特低滲透油田注水井儲(chǔ)層傷害因素分析

楊宏拓 白璞

陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院 陜西 西安 710065

1 研究區(qū)概況

M 油田位于鄂爾多斯盆地西南部，面積約4000km2，控制地質(zhì)儲(chǔ)1.5×106t，含油面4.4×102km2，該區(qū)域儲(chǔ)層弱水敏，有利于注水開發(fā)，長(zhǎng)8儲(chǔ)層含少量伊利石和水敏礦物伊/蒙混層，敏感性分析表現(xiàn)為弱水敏，有利于注水開發(fā)。采用注水開發(fā)，可大幅度提高采收率，長(zhǎng)8儲(chǔ)層無(wú)水期驅(qū)油效率25.8%左右，最終期驅(qū)油效率44.7%，注水開發(fā)提高采收率潛力較大。長(zhǎng)8油層厚度平均9.5m，前期采用五點(diǎn)井網(wǎng)注水水驅(qū)效果差，遞減大[1-2]。

2 注水井儲(chǔ)層的傷害特點(diǎn)

2.1 巖石堵塞

注水井周圍的巖石顆粒、粘土或沉積物等可能進(jìn)入儲(chǔ)層中，堵塞孔隙或通道，影響水的注入和流動(dòng)。

2.2 水質(zhì)變化

注入水的成分和性質(zhì)可能與儲(chǔ)層內(nèi)原有水的成分不同，引起化學(xué)反應(yīng)或沉淀，導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙變小或堵塞。

2.3 水力剪切破壞

高壓注入水可能對(duì)儲(chǔ)層造成水力剪切破壞，導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙崩潰、裂縫擴(kuò)展或巖石變形。

3 注入水與儲(chǔ)層巖石的配伍性研究

3.1 注入水水質(zhì)分析

油田很多注水井經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期注水作業(yè)，近井地帶儲(chǔ)層敏感性礦物（主要為粘土礦物）在長(zhǎng)期注水過(guò)程中由于沖刷作用或之前的酸化溶蝕作用已經(jīng)剩余很少，近井地帶流動(dòng)水也主要是注入水，地層水已經(jīng)被驅(qū)替到深部?jī)?chǔ)層。因此造成注水井堵塞的主要原因是由于外來(lái)注入水所致。對(duì)油田注水井水質(zhì)以及堵塞物樣品進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步分析儲(chǔ)層傷害，為酸化酸液優(yōu)選提供依據(jù)[3-5]。

3.2 固相堵塞物綜合分析

研究區(qū)的回注水型為NaCl型，總礦化度較高，鈣鎂離子占據(jù)一定含量，為典型的的高鹽污水，鈣鎂離子與NaHCO3型地層水作用會(huì)產(chǎn)生碳酸鹽垢。注入水中的乳化油和游離油進(jìn)入地層也會(huì)產(chǎn)生有機(jī)垢形成“死油”造成傷害。油田注水井，注水水質(zhì)分析表明該油田固相堵塞物主要是混合沉積垢，主要是固體沉積堵塞以及有機(jī)油類沉積堵塞。觀察取樣圖片以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，該油田的沉積垢類型比較復(fù)雜，有有機(jī)沉積垢、鐵腐蝕垢、固相沉積微粒等。這些都說(shuō)明油田注水井系統(tǒng)傷害物不是單一類型。油田注水井系統(tǒng)、井下、管柱、配水器、水嘴等各個(gè)部位均有結(jié)垢現(xiàn)象，某些部位結(jié)垢堵塞還非常嚴(yán)重，這些結(jié)垢不但對(duì)儲(chǔ)層造成嚴(yán)重堵塞，甚至對(duì)地面管線、井下注水管柱、配水器、水嘴等都可造成嚴(yán)重堵塞[6-7]。

3.3 游離油和乳化油滴產(chǎn)生的傷害

注入水中由于含有一定量的游離油和乳化油，注入地層后會(huì)對(duì)滲透率造成比較嚴(yán)重的傷害，油量增加則傷害度增加，含油量10×10-6時(shí)傷害率5.4%，含油量30×10-6時(shí)傷害率能夠增長(zhǎng)至16.5%，當(dāng)游離油和乳化油進(jìn)入地層時(shí)，油珠在巖石的滲濾面形成堵塞，尺寸較小的油珠能夠進(jìn)入地層的深部，形成聚集在孔壁和孔喉處，賈敏和水鎖效應(yīng)產(chǎn)生，造成注入水的流動(dòng)阻力增大，注水效率大大減弱[8-9]。

