【文章內容簡介】 ....................... 50 注入水傷害機理 ................................................................................................. 50 注入水與地層水的配伍性分析 ......................................................................... 50 注入水對儲層物性的影響分析 ......................................................................... 53 儲層保護劑和穩(wěn)定劑的實驗分析 ..................................................................... 54 綜合分析 ............................................................................................................. 58 采油過程中的儲層傷害 ............................................................................................. 58 VII 增產(chǎn)作業(yè)中的油層傷害 ............................................................................................. 59 化學驅提高采收率中的油氣層傷害 ......................................................................... 59 第 6章 結論與建議 .............................................................................................................. 60 結論 ............................................................................................................................. 60 建議 ............................................................................................................................. 60 致謝 .................................................................................................................................. 61 參考文獻 .......................................................................................................................... 62 攻讀碩士學位期 間發(fā)表的論文 ...................................................................................... 65 1 第 1 章 緒論 研究的目的和意義 莫北油田 位于準噶爾盆地 腹部包含莫北 莫 005 、莫 109 三個井區(qū)。其中莫北 莫 005 儲層 非均質性 強， 屬于低孔、低滲 典型的強水敏 油藏 ，于 2020 年投入開發(fā)。由于受油藏強水敏特征影響與注水傷害，這兩個井區(qū)從投產(chǎn)至今注水壓力一直很高、注水困難，導致注水開發(fā)效果不理想。 莫 109 井區(qū) 域是新疆油田公司 2020 年重大滾動勘探發(fā)現(xiàn)，預計可采儲量達 1000 萬噸，被確定為油田公司 2020 年 重點開發(fā)井區(qū)。由于該井區(qū)域內油藏地質特征均與已開發(fā)的 莫北 莫 005 井區(qū)屬于同一個油藏體系，地質特征極其相近，為了做好該井區(qū)的注水開發(fā)與油藏保護，避免重蹈莫北 莫 005 井區(qū)注水傷害的后果， 因此， 針對這一典型的低滲強水敏油藏 盡早開展 了 儲層 傷害評價及儲層保護研究 ， 已達到指導該井區(qū)的科學合理的開發(fā)、 減少儲層傷害，提高油藏 注水 開發(fā)效果 的目的 。 