油層污染識別方法淺談

王曉華

(遼河油田鉆采工藝研究院,遼寧盤錦 124010)

油層污染識別方法淺談

王曉華

(遼河油田鉆采工藝研究院,遼寧盤錦 124010)

在油層被鉆開之前,處于原始狀態(tài),油氣藏巖石及其礦物組分和其中所含流體基本上處于“一種物理—化學(xué)”和熱動力平衡狀態(tài),在鉆井、完井、射孔、采油、增產(chǎn)和修井等作業(yè)中,都可能破壞這種平衡狀態(tài),或改善地層,或損壞地層,造成地層污染,本文介紹了造成油層污染的機(jī)理及識別方法。

油層 污染 識別方法

1 油層污染的機(jī)理

儲層本身含有較多的粘土礦物，尤其是易吸水膨脹、水敏性強(qiáng)的粘土，儲層巖石在泥漿濾液浸泡下粘土膨脹，堵塞孔隙引起滲透率下降。泥漿中本身含有有害顆粒、水泥微粒，本身顆粒脫落。堵塞孔喉。泥漿濾液與地層流體不配伍，在生產(chǎn)過程中，溫度、壓力引起化學(xué)反應(yīng)，形成沉淀物或乳化物，引起儲層物性下降。對于工程事故，使儲層不正常裸露，或浸泡時間過長，造成地層損害。在生產(chǎn)過程中，采取某些增產(chǎn)措施，造成油層污染。

2 評價油層污染的基本參數(shù)

目前評價油層污染的基本參數(shù)有以下幾種：堵塞比(DR)，是油層污染前后滲透率的比值；表皮系數(shù)(S)，表示受污染油氣層滲透率的降低總和，它反映油層的污染程度；污阻系數(shù)(DF)，是污染區(qū)附加壓降與生產(chǎn)壓差之比；侵入深度(Di)，定量描述油層污染程度的關(guān)鍵參數(shù)，可采用在不同探測半徑所求的含油飽和度變化關(guān)系及橫向測井圖版擬合法求出。

3 判別方法

3.1 長慶馬嶺地區(qū)采用數(shù)理統(tǒng)計方法求取表皮系數(shù)

S：表皮系數(shù) μ：泥漿粘度，厘泊

H：地層深度，m Tp：地層浸泡時間，d

POR：孔隙度，% Ps：地面壓力，1.01325×105P

S0：含油飽和度.% RLLD：深感應(yīng)電阻率(ohmm)

SP：自然電位.mv RW：地層水電阻率(ohmm)

3.2 在不同探測深度處求出含油飽和度的變化關(guān)系,據(jù)此確定侵入深度

一般情況下：1m或0.45 m梯度電極系反映侵入帶的電阻率，0.8m感應(yīng)測井反映原狀地層的電阻率。由于泥漿濾液沖洗地層，造成不同徑向深度處孔隙流體的不同飽和度分布，即含油飽和度的不同，因此從侵入帶到原狀地層，油層含油飽和度是漸變的。徑向侵入深度由小到大變化，含油飽和度也由小到大相應(yīng)變化，直至接近或等于原狀地層的含油飽和度。

結(jié)合電阻率侵入深度圖版，采用拋物線擬合法，求得侵入深度為：

當(dāng)SORM≥0.75 SO時

當(dāng)SORM＜0.75SO時

式中SO：感應(yīng)測井求得含油飽和度；

SORM：1m(0.5Ω)梯度電極系求出的含油飽和度；

SOR：剩余油飽和度

RcD：0.8m深感應(yīng)測井電阻率

Rct：1m梯度電極系電阻率

3.3 其他測井方法

井徑測井：在鉆井過程中，由于地層受泥漿沖洗、浸泡以及鉆具沖擊等原因造成井徑與鉆頭尺寸不同。利用井徑測井測得井眼受破壞程度。

井溫測井：確定泥漿侵入帶，尋找泥漿漏失層。

3.4 注入水污染的巖心分析法

用天然巖心研究注水對油層污染程度是一種比較直觀的方法。首先將試驗用水殺菌，并用孔徑0.45μm的濾膜過濾，可排除水中懸浮物對巖心端面的堵塞。在此情況下，注入與油層水相配伍的水，可以定量測定巖心中粘土礦物的水化膨脹和遷移對油層的污染程度。若兩種水混相時產(chǎn)生化學(xué)沉淀，可先注入配伍性好的模擬水，再注入地層水使巖心中的水性恢復(fù)原狀，最后注入不配伍的水，這樣可以定量測定化學(xué)沉淀對滲透率的影響程度。巖心的CEC值能反映巖心中蒙脫石類粘土礦物的含量和取代量，因此與巖心的水化膨脹性緊密相關(guān)，CEC值測定與水測滲透率試驗結(jié)合，可對油藏的水化膨脹性作出定量判斷。

3.5 巖心分析評價鉆井液污染

鉆井液損害是油層污染的重要原因之一。首先進(jìn)行儲層敏感性評價，然后在室內(nèi)進(jìn)行巖心綜合分析，選擇最佳的鉆井液配方。這是目前國內(nèi)外普遍使用的方法。

