試油中地層損害原因與保護(hù)方法探討

黃玉平 紀(jì)淑玲 張 洪

(青海油田井下作業(yè)公司 甘肅玉門)

試油中地層損害原因與保護(hù)方法探討

黃玉平 紀(jì)淑玲 張 洪

(青海油田井下作業(yè)公司 甘肅玉門)

對造成油氣層損害的因素進(jìn)行分析,總結(jié)了烏南油田低滲油氣層試油過程中降低油氣層損害的方法。在試油中,針對實(shí)際情況綜合運(yùn)用射孔、酸化和壓裂的方法,對已造成損害的油氣層進(jìn)行改造,可降低油氣層損害程度,提高試油效率。

試油;油氣層;損害;保護(hù);方法

0 引 言

青海省柴達(dá)木盆地烏南油田屬國內(nèi)典型的低壓低滲難采油田,油氣層薄,泥質(zhì)和微粒礦物較多,儲層物性差,孔隙度低,滲透率低,孔喉半徑小,油氣層容易受到污染和傷害,開發(fā)難度大。目前油田地質(zhì)儲量采出程度僅為0.8%,采油速度只有0.2%[1]。近幾年烏南油田共完成試油地質(zhì)層21層,在試油施工中,試油隊(duì)結(jié)合地質(zhì)情況和增產(chǎn)措施進(jìn)行試油方法總結(jié),逐漸探索出一套降低油氣層損害的試油方法,包括優(yōu)化射孔、水力壓裂、快速排液。

1 油氣層損害因素分析

1.1 鉆井過程中造成的損害

烏南油田是低滲透油氣藏,儲層類型主要為砂巖儲層,其次是碳酸鹽巖裂縫～孔隙型儲層。儲層縱向上主要分布在深淺兩個層段,即:E31-E32和N1上部-N21。砂巖儲層主要為粉砂巖,其次是細(xì)砂巖,儲層均為低孔、低滲儲層。裂縫～孔隙型儲層主要是泥晶碳酸鹽巖,屬于中孔低滲-中、低孔特低滲儲層。鉆井過程中易污染和損害地層。造成損害主要有3種類型:①由于前幾年采用過平衡鉆井技術(shù),鉆井液液柱壓力大于地層原始壓力,致使鉆井液進(jìn)入地層,鉆井濾液可引起粘土膨脹、水鎖、乳化,影響地層液體的原有性質(zhì),造成污染和損害。②鉆井液攜帶能力有限,穩(wěn)定性不強(qiáng),致使鉆井液中固相顆粒進(jìn)入近井地帶地層的孔隙和喉道中,堵塞液體流通通道。③固井時水泥漿進(jìn)入地層,造成粘土礦物分散,水泥的水化作用使氫氧化物過飽和在孔隙中重結(jié)晶,濾液中氫氧化物與地層中硅起反應(yīng)生成硅質(zhì)熟石灰成為粘結(jié)性化合物,所有這些對地層都有一定程度的污染,降低了地層滲透性。這些原因使許多有良好油氣顯示的地層,試油卻見不到好效果。

1.2 開發(fā)過程中造成的損害

開發(fā)過程中,因生產(chǎn)工作制度不合理,地層壓力下降過快,改變了地層內(nèi)部的壓力分布,造成地層微粒運(yùn)移和固相微粒變形,從而擠占了原有的有效孔喉體積,降低了地層的滲透能力。特別是近井筒附近,由于壓降梯度較大,損害也更為突出。

1.3 作業(yè)施工中造成的損害

施工過程中,入井液體,包括洗井液、壓井液,與地層流體不配伍,進(jìn)入地層后影響地層流體性質(zhì),堵塞孔隙;外界的固相顆粒隨入井液進(jìn)入地層,改變了地層孔喉結(jié)構(gòu),降低油氣層的導(dǎo)流能力,增加滲流阻力;射孔工藝不合理,射孔彈不能有效穿透套管、水泥環(huán)和被污染地層形成流通通道,阻礙了地層流體向井筒內(nèi)流動。

綜合上述因素,油氣層損害表現(xiàn)是在近井筒附近形成一個一定范圍的污染帶,阻隔井筒內(nèi)與地層的連通,降低這個范圍內(nèi)地層的導(dǎo)流能力,阻礙地層流體流動,影響油氣井的產(chǎn)量。

2 降低油氣層損害的方法

2.1 合理優(yōu)化射孔工藝

選用合適的射孔槍型、彈型。烏南油田鉆井污染帶約300mm,滲透率又較小,射孔采用SQ-127槍,裝102彈,孔密32孔/m,在烏104井 III層組進(jìn)行試驗(yàn),效果良好,射后間歇性自噴。

