【文章內(nèi)容簡介】 中由于工作液與地層不配伍，壓裂液破膠不徹底 ，壓裂砂的嵌入或破碎及壓裂液壓向地層中濾失，都會對地層造成不同程度的損害。注水過程中的地層損害：根據(jù)地層損害的的研究，入井液與地層中接觸時間越長，對地層的損害就會越嚴重。由于注入水長期和油氣層接觸，注入水的高礦化度、注入水中的機械雜質(zhì)、注入水中的細菌、注入水中的含氧等，由此產(chǎn)生垢及腐蝕后的銹蝕產(chǎn)物，都會對地層產(chǎn)生嚴重的損害。增產(chǎn)處理過程中的傷害：井眼清理、酸化施工、油井除垢等措施工過程中，由于入井液與儲層的不配伍、清洗下的雜質(zhì)等的不確定運移等均可對儲層造成傷害。注水開發(fā)的影響。新民油田儲層巖性主要為粉砂巖，膠結(jié)物主要以泥巖為主，膠結(jié)類型以孔隙式和接觸式為主，由于該油田的注水水質(zhì)清水約占總注水量的85%以上，由于清水與地層水的礦化度差別較大，存在明顯的不配伍現(xiàn)象，同時注水開發(fā)效果造成了泥巖顆粒向油井的定向運移，以及膠結(jié)物的存在將造成油井近進地帶堵塞加劇。水質(zhì)構(gòu)成的影響。新民采油廠的油井采出水均為結(jié)垢型水質(zhì)，水中成垢的鈣、鎂離子含量較高，水中含有硫酸鹽還原菌，且水中含有二氧化碳、硫化氫等氣體。水質(zhì)結(jié)垢問題十分突出。如表24所示：表24 新民采油廠油井采出水水質(zhì)分析結(jié)果統(tǒng)計表油井采出過程中采出液壓力變化的影響。由于采出水中含有一定量的二氧化碳，隨著采出液壓力的下降，將有大量碳酸鹽析出，造成地層及井下機具結(jié)垢。腐蝕產(chǎn)物的影響。由于水中含有細菌及二氧化碳、硫化氫等腐蝕性介質(zhì)，將造成腐蝕產(chǎn)物在井下沉積結(jié)垢。油質(zhì)的影響。由于原油物性差，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟含量高，隨著開發(fā)時間的延長，這些物質(zhì)將在地層中沉積，使結(jié)垢趨勢加劇。由于采出水中含有細菌及二氧化碳、硫化氫等腐蝕性介質(zhì)，且水中鹽含量較高，在開采過程中將引起井下機具及管柱腐蝕，腐蝕的特點為點腐蝕及縫隙腐蝕。酸化腐蝕原因分析酸化過程的腐蝕原因主要有以下兩點：（1）酸腐蝕：緩蝕劑的選型不當(dāng)或使用不當(dāng)將使腐蝕加劇。（2）溶解產(chǎn)物腐蝕：由于碳酸鹽、腐蝕產(chǎn)物在溶解過程中將產(chǎn)生大量的二氧化碳及硫化氫氣體，這些氣體在酸性條件下將形成弱酸，在酸化過程中將引起井下機具的腐蝕。酸化二次堵塞原因分析由于常規(guī)的酸化處理能夠溶解碳酸鹽、硫化鐵等酸溶性垢物，但卻不能溶解有機物質(zhì)和油質(zhì)等，酸化處理過程中，由于酸不斷地被消耗，處理液的PH值隨之上升，溶解了的硫化鐵又會沉淀下來堵塞地層孔隙，沒有溶解的有機物質(zhì)和油質(zhì)等將使二次堵塞加劇。重復(fù)酸化將造成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)形成的淤渣，造成二次傷害，加劇地層堵塞。垢成份主要有：有機垢及無機垢（碳酸鹽鈣、鎂和鐵化合物）。少量有機垢是原油中的高凝點組分。碳酸鹽鈣、鎂垢是硬度離子過飽和后的沉積垢。鐵化合物主要是腐蝕產(chǎn)物垢氧化鐵、氧化亞鐵。