油层伤害问题的研究概况与进展

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西安石油学院学报’自然科学版(

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收稿日期C #D D D E "%E &"

作者简介C 鞠斌山’#D F !E (G

男G 山东青州人G 硕士G 现从事油藏工程方面的教学和科研工作B 文章编号C #""#E $&%#’!""#("&E ""#!E "$

油层伤害问题的研究概况与进展

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鞠斌山G 伍增贵G 邱晓凤G 栾志安

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石油大学G 山东东营!$F "%#(

摘要C 为了研究油田开发过程中的各种油层伤害问题G 通过分析油田开发中存在的油层伤害的各种类型和机理G 对钻井\完井\生产\修井\二次采油\三次采油\增产增注措施等各开发阶段各项作业中潜在的油层伤害及解决方法作了系统的总结]其次G 介绍了国内外在该领域内的研究方法\途径\研究现状及新技术的发展状况B 研究表明C 在油田开发过程中G 油层污染问题是非常普遍的]因此在油田开发的各环节G 采取严格的油层保护措施G 准确地诊断伤害类型和原因G 并选取有效的解除油层污染和堵塞的措施G 对于高效开发油田有着重要意义B 关键词C 油层伤害]微粒运移]油井堵塞]增产措施中图分类号C ^=

!$_文献标识码C ‘

油层伤害是指油藏中渗透性的损害G 是油井产

能下降的一个主要因素G 对油田开发是相当不利B 在油田开发中G 油层伤害是一个普遍面临的问题G 因此研究各种油层伤害的机理和规律以及如何有效地防止油层伤害对地下油气资源的开发是极其重要

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c 油层伤害的机理

造成油层伤害的因素是极其复杂的G 采取有效的防治措施的前提首先是诊断伤害类型B 下面将油层伤害的机理归类为微粒因素\流体因素\油藏岩石因素\毛管力因素\微生物因素\化学反应因素B c d c 微粒因素

内部微粒C 油层内部粘土的膨胀\运移和再沉积是油层伤害的主要因素之一B 沉积中的粘土有两个来源C 碎屑粘土和自生粘土B 所有类型的粘土都具有吸水特性G 有的甚至会与水发生水合作用G 产生膨

胀B :5.9e .7’

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将粘土按其存在形式分为三类C f 分散游离粘土G 它随机附着在孔隙表面或充填在孔隙之中]g 孔隙表面沉积粘土G

以相对连续或以薄层状态附着在孔隙表面上]h 孔隙i

桥接j 粘土G 其以纤维状存在B ‘/7*-和k .l 259’#D _#(a &b

将油藏中的粘土按成分分为四类C 高岭石\蒙脱石\伊利石和

绿泥石B 不同的粘土对地层造成的伤害机理不同B 高岭石具有微小膨胀性能G 这类粘土可以释放到流体中G 若孔隙表面不重新吸附G 会产生运移G 因而产生的是i

运移型j 地层伤害]蒙脱石是膨胀型粘土G 遇到淡水后能够膨胀到原来体积的几倍G 膨胀的结果导致孔隙度降低G 渗透率下降B 伊利石能够形成多种晶体结构G 有时以不规则的纤维状结构在孔隙中生长]绿泥石是强酸敏的G 酸处理后同铁的化合物作用形成沉淀B 同时G 砂岩油藏还存在其他微粒C 如石英\长石\云母\方解石\白云石\菱铁矿\氯化物和重晶石等B 这些微粒同粘土微粒一样G 也会在孔隙表面沉积G 在孔喉处发生i 桥塞j 或卡堵B

外部微粒C 在油田开发中G 注入流体也可能含有各种微粒杂质B 外部固体微粒的入侵\在孔隙内运移\孔隙表面沉积或孔喉处卡堵G 也会在注入井附近产生严重堵塞B

c d m 流体因素

在多相流体系中G ?+-n -

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发现G 当孔隙万方数据

中存在油!气或者有机物附着在孔隙表面上时会降低油层伤害"#$%&%’()*+,--./01提出2地层原油中重质组分吸附在岩石空隙表面上3能够使粘土稳定3抑制油层伤害"45675’和4856&5*+,,9./:1认为2多相流存在时3油层伤害变弱3在水敏油层中3当油层伤害是由粘土微粒或其他微粒造成的情况下3地层原油的存在减少了注入或滤失到地层中的水与孔隙表面接触的机会3从而减少了地层微粒运移的机会"

