劉甜生

摘要：20世紀(jì)，出于對(duì)原油產(chǎn)量和開采效率提高的需求，國(guó)外許多油田致力于研究油田的注水開發(fā)技術(shù)，在長(zhǎng)期實(shí)踐過(guò)程中已經(jīng)逐漸形成一套較為完備的注水工藝。我國(guó)研究雖然起步較晚，但后期投入大，不斷探索符合油田實(shí)際情況的開發(fā)方案，同時(shí)更為重視儲(chǔ)層的保護(hù)。筆者通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐與文獻(xiàn)調(diào)研，針對(duì)新時(shí)期油田開發(fā)注水時(shí)儲(chǔ)層保護(hù)措施展開了研究，希望能為未來(lái)的研究工作帶來(lái)幫助。

關(guān)鍵詞：油田開發(fā);復(fù)雜地質(zhì)條件;儲(chǔ)層損害;儲(chǔ)層保護(hù)

引言：

一直以來(lái)我國(guó)油田的開采作業(yè)將追求產(chǎn)量放在第一位，而在長(zhǎng)時(shí)間開采之后，油田容易出現(xiàn)原油質(zhì)量不高且含水量高的情況。很多東部油田勘探開發(fā)歷史較早，年原油產(chǎn)量一直很可觀，其超低滲、淺埋藏油層的儲(chǔ)集特征一直以來(lái)是學(xué)者研究的重點(diǎn)。在油田開采方式中，注水開發(fā)是比較常用的開發(fā)方法。一方面，注水開發(fā)的優(yōu)勢(shì)在于補(bǔ)充地層能量、提高驅(qū)油效率，與此同時(shí)能夠使得油井穩(wěn)定生產(chǎn);另一方面，由于沒(méi)有準(zhǔn)確地分析油田的特性而選擇了不恰當(dāng)?shù)淖⑺_發(fā)方式對(duì)于油田儲(chǔ)層的不利影響是比較大的。因此，對(duì)于這些油田注水過(guò)程中儲(chǔ)層損害情況進(jìn)行分析并找出保護(hù)措施很有必要。

楊玲（2005）等結(jié)合寶浪油田的儲(chǔ)層特點(diǎn)和開采情況針對(duì)注水開發(fā)過(guò)程中注水困難這一問(wèn)題對(duì)儲(chǔ)層巖石的水敏性進(jìn)行了測(cè)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)相對(duì)滲透率曲線的分析得知，儲(chǔ)層巖屑和水敏性礦物含量高，水敏現(xiàn)象嚴(yán)重。朱德武（2008）等以張?zhí)烨吞餅檠芯繉?duì)象，重點(diǎn)研究了儲(chǔ)層敏感性和注水水質(zhì)，由此進(jìn)一步分析了傷害儲(chǔ)層的各類因素，并根據(jù)這些因素有針對(duì)性地提出了綜和保護(hù)技術(shù)措施。夏新兵（2018）則重點(diǎn)分析了油田注水井由于注水井不完善而在持續(xù)的開采過(guò)程中導(dǎo)致低壓井增多的問(wèn)題，同時(shí)指出儲(chǔ)層的傷害機(jī)理并提出了優(yōu)化儲(chǔ)層保護(hù)的工藝技術(shù)。

1國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

早在20世紀(jì)50年代，國(guó)外已經(jīng)開始儲(chǔ)層損害機(jī)理研究，雖然進(jìn)展緩慢，但是開啟了油田對(duì)于注水開發(fā)儲(chǔ)層保護(hù)的研究歷程。到了70、80年代，基于實(shí)際需要，儲(chǔ)層保護(hù)工作越來(lái)越得到重視，針對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)的相關(guān)研究也更加具有針對(duì)性。早期的研究主要是以實(shí)驗(yàn)室為主導(dǎo)，隨著時(shí)間的推移，國(guó)家和政府投入加大，參與度也越來(lái)越高，各大公司也紛紛加入科研的行列。如美國(guó)的石油工程學(xué)會(huì)從20世紀(jì)70年代開始每?jī)赡暾匍_一次學(xué)術(shù)會(huì)議，重點(diǎn)研究油田開采儲(chǔ)層保護(hù)的技術(shù)問(wèn)題。我國(guó)初期的研究主要是通過(guò)油田技術(shù)中心推動(dòng)研究，改革開放之后，越來(lái)越多的技術(shù)中心開始和國(guó)外進(jìn)行合作，不斷吸收國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)[1]。

目前，我國(guó)大部分研究集中在技術(shù)措施的優(yōu)化層面，同時(shí)靈活應(yīng)用不同類型的知識(shí)輔助研究，包括工程學(xué)、巖石學(xué)、地理學(xué)、化學(xué)以及物理等學(xué)科，往往采用定性和定量研究相結(jié)合，更有研究者利用數(shù)學(xué)建模的方式深入和科學(xué)地研究?jī)?chǔ)層損害問(wèn)題。時(shí)至今日，我國(guó)已經(jīng)成為了該領(lǐng)域研究與應(yīng)用的重要力量，這不僅得益于政府的政策鼓勵(lì)引導(dǎo)，同時(shí)也源于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的助力，可以說(shuō)，油田注水開采過(guò)程中儲(chǔ)層損害機(jī)理研究和保護(hù)問(wèn)題將會(huì)一直是石油與天然氣工程領(lǐng)域研究的前沿問(wèn)題和熱點(diǎn)問(wèn)題[2]-[3]。