3.6 一種定量計算侵入地層濾液量及確定地層污染來源的新方法

利用試油排液中某些離子含量變化的趨勢來計算侵入地層中濾液數(shù)量的方法，并通過化學(xué)分析對比，確定地層中濾液類型，明確污染來源。該方法機(jī)理為：由于各種與地層接觸到的流體體系都有自己特定的化學(xué)成分。通過分析對比這些流體化學(xué)成分和試油返排液的化學(xué)成分，很容易確定地層污染的主要來源，具體做法是：(1)分析接觸地層的各種流體化學(xué)成分，確定其離子含量。(2)分析試油返排液化學(xué)成分及離子含量。(3)對比鉆井液、壓井液、固井液等流體離子含量與試油返排液離子含量，分析其相關(guān)性。(4)由對比結(jié)果，確認(rèn)與試油返排液相關(guān)性大的流體體系，確定地層污染的主要來源。該方法目前在勝利油田使用。

3.7 毛細(xì)管壓力技術(shù)評價鉆井液污染

適用于一個區(qū)塊的分析，將試驗巖心通過不同類型的鉆井液濾液飽和之后，用煤油作驅(qū)替夜，在高速離心機(jī)上，使被驅(qū)替液離出巖塞，根據(jù)取得的數(shù)據(jù)計算出毛細(xì)管壓力值，再利用毛細(xì)管壓力與相對滲透率、有效滲透率的關(guān)系對巖心污染程度進(jìn)行定量描述。一般規(guī)律是，入孔壓力大，束縛水飽和度高，驅(qū)油效率低，則污染程度嚴(yán)重。

3.8 利用礦場測試資料評定油層污染

對已經(jīng)完井的油層實(shí)際發(fā)生的污染狀況評價，如：判斷完鉆井的污染程度、估算油井產(chǎn)能、制定開發(fā)方案和提出補(bǔ)救措施等。

3.8.1 壓力恢復(fù)測試解釋法

在鉆井過程中進(jìn)行中途測試，判斷鉆井過程中的污染程度。完井后在各個時期進(jìn)行MFE地層測試，分別判斷各個時期的污染程度。在油井生產(chǎn)過程中進(jìn)行壓力恢復(fù)測試，進(jìn)行雙對數(shù)及半對數(shù)擬合分析，可以求得在生產(chǎn)過程中的綜合表皮系數(shù)、堵塞比等參數(shù)，進(jìn)行綜合分析評價。

3.8.2 測井資料解釋法

主要利用密度測井中的光電吸附指數(shù)值來反映高原子序數(shù)物質(zhì)的多少，以判斷污染。按照公式Pe=K2Z3.6(式中，Pe為光電吸附指數(shù)，Z為原子序數(shù)， K2為儀器系數(shù))， Pe受Z值的控制，高Z值的元素對其有很強(qiáng)的敏感性，造巖礦物中元素的Z值一般在二、三十左右，而鉆井泥漿中重晶石等含鋇一類的Z值達(dá)56以上，這類物質(zhì)進(jìn)入地層后，測井時Pe明顯增大，而造成的污染也較嚴(yán)重。一般認(rèn)為：變粒巖、混合巖Pe在2—3之間污染輕微，4以上污染嚴(yán)重。

3.8.3 油井產(chǎn)能計算解釋法

美國巖心公司有一套節(jié)點(diǎn)分析程序，SAM。該軟件，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)分析原理，計算表皮系數(shù)。這種方法根據(jù)取得的油藏基本參數(shù)(滲透率、孔隙度、泄油半徑、地層有效厚度及高壓物性參數(shù))，計算油井理論產(chǎn)能，并與油井實(shí)際產(chǎn)能比較，這種計算出來的數(shù)值要與中途測試資料結(jié)合，綜合分析判斷。

4 結(jié)語

(1)隨著油氣田開發(fā)的不斷深入，油藏壓力遞減，含水上升，各種增產(chǎn)作業(yè)相繼實(shí)施，對油層影響日益明顯，有必要明確各類措施對油層的影響情況及影響程度。

(2)各類測試技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)水平的提高，結(jié)合理論水平的提升，提高了獲取油層污染評價參數(shù)的技術(shù)水平及分析水平。

(3)在實(shí)際工作中，各種油層污染評價方法應(yīng)相互結(jié)合，并與油藏實(shí)際開發(fā)情況綜合考慮，以便給出準(zhǔn)確結(jié)論。

[1]劉能強(qiáng).實(shí)用現(xiàn)代試井解釋方法.石油工業(yè)書版社,2005年7月,第四版.

[2]李巨峰,操衛(wèi)平,馮玉軍等.含油污泥處理技術(shù)與發(fā)展方向[J].石油規(guī)劃設(shè)計,16(5):30～33.

[3]姜勇,趙朝成,趙東.含油污泥來源與處理方法綜述.油氣田環(huán)境保護(hù),2006,1～5.

王曉華(1961—),1987年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院物理專業(yè),目前在遼河油田從事油氣田開發(fā)工作。