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摘要:油田开发是石油行业的重大课题。随着对石油能源需求的增加,有效、合理、科学地开发油藏成为了当前亟待解决的任务。针对我国油藏在开发中所面临的实际问题,在总结前人已有成果的基础上,本文对油田开发过程中的储层伤害及保护技术,特别是对陕北子长油田长6储层的伤害特征及保护技术进行研究。
本文首先分析了该油田地质概况和储层特征,对储层潜在的伤害因素和伤害机理进行描述。其次,阐明了油田开发过程中工艺技术措施对油层的伤害,即外在的伤害因素,总体分析了影响油田有效、合理、科学开发效果的主要因素。最后,针对陕北子长油田长6储层,分析了在钻井、射孔、压裂和注水过程中对油层的保护技术,并论述了提高油田有效、合理、科学开发效果的主要技术措施及今后的发展方向,为改善该油田长6储层的开发效果提供有价值的参考。
1 油田地质概况及储层特征
1.1 子长油田地质概况 子长油田位于陕甘宁盆地东部斜坡,其构造背景为西倾单斜,构造东高西低,倾角不到10,二级构造不发育,局部有小型鼻状隆起。主要目的层为上三迭系延长组长6油层组,埋深450—800米,从上到下分四个砂层组,即长61—长64砂层组,其中长61砂层发育最好,分布面积相对集中,砂体较厚[1][2]。
储层以细粒长石砂岩为主,粒径在0.1—0.3mm之间,磨圆度为次棱—次圆。主要胶结物为绿泥石、浊沸石、黄铁矿、碎屑岩矿物再生,属亲水性油层。常规分析得出:孔隙度在8—11%之间,渗透率在0.1—1×10-3μm2之间,含油饱和度在40-54%之间,属小孔隙微喉道特低渗岩性油藏。主要以弹性驱动为主,后期变为弹性溶解气驱动。
2 储层潜在的伤害因素分析及伤害机理
2.1 粘土矿物类型、含量及其潜在伤害因素 对本区两口井12块样品进行X—衍射粘土矿物分析,粘土矿物主要类型有绿泥石、高岭石、伊利石和伊/蒙混层。
绿泥石:长6油层粘土矿物中绿泥石相对含量70.0—72.0%,是强酸敏性矿物。对特低渗、超低渗油层来说,喉道细小又含有较多的绿泥石遇酸都能产生沉淀,如果不及时返排,很容易堵塞储层喉道。
高岭石:在长6油层粘土矿物中,高岭石相对含量25.0—28.0%,虽然含量偏低,但由于高岭石抗机械力能力差,很容易裂开分散成板片状微粒,随流体发生运移,对储层造成机械堵塞。
伊/蒙混层和伊利石相对含量较低,对本油层的伤害不占主要方面。
2.2 矿粘土物产状及潜在伤害因素
绿泥石:对两口井扫描电子显微镜观察【2】,长6油层中绿泥石的产状主要有颗粒包裹式和孔壁内衬式。颗粒包裹式是绿泥石的典型产状,当酸液进入孔喉,最先接触颗粒表面的绿泥石,被酸蚀后形成氢氧化铁凝胶体堵塞孔喉。
高岭石:高岭石常见产状是粒间充填。这些充填杂乱无章,使集合体之间连接较差,当外来流体以一定流速冲击时,容易在孔喉狭小处形成堵塞。
2.3 粘土矿物形态及潜在伤害因素 长6油层粘土矿物主要是绿泥石,其单体形态为针叶片状、玫瑰花朵状和鱼鳞状,玫瑰花朵状晶体方向性差,非常杂乱,单体间缺乏必要的联系,在流体的机械冲刷下,可以发生迁移,同时当酸液流体进入后发生沉淀。
高岭石形态主要有手风琴状和书页状,这种典型叠片形态本身为其分散迁移埋下隐患。
3 油田开发过程中工艺技术措施对油层伤害分析
3.1 钻井作业造成的伤害 (1)钻井压差:压差越大,泥浆侵入越多,带入固相颗粒增多,伤害越严重。(2)泥浆浸泡时间:时间越长,伤害越严重。(3)固相颗粒的含量:越大,对储层的伤害越严重。
