小洼油田蒸汽驅(qū)受效井堵塞機(jī)理

楊 開

( 遼河油田 金馬公司，遼寧 盤錦 124010)

注蒸汽采油是開采稠油行之有效的技術(shù)之一。但是，從實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場可知，注入蒸汽對油層也造成了一定的傷害，使得實(shí)際的注蒸汽開采未能達(dá)到預(yù)想的效果。注入蒸汽液相的礦化度大大低于地層水的礦化度，造成了粘土的膨脹。特別是當(dāng)?shù)陀谡惩恋呐R界礦化度時(shí)，粘土膨脹加劇，滲透率大大降低。高速注入蒸汽容易造成微粒運(yùn)移，堵塞孔道，也可造成滲透率大幅度的下降。此外，在注入大量高溫流體的熱采過程中，由于油藏內(nèi)介質(zhì)條件變化，容易引起瀝青質(zhì)在地層中沉積，堵塞孔喉或引起巖石潤濕性反轉(zhuǎn)，致使儲層孔滲性能嚴(yán)重變差，尤其是在井眼附近，往往導(dǎo)致油井出現(xiàn)低液低產(chǎn)現(xiàn)象［1］。

筆者針對遼河油田金馬公司小洼油田汽驅(qū)井組硅質(zhì)成份超標(biāo)，造成近井堵塞、油井低產(chǎn)問題，開展該項(xiàng)研究。旨在通過汽驅(qū)油藏地層水物性變化實(shí)驗(yàn)和近井堵塞物分析，研究汽驅(qū)油井堵塞機(jī)理，為研究有效的防治方法和適宜的解堵技術(shù)提供依據(jù)，力爭從源頭防止或減少堵塞現(xiàn)象產(chǎn)生，保證蒸汽驅(qū)項(xiàng)目順利開展。

1 小洼稠油油田堵塞機(jī)理分析

小洼油田隨著注汽時(shí)間的延長，生產(chǎn)井反復(fù)出現(xiàn)汽竄的現(xiàn)象，長期注入高溫蒸汽導(dǎo)致地層堵塞，油井停產(chǎn)。2009年在小洼油田東三段、沙三段蒸汽驅(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)部分正常生產(chǎn)井出現(xiàn)低產(chǎn)問題，多次檢泵、注汽恢復(fù)無效。沙三段汽驅(qū)受效井發(fā)現(xiàn)2 口井( 洼37-30、洼37330 井)出現(xiàn)此情況;東三段汽驅(qū)受效井發(fā)現(xiàn)5 口井( 洼17-14C、洼1713C、洼1712C、洼21-15)出現(xiàn)此情況。后對洼38-17-12C、洼17-13C 和洼38-17-14C 等3 口井地層水質(zhì)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2 口井硅質(zhì)成份高于正常生產(chǎn)井。分析原因?yàn)?隨著井口溫度降低油藏中的硅質(zhì)成份存留于地層中造成近井堵塞，導(dǎo)致油井低產(chǎn)低效。

1.1 小洼油田油層物性分析

1)巖石及粘土礦物成分。東三段儲集層中碎屑含量較高，平均為89.2%，巖石礦物的成熟度較低，顆粒磨圓為次圓-次尖狀，成分以石英和長石為主，石英平均含量為41.6%，長石為34.8%，巖屑為9.4%，泥質(zhì)含量為13.5%。根據(jù)X 衍射、掃描電鏡等資料分析［2］，洼38 塊東三段儲層粘土礦物絕對含量平均值為13%，一般在6.5% ～24.3%，粘土礦物的相對含量以蒙脫石為主，平均含量58.1%，其次為高嶺石和伊利石，平均含量分別為20.7%、13%，綠泥石平均含量為8.2%。

儲層中的粘土礦物在注蒸汽熱采過程中，由于不穩(wěn)定的蒙脫石、高嶺石在高溫、強(qiáng)堿性條件下易發(fā)生溶解和轉(zhuǎn)化，因此井筒附近高溫區(qū)蒙脫石、高嶺石易溶解、轉(zhuǎn)化，使疏松的儲層易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，造成生產(chǎn)出砂、砂堵等后果。遠(yuǎn)離油井區(qū)域，蒙脫石遇冷凝水易膨脹，高嶺石微粒易移動(dòng)堵塞喉道，使儲層受到傷害，物性變差，影響開發(fā)效果。

2)油藏孔隙結(jié)構(gòu)特征。東三段儲層的孔隙類型按成因可分為3 類( 圖1):原生孔隙、混生孔隙和次生孔隙。次生孔隙的特征有部分溶解、印模溶解、過量溶解、超大溶解、伸長孔隙、粒內(nèi)溶解、顆粒裂縫及巖石裂縫，另外還有許多標(biāo)志，如粘土邊、次生加大溶蝕、交大殘余物、孔隙帶狀發(fā)育等。