2.2 利用水力壓裂工藝,降低地層損害

在烏南油田試油實(shí)踐中,針對烏南油田低滲透、易污染的特點(diǎn),運(yùn)用水力壓裂改造油氣層,降低油氣層損害,解放油氣層,成果顯著,見表1。

表1 烏南油田部分試油井壓裂改造情況統(tǒng)計[1]

通過表1可以看出,進(jìn)行水力壓裂措施改造后,效果極為明顯,油氣層損害已解除,滲透率得到很大改善,產(chǎn)量提高明顯。

2.3 快速排液

烏南油田是以低壓、低孔、低滲為特征的三低油藏,試油排液工作量大。從目前各隊(duì)試油過程來看,排液是其中施工周期最長,工作量最大的一道工序,也是制約提高試油效率的重要因素之一,特別是壓裂關(guān)井?dāng)U散壓力后,快速返排壓裂殘液,是壓裂施工后最重要的工作。試油排液質(zhì)量的好壞直接影響試油結(jié)論和對儲層的準(zhǔn)確認(rèn)識。因此,解決了排液問題,可以縮短整個試油周期,提高試油速度,盡早獲取真實(shí)的地層地質(zhì)資料,提高油田勘探的整體經(jīng)濟(jì)效益。我們一般是根據(jù)井口壓力確定油嘴大小,用油嘴控制放噴返排,到井口壓力下降為0,然后起出壓裂管柱,下抽汲管柱排液,抽汲時加快速度,很快定深、定抽,以防止造成新的污染。

3 應(yīng)用分析

試油中,綜合運(yùn)用射孔、酸化和壓裂的方法,對己損害的油氣層進(jìn)行改造和恢復(fù),可降低油氣層損害,提高試油效率。

3.1 優(yōu)化射孔工藝

紊流或非達(dá)西流動將大大地影響流動效率,在預(yù)計產(chǎn)生紊流或非達(dá)西流的井進(jìn)行射孔時,應(yīng)盡量提高流動面積,來減少紊流的影響,一般應(yīng)選擇較大的射孔孔密和適合的相位。滲透率各向異性對相位和孔密是十分敏感的,據(jù)資料介紹[2]:當(dāng)各向異性在0.7≤KZ/KR≤1.0時,90°相位角最佳;當(dāng)各向異性在0.3

3.2 完善地層打開程度

由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)和儲層特性原因,儲層與井筒的連通部分只是生產(chǎn)層段的一部分,或因射孔彈未完全引爆,目的層段部分被打開。此時,流體處于部分滲濾儲層中,徑向流流向會發(fā)生改變,流線收縮,流動阻力增加,流量減少。針對這類井,要重新進(jìn)行補(bǔ)孔作業(yè),改善試油層段的滲流情況。

烏101井是位于青海省柴達(dá)木盆地西部拗陷昆北斷階帶亞區(qū)烏南—綠草灘斷鼻帶烏南潛伏構(gòu)造,是一口評價井。2006年12月4日,對測井解釋為油層的層段2048.1m～2050.7m進(jìn)行射孔,用127槍油管傳輸射孔,孔密16孔/m,裝彈42發(fā),射后井口自溢。試采日產(chǎn)油0.23m3,累計產(chǎn)油2t～3t。對最后一次的關(guān)井期資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,壓力雙對數(shù)及導(dǎo)數(shù)圖上看出,該井段地層打開不完善,早期井筒儲集過后,出現(xiàn)了3條明顯的直線,第一條為早期穩(wěn)定徑向流直線;第二條為反映球形流特征的過渡段;第三條為反映整個生產(chǎn)層段流動特征的不穩(wěn)定擬徑向流段。試油時,進(jìn)行了補(bǔ)孔作業(yè),射后產(chǎn)微量氣,再次測試表明射孔完善。

3.3 壓裂試油,增加滲透率

烏101井是一口評價井,初期試采無產(chǎn)量。為改善該井地層滲透性及導(dǎo)流能力,摸索出適合木區(qū)塊地層特征的試油技術(shù),對該井進(jìn)行了水力壓裂施工。該井射開層位N1,井段2048.40m～2050.70m,2.30 m/1層,總孔數(shù)37孔。根據(jù)地層測試曲線分析:各次開關(guān)井壓力曲線上升均較慢,說明地層滲透性差,供液不足,且受地層內(nèi)外區(qū)滲透性變化影響較大,一次關(guān)井曲線上升后又出現(xiàn)下降,運(yùn)用雙對數(shù)擬合方法進(jìn)行解釋,地層參數(shù)如下:地層系數(shù) KH=3.9148×10-3μm2·m,滲透率 K=1.1514 ×10-3μm2,表皮系數(shù) S=-1.7282,C=1.1201×10-3m3/MPa,二關(guān)外推壓力P＊=22.5738MPa/2007.20m,壓力系數(shù)=1.146 8,測點(diǎn)最高溫度74.8℃/1993.86m。解釋結(jié)果說明地層滲透性差且內(nèi)外區(qū)變化較大、近井地層不存在污染。