通過分析對比,得出以下結(jié)果：產(chǎn)出水的碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子、鉀、鈉離子、PH值及總礦化度有不同的增加，其中增加最多的是氯離子和鉀鈉離子。在產(chǎn)出水中增加的是無害離子，而減少的恰恰是有害離子。滯留在地層的鈣、鎂離子生成了不溶物碳酸鈣（鎂），產(chǎn)出水的鈣、鎂離子都有明顯的減少，這是地層結(jié)垢的主要原因。，如表25所示：表25 垢中水不溶物含量和水不溶物中無機、有機物含量對水不溶物的分析證明，垢的主要成分是無機鹽。水不溶物無機殘渣中鐵的含量大大超標(biāo)，%（wt），%經(jīng)驗推算值，因此存在鐵離子形成的地層堵塞。%的有機物，是原油中的膠質(zhì)，硫酸鹽還原菌、鐵細菌的分泌產(chǎn)物。新民油田不同地區(qū)的結(jié)垢成分也不同：存在單一的無機垢類型，同時也存在有機與無機垢相互包容類型；部分地區(qū)的有機垢中存在大量的鐵離子成分，處理中需要考慮加入鐵離子穩(wěn)定劑；油層中存在鐵離子形成的地層堵塞。第三章 低滲砂巖酸化工作液體系研究 多年來，新民油田一直采用清、污混注，水質(zhì)下降嚴重，對于中、低滲透油藏，地層傷害問題日益突出，注水壓力迅速上升，注水量大幅下降。油田曾采用了土酸酸化、復(fù)合酸等多種方法解堵，但效果仍不理想。分析原因認為:1)酸巖反應(yīng)速度過快，有效處理半徑小。扶楊油層儲集層為粉砂巖和混合細砂巖，結(jié)垢為碳酸鹽，因此，常規(guī)酸液酸巖反應(yīng)速度過快，活性降低快，雖然波及深度達到2一3m，但是有效處理半徑小，而加大現(xiàn)有酸液用量并不能擴大有效處理半徑，只能造成近井地帶過度溶蝕，地層的深部傷害并不能得到有效地處理。2)酸化二次傷害現(xiàn)象嚴重。扶楊油層儲層物性差，敏感性強，這些不利因素使油層酸化二次傷害現(xiàn)象嚴重，導(dǎo)致措施有效期短。為此，有必要進行緩速、低傷害的酸液體系研究，以適應(yīng)低孔、低滲、注入條件差儲層酸化措施的需要。儲層中的敏感性礦物，往往分布在孔隙喉道處，處于與外來流體優(yōu)先接觸的位置。因此在儲層的開發(fā)和開采過程中，當(dāng)各種外來流體(入井液)進入地層后，最容易與這些敏感性礦物發(fā)生作用，而使地層的“孔喉效應(yīng)”增大，其結(jié)果是降低油水井的生產(chǎn)或注入能力，即發(fā)生所謂的儲層損害。因此，通過儲層敏感性評價，找出其各種敏感性特征，為儲層的保護和以保護儲層為目的化學(xué)劑的研究提供依據(jù)。試驗方法和評價標(biāo)準(zhǔn)采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《儲層敏感性流動試驗評價方法》，采用基本能反映油田儲層敏感性特征且具有代表性的部分巖心作為試驗巖心。巖心敏感性流動試驗是根據(jù)達西定律，在一定條件下注入各種與地層損害有關(guān)的實驗流體，測定實驗前后巖樣滲透率的變化，用以評價儲層的敏感程度。速敏性是指因流體流動速度變化引起地層微粒運移、堵塞喉道，導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。速敏性流動實驗的目的是了解儲層滲透率與儲層內(nèi)流體流動速度的關(guān)系，找出其臨界流速，為油田開發(fā)確定合理的注入流量。