[科普中国]-注水过程中的油层保护技术

简介

如果说钻井、完井、射孔以及压裂过程中造成的油层伤害具有时间短和集中在井底附近地层的特点, 那么注水过程造成的油层伤害则具有周期长、类型复杂、分布广泛、伤害部位深等特点, 并且还会因为中间的增注作业和解堵措施使得伤害具有累加性和永久性。

在现行的注水工艺中, 总是或多或少的存在造成油层伤害的潜在因素。不同类型的油藏、不同的注水工艺措施, 不同的注入水源和注入水质, 造成地层伤害的表现形式也不尽一致。只有针对地层储层岩石结构、孔隙特征、敏感性特征及分布规律进行精细研究, 对不同的注入水质进行评价, 才能确定存在的伤害因素和伤害机理, 并且针对主要的伤害因素, 在注水过程中采取相应的措施和工艺技术, 避免或者减轻对地层的伤害。

注水过程中的油层伤害(1) 水敏、水堵引起的地层损害。注入水进入到油层内, 在微观上同时发生水堵、乳化液堵等地层损害现象。在高含水期注入水中所携带化学剂, 使油水形成乳状液, 流动阻力变大, 容易造成严重地层损害。

(2) 悬浮固相颗粒的损害。注入水中不可避免地含有有机、无机悬浮固相颗粒, 注水过程中所含固相颗粒不仅会堵塞近井地带, 还会流入地层深部堵塞岩石孔道, 引起地层渗透率下降。

(3) 水垢引起的地层损害。长期大量的将水注入地层, 由于压力下降、温度变化或两种不相配伍的水互相混合, 引起矿物离子从水中结晶和沉淀形成水垢。水垢沉积在射孔孔眼、地层孔隙及压裂缝中, 引起地层损害、造成原油产量损失。

注水过程中的油层保护技术建立合理的工作制度对油层和注水层的岩性、物性、敏感性、地层水、注入水等的性质等进行全面的了解和认识, 了解其对地层造成损害的潜在因素, 采取相应措施并确定注水强度。

室内速敏实验已求出油层的临界流速, 根据该流速可以计算出与之相应的生产中注水临界速度。一般而言, 只要控制注水速度在临界流速以下, 可防止速敏损害发生。控制注水、注采平衡可以有效地防止水指进或减缓指进、水锥的形成, 防止乳化堵塞, 提高驱油效果。

控制注水水质对注水中悬浮物浓度、颗粒粒径、铁、细菌进行室内岩心试验,研究地层的孔喉分布特征, 结合现场工艺处理水平以及注水强度, 确立一个较合理、切实可行的注水水质指标。

注入水水质是指溶解在水中的矿物盐、有机质和气体的总含量, 以及水中悬浮物含量及其粒度分布。我国已制定了注入水水质标准。对于某一特定的油层, 合格的水质必须满足注入水与地层岩石及其流体相配伍的物理和化学指标。

注水水质一般应满足以下要求:

①水质稳定, 与油层水相混时不产生沉淀;

②注入水不使粘土矿物产生水化膨胀或悬浊;

③水中不得携带大量悬浮物, 以防堵塞注水井渗流端面及渗流孔道;

④对注水设施腐蚀性小;

⑤当采用两种水源进行混合注水前, 应首先进行室内实验, 证实两种水源的配伍性良好, 对油层无伤害。需要强调的是, 不同的油层应有与之相应的注入水水质标准, 切忌用一种水质标准对所有不同类型的油层的注入水水质进行评价。

正确选用各类处理剂各种水处理添加剂, 如防膨剂、破乳剂、杀菌剂、防垢剂、除氧剂等, 都具有表面活性。在注入水预处理时, 应遵循两个原则:

①选用每种处理剂时, 严格控制该剂与地层岩石和流体的相容性, 防止生成乳状液、沉淀和结垢, 损害地层;

②同时使用几种处理剂时, 严格控制处理剂相互之间的化学反应, 防止生成新的化学沉淀, 从而损害地层。

注水水质跟踪检测并根据实际注水过程中的具体问题适当调整部分水质处理控制指标。一旦油层发生损害, 一般难以完全消除。常用的消除方法有:

① 使用表面活性剂浸泡。回注表面活性剂到地层, 并用回流浸泡, 使油润湿反转复原为水润湿, 恢复地层相对渗透率。

②向地层注入破乳剂使乳状液破乳。由于油、水分散, 解除了乳状液的堵塞, 故使降低了的相对渗透率又复回升。这种方法一般称为化学解堵。

③化学除垢。不同的水垢应采用不同的化学除垢剂。水垢大致可分为三类: 水容性水垢、酸容性水垢、化学不活泼的水垢。前两类常使用相应的化学除垢剂来消除水垢, 第三类水垢既不溶于水也不溶于酸, 用化学方法难以收到预期效果, 因此采用机械方法除垢。常用的机械方法有爆炸、钻磨、扩眼、补孔等。1