3.2 射孔作业造成的伤害 (1)成孔过程:射孔孔眼是在高温、高压下形成的。碎片、弹壳、水泥块和岩石的碎屑颗粒,堵塞了孔眼。(2)射孔压差:在正压差下射孔,射开油层的瞬间,射孔液和固相颗粒挤入储层,造成伤害。(3)射孔液的滤失:射孔液的滤失沿着储层孔隙信道侵入储层更深处,造成伤害。
3.3 增产措施作业造成的伤害 对本油田主要是压裂作业,包括压裂液中的残渣、水化破胶过程、支撑剂的嵌入和破碎、高压液体引起储层微粒的迁移,都能造成伤害[3]。此外(1)压裂液在储集层中滞留产生液堵(2)压裂过程引起储集层中粘土矿物的膨胀和颗粒运移(3)压裂液与原油乳化造成的储集层伤害(4)压裂液对储集层的冷却效应造成储集层伤害(5)施工作业及施工质量差带来的附加损害。
3.4 注水过程对油层的伤害 注水过程中对油层损害主要有【4】:注入水的机械杂质、铁离子和细菌等直接堵塞油层信道;水中氧离子和细菌腐蚀管线,产生杂质堵塞油层;注入水使储层中粘土膨胀或颗粒迁移堵塞油层;注水水质与地层不配伍,产生沉淀(结垢)。
4 保护储层的配套技术
4.1 钻井过程中的油层保护技术 防地层伤害钻井技术:①平衡压力钻井技术;②平衡压力井控技术;③低压钻井技术。
4.2 射孔过程中的油层保护技术 (1)采用保护储集层的不同类型的射孔液:a清洁盐水;b射孔液中加入粘土稳定剂;c射孔液与原油不能形成乳状液。(2)优化射孔技术。一切性能优良的射孔液必须与恰当的射孔液技术相配合才能取得更好的效果。这些射孔技术包括:①负压射孔。②射孔参数优选。③深穿透射孔等。
4.3 压裂过程中的油层保护技术 (1)压裂液的优选。根据岩石及流体性质选择与之配伍的压裂液。(2)压裂支撑剂的优选。支撑剂的优选应满足:①粒径均匀②强度高③杂质含量少④圆球度好。(3)压裂添加剂的优选。对于不同的压裂要求,通过加入适当的添加剂可以大大改善压裂液性能。①pH值调节剂②粘土稳定剂③破胶剂④防乳、破乳剂⑤杀菌剂。(4)压裂工艺的优选①分层压裂:a选择性压裂;b封隔器分层压裂;c填砂选压②深层压裂。(5)施工中的质量控制
4.4 注水过程中的油层保护技术 由于低渗透储层孔隙度和渗透率很低,吸水能力差,注水难度大,容易被污染堵塞。因此必须建立一套完善、科学和先进的水质保障体系,使其达到或高于行业标准,并保持注入水水质的稳定性[4]。(1)水质处理工艺技术①精细过滤技术②除氧灭菌技术:③全程内防腐技术。(2)注水井试注技术①强排液转注技术;②热泡沫混气水洗井试注工艺技术;③不压裂、不排液试注技术。(3)分层配注技术。(4)增注工艺技术(5)水质的检测和管理。
水质的检测和管理是注水水质保障体系的一个重要环节。
5 结论
通过对长6储层伤害特征及保护技术的详细分析,本文得到的结论有如下几方面:(1)影响该油田长6储层开发效果的主要因素有:A、潜在因素:绿泥石含量表现为强酸敏。B、外在因素:包括钻井作业、射孔作业、压裂作业、注水作业过程中对储层造成的伤害。(2)保护储层的配套技术措施只能有针对性的在钻井、射孔、压裂、注水作业过程中实施:防地层伤害钻井技术采用平衡压力钻井技术,平衡压力井控技术和低压钻井技术;保证射孔作业过程中对油层不造成新的损害;对压裂工艺进行严格优选;注水过程中水质处理工艺技术严格把关;以有效保护储层,提高开发效果,力求有效、合理、科学的开发能源。(3)低渗透性油藏特性千变万化,油田开发生产动态随时在变化,特别是长6储层的伤害状况多变复杂,进一步防止伤害、保护储层,对提高其开发效果至关重要。让我们不断掌握油田开放的新技术,让油气藏资源更好的为人类服务。
参考文献
[1]子长探区长6油层组储量计算报告[R].永坪:延长油矿管理局,1990.
[2]子长特低渗油田地质研究与开发对策[R].子长:延长油矿管理局,西安石油学院,2001.