用標(biāo)準(zhǔn)鹽水(礦化度為：10000mg/L)作為流動介質(zhì)對所取得的樣品進行速敏性實驗，從實驗典型曲線上可以看出：存在臨界流速，開始隨著注入速度的增大，滲透率增大，滲透率開始下降。，儲層存在中等偏弱的速敏效應(yīng)，說明外來流體的注入引起地層中的微粒運移，造成喉道堵塞，從而使巖心滲透率下降。因此在注水作業(yè)過程中，應(yīng)采用較低的注水速度。： 速敏實驗曲線水敏性是指與儲層不配伍的外來流體進入儲層后，引起粘土膨脹、分散、運移，從而導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。由于儲層中粘土礦物以高嶺石、伊/蒙混層為主，粘土礦物的存在必然導(dǎo)致水敏性。依次注入標(biāo)準(zhǔn)鹽水(礦化度25000mg/L)、標(biāo)準(zhǔn)鹽水(礦化度12500mg/L)、蒸餾水進行水敏性流動試驗，由測試結(jié)果可以看出：注入標(biāo)準(zhǔn)鹽水時，儲層滲透率幾乎沒有變化，當(dāng)注入蒸餾水時，滲透率明顯下降。這主要是由于淡水引起了粘土礦物膨脹和分散。由于粘土礦物表面的負電荷中心與地層流體中的陽離子之間的互相吸引，使這些陽離子水化，并在負電性的粘土表面形成了正電性的“離子氛”。這些交換性陽離子之間存在著斥力，使粘土礦物具有分散的傾向。在原始地層條件下，這個“離子氛”受到溶液中其他離子的屏蔽，這種斥力相對較小并已經(jīng)達到了一種平衡，淡水的注入打破了這種平衡，從而造成其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性減弱，發(fā)生膨脹堵塞喉道。實驗表明：，水敏程度中等偏強。因而，在油田注水開發(fā)過程中，可以適當(dāng)?shù)脑谒屑尤肟梢砸种苹蚪獬惩恋V物膨脹的化學(xué)劑。： 水敏實驗曲線鹽敏性是地層耐受低鹽度流體能力的量度，是指儲層在系列鹽溶液中，由于粘土礦物的水化、膨脹而導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。通常高于地層水礦化度的外來流體進入儲層后引起粘土礦物收縮、脫落，而低于地層水礦化度的流體進入儲層后引起粘土礦物膨脹、分散的運移。因而，通過鹽敏性評價試驗可以確定導(dǎo)致儲層滲透率明顯變化的臨界礦化度，以確保施工液及注入水礦化度高于臨界礦化度，保護油層不受傷害。： 鹽敏實驗曲線通過鹽敏性流動試驗測得，該地區(qū)儲層臨界鹽度為6000mg/L，結(jié)合水敏指數(shù)，得出鹽敏效應(yīng)程度中等偏強。從典型實驗曲線上可以看出：隨著礦化度的降低，滲透率先是不變，當(dāng)?shù)V化度低于6000mg/L時，滲透率降低，這主要是由于當(dāng)進入巖石中的外來液體鹽度低于臨界鹽度(6000mg/L)時，會引起粘土礦物水化膨脹和分散，導(dǎo)致滲透率降低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于儲層中的粘土礦物帶負電荷，當(dāng)它們遇到水時平衡這些負電荷的無機陽離子的水化，以及晶面處硅氧鍵或氧氫鍵的偶極對水分子的吸引，使粘土礦物晶層間的引力減弱，導(dǎo)致膨脹分散。因而，在注入開發(fā)過程中，注入水的礦化度應(yīng)高于6000mg/L，否則會對儲層造成傷害，影響剩余油的開采。 酸敏性是指酸液進入儲層后與儲層中的酸敏性礦物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生凝膠、沉淀，或釋放出微粒，致使儲層滲透率下降的現(xiàn)象。