低孔低滲地層損害原因與油層保護(hù)應(yīng)用

展轉(zhuǎn)盈 倪軍

【摘 要】 本文分析研究了低孔低滲儲層地層損害的機(jī)理，低孔低滲儲層保護(hù)主要體現(xiàn)在防止儲層水鎖損害和保護(hù)對低滲儲層滲透率貢獻(xiàn)率最大的孔喉及其裂縫微裂縫這兩個方面，屏蔽暫堵鉆井完井液技術(shù)和保護(hù)儲層的射孔液、壓井液技術(shù)是保護(hù)低孔低滲儲層的兩項(xiàng)主要技術(shù)，但屏蔽暫堵技術(shù)的暫堵機(jī)理及其體系配方與中低滲砂巖儲層的相比差異很大。

【關(guān)鍵詞】 低孔低滲儲層 地層損害機(jī)理 油氣層保護(hù)

前 言：

低孔低滲儲層逐漸為油田開發(fā)的主力，這類儲層存在著滲透率低、孔隙度小，外來流體侵入對地層傷害較大等特性，同時(shí)在低孔低滲儲層存在著裂縫或者微裂縫。這些特性給低孔低滲儲層的勘探開發(fā)帶來了很大的難度，這就需要從低孔低滲儲層的損害機(jī)理出發(fā)，研究其會受到哪些傷害，在勘探開發(fā)的過程中采用有效的手段和技術(shù)來減輕或者避免損害的發(fā)生，并形成一套有效的低孔低滲儲層保護(hù)技術(shù)。

1 低孔低滲儲層損害機(jī)理

1.1 儲層敏感性損害

與中低滲砂巖儲層不同，低孔低滲儲層的敏感性往往以應(yīng)力敏感為主，而其它敏感性如

水敏、鹽敏、速敏、酸敏和堿敏等相對較弱。統(tǒng)計(jì)近年來儲層敏感性損害機(jī)理研究的部分成果，可以看出，低孔低滲或特低滲儲層敏感性以應(yīng)力敏感性最為顯著，水敏、鹽敏次之，速敏最弱，酸敏、堿敏與儲層礦物關(guān)系最大。

1.2 巖石礦物分析

除儲層敏感性傷害可能對儲層有嚴(yán)重的影響外，對低孔低滲儲層而言，毛細(xì)管阻力及水鎖效應(yīng)對該類儲層損害有著重要影響。在壓差作用下或自吸作用下，濾液侵入親水的氣層孔道，會將氣層中的氣和油推向儲層深部，并在油水（或氣）形成一個凹向的彎液面。由于表面張力的作用，任何彎液面都存在一個附加壓力，即毛細(xì)管壓力。如果儲層能量不足以克服這一附加阻力，儲層油氣就不能將水段驅(qū)動而流向井筒。實(shí)際上由于儲層的孔道大小分布很廣，一些大的孔道可能被驅(qū)開，而一些小的孔道確很難被驅(qū)開。由某井毛管壓力特征參數(shù)可知，儲層巖心中值壓力很高（14～15MPa），最大、平均和中值孔喉半徑均很?。?.0476～0.738 μm），對滲透率貢獻(xiàn)值大于90%的孔喉區(qū)域大約在0.16～0.8 μm。表明儲層滲透率極低，儲層具有排驅(qū)壓力中等-高，孔喉較細(xì)和孔隙結(jié)構(gòu)較差的特點(diǎn)，為細(xì)喉-小孔隙儲層。因毛管力與毛細(xì)管孔道的半徑成反比，這種細(xì)喉-小孔隙儲層，毛細(xì)管壓力較大，濾液侵入后，大多孔道難以被驅(qū)開，濾液造成的地層損害較大，這種低孔低滲氣層防止濾液侵入儲層對于降低或避免儲層傷害非常重要。

1.3 低孔致密儲層的液鎖損害

實(shí)際上液鎖損害也是因毛細(xì)管力引起的。當(dāng)侵入儲層濾液的液滴運(yùn)移到孔喉處時(shí)，液滴界面會發(fā)生變形，致使前后端彎液面的曲率出現(xiàn)差別，產(chǎn)生附加阻力。這種附加阻力就是常稱的液鎖效應(yīng)。由于液鎖效應(yīng)是可以疊加的，當(dāng)一串液滴同時(shí)出現(xiàn)在一連串的毛管時(shí)，油氣流的流動阻力就會大大增加，從而使油氣相的滲透率大大降低。由于毛管力與毛細(xì)管孔道的半徑成反比，因此一般來講，小孔道的低滲儲層所產(chǎn)生的毛管力較大，更容易引起液鎖損害。液鎖效應(yīng)引起的地層損害在低滲氣層表現(xiàn)得較一般儲層更為嚴(yán)重，大量研究表明，在低孔低滲油氣層尤其是低孔低滲氣層中，液鎖效應(yīng)尤其是水鎖效應(yīng)常常使儲層的有效相對滲透率下降到原來的 1%～10%以下。這是因?yàn)椋孩賰訚B透率越低，儲層孔喉越小，液鎖效應(yīng)產(chǎn)生的附加阻力越大（阻力與孔喉半徑成反比）；②濾液侵入儲層后，常在儲層局部或一定區(qū)域形成多相滲流，其相對滲透率大大小于原始絕對滲透率；③液鎖尤其是水鎖對儲層敏感性礦物有一定影響，如儲層發(fā)生水敏、鹽敏后的水鎖，將會使儲層的有效滲透率幾乎完全喪失，而這種情況在砂巖儲層幾乎常常發(fā)生。

