分析注水过程中油层伤害因素及堵塞机理,

分析注水过程中油层伤害因素及堵塞机理

一．储层岩石特征

288断块砾岩油藏含油层系为三叠系克拉玛依上组, 油层中部深度为1 481.0 m, 油层温度为46.4 摄氏度。岩性主要为灰色、灰绿色含砾细中粒砂岩和砂质细砾岩。岩石分选差, 磨圆度呈次棱角次圆状, 成分成熟度低, 颗粒粒径相差悬殊( 0.01~ 50mm )。全岩X 衍射矿物分析表明, 石英含量为27% , 长石含量为61%, 方解石含量为3% , 黏土矿物为9% 。填充物主要以粒间充填的黏土矿物、水化云母和泥质胶结为主, 其含量一般

为20% ~ 30%, 其中泥质胶结为主, 泥质含量平均为13% , 颗粒胶结疏松, 容易发生脱落。黏土矿物中以高岭石为主, 次之为伊/蒙间层、伊利石和绿泥石。

储层孔隙度平均为16%, 渗透率平均为12.6 x 10-3 um2, 为低孔低渗油藏。储层非均质性强, 渗透率为( 0.04 ~135) x10- 3 um2, 相差数千倍, 在低孔低渗的背景上也存在高孔高渗层段。储集空间主要以粒间孔为主, 同时长石粒内溶孔发育, 还可见到砾缘缝。孔喉配位数少, 连通性差; 孔喉细小, 最大喉道径为2.5 um, 平均喉道半径为1.0 um; 喉道类型主要是片状和弯片状喉道, 孔喉极容易堵塞。岩石学特征表明储层存在潜在速敏性、水敏性、酸敏性以及应力敏感性损害.

二．储层敏感性研究

( 1) 储层速敏性研究。速敏是指流体在储层中流动时, 引起储层中微粒运移, 堵塞喉道, 造成渗透率下降的现象。速敏性研究的目的在于了解储层中流体流动速度与储层渗透率的变化关系, 有速敏产生时确定其产生的临界流速, 为确定合理的注

采速度提供科学依据。段六拨油田水井采用合注, 即注入流量大于1.0mL /m in时, 储层会发生速敏, 油层渗透率将开始下降。由实验得到临界注入流量, 计算得到临界渗流速度为0.003 397cm / s。实际注水中应根入量, 在油井试采、增产措施及转注水初期流体流量都不应超过临界注入量, 否则会引起储层速敏, 造成损害而降低储层渗透率。

( 2) 水敏性研究。水敏性是指与储层不配伍的外来流体进入储层后引起粘土矿物膨胀、分散、运移, 而导致渗透率下降的现象。水敏研究实验的目的是了解粘土膨胀、分散运移的过程及最终使储层渗透率下降的程度。按注入速率小于临界注入速率的要求, 选取水敏性实验的注入速率为0.2 mL /m in。次地层水的渗透率比地层水渗透率下降16.1% , 蒸馏水的渗透率比地层水渗透率下降70%, 水敏指数在0.7~0.9之间, 储层属强水敏地层。

( 3) 盐敏感性研究。盐敏感性是指高于或低于地层水矿化度的液体进入储层后, 引起粘土矿物的收缩、失稳、脱落或膨胀、分散, 而导致孔隙、喉道的缩小及堵塞, 渗透率下降的现象。研究的目的是了解储层岩心在注入液盐度发生变化时的渗透率变化, 找出渗透率明显下降的临界矿化度, 即渗透率损害大于5%

时的矿化度。通过盐敏性评价实验可以观察储层对外来流体盐度的敏感程度, 从而确定是否有必要在储层接触低盐度液体时予以保护。通过岩心的盐敏性试验得出储层流体的临界矿化度为10 000mg /L, 注入水矿化度低于临界矿化度时岩心渗透率急剧下降。