酸敏性評價實驗的目的是了解酸化作業(yè)對儲層的損害程度，以便優(yōu)選酸液配方，尋求有效的酸化處理方法。實驗結(jié)果表明：103μm2，103μm2，滲透率變小，但變化不大，酸敏程度弱。因此，酸化作業(yè)對儲層的損害程度較弱。堿敏性是指堿性工作液進入儲層后與儲層巖石或儲層液體接觸，使儲層滲透率下降的現(xiàn)象。巖石中的礦物與注入的堿液反應(yīng)，一方面是氫氧根離子減少；另一方面產(chǎn)生新生礦物，造成地層結(jié)垢，使?jié)B透率降低。該地區(qū)儲層砂巖主要是長石細砂巖，填隙物成分主要為粘土礦物。粘土礦物在堿性工作液中發(fā)生離子交換，形成易水化的鈉型粘土，從而使膨脹加劇，堵塞喉道。此外，儲層砂巖中的長石顆粒與細石英砂反應(yīng)活性中等，極易與堿性工作液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀物堵塞喉道。實驗結(jié)果表明：隨著pH值的增加，滲透率不斷的降低，堿敏程度中等偏弱。在堿驅(qū)過程中，容易在生產(chǎn)井周圍結(jié)垢；與地層流體接觸形成無定形硅質(zhì)沉淀；與地層中的膠結(jié)物反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)破壞造成出砂。在低滲透油藏的開發(fā)中，由于儲層孔隙中的流體流出，儲層孔隙中的壓力將下降，從而導(dǎo)致儲層的孔隙體積壓縮，而儲層的滲透率本身就很低，因而巖石的變形對滲透率的影響很大，最終影響到該類油藏的開發(fā)效率。當(dāng)油藏鉆開和投入開發(fā)之后，壓力平衡破壞，孔隙介質(zhì)產(chǎn)生變形?？紫督橘|(zhì)的變形會造成骨架粒團產(chǎn)生位移，膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。通常情況下，由于巖石本身的顆粒，尤其是膠結(jié)物質(zhì)，都是由彈性和粘性（塑性）碎屑組成，其機械性能的非均質(zhì)性，致使一部分發(fā)生彈性形變，而另一部分在相同應(yīng)力下可發(fā)生塑性形變。地層壓力恢復(fù)后，某一部分由于具有彈性，力圖恢復(fù)原始體積形狀，而另一部分則部分地或全部的保持已產(chǎn)生的形變。為了解儲層的壓力敏感效應(yīng)，室內(nèi)進行了不同上覆壓力巖心孔隙度、滲透率變化關(guān)系的測定實驗。實驗共選取了五塊巖樣。測定上覆壓力從常壓漸升至25MPa，再降至常壓，再升至25MPa情況下不同壓力點的孔隙度和滲透率變化情況，測定結(jié)果如表31所示。表31 上覆壓力下孔隙度滲透率測定結(jié)果根據(jù)測定結(jié)果繪制的上覆壓力與巖心孔隙度、滲透率變化曲線可以看出（、），隨著上覆壓力的增加，巖心滲透率和孔隙度下降，并且前10MPa下降幅度較大；當(dāng)上覆壓力再降至常壓時，滲透率和孔隙度卻不能恢復(fù)到初始水平。5塊巖心測定值平均，當(dāng)上覆壓力增至25MPa時，滲透率降至初始狀態(tài)的60%，%；上覆壓力再降至常壓時，%，%。這說明低滲透儲層的滲透率和孔隙度在壓力的作用下，其變化過程為一不可逆過程。 巖心滲透率與上覆壓力關(guān)系曲線 巖心孔隙度與上覆壓力關(guān)系曲線因此，在低滲透油田的開發(fā)過程中，地層壓力下降幅度越大，油層孔隙度和滲透率下降的幅度越大。