同時，通過本課題的研究與認識，達到給同類油藏的注水開發(fā)以借鑒、參考指導的效果。 莫 109 井區(qū) 構造位于 莫北油田的南部，距莫 8 井東偏北 ，莫 11 井西南 。該區(qū)大 的構造背景為一向東北抬升的單斜， 莫 109井區(qū)為四周受 斷裂 控制的斷塊圈閉 。 莫 109 井區(qū) 三工河組（ J1s）油藏根據(jù)沉積旋回和巖電特征，自上而下可劃分為三個巖性段： J1s J1s J1s3。其中 J1s2 砂層組主要為一套 不等粒長石巖屑砂巖、細中粒長石巖屑砂巖和中粒長石巖屑砂巖 ， 根據(jù)沉積旋回、層理類型、巖性組合及電性特征，自上而下又細分為 J1s2 J1s22兩個砂層組， J1s21為本區(qū)的含油氣目的層 。該 儲層 表現(xiàn)為低滲、強水敏、弱 速敏 [1]。 根據(jù)新疆油田公司提出的滾動勘探開發(fā)理念，對新探有利區(qū) 塊，在勘探過程中 ，開發(fā)同時介入 加速區(qū)塊的有效開發(fā)。 莫 109 井區(qū) 白堊系清水河組油藏為帶邊水的構造巖性油藏，飽和 程度高， 地飽 壓差小，天然能量不足，在油藏開采過程中，應立足于早期注水，保持好油層壓力系統(tǒng)，有利于油田的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，以獲得較高的采收率 [2]。 在注水開發(fā)過程中，由于外來水（注入水）的注入，在提高地層能量的同時會引起儲層傷害。因此，在注水開發(fā)初期，有必要進行儲層 的 注 入 水適應性研究，在進行注水開發(fā)過程中，充分利用儲集層保護技術，更加有效的保護儲層，增加注水開發(fā)效果 [34]。 注水開發(fā)過程中，引起儲層傷害主要有內、外因兩方 面的影響因素。內因是指儲層所固有的容易引起儲層傷害的影響因素，也就是儲層的靜、動態(tài)敏感性特征；外因是指由于注入水的注入所引起的儲層傷害的影響因素，包括注入方式、注入水中易引起儲層傷害物質的含量、注入水與儲層流體配伍性、以及注入水與儲層巖礦適應性等 [57]。 不合格的注入水水質引起的地層損害是注水的主要損害。所謂不合格的注入水水質 2 包括兩個方面：一是指注入水與地層巖石不配伍；二是指注入水與地層的流體不配伍 [8]。 根據(jù)以上注水開發(fā)引起儲層傷害的因素分析，針對 莫 109 井區(qū) 區(qū)清水河組儲層，在開展注水開發(fā)過程中， 應 從這兩方面著手進行注水儲集層保護技術研究。 國內外 儲層保護技術發(fā)展 現(xiàn)狀 國外 二十世紀 50 年代就開始著手儲層保護技術研究。 60 年代防止油層損害的論文大量出現(xiàn)。 70 年代后，由于科學技術的發(fā)展，加強了對巖石礦物，特別是粘土礦物的組成、產(chǎn)狀、含量及油水物性的研究，致使石油地質師和油藏工程師們對地層傷害原因有較深的認識，在研究方法上已逐漸形成科學的系統(tǒng)工程。同時深入研究了油氣層損害機理，基本形成了從打開儲層、鉆井、完井、直至開發(fā)全過程的儲層保護技術 [9]。在準確評價油氣層、提高區(qū)域探井成功率、促進油 田發(fā)現(xiàn)和高效經(jīng)濟開發(fā)油氣藏方面發(fā)揮了重要的作用。 國外儲層損害機理研究也開始于二十世紀 50 年代。 Monaghan, ., Salathiel 等人 (1958)認為產(chǎn)層中的蒙脫石、伊利石、高嶺石等礦物與淡水接觸時會導致儲層滲透率下降，鹽水能有效降低這類損害。 Hewitt, (1963)指出水敏損害主要是粘土礦物膨脹或微粒運移堵塞孔喉造成的，可采用滲透率測試法、物理測試法等方法來評價儲層水敏損害程度。 Mungan (1965)指出即使儲層含非膨脹性粘土礦物，流體 pH 值和礦化度的變化都可能引起儲 層滲透率的降低。 Gray, Rex, R. W (1966)認為儲層損害主要是由粘土礦物分散、運移堵塞孔喉導致的。但直到二十世紀 70 年代，儲層保護工作才真正得到重視。 1974 年，第一屆關于儲層損害的專題研討會在美國新奧爾良舉行，以后每隔兩年召開一次。 Mueck,T. W. (1978)研究發(fā)現(xiàn)非粘土礦物也可對儲層造成損害。儲層膠結程度、流體類型等都是影響儲層滲透率降低的因素 [10]。二十世紀 80 年代以來，隨著新的實驗技術的發(fā)展以及對儲層損害機理認識的不斷加深，開始針對不同類型儲層，應用粘土礦物學、 化學、物理化學、巖石力學等方面的知識對儲層損害機理進行定性和定量的分析。 20 世紀 80 年代末至 90 年代初，一些學者開始用數(shù)值模擬方法進行儲層損害機理研究并取得了重大進展。儲層損害的理論與保護技術取了較快的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，僅依賴水力壓裂不能從根本上解決低滲透油藏的開發(fā)問題，解堵和增產(chǎn)改造過程中還會進一步引起儲層損害。