2固相顆粒所造成的的堵塞損害

注入水中的固相顆粒主要包括懸浮物、油珠、腐蝕產(chǎn)物等。這些固相顆粒進(jìn)入儲(chǔ)層后，若與儲(chǔ)層孔喉不配伍，將發(fā)生沉積充填孔隙或堵塞孔喉，使油氣滲流通道縮小，造成儲(chǔ)層損害。固相顆粒一般對(duì)近井筒附近區(qū)域造成的堵塞尤為嚴(yán)重，其堵塞程度與懸浮顆粒濃度和粒徑、儲(chǔ)層孔喉半徑及注水作業(yè)的參數(shù)有關(guān)。固相顆粒的堵塞損害主要分為三種：顆粒粒徑大于孔喉直徑時(shí)，在井壁形成外部濾餅使井眼變窄;②粒徑小于孔喉直徑時(shí)，顆粒進(jìn)入地層在近井壁附近形成內(nèi)部濾餅;③當(dāng)顆粒較大時(shí)，沉積在井底，使儲(chǔ)層厚度減小。

3注入水與巖石不配伍所造成的損害

3.1微粒運(yùn)移損害

在平衡狀態(tài)下，儲(chǔ)層中微粒受自身重力、顆粒間形成的范德華力等多種力的綜合作用，停留在原有位置。在注水作業(yè)時(shí)，若注水強(qiáng)度或注水壓力過(guò)大，地層微粒將受到水動(dòng)力沖擊發(fā)生運(yùn)移。在較高流速狀態(tài)下，地層微粒在儲(chǔ)層巖石中一般有三種運(yùn)移形式：①單個(gè)顆粒在孔喉處形成“卡堵”;②多個(gè)顆粒在喉道處形成“橋堵”;③細(xì)小微粒沖出孔喉。研究表明：球形和橢球形微粒比片狀微粒更易堵塞孔喉;膠結(jié)疏松的微粒、粘土礦物隨流體流速增加，運(yùn)移程度越高;外來(lái)流體與地層配伍性越差，越易發(fā)生微粒分散、運(yùn)移。

3.2敏感性損害

敏感性礦物是造成儲(chǔ)層敏感性損害的主要因素。儲(chǔ)層中往往含有一定量的敏感性礦物，包括高嶺石、伊利石、伊/蒙間層等黏土礦物以及碳酸鹽膠結(jié)物、硅質(zhì)膠結(jié)物等。在油田注水開發(fā)過(guò)程中，注入水進(jìn)入儲(chǔ)層后，與這些儲(chǔ)層礦物產(chǎn)生接觸，若兩者間存在不配伍性，就發(fā)生各種物理化學(xué)反應(yīng)，造成黏土顆粒水化膨脹、分散運(yùn)移或是生成沉淀堵塞孔喉，即敏感性損害。不同種類的黏土礦物對(duì)外來(lái)流體的敏感性不同，最終導(dǎo)致地層傷害的類型與機(jī)理也不同

4對(duì)于油田開發(fā)注水時(shí)儲(chǔ)層的保護(hù)措施

定量評(píng)價(jià)保護(hù)效果的時(shí)候，首先對(duì)損害半徑作出計(jì)算。假設(shè)滲透率在損害區(qū)域之內(nèi)的取值為K0，將流體作為平面位置的徑向穩(wěn)定流，在鉆井的過(guò)程之中，需要在油井的墻壁周圍現(xiàn)成泥餅。滲透率假設(shè)為K0，計(jì)算出損害半徑rs。若是已經(jīng)得知Sd的結(jié)果和rs的結(jié)果，那么便可以直接完成計(jì)算。其次是要預(yù)測(cè)增產(chǎn)率。當(dāng)生產(chǎn)壓差呈現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)候，想要保證增差率的結(jié)果達(dá)到η，那么必須通過(guò)利用增產(chǎn)措施降低表皮系數(shù)。若是想要徹底消除油氣層損害表皮系數(shù)，在落實(shí)增產(chǎn)措施的時(shí)候，要計(jì)算出其增產(chǎn)率。就真實(shí)損害表皮系數(shù)不低于0的地層而言，想要將損害表皮系數(shù)降低為0，那么便需要綜合考慮預(yù)測(cè)措施的產(chǎn)量與增產(chǎn)率。若是表皮系數(shù)不超過(guò)0，需要利用壓裂的方式完成降損。

5結(jié)論

我國(guó)很多東部都存在油田開發(fā)歷史悠久，早期一直追求原油產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儲(chǔ)層保護(hù)被提上了研究日程。注水開發(fā)對(duì)于儲(chǔ)層的傷害會(huì)直接影響開采效率和開采安全。在現(xiàn)場(chǎng)工作中，尤其要注意注入水的強(qiáng)度、水質(zhì)顆粒結(jié)構(gòu)、以及相關(guān)流體配伍性的研究，并對(duì)降損措施進(jìn)一步挖掘，力求保證現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)安全有序開展，助力我國(guó)石油行業(yè)繼續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉志磊，安金亮.復(fù)雜地質(zhì)條件下礦產(chǎn)資源勘查方法[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2020（04）：134-135.

[2]李陽(yáng)，張德.鄭莊區(qū)塊長(zhǎng)6油層注水開發(fā)影響因素及治理措施[J].清洗世界，2019，35（06）：64-65.

[3]馬鳳春，柳金城，吳顏雄，等.基于流動(dòng)單元的多油層儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算和評(píng)價(jià)方法研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2020（02）：159-166.