3.4 細(xì)菌堵塞傷害

由于注入水水質(zhì)不同，容易產(chǎn)生細(xì)菌堵塞對(duì)地層形成傷害。當(dāng)注入到地層后，細(xì)菌會(huì)滋生、繁殖，形成粘液從而進(jìn)入地層孔喉和附著在巖石表面，由細(xì)菌引起的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入地層也會(huì)形成嚴(yán)重的傷害。由硫酸根引起的硫酸鹽還原菌、腐蝕產(chǎn)生的腐生菌、由鐵離子形成的鐵細(xì)菌為注水系統(tǒng)中容易形成的有害細(xì)菌。

4 注水井儲(chǔ)層保護(hù)措施

4.1 前期注水井評(píng)價(jià)

在注水井施工前進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，包括儲(chǔ)層性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)、巖石強(qiáng)度等方面的分析，以了解儲(chǔ)層的特點(diǎn)和潛在的傷害風(fēng)險(xiǎn)。合理設(shè)計(jì)注水井的位置、井筒直徑、封隔和固井等，以最大程度地減少對(duì)儲(chǔ)層的損害。通過(guò)對(duì)研究區(qū)注水井與大斜度段滲流區(qū)累計(jì)注水量的計(jì)算，得出研究區(qū)長(zhǎng)8油藏壓力達(dá)到原始地層壓力的115%左右時(shí)，超前注水量為2003m3。注入水配伍性分析，M油田長(zhǎng)8油藏地層水與洛河組注入水配伍性差，注水開發(fā)過(guò)程中要做好水質(zhì)處理與儲(chǔ)層保護(hù)。注水參數(shù)數(shù)值模擬表明，相同累計(jì)注入量下，注水強(qiáng)度越大，注入水在近井地帶不能及時(shí)向外傳播，壓力剖面越陡峭，有效波及范圍越小。注水強(qiáng)度越小，油水井間壓力剖面分布越均勻，小水量、長(zhǎng)周期的注水政策，有利于壓力均勻分布[10-11]，見圖1。

圖1 不同注水強(qiáng)度下X方向壓力升高幅度分布曲線

注水強(qiáng)度及超前注水時(shí)間應(yīng)用考慮啟動(dòng)壓力梯度和變形介質(zhì)的直井?dāng)M穩(wěn)態(tài)流動(dòng)注水量公式計(jì)算合理注水強(qiáng)度，確定M油田長(zhǎng)8油藏超前注水期合理注水參數(shù)，見圖2。精細(xì)分層注水標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)M油田長(zhǎng)8開發(fā)區(qū)油層、隔夾層特征和儲(chǔ)層縱向物性的差異，結(jié)合分注工藝，制定了長(zhǎng)8層分注標(biāo)準(zhǔn)，層間和層內(nèi)分注相結(jié)合（1-2段）。注入水配伍性分析，環(huán)西地區(qū)水源井目的層為洛河組，礦化度1.6g/L左右，水型為MgCl2；通過(guò)簡(jiǎn)易沉降處理后，離子含量基本沒(méi)有發(fā)生變化；環(huán)西地區(qū)生產(chǎn)井目的層長(zhǎng)8，礦化度52.9～84.4g/L，水型為CaCl2，其中部分井還存在Ba2+離子。長(zhǎng)8油藏地層水與洛河組注入水配伍性較差，因此注水開發(fā)過(guò)程中要加強(qiáng)水質(zhì)處理與儲(chǔ)層保護(hù)[12]。

