注水井酸化增注工藝技術(shù)探討

黑龍江 李宏宇 李紅梅 趙玉珍

注水井酸化增注工藝技術(shù)探討

黑龍江 李宏宇 李紅梅 趙玉珍

為解決注水井的吸水能力下降問(wèn)題，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，先后有針對(duì)性地采取了多種增注措施，如壓裂、酸化、擠活性水、物理法解堵等，但增注效果不理想，增注難度越來(lái)越大。為解決這一問(wèn)題，筆者認(rèn)為必須系統(tǒng)、全面地研究?jī)?chǔ)層地質(zhì)特征，實(shí)驗(yàn)分析儲(chǔ)層的潛在傷害因素、各種工程作業(yè)、酸化增注過(guò)程以及注入水本身對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理和傷害程度，研究適宜的酸化工作液體系和酸化工藝技術(shù)，解除近井地帶的傷害，恢復(fù)和提高油層的吸水能力。

注水井；酸化增注

一、開(kāi)展酸化增注技術(shù)研究的必要性

大慶油田外圍大多數(shù)注水井注水壓力逐年增高，注水量逐漸減少，嚴(yán)重影響了注水開(kāi)發(fā)效果。分析認(rèn)為，酸化工作液的針對(duì)性差、酸化過(guò)程中的二次傷害的存在、酸巖反應(yīng)認(rèn)識(shí)的不足、質(zhì)量控制的不完備是導(dǎo)致注水井酸化增注效果差的主要原因。為解決這一問(wèn)題，必須系統(tǒng)、全面地研究?jī)?chǔ)層地質(zhì)特征，實(shí)驗(yàn)分析儲(chǔ)層的潛在傷害因素、各種工程作業(yè)、酸化增注過(guò)程以及注入水本身對(duì)儲(chǔ)層的傷害機(jī)理和傷害程度，研究適宜的酸化工作液體系和酸化工藝技術(shù)，解除近井地帶的傷害，恢復(fù)和提高油層的吸水能力。因而，有必要針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行研究。

因此，我們對(duì)大慶油田幾個(gè)區(qū)塊進(jìn)行了酸化工藝技術(shù)研究，將重點(diǎn)解決油層傷害而導(dǎo)致的吸水能力下降的注水井的酸化增注問(wèn)題，對(duì)于改善以注水開(kāi)發(fā)為主的大慶油田的注水開(kāi)發(fā)效果，保持產(chǎn)量的穩(wěn)定具有重要意義。

二、儲(chǔ)層地質(zhì)分析研究

大慶油田外圍的特低滲透油田，油藏埋深1500～2200m，開(kāi)采層位主要是扶余和楊大城子油層，個(gè)別區(qū)塊發(fā)育埋藏較淺的葡萄花油層。扶楊油層儲(chǔ)層物性屬特低滲透級(jí)，其平均孔隙度為12.3%，平均空氣滲透率為2.71×10-3μm2?？紫栋霃捷^小，主力油層的孔隙半徑為1.0～1.5μm，小于0.5μm的細(xì)小孔隙體積超過(guò)總體積的50%。油層巖石顆粒較細(xì)，為極細(xì)砂和粗粉砂巖，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，礦物成分中泥質(zhì)含量為5～19.5%，平均12.3%，石英含量為25～30%，長(zhǎng)石含量為28～34%，巖屑含量為22～30%，方解石含量2～8%，屬混合砂巖。因此，總的來(lái)看，大慶油田儲(chǔ)層滲透率低，儲(chǔ)層孔喉小，粘土礦物含量高，反映了儲(chǔ)層的低滲特點(diǎn)。

三、儲(chǔ)層敏感性分析研究

分析油氣儲(chǔ)層的敏感性，是研究?jī)?chǔ)層損害機(jī)理、保護(hù)儲(chǔ)層或減小儲(chǔ)層損害的重要技術(shù)。儲(chǔ)層敏感性的評(píng)價(jià)分析是一項(xiàng)綜合性的實(shí)驗(yàn)研究工作。

儲(chǔ)層速敏性的大小主要與儲(chǔ)層巖石礦物中各種成份的膠結(jié)程度，孔隙孔喉的分布和流體種類(lèi)及其流速大小有關(guān)。通常顆粒膠結(jié)疏松，喉道彎曲，潤(rùn)濕性流體和流速高易將巖石顆粒沖刷下來(lái)，堵塞孔隙孔喉，降低儲(chǔ)層的滲透率。