( 4) 酸敏性评价研究。酸敏性是指酸液进入油层后, 与油层中的酸敏性矿物发生反应, 产生沉淀或释放出微粒, 导致渗透率下降的现象。酸敏性通过比较岩心盐酸、土酸酸化前后驱替地层水过程中渗透率的变化, 评价储层对盐酸和土酸的敏感性。注入10% 盐酸后, 岩心渗透率大幅增加, 为地层水渗透率的169% 。酸化后注入地层水时, 初期渗透率较高, 注入10 PV 地层水后, 渗透率开始不断下降; 注入30 PV 时, 渗透率与酸化前持平,继续注水, 渗透率持续下降; 在注入100 PV 时,渗透率比酸化前下降了44% , 其盐酸敏感性指数为0.44, 属强盐酸敏感性地层。土酸化后渗透率大大增加, 比酸化前的渗透率提高了2.5 倍, 有很好的酸化效果。酸化后注水时, 岩心渗透率保持在酸化前的2 倍, 注入100PV效果, 因此段六拨储层的增注应选择土酸酸化。三．改善注水效果的措施

3.1污水中添加黏土防膨剂

对于低渗透油藏来说, 水敏损害给油田开发带来极大的影响, 因此采取措施预防水敏显得尤为重要。第一个措施是添加合适的防膨剂, 作用机理是: 在入井液中添加一种防膨剂, 使其成

为带正电离子的溶液, 利用正电离子与黏土晶片表面负离子作用, 结合成一个稳定的体系, 在黏土表面形成一个憎水面, 隔离黏土晶面硅氧键或氢氧键的偶极对水分子的吸引, 从而起到防止黏土水化膨胀的作用; 其次利用这种溶液在水化的黏土体系中产生离子间排斥和聚合凝缩作用, 使黏土矿物在这种分子间力作用下聚结, 起到防止黏土分散运移的作用。第二个措施是在入井流体中添加钾盐, 既可以增加注入水矿化度, 又可以通过离子扩散让敏感性矿物晶层得到K+ 离子, 晶体结构发生变化, 让膨胀性矿物转变成稳定的矿由于研究区存在强水敏性、速敏性, 因此在注水开发中, 不可避免会发生堵塞, 影响注水能力,酸化解堵是目前使用最广泛且是最有效的手段之一。同时因为污水中硫酸还原菌严重超标, 建议加入烷基氮杂环, 它属非离子化合物, 比离子化合物的毒性低, 对硫酸盐还原菌有良好的杀灭作用.

3.2注入水对储层的损害分析

( 1) 注入清水的水敏性损害。段六拨油田从1986年开始注水,至2004年注入水均为清水, 从2005年至今为清污混注。从注入清水的水质检测数据可以得出: 注入清水的水质较好, 其中的悬浮固体含量、溶解氧含量、总铁含量、三种菌含量都达到了回注水水质要求, 单从水质的角度分析对油层造成损害的可能性不大。但从地层敏感性方面分析, 产生损害结果就完全不同了。段六拨地层水总矿化度为16 263mg /L,水型为碳酸氢钠型,

注入清水的总矿化度只有1036mg /L, 水型也是碳酸氢钠型。储层属于强水敏地层, 存在较严重的水敏特性。注入清水的矿化度只有1 036mg /L, 大大低于10 000mg /L的临界矿化度。通过试验发现, 在清水的矿化度下, 油层的水敏损害是一个持续过程, 随着注入时间的增长、波及面积的增大而增大, 这种趋势从实际注水中可以明显地反映出来。图1 是段34- 57井吸水指数曲线该井2000年2月转注时, 注水压力为20MPa, 注水量为101 m

3/d。注水初期, 在注水量不变的情况下注水压力以每月 1 MPa 的速度上升, 半年后注水压力上升到26MPa, 之后注水压力上升速度略有减缓, 至2006年底注水压力已上升到32MPa, 注水量降低到30 m3 /d。这代表了段六拨油田大部分注水井的吸水指数变化趋势。由此得出, 注入的低矿化度清水引起的储层水敏损害,是造成段六拨油田注水压力持续上升、注水量逐渐减小的主要外因。