果好的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)不但豐富了青西油田部分儲(chǔ)層的改造手段，同時(shí)為同類深層裂縫性油藏的改造開(kāi)辟了嶄新的途徑，而且其低成本在油田開(kāi)發(fā)后期必將發(fā)揮更大的作用。

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作者簡(jiǎn)介：王東林（1981- ），男，青海人，中國(guó)石油玉門油田作業(yè)公司助理工程師；徐光旭（1969-），男，甘肅民勤人，中國(guó)石油玉門油田作業(yè)公司助理工程師。