S油田X 區(qū)塊注入能力影響因素及改善對策

王曉超，劉全剛，張維易，王宏申，李百瑩

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 塘沽300452）

S油田為渤海多層合采稠油油田， 疏松砂巖儲層，膠結物以泥質為主，孔隙度分布范圍26%～37%，滲透率變化范圍（20～5 000）×10-3μm2，屬高孔高滲油藏。 其中，X區(qū)塊于2000年底投產，初期采用反九點井網開發(fā)，2013年底開始進行加密調整， 逐步過渡為排狀注采井網注水開發(fā)。 目前X區(qū)塊注水井共計25口，注入壓力普遍較高，注水量未達到配注要求，影響油田注水開發(fā)效果。為解決X區(qū)塊注水井欠注問題，有必要對欠注原因進行深入研究分析［1-10］。

1 X區(qū)塊注水開發(fā)現(xiàn)狀

X區(qū)塊注采規(guī)模為25注45采，日注水11 737 m3，日產油1 411.9 m3，綜合含水83.8%，累產油888.62×104m3，采油速度1.3%，采出程度23.9%。 區(qū)塊注水井注入量未達油藏配注要求，平均日配注量14 407.6 m3， 平 均 日 欠 注 量2 911.2 m3。 區(qū) 塊 注 水 欠 注 率20.2%，其中老井欠注14.9%，調整井欠注32.6%。單井注水欠注率在0～61%之間，其中欠注率小于10%的井6 口，在10%～30%之間的井13 口，大于30%的井6 口，欠注問題較為嚴重。

2 注入能力影響因素分析

X 區(qū)塊年注水數據分析顯示，78%以上的欠注量都與注水井注入壓力高有關。 為尋求原因，從地面、井筒、儲層以及歷史措施效果四個方面進行層層梳理，確定出8 個注入能力影響因素（見圖1）。

圖1 注入能力影響因素分析

2.1 含聚污水回注

自2006 年7 月起，X 區(qū)塊開始清污混注， 即注入水為水源井的清水和處理后的含聚污水混合。 經過現(xiàn)場水處理流程，水質在線監(jiān)測結果表明，注入水中懸浮物含量、鐵離子含量均超出了水質標準（見表1）。 其中，懸浮物為一種含聚物質，是注入水中的聚合物絮凝之后與常規(guī)懸浮物混合的產物， 粒徑分布范圍較寬。雖然懸浮物粒徑中值滿足水質指標，但根據X 區(qū)塊喉道尺寸及過濾理論， 約有5%的懸浮物因粒徑較大不能進入儲層，在井筒堆積，形成粘彈性的膠狀油泥?，F(xiàn)場注水井井筒垢樣分析顯示，井底垢樣中含有大量膠團狀聚合物。此外，大部分粒徑較小的懸浮物可進入儲層中、深部，運移時吸附于巖石表面，并進一步絮凝增大，造成巖石喉道變窄，進而堵塞儲層，影響注入能力［11-15］。 注入水中的鐵離子對含聚懸浮物的絮凝增大也有明顯的促進作用。

由此可知水質問題帶來的影響十分嚴重，并且已經持續(xù)10 余年，影響范圍廣。

表1 X 區(qū)塊注入水水質指標

2.2 鉆、完井液污染

鉆、完井過程中由于外來流體入侵儲層，易發(fā)生各類污染堵塞。X 區(qū)塊調整井中，有8 口設計注水井，投注初期即出現(xiàn)嚴重欠注，吸水能力顯著低于相鄰老井（見表2），推測這部分井受到一定程度鉆完井液污染。通過室內模擬現(xiàn)場鉆完井工序驅替實驗表明，鉆、完井液對巖心滲透率損害率可達51%～66%， 但模擬破膠返排后，可解除堵塞，滲透率損害率降低至5%以內。 鉆、完井液污染主要對區(qū)塊調整井投注初期注入量造成影響，對區(qū)塊目前注水量影響不大。

表2 加密調整注水井投注初期與同時期相鄰老井注入能力對比

2.3 管柱腐蝕

在注水過程中， 整個井筒會受到注入流體腐蝕，并引發(fā)一些潛在問題從而影響注水。 X 區(qū)塊注水井管柱腐蝕結垢較嚴重， 導致油管腐蝕穿孔、工作筒斷裂、密封不嚴，從而影響注水效果，及時更換注水管柱可幫助水井恢復正常注水。 近三年區(qū)塊已實施水井更換管柱作業(yè)達11 井次，待作業(yè)9 井次。換管柱后，注入能力得到改善。

2.4 井筒工藝措施

長期注水過程中， 井筒粘附沉積油泥等污染物，不但引起油管縮徑變徑，且在實施井下作業(yè)過程中，通井工具容易刮動油泥造成水嘴堵塞，導致作業(yè)后注入量顯著降低。 此類情況區(qū)塊平均出現(xiàn)約1～2 井次/年，因其特征明顯，發(fā)現(xiàn)后可及時采取措施。

2.5 儲層敏感性

在注水過程中黏土顆粒的水化膨脹、分散運移往往導致地層堵塞，引起儲層滲透率下降。 X 區(qū)塊儲層泥質含量較高， 黏土礦物含量約5%～25%，總量大于10%，以伊/蒙混層和高嶺石為主，二者相對含量分別達到52%、33%，存在潛在的水敏、速敏等傷害［16-20］。