將壓汞、鑄體薄片資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按照孔隙結(jié)構(gòu)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，東三段為中滲大孔細(xì)喉不均勻型?？紫堆莼仁軌簩?shí)-膠結(jié)成巖作用的破壞性影響，又受到溶解作用的建設(shè)性影響?？紫堆莼瘡念w粒堆積方式及原始孔隙度衰減開始，壓實(shí)作用減少粒間體積，膠結(jié)作用堵塞孔隙，降低了孔隙度，但不減小粒間孔隙體積。

1.2 儲層敏感性實(shí)驗(yàn)分析

儲層敏感性是由儲層中敏感性礦物引起的。當(dāng)油田投入開發(fā)后，外來流體進(jìn)油層打破了原來的平衡狀態(tài)時(shí)，流體與敏感性礦物發(fā)生物理及化學(xué)作用而導(dǎo)致儲層滲透性變差。敏感性礦物包括粘土及粒徑小于37 μm 的碎屑顆粒。采用物理模型的方法，對小洼油田儲層進(jìn)行了五敏實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下:

儲層巖石速敏性: 樣品速敏性實(shí)驗(yàn)表明，儲層傷害程度58.08%左右，臨界流速0.5 mL/min，儲層速敏性表現(xiàn)為中等偏強(qiáng)程度。

儲層巖石水敏性:本區(qū)儲層樣品水敏性實(shí)驗(yàn)表明，粘土膨脹率為16.02%左右，儲層表現(xiàn)為強(qiáng)水敏。

儲層巖石鹽敏性:樣品鹽敏性檢測實(shí)驗(yàn)表明，臨界礦化度為1 250 mg/L，儲層鹽敏性為中等偏弱程度。

儲層巖石堿敏性:樣品堿敏性檢測實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)pH 值從7 增加到13 的過程中，滲透率逐漸降低，堿敏指數(shù)為65.19%，表現(xiàn)為中等偏強(qiáng)堿敏程度。

儲層巖石酸敏性:對東三層位樣品進(jìn)行了酸敏性檢測實(shí)驗(yàn)，巖心孔隙度為28.8%，敏感指數(shù)為0.427，儲層表現(xiàn)為強(qiáng)酸敏。

圖1 洼38 塊東三段孔隙類型

1.3 小洼油田水質(zhì)、垢樣分析

1)水質(zhì)分析。對小洼油田注汽用水水質(zhì)分析，結(jié)果見表1。

表1 小洼油田注汽用水水質(zhì)分析

2)垢樣定性分析。2010年2月，在35429 井進(jìn)行了現(xiàn)場采樣，取樣堵塞部位是炮槍和閥門處，垢樣普遍呈灰黑色，塊狀。使用X 射線衍射儀對垢樣成分進(jìn)行了分析。通過分析可知，垢樣中含有方鐵礦、硝酸鈉、皂石{ Ca0.5( Mg，F(xiàn)e)3( Si，Al)4O10( OH)2}、硝酸鈉，所含成分和化學(xué)定性分析所得結(jié)果基本一致。因此可知垢樣中含有碳酸鹽垢、硅酸鹽垢、硫化物垢、鐵垢和少量的油垢。

3)垢樣定量分析。由定性分析結(jié)果可以看出，小洼油田垢樣成份為碳酸鹽垢、硫化物垢、鐵垢，部分由硅酸鹽垢和油垢，無硫酸鹽垢。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行垢樣定量分析，來驗(yàn)證定性分析結(jié)果，并對各種垢成份進(jìn)行定量，結(jié)果見表2。

表2 小洼油田垢樣定量分析表

由表2 可見，小洼油田結(jié)垢垢樣成份復(fù)雜，主要含有碳酸鹽垢，另外含有少量的硫化物垢，硅酸鹽垢、鐵垢及油垢。

通過小洼油層敏感性分析、水質(zhì)分析及垢樣分析并結(jié)合小洼油田的地質(zhì)情況可知試驗(yàn)區(qū)油藏的堵塞機(jī)理主要為結(jié)垢堵塞，并有一定的瀝青質(zhì)堵塞。

2 結(jié)論

1)注入蒸汽液相與地層原生水不配伍。注入蒸汽液相礦化度低、蒸汽高速注入、瀝青質(zhì)在地層中沉積以及儲層溫度變化對毛管壓力、巖石潤濕性、油/水相對滲透率的影響是稠油油藏實(shí)施注蒸汽開采過程中造成地層傷害的主要原因。

2)通過對小洼油田油藏物性、儲層敏感性和小洼油田水樣、垢樣實(shí)驗(yàn)分析表明，油層堵塞的原因以結(jié)垢堵塞為主，并有一定程度的瀝青質(zhì)堵塞。

3)小洼油田垢樣分析表明，該區(qū)塊垢樣成份復(fù)雜，主要含有碳酸鹽垢，另外含有少量的硫化物垢，硅酸鹽垢、鐵垢及油垢。

［1］樊世忠，娜捷年，周大晨.鉆井液完井液及保護(hù)油氣層技術(shù)［M］.東營:石油大學(xué)出版社，1996:24-25.

［2］趙杏暖，張有瑜.粘土礦物與粘土礦物分析［M］.北京:海洋出版社，1990:1-2.