[3]裘亦楠,薛叔浩编著.油气储层评价技术.石油工业出版社,1997.
[4]李道品等.低渗透砂岩油田开发.石油工业出版社,1997.
本文首先分析了该油田地质概况和储层特征,对储层潜在的伤害因素和伤害机理进行描述。其次,阐明了油田开发过程中工艺技术措施对油层的伤害,即外在的伤害因素,总体分析了影响油田有效、合理、科学开发效果的主要因素。最后,针对陕北子长油田长6储层,分析了在钻井、射孔、压裂和注水过程中对油层的保护技术,并论述了提高油田有效、合理、科学开发效果的主要技术措施及今后的发展方向,为改善该油田长6储层的开发效果提供有价值的参考。
1 油田地质概况及储层特征
1.1 子长油田地质概况 子长油田位于陕甘宁盆地东部斜坡,其构造背景为西倾单斜,构造东高西低,倾角不到10,二级构造不发育,局部有小型鼻状隆起。主要目的层为上三迭系延长组长6油层组,埋深450—800米,从上到下分四个砂层组,即长61—长64砂层组,其中长61砂层发育最好,分布面积相对集中,砂体较厚[1][2]。
储层以细粒长石砂岩为主,粒径在0.1—0.3mm之间,磨圆度为次棱—次圆。主要胶结物为绿泥石、浊沸石、黄铁矿、碎屑岩矿物再生,属亲水性油层。常规分析得出:孔隙度在8—11%之间,渗透率在0.1—1×10-3μm2之间,含油饱和度在40-54%之间,属小孔隙微喉道特低渗岩性油藏。主要以弹性驱动为主,后期变为弹性溶解气驱动。
2 储层潜在的伤害因素分析及伤害机理
2.1 粘土矿物类型、含量及其潜在伤害因素 对本区两口井12块样品进行X—衍射粘土矿物分析,粘土矿物主要类型有绿泥石、高岭石、伊利石和伊/蒙混层。
绿泥石:长6油层粘土矿物中绿泥石相对含量70.0—72.0%,是强酸敏性矿物。对特低渗、超低渗油层来说,喉道细小又含有较多的绿泥石遇酸都能产生沉淀,如果不及时返排,很容易堵塞储层喉道。
高岭石:在长6油层粘土矿物中,高岭石相对含量25.0—28.0%,虽然含量偏低,但由于高岭石抗机械力能力差,很容易裂开分散成板片状微粒,随流体发生运移,对储层造成机械堵塞。
伊/蒙混层和伊利石相对含量较低,对本油层的伤害不占主要方面。
2.2 矿粘土物产状及潜在伤害因素
绿泥石:对两口井扫描电子显微镜观察【2】,长6油层中绿泥石的产状主要有颗粒包裹式和孔壁内衬式。颗粒包裹式是绿泥石的典型产状,当酸液进入孔喉,最先接触颗粒表面的绿泥石,被酸蚀后形成氢氧化铁凝胶体堵塞孔喉。
高岭石:高岭石常见产状是粒间充填。这些充填杂乱无章,使集合体之间连接较差,当外来流体以一定流速冲击时,容易在孔喉狭小处形成堵塞。
2.3 粘土矿物形态及潜在伤害因素 长6油层粘土矿物主要是绿泥石,其单体形态为针叶片状、玫瑰花朵状和鱼鳞状,玫瑰花朵状晶体方向性差,非常杂乱,单体间缺乏必要的联系,在流体的机械冲刷下,可以发生迁移,同时当酸液流体进入后发生沉淀。
高岭石形态主要有手风琴状和书页状,这种典型叠片形态本身为其分散迁移埋下隐患。
3 油田开发过程中工艺技术措施对油层伤害分析
3.1 钻井作业造成的伤害 (1)钻井压差:压差越大,泥浆侵入越多,带入固相颗粒增多,伤害越严重。(2)泥浆浸泡时间:时间越长,伤害越严重。(3)固相颗粒的含量:越大,对储层的伤害越严重。
3.2 射孔作业造成的伤害 (1)成孔过程:射孔孔眼是在高温、高压下形成的。碎片、弹壳、水泥块和岩石的碎屑颗粒,堵塞了孔眼。(2)射孔压差:在正压差下射孔,射开油层的瞬间,射孔液和固相颗粒挤入储层,造成伤害。(3)射孔液的滤失:射孔液的滤失沿着储层孔隙信道侵入储层更深处,造成伤害。
