油田注水井增注技术研究

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中图分类号：U261.153 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0061-01

前言：滨南油田位于东营凹陷西北边缘滨南―利津断裂带的西部，北依滨县凸起，南临利津洼陷，西靠林樊家构造，东与利津油田相邻。主要含油层系有沙一、沙二、沙三、沙四段4套。到2000年12月，探明含油面积62.1 km2，地质储量8319万吨，动用含油面积57.7 km2，地质储量8140万吨，标定采收率22.2%，可采储量1811万吨。

本研究的目的就是以滨南油田的滨649块、滨644块和滨五块三个区块的欠注井为重点，解决该油田低渗注水井欠注问题，利用酸化增注工艺提高油田开发水平，达到滨南油田稳产、增产的目a的。

一、注水井伤害机理分析

（一）清水对储层的伤害

滨649块岩心流动试验结果表明：该块地层表现为极强水敏性。清水对地层伤害原因：一是清水造成粘土矿物水化膨胀，分散运移；二是清水中的固体颗粒造成堵塞以及清水进入地层造成水锁效应。

（二）未经处理的污水对地层的伤害

滨649块岩心流动试验结果表明：该块注水井所注污水对储层的伤害率在90%以上，其主要原因是：污水中含大量固体颗粒、油污，当污水接触地层后易造成颗粒堵塞和有机堵塞；另外污水中含有一定数量的细菌，可造成储层细菌堵塞。污水中的颗粒对滨649块储层既有端面堵塞又有孔喉内的深部堵塞。

（三）以往酸化、压裂措施可能对低渗地层的潜在伤害

室内试验结果表明：常规酸液对油层伤害包括酸液体系对油层的伤害和酸液添加剂对油层的伤害。常嫱了嵋旱闹饕煞质Cl、HF，酸化作业时，酸岩反应速度快，酸的作用距离短，当排液手段不强或不排液时，将会产生酸化二次沉淀伤害储层；同时酸化过程油层会释放大量微粒，造成颗粒堵塞。对于低渗地层，大分子量有机物酸化添加剂会吸附在岩石表面，导致渗透率下降。

压裂措施同样会造成地层伤害，压裂液的滤失及排液不及时均会伤害地层。

滨南油田的大部分注水井均为油井转注井，转注前后基本都采用过压裂或酸化措施，有些井甚至多次酸化，因此伤害是不可避免的。

二、滨南油田低渗欠注井酸化增注难点及技术对策

（一）重复酸化井对储层造成的伤害

砂岩储层酸化主要使用土酸，即HF与HCl的混合液（部分碳酸盐含量大于20%的储层只采用HCl处理），其它使用的多种酸液，如砂岩酸（HV酸）、氟硼酸、氟硅酸、磷酸/HF、有机―HF酸、胶束土酸、固体酸等，其主体都是HF或氟化物水解形成HF和HCl。HCl的主要功用有三个：第一是顶替地层水，避免地层水中K+、Na+、Ca2+离子与HF接触；第二，溶解储层中的碳酸盐岩矿物，以避免主体酸中的HF与碳酸盐岩矿物反应生成CaF2 、 MgF2等二次沉淀物；第三，控制H2SiF6-AlFx（3-x）+ - HCl的化学平衡；第四，降低地层温度。HF的主要功用是溶解砂岩储层中的长石、胶结物、粘土或基质，消除污染或堵塞，增大流动通道。

在同井同层多次采用酸化处理措施，特别是采用不同的酸液体系和工艺方法，将会形成比较复杂的、严重的储层伤害，而且伤害的程度是多种伤害的综合反映。重复酸化由于大量的酸液进入目的层，溶解了大量的储层矿物，使射孔层段井筒变大；胶结物、基质或粘土矿物、长石等溶解后，大量砂粒脱落，这些砂粒一部分随注入液进入储层的孔隙中，随流体运移，当流动力变小或孔道变狭时，这些砂粒就会停在孔道中或卡在孔喉上，导致渗透能力降低；砂粒的另一部分受重力作用沉入井底，因日集月累，会使井底抬高，有时甚至使射孔层段变小，降低完善系数；有时砂粒在井况工作制度发生变化时还会堵塞油管，增大流动阻力，降低吸水能力。