1.4 儲層微裂縫和微裂縫損害

研究表明，低孔低滲儲層主要的滲流通道是儲層裂縫或微裂縫。在作業(yè)壓差的作用下，作業(yè)液中的固相顆粒及其濾液侵入儲層后，一方面造成儲層裂縫水敏、鹽敏、速敏等儲層敏感性損害，其損害機(jī)理與砂巖儲層損害機(jī)理有相似之處；一方面使儲層裂縫尤其是裂縫孔隙界面、儲層基塊發(fā)生界面現(xiàn)象和毛管現(xiàn)象，造成復(fù)雜的儲層損害。作業(yè)液造成裂縫性儲層損害的機(jī)理主要有：①固相顆粒對儲層裂縫或微裂縫的堵塞；②固相顆粒和濾液對儲層縫孔界面的雙重?fù)p害；③濾液對儲層基塊滲透率的損害，主要表現(xiàn)在作業(yè)液濾液造成的儲層敏感性損害、毛細(xì)管附加阻力造成的低滲儲層的傷害；④濾液中處理劑對儲層微裂縫或基質(zhì)的損害等。巖心觀察表明發(fā)育天然裂縫以垂直縫為主，水平縫和斜交縫少見。儲層基塊滲透率在10-6μm2數(shù)量級，因此其主要的滲流通道就是儲層裂縫或微裂縫。在作業(yè)壓差作用下，鉆井完井液中的固相顆粒和濾液會沿著儲層裂縫或微裂縫大量地侵入儲層深部，造成儲層損害。

2 低孔低滲儲層儲層保護(hù)技術(shù)應(yīng)用

在沒有實(shí)施保護(hù)油氣層技術(shù)前通過對鉆井、完井、試油、射孔、壓井、增產(chǎn)以及注水等各個作業(yè)環(huán)節(jié)儲層損害現(xiàn)狀分析，可以得到以下認(rèn)識：（1）測試結(jié)果表明油田各井層的測試解釋出的表皮系都很大，平均表皮系數(shù)為13.11，初步斷定各作業(yè)環(huán)節(jié)存在較嚴(yán)重的地層損害；（2）鉆井完井作業(yè)過程中地層損害程度大；（3）通過注水井的分析可知，注水井在沒注粘土穩(wěn)定劑之前存在較嚴(yán)重的地層損害。油田儲層特性及損害因素：（1）屏蔽暫堵型鉆井完井液技術(shù)在充分進(jìn)行儲層損害機(jī)理和屏蔽暫堵實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上在區(qū)塊等10口開發(fā)井、評價(jià)井實(shí)施保護(hù)油氣層屏蔽暫堵技術(shù)，并取得了顯著的成效。（2）保護(hù)油氣層的射孔液、壓井液技術(shù)。油田采用保護(hù)油氣層的無固相清潔鹽水射孔液、壓井液體系，并在該體系中選擇適當(dāng)種類和濃度的粘土穩(wěn)定劑。（3）注水井預(yù)處理技術(shù)。針對油田儲層水敏、鹽敏程度強(qiáng)，注水壓力高，儲層吸水低的特點(diǎn)，對注水井實(shí)施預(yù)處理技術(shù)，在注入水中添加適當(dāng)濃度和種類的粘土穩(wěn)定劑、表面活性劑等。（4）優(yōu)化射孔技術(shù)。油田基本上均采用了優(yōu)化射孔技術(shù)。

3 結(jié) 論

（1）低孔低滲儲層損害機(jī)理主要表現(xiàn)在：①儲層液鎖損害（主要為水鎖損害），②

儲層毛細(xì)管自吸損害，③儲層裂縫或微裂縫損害，④儲層應(yīng)力敏感性損害等；（2）裂縫性儲層損害機(jī)理主要是：①固相顆粒對儲層裂縫或微裂縫的堵塞，②固相顆粒和濾液對儲層縫孔界面的雙重?fù)p害，③濾液對儲層基塊滲透率的損害，④濾液中處理劑對儲層微裂縫或基質(zhì)

的損害等；（3）低孔低滲儲層的保護(hù)主要體現(xiàn)在防止儲層水鎖損害和保護(hù)對低滲儲層滲透率貢獻(xiàn)率最大的孔喉及其裂縫微裂縫這兩個方面。屏蔽暫堵鉆井完井液技術(shù)和保護(hù)儲層的射孔液、壓井液技術(shù)是保護(hù)低孔低滲儲層的兩項(xiàng)主要技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊勇. 橋口氣田儲層損害因素分析[J].斷塊油氣田，2005（04）：57-59.