儲(chǔ)層鹽敏性的大小與進(jìn)入儲(chǔ)層的流體的鹽度有關(guān)，通常注入流體的鹽度高于儲(chǔ)層流體的鹽度，不會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層巖石的鹽敏性發(fā)生，但也有可能引起粘土的收縮、失穩(wěn)和脫落。但是當(dāng)較低鹽度的流體進(jìn)入地層，并與儲(chǔ)層巖石礦物接觸時(shí)，粘土具有的離子交換特性，使粘土中的離子朝進(jìn)入水中的方向移動(dòng)，粘土表面凈負(fù)電荷增加，導(dǎo)致粘土顆粒之間因靜電排斥作用而膨脹和分離，引起孔隙空間和吼道收縮，從而發(fā)生鹽敏。注入淡水時(shí)巖石的滲透率與注入地層水時(shí)巖石的滲透率之比表示鹽敏系數(shù)，此值越小，表示巖石鹽敏性越嚴(yán)重。

儲(chǔ)層水敏性的大小主要與巖石礦物中水敏性粘土礦物的含量有關(guān)，蒙脫石遇水后體積膨脹，使流動(dòng)喉道縮小，而高嶺石遇水后易分散運(yùn)移，從而隨著注入水流動(dòng)造成堵塞，使儲(chǔ)層的滲透率急劇下降。

儲(chǔ)層酸敏性的大小與儲(chǔ)層中的酸敏感礦物酸的類(lèi)型和濃度有關(guān)，通常儲(chǔ)層中的綠泥石和綠蒙混層的含量直接相關(guān)，其含量越高，越易導(dǎo)致儲(chǔ)層的酸敏，形成絮狀膠體，堵塞儲(chǔ)層的孔隙孔喉，使?jié)B透率降低。

砂巖的膠結(jié)物以泥巖為主，一般泥質(zhì)含量6～21%。構(gòu)成泥質(zhì)的粘土礦物主要由綠泥石和伊利石組成，其含量占粘土礦物總含量的60～70%，其次是蒙脫石—綠泥石混合層和蒙脫石—伊利石混合層，結(jié)合流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，證明儲(chǔ)層存在中等的酸敏性。

四、結(jié)論

通過(guò)以上敏感性實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)合儲(chǔ)層粘土礦物成分的分析結(jié)果，對(duì)其潛在的傷害機(jī)理作如下分析：

1.掃描電鏡分析砂巖儲(chǔ)層的高嶺石單晶為硅氧四面體和鋁氧八面體組成六角板狀，水中不易膨脹，但地層中集結(jié)體常呈頁(yè)狀結(jié)構(gòu)，松散附著在砂粒表面或粒間孔隙，形成橋塞，且易受液體沖刷而分散運(yùn)移，堵塞吼道。因其含量小，不會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成嚴(yán)重的傷害。

2.扶楊儲(chǔ)層伊礫石含量相對(duì)最高，在儲(chǔ)層中呈彎曲針狀結(jié)晶，附著在砂粒表面，增加孔隙吼道的彎曲性，且易受流體作用而脫落，進(jìn)入孔隙吼道，造成堵塞。因含量較大，對(duì)儲(chǔ)層的傷害也處于主要地位，因此應(yīng)加粘土穩(wěn)定劑預(yù)防。

3.綠泥石單晶為針葉狀，集結(jié)為絨球狀。在酸性介質(zhì)中，釋放出Fe3+，當(dāng)pH≥2.2時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，在pH≥4.3時(shí)，F(xiàn)e(OH)3沉淀完成，這是一種具有片狀結(jié)晶的凝膠物質(zhì)，極易在吼道處堵塞。因其在儲(chǔ)層中的含量較高，因此在酸化中應(yīng)預(yù)防處理，減小其傷害。

4.扶楊儲(chǔ)層都有一定量的綠/蒙混層和伊/蒙混層，這種片狀和絮狀結(jié)構(gòu)體由于層間分子力弱，水易侵入，離解陽(yáng)離子而發(fā)生膨脹、分散、運(yùn)移，堵塞儲(chǔ)層孔隙通道，也要在酸液體系中加強(qiáng)預(yù)防。

（作者單位：大慶油田技術(shù)培訓(xùn)中心）

（編輯 王旸）