青平川油田油层堵塞机理及解堵对策

2021-01-20袁有金

石油化工应用 2020年12期

袁有金

（西安石油大学，陕西西安 710065）

油田在长期的注水、压裂酸化中，虽然提高了油井产量，但对储层[1，2]造成了严重的伤害，一些固相颗粒和工作液中的杂质，进入地层，堵塞孔喉，井壁表面的泥饼堵塞渗流通道，同时在注水开发中，注入水含有SO42-、CO32-和HCO3-，而地层水含有成垢阳离子，如Ca2+和少量的Ba2+，此外，由于压力、温度的变化导致原油中重质组分析出，堵塞孔喉，增大开采的难度。在油田开发中，结垢堵塞是制约油井产量的关键因素之一，因此在了解油田结垢机理后，针对产层自身的敏感性，提出较为合理的解堵方案，从而达到油井增产的目的。

1 储层敏感特性特征分析

1.1 实验装置、方法

室内测定岩心敏感性的实验装置由计量泵、围压泵、岩心夹持器、阀门管汇、中间容器、压力表、量筒组成，实验仪器（见图1）。

图1 岩心敏感实验装置图

储层中含有绿泥石、高岭石、伊蒙混层、铁白云石等黏土矿物，这些黏土矿物都属于敏感性矿物。在对地层实施解堵的过程中，为有效预防因注入流体与地层流体不配伍而对地层造成二次伤害，影响油田的生产开发，所以必须进行敏感性评价，敏感指数为Kv。

式中：K1-岩心的气测渗透率，10-3μm2；K2-岩心实施相应增产措施时所对应的渗透率，10-3μm2。

1.2 长6 储层敏感性特征分析

储层中存在着胶结性差的岩石颗粒，当生产压差增大，导致地层流体流动速度增大到一定值时，储层中的颗粒会随着流体的流动而运移，运移的颗粒当到达狭窄喉道处，堵塞地层从而影响油井正常生产。为此，进行岩性速敏评价实验以此来确定流体的临界流速，长6 含有伊利石和伊蒙混层，当注入与地层流体不配伍的流体时，会引起黏土矿物水化膨胀，油层是低渗储层，极易因黏土矿物膨胀而堵塞地层，而在油田开发中，注水是一种增产的有效措施，因此必须进行岩心水敏评价。当进入地层工作液的pH 值大于7 时，可能会导致储层出现结垢堵塞地层的现象，为保证工作液顺利注入，必须使工作液保持一个合理的pH 值，故测定地层对碱的敏感程度。在油田开发过程中，地层会因为注入流体与地层不配伍，导致结垢，或者油藏为低渗油田，为提高原油采收率而进行的酸化压裂，而避免因酸化而出现二次沉淀，伤害油层，故需要进行酸敏实验，进而得出油层是否适合酸化解堵。储层盐敏指的是黏土矿物遇盐水发生水化膨胀，导致黏土分散运移，或者黏土收缩、失稳、脱落，进而堵塞孔隙喉道，降低地层的渗流能力，对长6 储层进行盐敏分析。

对长6 储层岩心进行速敏、水敏、碱敏、酸敏、盐敏五敏实验，得到实验结果（见表1～表5）。

综合表1～表5 的实验结果可以得到青平川油田长6 储层具有强酸敏的特点，因此在开发过程中应当注意酸液对地层造成二次伤害。

表1 速敏实验结果

表2 水敏实验结果

表3 碱敏实验结果

表4 酸敏实验结果

表5 盐敏实验结果

1.3 长2、长3 储层敏感性特征分析

对长2、长3 储层岩心进行速敏、水敏、碱敏、酸敏、四敏实验，得到实验结果（见表6～表9）。

综合表6～表9 的实验结果可以得到青平川油田长2、长3 储层具有中等偏强碱敏的特点，因此在开发过程中应尽可能避免碱液对储层造成二次伤害。

2 油田储层解堵对策

表6 速敏实验结果

表7 酸敏实验结果

表8 水敏实验结果

表9 碱敏实验结果

2.1 长6 储层解堵

根据室内岩心评价实验，长6 为强酸敏、弱碱敏、弱速敏、弱水敏、无盐敏，由于长6 储层对酸比较敏感，因此长6 不具备实施酸化的条件，故在综合油田经济效益、技术方面的因素，可以采用电脉冲[3]对长6 油层进行解堵。

