浅析低渗透油田的油层伤害机理与保护

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【摘要】低渗透油层的的伤害机理，有水敏损害、水锁损害和固体堵塞造成的损害，对损害的机理进行分析，制定对应的油层保护措施。主要有以下几个方面：加入粘土防膨剂预防水敏损害、解堵技术以及应用水锁解除剂预防或解除水锁伤害

【关键词】低渗透；机理；保护

一、低渗透油层伤害机理

对于低渗和特低渗油田，普遍存在着2种形式的伤害，一种是“水”的侵人造成的伤害，另一种则是固相颗粒的侵人造成的堵塞。低渗透储层主要为水敏损害，特低渗透层主要为水锁损害。这两种损害具有普遍性。

1、水敏损害

所谓水敏损害是指当与地层不配伍的外来流体进入地层后引起粘土膨胀、分散和运移，从而导致储层渗透率不同程度下降的现象。通常认为影响水敏的因素有4种：粘土矿物类型和分布状况；储层孔渗性质和喉道大小及分布；外来液体矿化度、含盐度、pH的影响和外来液体阳离子成分；温度等环境的影响。

1.1水敏性粘土含量、类型、分布对储层影响

油气层水敏性的基本原因是储集层中含有可水化膨胀或分散运移的水敏性矿物，粘土矿物的水敏性大小的次序为：蒙脱石，蒙脱石/伊利石混层矿物，伊利石、高岭石、绿泥石，此外分布状况也很重要。国内外专家研究表明不同类型的粘土矿物产状分布对水化膨胀及微粒运移形成程度有一定的差别。

1.2渗透率孔喉大小的影响

一般情况下，渗透率越低，喉道越小，水敏损害也越强，一般为40%，最高达90%，储层粘土矿物含量越高，渗透率就越低。

1.3外来液体和地层流体性质的影响

岩心流动试验证明，从高含盐量突然变为淡水能引起粘土堵塞，如果逐渐降低就可避免粘土堵塞。如果外来液体的含盐度低于临界盐度，岩心的渗透率会明显下降。渗透率降低的程度与含盐度降低的速度有关，若液体突然从高矿化度盐水变成近似淡水，渗透率则会大幅度降低。产生这种情况的原因一般解释为，过快的降低离子浓度会促使敏感性矿物加速分散释放，增大微粒数量和浓度，增加孔喉堵塞。

2、水锁损害

一般认为影响水锁的因素为外来液体的表面张力，储层润湿性，侵入液体量，含水饱和度，储层孔道的大小，驱替压力的大小，外来流体粘度的大小，岩石孔道弯曲程度和粗糙程度。主要有含水饱和度、外来流体表面张力和接触角及其他因素。

特低渗透储层均具有较高的毛细管力。通过压汞、水蒸汽和烃蒸气吸附一解吸等温线和高速离心法等方法对致密气层毛细管力测量表明，当岩石润湿相处于中低饱和度时，低孔储层的毛细管压力较高或很高。岩心孔喉和毛细管都极小，在致密储层和常规储层中，含水饱和度会降低或阻止天然气的流动。毛细管力与外来液体表面张力成正比，就是说外来液体的表面张力越大，毛细管力就越高。室内试验中发现，在污染液中加入0.5%～1%表面活性剂后，进行驱替试验，水锁反而更为严重。其原因是由于活性剂的气泡产生气水贾敏效应堵塞渗流通道而致。因此，在使用表面活性剂时，要特别注意有无发泡现象。此外，外来液体与储层粘土矿物或敏感性粘土矿物相互作用，外来流体与地层流体不配伍，在储层中形成垢或酸渣所造成的孔喉表面化学剂的吸附滞留或外来流体的增稠等因素，会增加储层孔喉的粗糙程度从而造成储层孔喉半径缩小，这些影响孔喉有效半径的因素都应综合考虑进去。

3、固体堵塞造成的伤害

3.1无机堵塞

来源有2种，一种是钻井液、完井液、注入水等各种入井液中含有的固相颗粒，对低孔隙度低渗透率砂岩储集层来说，固相颗粒侵入浅而量少，相对于滤液侵入造成的伤害来说不是主要的危害。第二种则是外来液体与储层流体不配伍，在储层中形成的无机垢，如碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡和碳酸铁是最普遍的井下堵塞情况之一。

3.2有机堵塞

一是乳化堵塞。油田上不同作业过程中经常使用的许多化学添加剂，这些外来油或外来水相流体与地层中的油相混合，形成油或水的乳化物。二是有机结垢堵塞。储层中有机垢主要来源于原油中的石蜡、胶质和沥青质。打开油层后，油藏流体组成、温度和压力发生变化，原来的流体平衡被破坏，原油中的蜡和胶质沥青质析出并沉积下来，形成有机垢，堵塞油流孔道。三是铁锈与腐蚀产物及细菌对油层的储塞作用，在一般的注水系统中，铁的锈蚀产物和其他腐蚀产物也会堵塞储集层。注水系统中细菌的存在不但污染水质，腐蚀管道，而且会形成堵塞。

二、油层保护措施研究

低渗透储层生产过程中的油层保护主要侧重于以下几个方面：

1、加入粘土防膨剂预防水敏损害

试验表明，各种滤液均对低渗透率储层的渗透率损害严重，渗透率下降幅度为5%～45%，渗透率越低，粘土水化膨胀引起渗透率下降幅度越大。根据胜利油田的开发经验，一是在入井液中加入适量高效粘土防膨剂，二是利用屏蔽暂堵技术也可收到不错的效果。

2、解堵技术

对已经产生堵塞的井利用解堵的方法可以获得好的效果。对于因井底积水产生水敏而导致逐渐减产的井采用热洗井的方法。对于固相堵塞产生伤害的井，可利用酸化解堵或氧化解堵的方法。常用HC1、HF等无机酸对油气藏储层进行酸化，恢复或提高油气井的产能。但对于深部堵塞，这类酸优势较小，有时还能造成产量减少，甚至毁坏生产井。目前比较流行的是利用一种深部缓速酸，该酸在地面为中性，在地层条件下逐步产生H+和HF，使酸液能够进入到地层深部进行酸化解堵。

此外，针对入井流体中聚合物或乳化物、有机垢对储层造成的伤害，可应用“酸+氧化剂”的复合解堵技术，效果比常规的酸解堵效率高，其解堵率大于80%。

3、应用水锁解除剂预防或解除水锁伤害

对于因水锁造成的伤害，可应用专门用于解除水锁伤害的化学配方体系。该配方体系应具有界面张力小、与油水配伍性好，不形成乳状液，可减少乳状液堵塞造成的阻力的特点。水锁解除剂的室内研究表明，水锁解除率最高可达85%以上，并且能够重复解堵，对解除低渗透油藏岩心水锁伤害具有较好的效果。

对低渗、特低渗储集层损害机理分析表明，水敏损害是低渗透油气藏储层的主要损害因素，水锁损害是特低渗透层的主要损害因素。可利用屏蔽暂堵技术、防膨剂、水锁解除剂及其它相关技术预防和解除这类损害。低渗透油田生产中，应严格规定采油工程人井液质量要求，精细处理，并使其可防膨、防垢和降低界面张力，不造成对储层的伤害。同时注意注入压力近于饱和压力不脱气以防止气水贾敏效应。除水的侵人造成的损害外，低渗透油田的另一大伤害就是固体造成的伤害。对于这种伤害，可应用酸化解堵、热洗井及酸+氧化剂的解堵方法来解释。

参考文献

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[2]方志刚，张程，李钰.低渗透率油层保护研究[J].中国科技博览，s2013.6