033.19 m。解釋結(jié)果說明地層滲透性較好、近井地層不存在污染。

對比壓裂前后測試情況和產(chǎn)量,壓裂對儲層的改造作用是非常明顯的。

4 總結(jié)與建議

1)選擇合適的射孔壓井液

為避免壓井液對油氣層的再次損害,建議將烏南油田的地層樣品進(jìn)行嚴(yán)格化驗(yàn),根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果,選擇與地層配伍性良好的防膨劑溶液作為施工入井液。采用負(fù)壓射孔技術(shù)。負(fù)壓射孔可以有效防止壓井液進(jìn)入地層,還可使地層壓力將射孔孔道的部分堵塞物沖出,對射孔壓實(shí)帶進(jìn)行“瞬時”沖洗,改善射孔孔道的導(dǎo)流能力。烏南油田地層滲透率較低,應(yīng)進(jìn)行最小負(fù)壓值研究,找出射孔作業(yè)中合適的掏空深度,實(shí)現(xiàn)負(fù)壓射孔。

2)運(yùn)用土酸酸化工藝,降低地層損害

土酸酸化是利用鹽酸、氫氟酸和其它成份配成酸液,利用其溶蝕作用,解除近井筒附近污染帶,達(dá)到溝通地層的目的。烏南油田主要儲層類型為砂巖儲層,第二系砂巖地層,碳酸鹽含量低,泥質(zhì)含量高,適合使用土酸酸化。建議研究烏南地區(qū)儲層巖性,配制適合該地區(qū)的土酸,選層進(jìn)行償試;用土酸改造地層,與壓裂相比其成本低廉,動用車組少,施工壓力低,對地層污染小,是值得一試的。

3)試用螺桿泵排液,降低成本,減少勞動強(qiáng)度

勘探試油井由于遠(yuǎn)離油區(qū),常采用常規(guī)方法排液,動力主要是修井機(jī),修井機(jī)抽排工作強(qiáng)度大,加上人為因素,往往造成排液不連續(xù);螺桿泵適用于一般油性的油層,還可用于水層、油水同層,是目前較理想的排液工藝技術(shù);它不會出現(xiàn)泵卡、氣鎖、被砂、蠟、垢等堵塞,適合不同排量、不同量程要求,輸入轉(zhuǎn)速隨意調(diào)整;螺桿泵排液排量控制穩(wěn)定,沒有擾動性,有利于保護(hù)油層,尤其對容易出砂的油層試油極有意義;驅(qū)動裝置簡單,主要有液壓驅(qū)動與井下電機(jī)驅(qū)動兩種,目前試油隊(duì)可償試采用電機(jī)與柴油機(jī)驅(qū)動,結(jié)構(gòu)簡單,能夠減輕勞動強(qiáng)度,降低試油成本。

4)油田開發(fā)過程造成油氣層損害不可避免。要結(jié)合油氣層損害形成的不同原因,研究降低油氣層損害的方法,對經(jīng)濟(jì)、高效地開發(fā)油氣田有重要意義。

5)根據(jù)地質(zhì)特征,優(yōu)化射孔工藝,采用酸化和壓裂技術(shù),可降低油氣層損害,恢復(fù)和提高近井筒附近地層的導(dǎo)流能力,確保試油工作順利完成。

6)綜合運(yùn)用多種方法進(jìn)一步研究和完善油氣層保護(hù)技術(shù)。油氣田開發(fā)的每一個環(huán)節(jié)都要做好油氣層保護(hù),可減少對油氣層造成損害,減少為降低油氣層損害所做的巨大投入。

[1] 烏南油田開采開發(fā)狀況.青海油田采油二廠烏南作業(yè)區(qū).2008～2009年(內(nèi)部資料)

[2] 劉玉芝.油氣井射孔井壁取心技術(shù)手冊[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000

P631.8+1

B

1004-9134(2010)03-0056-03

2009-11-22 編輯:姜 婷)

黃玉平,男,1972年生,地質(zhì)工程師,1997年畢業(yè)于西南石油學(xué)院石油地質(zhì)勘查專業(yè),現(xiàn)在青海油田井下作業(yè)公司試油項(xiàng)目部從事試油研究工作。郵編:816400