由于水力脉冲的解堵原理是利用特定的仪器将水以脉冲的形式射流出来，冲刷炮眼以及近井地带的堵塞物从而恢复地层的渗透率，水力脉冲的作用范围有限，该技术在地层含水较低，能量比较充足的采油井能取得预期的效果。而青平川油田储层水锁效应严重，故水力脉冲难以达到预期的目的。为解决在实施解堵过程易发生的“水锁效应”，故电脉冲解堵技术在油田应用中逐渐成熟起来。

电脉冲解堵原理是通过井筒中的电子仪器以脉冲波的形式进行放电，形成的脉冲波作用于储层中，该脉冲波携带的能量会使得孔隙介质中的流体强烈震动，致使储层颗粒上附着的黏土颗粒脱落，以此达到解除储层孔喉的堵塞，恢复地层的渗流能力，不仅如此，脉冲波还能够改变固-液，油-水之间的界面性质，降低岩石表面对原油的吸附力，从而可以达到增大原油的相对渗透率。电脉冲解堵不需要工作液，因此可以有效防止油层发生水锁，这一技术适用于中、高含水堵塞井。该技术在施工时，决定解堵效果的是放电的次数和能量。

2.2 长2、长3 储层解堵

长2、长3 为弱速敏、中等偏弱酸敏、中等偏强碱敏，针对弱酸敏的特点可以考虑采用二氧化氯与酸配合的复合酸液解堵技术，考虑到原油中含有相对较多的胶质、沥青质、蜡质，当地层温度和压力发生变化时，有机大分子极易析出聚集沉积在炮眼以及近井地带，可以配合使用微生物解堵技术。

二氧化氯复合解堵技术[4]在油田的多次实践证明，该方法是一种有效的增产措施。复合解堵液由盐酸、土酸、二氧化氯和其他添加剂组成，为提高酸液的解堵效果，在酸液体系中加入酸液缓蚀剂、铁离子稳定剂、黏土稳定剂等。二氧化氯复合解堵是在二氧化氯与酸液的共同作用下，解除炮眼以及近井地带的无机垢、有机垢以及压裂时残存在近井地带的胍胶等堵塞。二氧化氯进入储层后，二氧化氯在酸性条件作用下活性被激发出来，从而导致因施工后残存在炮眼以及近井地带的聚合物被快速地氧化降解，致使聚合物的黏度大幅度降低，流动性变好，易于从地层中返排出来，恢复储层的渗流能力。此外，孔喉中的硫化亚铁垢与二氧化氯反应生成可溶性铁盐，从而避免了硫化亚铁二次沉淀，同时也减少了地层中硫化氢气体，减少硫化氢对油管、套管的腐蚀。不仅如此，二氧化氯可以穿透细菌细胞壁，进入细胞内将酶氧化分解，将细胞中的蛋白质分子分解为多个氨基酸小分子，达到将细菌杀死的目的，有效防止因细菌而堵塞地层。

原油中胶质、沥青质、蜡质的含量较高，当地层温度和压力发生变化时，胶质、蜡质、沥青质等在原油中的溶解度降低，这些有机大分子析出并聚集在炮眼以及近井地带，伤害储层的渗流能力，微生物解堵技术[5]是目前国内外发展较为迅速的一种提高原油采收率的技术，主要利用微生物代谢产物对有机物污染进行解堵，微生物解堵技术的特点是见效快、投资少、无污染、工艺简单。微生物代谢可以产生表面活性剂，可以有效改善地层流体的界面特性，有效降黏促进原油流动，增加生产井的产能，此外，微生物代谢产物醇、醚、表面活性剂等物质，能够分解原油中的重质烃组分，改善原油组分，降低原油的黏度，提高原油的流动能力，微生物代谢产生的气体，可以补充地层能量，增加地层的驱动压力。颗粒上附着微生物菌体，极性增强，减弱了颗粒与岩石的作用力，避免了颗粒在孔喉处的聚集，进而起到疏通孔隙喉道，改善地层渗流能力的作用，大大恢复生产井的生产能力。