;<%=7%*+,-,./-1研究认为微粒的润湿性和界面张力严重影响着多相体系中的微粒运移"不配伍的流体同孔隙表面接触是导致粘土水合和地层微粒运移的主要因素"

>?@油层岩石因素

岩石的润湿性是油层岩石孔隙中控制流体的位置!流动和分布的主要因素"对于水湿岩石3水附着在岩石孔隙表面3占据相对较少的孔隙体积A油湿岩石情况相反"当岩石孔隙表面具有油湿特性时3水与岩石孔隙表面接触的面积大大减少3结果地层微粒或粘土释放到水中的量相应的减少3地层伤害减轻A 油湿岩石表面也有不利的一面3因为它会使地层原油的相对渗透率降低A此外有机物质在孔隙表面的吸附和沉积也会导致油层伤害"

>?B毛管力因素

在两相流体系中3毛管力对微粒起到两方面的

作用2C毛管力效应导致局部压力扰动3会使微粒流

动3也会降低孔喉处微粒的D架桥E作用/-1A F毛管力

的扰动作用3会使流体携带微粒流动的临界流速降

低/G1"

>?H微生物因素

如果生产井或注水井井底适合细菌等微生物生长和繁殖的环境3微生物的大量繁殖及其分解产物也可能在井周围产生污染3伤害油层"

>?I化学反应因素

在油田开发中3由于温度!压力等因素的变化会

引起油层内部本身流体组分的变化3流体与流体!流

体与岩石矿物的反应3产生各种有机或无机伤害"在

各种提高采收率措施*J K L.中3不配伍的外部流体

也可能与油层内部流体或组成油层岩石的各种矿物发生反应产生有机或无机污染物"

M产生油层伤害的工艺过程

M?>钻井

钻井对油层的伤害有两个主要来源/,1C滤失到地层的钻井液与油层岩石矿物的反应"F钻井液中固体微粒的入侵"降低该类伤害可通过采用配伍的钻井液和平衡钻压来实现"

M?M固井

水泥的水合和同氢氧化钙作用会导致沉淀A滤失到地层的氢氧化钙同地层内部的硅反应生成硅酸钙等化合物A水泥微粒的入侵也产生伤害"

M?@射孔完井

在含有固体微粒的钻井液或完井液中或者当射孔层段井筒内流体压力过高时3射孔砂岩地层会造成明显的油层伤害"各种研究表明/,N+O13在射孔完井过程中为了最大限度地降低油层伤害3应采取以下措施2C控制泥浆滤失A F用过滤干净的射孔液A P 采用负压射孔A Q射穿污染的区域A R要有足够的射孔密度来弥补地层的非均质性和表皮伤害A S用干净管柱避免同射孔液反应生成化合物3采用兼有压裂功能的射孔器"

M?B悬挂式非胶结割缝管完井

在生产中流动的砂粒!粘土!胶质!沥青质和石蜡等物质在割缝处发生聚结堵塞"用水力喷射和有机溶剂相结合的方法可清除该类型的油层伤害" M?H防砂

在弱胶结油层中3通常采用防砂措施来降低或消除从钻井!完井!生产到修井等油井作业过程中导致的油层伤害"下面介绍防砂措施和有可能造成的伤害"C裸眼砾石充填2在砾石充填井中3尽管砾石充填层的渗透率值在理论上是相当高的*+99T +999U&V.3而实际上由于微粒的入侵只有理论值的几分之一/+W1"砾石充填层就像一个伤害的表皮层"因此3低质量的砾石和不干净的砾石充填液是所有类型的砾石充填方式完井产生堵塞的根源"F射孔砾石充填完井2矿场应用表明2裸眼砾石充填完井的产量要比射穿砾石层的套管完井的产量高得多"在射孔砾石充填完井方式中3大的压力降消耗在长而细的射孔道内3较大的限制了产量"P筛网和预制砾石充填衬管完井2采用这种完井方式用来防砂3必须慎用3因为泥质固体!地层微粒和有机沉积物非常容易发生堵塞"Q塑料胶结完井2该方法的不利因素在于入侵微粒卡在胶结处3降低渗透率"该技术的常见失败原因在于不能保证预处理液和胶结剂到达预定的部位"R羟基铝胶结完井2近年来该技术用来处理不太严重的出砂油层/+013其机理是在修井和增产措施中起稳定粘土的作用"但是3其稀释或作为后置液时可能形成沉淀"S蒸汽作业中的防砂2有关研究表

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