圖2 滲透率與注采井間有效驅(qū)替壓差曲線

4.2 注入水水質(zhì)調(diào)整

根據(jù)儲(chǔ)層特點(diǎn)和水質(zhì)要求，對(duì)注入水進(jìn)行預(yù)處理或調(diào)整，使其與儲(chǔ)層水的化學(xué)成分相適應(yīng)，減少化學(xué)反應(yīng)和沉淀的風(fēng)險(xiǎn)。確保注入水的質(zhì)量符合儲(chǔ)層要求，包括pH值、含鹽量、懸浮物含量等，避免對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生不良影響。控制注入水的流量、壓力和速度等參數(shù)，避免過(guò)高的注入壓力和流速對(duì)儲(chǔ)層造成損害。根據(jù)儲(chǔ)層性質(zhì)和特點(diǎn)，合理控制注水井的注入壓力，避免過(guò)高的壓力導(dǎo)致儲(chǔ)層損傷或產(chǎn)生裂縫?？刂谱⑷胨牧髁浚苊膺^(guò)高的注入速度，以減少水力剪切破壞和儲(chǔ)層變形的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)定期監(jiān)測(cè)注水井的產(chǎn)量、壓力、水質(zhì)等指標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層傷害的跡象，采取相應(yīng)的修復(fù)和調(diào)整措施。

4.3 精細(xì)分層注水措施

研究區(qū)長(zhǎng)8油藏油層厚度大，層內(nèi)非均質(zhì)性強(qiáng)，滲透率極差大，建議層內(nèi)分2～3段精細(xì)注水，后期根據(jù)吸水剖面測(cè)試結(jié)果適當(dāng)調(diào)整配注。隨著各類油藏進(jìn)入中高含水開發(fā)期及見水井逐漸增多，常規(guī)措施治理難度加大，油井措施后普遍呈現(xiàn)增油下降、含水上升現(xiàn)象，措施適應(yīng)性逐年變差。早期措施以重復(fù)壓裂和常規(guī)酸化為主，措施后油井含水普遍大幅上升，重復(fù)壓裂和常規(guī)酸化等常規(guī)措施以原縫改造和解堵為主，工作液易沿原縫或高滲帶延伸，容易溝通水驅(qū)前緣，措施后油井含水有較大幅度上升，不利于側(cè)向剩余油動(dòng)用。隨著油田開發(fā)，各類油藏整體含水逐步上升，常規(guī)措施難度逐年加大，投產(chǎn)以來(lái)油井綜合含水由14.3%上升到69.7%，以重復(fù)壓裂和酸化解堵為主的常規(guī)措施效果越來(lái)越差。需要不斷轉(zhuǎn)變措施思路，研究較高含水狀態(tài)下控水增油技術(shù)。經(jīng)過(guò)持續(xù)探索研究，注水井增注技術(shù)體系逐步完善，措施針對(duì)性不斷提升，形成了五種主體酸化技術(shù)體系，同時(shí)創(chuàng)新應(yīng)用低成本解堵、活性水壓裂等技術(shù)，增注治理手段不斷豐富[13]。

4.4 增加沉淀物過(guò)濾器

在注水井的輸送管道上安裝沉淀物過(guò)濾器，以防止巖屑、顆粒物和其他雜質(zhì)進(jìn)入儲(chǔ)層，減少堵塞風(fēng)險(xiǎn)。定期清洗注水井和輸送管道，去除沉積物和堵塞物，保持通暢的流動(dòng)路徑。在注入水中加入適量的防堵劑，以防止顆粒物堆積、沉淀和巖石堵塞，保持儲(chǔ)層的通透性。建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，定期檢測(cè)注水井的產(chǎn)量、壓力、水質(zhì)等參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)的措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)儲(chǔ)層巖石學(xué)特征分析以探明引起注水井欠注的內(nèi)因，結(jié)果表明該儲(chǔ)層含有綠泥石、伊利石等致敏礦物，對(duì)巖心進(jìn)行儲(chǔ)層敏感性分析發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層整體呈弱敏感性，但具有中等稍弱的速敏及堿敏，容易出現(xiàn)黏土顆粒運(yùn)移或酸化后處理不當(dāng)引起二次傷害的現(xiàn)象，進(jìn)而堵塞地層。為得到造成注水井欠注的外因，對(duì)區(qū)塊注入流體進(jìn)行水質(zhì)測(cè)定與配伍性分析實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明回注水中攜帶較多懸浮固體顆粒，易堆積于孔道外部。回注水中的油污也易粘附于井筒及巖層壁面，進(jìn)入地層后引起賈敏傷害。此外，清水與地層水不配伍混合后產(chǎn)生大量碳酸鈣堵塞喉道，引起地層傷害。