3.3 增产措施作业造成的伤害 对本油田主要是压裂作业,包括压裂液中的残渣、水化破胶过程、支撑剂的嵌入和破碎、高压液体引起储层微粒的迁移,都能造成伤害[3]。此外(1)压裂液在储集层中滞留产生液堵(2)压裂过程引起储集层中粘土矿物的膨胀和颗粒运移(3)压裂液与原油乳化造成的储集层伤害(4)压裂液对储集层的冷却效应造成储集层伤害(5)施工作业及施工质量差带来的附加损害。
3.4 注水过程对油层的伤害 注水过程中对油层损害主要有【4】:注入水的机械杂质、铁离子和细菌等直接堵塞油层信道;水中氧离子和细菌腐蚀管线,产生杂质堵塞油层;注入水使储层中粘土膨胀或颗粒迁移堵塞油层;注水水质与地层不配伍,产生沉淀(结垢)。
4 保护储层的配套技术
4.1 钻井过程中的油层保护技术 防地层伤害钻井技术:①平衡压力钻井技术;②平衡压力井控技术;③低压钻井技术。
4.2 射孔过程中的油层保护技术 (1)采用保护储集层的不同类型的射孔液:a清洁盐水;b射孔液中加入粘土稳定剂;c射孔液与原油不能形成乳状液。(2)优化射孔技术。一切性能优良的射孔液必须与恰当的射孔液技术相配合才能取得更好的效果。这些射孔技术包括:①负压射孔。②射孔参数优选。③深穿透射孔等。
4.3 压裂过程中的油层保护技术 (1)压裂液的优选。根据岩石及流体性质选择与之配伍的压裂液。(2)压裂支撑剂的优选。支撑剂的优选应满足:①粒径均匀②强度高③杂质含量少④圆球度好。(3)压裂添加剂的优选。对于不同的压裂要求,通过加入适当的添加剂可以大大改善压裂液性能。①pH值调节剂②粘土稳定剂③破胶剂④防乳、破乳剂⑤杀菌剂。(4)压裂工艺的优选①分层压裂:a选择性压裂;b封隔器分层压裂;c填砂选压②深层压裂。(5)施工中的质量控制
4.4 注水过程中的油层保护技术 由于低渗透储层孔隙度和渗透率很低,吸水能力差,注水难度大,容易被污染堵塞。因此必须建立一套完善、科学和先进的水质保障体系,使其达到或高于行业标准,并保持注入水水质的稳定性[4]。(1)水质处理工艺技术①精细过滤技术②除氧灭菌技术:③全程内防腐技术。(2)注水井试注技术①强排液转注技术;②热泡沫混气水洗井试注工艺技术;③不压裂、不排液试注技术。(3)分层配注技术。(4)增注工艺技术(5)水质的检测和管理。
水质的检测和管理是注水水质保障体系的一个重要环节。
5 结论
通过对长6储层伤害特征及保护技术的详细分析,本文得到的结论有如下几方面:(1)影响该油田长6储层开发效果的主要因素有:A、潜在因素:绿泥石含量表现为强酸敏。B、外在因素:包括钻井作业、射孔作业、压裂作业、注水作业过程中对储层造成的伤害。(2)保护储层的配套技术措施只能有针对性的在钻井、射孔、压裂、注水作业过程中实施:防地层伤害钻井技术采用平衡压力钻井技术,平衡压力井控技术和低压钻井技术;保证射孔作业过程中对油层不造成新的损害;对压裂工艺进行严格优选;注水过程中水质处理工艺技术严格把关;以有效保护储层,提高开发效果,力求有效、合理、科学的开发能源。(3)低渗透性油藏特性千变万化,油田开发生产动态随时在变化,特别是长6储层的伤害状况多变复杂,进一步防止伤害、保护储层,对提高其开发效果至关重要。让我们不断掌握油田开放的新技术,让油气藏资源更好的为人类服务。
参考文献
[1]子长探区长6油层组储量计算报告[R].永坪:延长油矿管理局,1990.
[2]子长特低渗油田地质研究与开发对策[R].子长:延长油矿管理局,西安石油学院,2001.
[3]裘亦楠,薛叔浩编著.油气储层评价技术.石油工业出版社,1997.
[4]李道品等.低渗透砂岩油田开发.石油工业出版社,1997.