重复酸化因采用的酸体系和添加剂体系不同，形成的二次沉淀物也不一样，有一部分沉淀物不是土酸、有机土酸所能消除的，它们会形成永久性的伤害。

为了消除或减小重复酸化已经形成的伤害，必须对历次酸化采用的酸的类型、浓度、添加剂的类型、浓度、配伍性及施工参数（压力、排量、用量）等作具体分析，研究清楚伤害的类型、程度，然后采取相应的措施进行处理。

（二）中孔、低渗透特性

欠注层的孔隙度、孔喉、孔隙通道、岩石颗粒大小及分布和渗透性等对酸化过程和酸化后流体在孔隙中的流动，以及酸化后的产物（主要指脱落的微粒发生运移、产生的二次沉淀物，如絮状的Fe（OH）3、CaF2、MgF2、乳化油等）在孔隙中的运移关系非常密切，直接影响酸化施工及施工效果。欠注层渗透率较低，胶结物为碳酸盐岩和泥质，孔喉较小，酸化要考虑防止大量微粒运移和沉淀的生成。

（三）欠注层酸化矿物特点

欠注层酸化用的工作液进入地层以后，酸与岩石之间发生一系列的物理、化学作用，盐酸主要与碳酸盐岩作用；土酸与长石、粘土矿物、钻井泥浆等发生反应。地层中含有大量的K+、Na+、SiO42-、Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+等，这些离子在压力、温度、pH值等一定条件下，进一步结合形成沉淀，造成二次伤害。常规土酸酸化后易形成的沉淀主要有CaF2、Na2SiF6、K2SiF6、Na3AlF6、K3AlF6、Si（OH）4、Al（OH）3、AlF3、SiF4、CaCO3，在酸化工作液体系中和工艺设计中应予以重点考虑。

（四）欠注层注地层污水伤害特点

欠注层采用污水回注，由于在污水回注处理、净化过程中，受到诸多条件的限制，使得回注污水在部分指标上超标，对储层造成一点程度的伤害。通过对滨南油田一区回注污水处理方面的影响因素实验分析，注地污水的伤害主要是乳化油对孔喉、孔道的堵塞，其次是微粒运移造成的伤害；微量铁对地层的伤害不明显，细菌数量严重超标，但影响程度未能模拟。另一方面，各种影响因素的伤害程度是与储层的孔、渗特点、大小分不开的。

（五）储层伤害的类型

1）悬浮颗粒（层面形成滤饼、吸附在孔道表面、堵塞孔喉）；

2）物理伤害（钻井液、完井液的伤害，颗粒从表面脱落，液体对岩石的冲刷，pH值的影响，就地乳化）；

3）化学伤害（离子交换发生沉淀、反应产物造成沉淀、石蜡、沥青质的沉淀，细菌的腐蚀）。

（六）不适当酸化液可能对储层造成的伤害

1）酸液与储层流体的配伍性：

①储层原油与酸液的配伍性，主要防止酸渣的形成，特别是在有Fe3+ 、Fe2+、H+存在时，此问题更显突出；

②地层水与酸液的配伍性，避免HF直接与地层水接触。

2）酸液与储层岩石的配伍性：

①酸液引起Na蒙脱石和伊利石等粘土矿物膨胀，添加高效粘土稳定剂；

②酸岩反应及冲刷造成运移，主要考虑酸的作用强度和排量；

③酸溶解含铁矿物，形成不溶物，主要针对绿泥石，防止Fe3+沉淀；

④酸化后结垢，针对碳酸盐岩含量高的储层，应及时返排；

⑤液堵及润湿性改变，针对岩石润湿性加表面活性剂，加强酸后返排。

3）酸岩反应产生二次沉淀伤害：

①铁质沉淀，主要控制pH值和使用高效铁离子稳定剂减小硫化氢的影响；

②氟化物沉淀，CaF2、MgF2、Na2 SiF6、K2 SiF6、Na3AlF6、K3AlF6；

③水化硅沉淀，Si（OH）4。

第②、③两类沉淀主要通过控制酸液的pH值、使用低浓度HF酸及高比率HCl/HF和酸化后及时返排来加以预防或减小；

4）有机物覆盖对油层的伤害，有机物覆盖在岩石孔隙表面防碍酸岩反应，且产物易堵塞储层，宜采用高效清洗剂或热处理；

5）添加剂选择不当造成对储层的伤害；

6）施工参数选择不当造成对储层的伤害。

参考文献

[1] 万仁溥.罗英俊主编.采油技术手册.北京：石油工业出版社，1989.