參照石油天然氣行業(yè)標注SY/T 5358-2010《儲層敏感性流動實驗評價方法》， 速敏及水敏實驗評價結果見表3。 速敏實驗中巖心滲透率成波動狀態(tài)變化，損害率平均為26.9%。 按照評價標準，速敏損害程度較弱。 但在巖心驅替實驗中已監(jiān)測到產出液體中含有砂粒， 說明注水過程中已經發(fā)生微粒運移，對于X 區(qū)塊疏松儲層，實際注水過程中潛在速敏傷害較大。 實驗測得臨界流量為3～4 mL/min，換算為臨界流速為28.4～37.9 m/d，平均33.2 m/d。 結合現(xiàn)場注水動態(tài)計算顯示， 已有20 口井實際注水量遠大于臨界注水量，16 口井在上提注入量過程中發(fā)生欠注，說明儲層已經產生較嚴重的速敏損害。

表3 X 區(qū)塊儲層速敏、水敏實驗評價結果

水敏實驗評價顯示水敏損害率平均65.4%，損害程度中等偏強。 但現(xiàn)場實際清污混注水礦化度（約8 000 mg/L） 高于實驗臨界礦化度 （7 000 mg/L），實際發(fā)生水敏損害程度較小。

2.6 瀝青質類沉淀堵塞

S 油田屬于稠油油田， 地層原油黏度在37.4～154.7 mPa·s 之間，瀝青質含量較高，原油長期開采過程中易產生大量沉淀堵塞物，導致油井轉注后注水困難。 X 區(qū)塊數據顯示，轉注前生產時間越長的油井，轉注后井口注入壓力上升越快，開始欠注的時間越早（見圖2）。 其中，前期生產時間長達9～15年的6 口井轉注水初期就開始欠注。 由此也可看出，油井生產需要達到一定年限以上，才會帶來較嚴重的瀝青質類沉淀堵塞，對轉注后注水造成較大影響。

圖2 轉注井生產時間與欠注時間關系

2.7 地層壓力分布不均

隨著油田開發(fā)的進行，近年X 區(qū)塊平面上出現(xiàn)了注水量、產液量分布不均的情況，可分為三個區(qū)域。 通過計算區(qū)域注采比，并對比地層壓力及區(qū)域注入數據（見表4）可知，累計注采較低的區(qū)域，平均地層壓力較低，欠注率相對較低；累計注采比高的區(qū)域，地層壓力較高，欠注率較高。 分析認為，X 區(qū)塊地層壓力分布不均衡，注采比相差較大，從而導致平面注采能力存在差異性，影響注水量。 但目前地層壓力測試數據量不夠豐富，需進一步驗證。

表4 區(qū)域注采比、地層壓力與注入能力對比

2.8 歷史措施效果有限

酸化解堵是目前水井增注的主要措施。 X 區(qū)塊歷史上主要應用氟硼酸、 緩釋酸等進行解堵增注，依據《海上油田化學解堵效果評價技術方法》統(tǒng)計分析前期44 井次酸化解堵措施， 效果較好的井僅有50%左右， 部分井酸化解堵效果與預期相去甚遠，有效期低至55 天。 近年，區(qū)塊平均每年約21 口井需酸化解堵，措施效果不理想對區(qū)塊注水效果影響較大。

3 主要影響因素確定

從上述8 個方面中，找出影響注水效果的主要因素，以制定針對性改善對策。 通過設立判斷指標（即各因素對區(qū)塊注水效果的影響程度D、影響時長T、影響區(qū)域R）及賦值計算方法，對各因素進行逐條分析確認并賦值， 計算得到綜合判斷分值 （0～100%），分值越大，該因素對注水效果的影響越大（見表5）。

表5 主要影響因素確定方法設計

通過分析、計算與對比，最終確定含聚污水回注、儲層敏感性、歷史措施效果有限是影響X 區(qū)塊注水井注入能力的主要因素，其他為次要影響因素（見表6）。

4 注入能力改善對策

為了改善X 區(qū)塊注水井注水效果，針對注入能力主要影響因素，提出改善對策方案，并綜合可實施性、經濟性、高效性、預期效果，確定出最佳對策并投入實施。

（1）針對含聚污水回注造成的聚合膠團堵塞，通過優(yōu)化藥劑體系，間隔性加入氧化段塞針對性解堵。 目前，現(xiàn)場應用氧化體系解堵6 井次，效果較好， 平均日增注量達到182 m3， 有效期可達到240天以上。

表6 X 區(qū)塊注水井注入能力主要影響因素評價

（2）針對儲層速敏損害，通過優(yōu)化注水量以降低單井注水強度和儲層損害程度。 根據臨界注水量計算結果， 現(xiàn)場對部分水井配注量進行了優(yōu)化調整，并配合適當的酸化解堵措施，注水井配注完成率大幅提高， 解堵有效期從100 天以下提高至200天以上，平均日增注量171.5 m3。

（3）針對歷史措施效果不理想，除對解堵體系進行優(yōu)化調整外，新增微壓裂解堵工藝。 X 區(qū)塊目前微壓裂應用效果較好，尤其對于常規(guī)解堵作業(yè)困難、重復酸化效果變差的注水井，措施后平均日增注量超過160 m3，有效期達到200 天以上。 區(qū)塊下步增注措施可適時考慮物理+化學解堵為主。

針對注入能力主要影響因素實施改善對策后，X 區(qū)塊注水量提升，欠注率降低至11%。

5 結論與認識

（1）S 油田X 區(qū)塊注水欠注問題較嚴重，平均日欠注量約3 000 m3， 絕大部分欠注量均與注水井注入壓力高有關。

（2）X 區(qū)塊注水受到地面、井筒、儲層以及歷史措施效果四個方面8 個因素的影響，各因素影響程度有所不同，含聚污水回注、儲層速敏損害、歷史措施效果不理想是主要影響因素。

（3）通過針對性制定改善對策，分別實施氧化解堵、合理優(yōu)化配注、優(yōu)化解堵體系及增加微壓裂工藝后，注水效果顯著改善。