孔隙度和滲透率下降的結(jié)果，使油層物性變差，滲流阻力增加，產(chǎn)量遞減速度加快。1）儲層存在中等偏弱的速敏效應(yīng)，；水敏損害程度為中等偏強，臨界礦化度為6000mg/L；堿敏損害程度為中等偏弱，；酸敏損害程度較弱。2)進行酸化解堵作業(yè)時，可以采用15%的鹽酸進行酸化處理。、酸液及添加劑選擇原則國內(nèi)外用于砂巖酸化處理的化學(xué)藥劑發(fā)展很快，可供現(xiàn)場酸化施工選擇的種類很多。儲層礦物組分和儲層的有效滲透率是決定前置液中鹽酸或醋酸的濃度，以及在主體酸中氫氟酸和鹽酸的濃度的關(guān)鍵。根據(jù)McLeod和Forley和壓裂酸化中心晉云等人的研究結(jié)果，可概括為七大準(zhǔn)則:(l)礦物學(xué)原則即根據(jù)地層的敏感性和礦物的含量及分布來合理選擇酸液，避免酸及添加劑接觸巖石礦物的不利反應(yīng)，而有效的溶解堵塞孔道的傷害物。建議:對碳酸鈣大于20%時，只用鹽酸而不用混合酸。(2)避免傷害性沉淀原則:國內(nèi)外實驗結(jié)果表明:低濃度的氫氟酸能減少對地層的傷害。(3)提高處理劑效率的原則:前置液和后置液可極大的提高處理液效率。(4)消弱土酸酸化缺點原則:應(yīng)用新的緩速酸體系，克服常規(guī)土酸反應(yīng)速度快、穿透距離短、對骨架破壞和導(dǎo)致微粒運移的缺點。(5)傷害消除機理原則:針對不同的傷害選用不同的酸化工藝措施。一般傷害半徑小(主要是鉆井完井過程的傷害)，用常規(guī)土酸。生產(chǎn)過程中的自然傷害，一般傷害半徑較大，用緩速酸進行深部酸化。室內(nèi)和現(xiàn)場試驗表明，傷害半徑小時，用緩速酸反而沒有用常規(guī)土酸效果好。(6)滲透率選擇原則:根據(jù)儲層滲透率的特征及儲集類型確定儲層的酸化設(shè)計規(guī)模和技術(shù)方法。(7)產(chǎn)出液選擇原則:根據(jù)儲層的流體特征、含油氣性質(zhì)確定與之配伍的酸液體系和施工工藝，不同油氣藏類型，其酸化時的添加劑是不同的。結(jié)合近年來在新民油田酸化推廣實際中的經(jīng)驗，提出了砂巖酸化前置酸用酸指南及主體酸用酸指南（如表3表33所示）。當(dāng)然，上述標(biāo)準(zhǔn)只是酸液選擇的一般標(biāo)準(zhǔn)，對于某一區(qū)塊，在有條件的情況下，還應(yīng)以巖心流動試驗等室內(nèi)研究為基礎(chǔ)，從而選擇最優(yōu)的酸化工藝設(shè)計。、新民油田扶楊油層酸液研究根據(jù)新民油田油層儲層特征、敏感性及低滲注水井傷害因素分析，酸液應(yīng)具備以下特征: (1)能夠解除鉆井、固井、完井等過程引起的地層堵塞。 (2)能夠解除污水回注及增注過程造成的地層傷害。 (3)注污水地層損害較深，酸液體系應(yīng)具備緩速、深穿透功能。 (4)對金屬設(shè)備、管串的腐蝕性小，保證施工安全。 (5)由于新民油田油層長石含量高、重復(fù)酸化等原因，酸液體系中HF濃度必須適中，不能太高，以使所優(yōu)選的酸液體系既能有效解堵，又能降低氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽及水化硅沉淀生成，避免酸化可能對儲層造成的新的二次傷害，避免過度溶蝕地層而破壞地層骨架； (6)各種酸化添加劑應(yīng)在酸和地層溫度條件下配伍性好，不分層、發(fā)生沉淀及性能改變。