因此，特別強調從打開儲層開始直到投產(chǎn)的全過程保護儲層[1113]。 國內在 20 世紀 50 年代 “川中會戰(zhàn) ”中提出了控制鉆井液密度來保護氣層的設想，并試驗了天然氣欠平衡鉆井技術，只是由于技術裝備的不配套 而未能獲得成功。 60 年代 “大慶會戰(zhàn) ”和 70 年代長慶油田所開展的探索研究為我國的保護儲層技術進步做出了重要貢獻。 “七五 ”期間，我國組織了 “保護油層鉆井完井技術 ”國家重點攻關，取得的成果達到 80 年代末國際先進水平。經(jīng)過 “八五 ”以來的技術推廣和大規(guī)模的技術培訓，我國在 3 油氣層損害理論和保護技術研究及應用水平已經(jīng)躋身國際先進行列 [1417]。 “九五 ”期間，鉆井完井技術研究工作重點首次實現(xiàn)重大調整，轉移到以致密碎屑巖氣層損害機理和保護技術為核心，形成了直井致密氣層保護的配套技術，和針對川西定向鉆井致密氣層的保護技術。 在粘上礦物穩(wěn)定性分析、室內和礦場損害評價技術和非規(guī)則粒子裂縫屏蔽暫堵工作液技術方面取得重大突破，整體技術達到國際先進水平。特別是近年來在中低滲透砂巖油氣層、致密砂巖氣層、高滲透疏松砂巖油層保護和欠平衡鉆井技術方面已經(jīng)形成了自己的優(yōu)勢 [1820]。 國內研究油氣層損害機理方面，基本是研究儲層損害的主要機理。大量的研究認為，儲層損害通常來自兩個方面作用的結果：一方面是液 固以及液 液之間發(fā)生了化學反應的熱動力作用。國內儲層保護方面的專家認為，儲層損害是一項復雜的系統(tǒng)工程，它是由于內傷害源 (儲層內固有的 )、 外傷害源 (外來的 )和復合傷害源 (內、外傷害源相互作用 )導致的結果 [2122]。且對儲層損害機理的研究，由定性研究進入到定量研究階段。主要引入數(shù)值模擬技術進行模型化研究。模擬裝置向高溫高壓模擬儲層條件、動態(tài)污染巖樣和自動化多功能方面發(fā)展。近十年來，國內外學者還采用其它方法來預測儲層損害，比較突出的灰色理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡等專家系統(tǒng)的應用 [23]。 國內把儲層保護技術應用于低滲透油氣藏的開發(fā)過程中，并進行了大量的科學研究和油田現(xiàn)場實踐。儲層發(fā)生敏感性損害直接影響著低滲透儲層的最終采收率。對低滲儲集層損害機理分 析表明，水敏損害是低滲透油氣藏儲層的主要損害因素，水鎖損害是特低滲透層的主要損害因素 [24]。 通過研究認識到，確保低滲透油藏的高效開發(fā)，更離不開儲層保護的正確運用。油氣層保護技術與油氣層損害機理是密切聯(lián)系的，對油氣層損害機理的深入認識極大地促進了欠平衡鉆井技術、低損害鉆井完井技術、新型壓裂液和酸液體系、油氣藏流體注入和開采工藝技術水平的發(fā)展和提高 [25]。 油氣藏保護技術是一系統(tǒng)工程，貫穿于油田勘探開發(fā)的各個工作環(huán)節(jié)。在注水開發(fā)過程中的儲層保護技術思路主要為：首先，必須認識儲集層，要區(qū)別不同類型油藏的特點 而有針對性；其次，研究現(xiàn)場注入水對儲層的傷害類型及程度；最后，根據(jù)分析研究結果，進行相應的注水開發(fā)過程的油氣藏保護技術應用研究 [2627]。 主要研究內容和技術路線 主要研究內容 莫 109 井區(qū) 白堊系清水河組油藏是帶邊水的構造巖性油藏，飽和程度高，地飽壓差只有 ,天然能量不足，油藏應立足于早期注水，保持好油層壓力，有利于油田的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn) [48]。 4 本課題從油藏巖性特征、儲層敏感性分析著手，進行了注入水傷害程度評價，確定了注水井最大井口注入壓力及合理的注入水量，并制定了相關 的注水水質標準，為整個油田早期注水開發(fā)提供了依據(jù)。研究主要內容： 1. 分析 莫 109 井區(qū)的油藏地質特征 分析了解莫 109 井區(qū)的儲層巖礦特征、儲集空間類型及物性特征， 對該儲層的孔、滲、粘土礦物、潤濕性及地層原油和水進行分析。 2. 儲層傷害實驗評價 儲層巖石的物性參數(shù)隨環(huán)境條件和流動條件 而變化，所以，用做敏感性實驗來確定油藏性質，包括： 速敏、水敏、鹽敏、體敏、酸、堿、壓敏感性實驗。 3. 實驗研究莫 109 井區(qū)注入水的可行性 實驗室模擬現(xiàn)場開采過程中儲層的真實情況，用真實巖心進行驅替實驗，包括： ⑴ 室內水驅油效率實驗研究 ⑵ 水驅油機理研究 ⑶ 預測油藏水驅采收率 4. 注水作業(yè)的儲層傷害分析研究 注入水在油層條件下會存在與 地層、地層水、礦