（油气田开发工程专业论文）低渗透老油田综合解堵系列技术研究.pdf

s u b j e c t ： s p e c i a l i t y ： n a m e ： i n s t r u c t o r ： t h e s t u d y o ft h es e r i e sb l o c k a g er e l e a f t e c h n o l o g i e s f o rl o w p e r m e a b i l i t y o i if i e l d d e v e l o p m e n te n g i n e e r i n go fo i l & g a s p e i r u n y o u ( s i g n a t u r e ) p u c h u n s h e n g ( s i g n a t u r e ) h u a n gr u z h i ( s i g n a t u r e ) a b s t r a c t b e c a u s eo ft h ep r o b l e m so ft h e1 0 wp e r m e a b i l i t y 、l o wp r e s s u r e 、l o wy i e l d 、t h i n r e s e r v o i ra n ds e v e r eh e t e r o g e n e i t yi nl o n g d o n go f c h a n g q i n go i l f i e l d ，t h ep r o b l e m so f t h e d i r t y w e l l b o r e ，c o m p l e x s t r a t u m p l u g g i n g m a t t e r c o m p o n e n t s 1 0 we f f e c t o fn o r m a l m e a s u r e so fs t i m u l a t i o na n ds t i m u l a t i o no fi n j e c t i o n ，s h o r t p e r i o d so fe m c i e n c y , h i g h i n v e s t m e n ta n dh i g hr i s k ，s t a r t i n gw i t hi n v e s t i g a t i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fr e s e r v o i rg e o l o g y a n dt h ec a u s eo ft h ef o r m a t i o no ft h eo i la n dw a t e rw e l l t h i sa r t i c l ei n n o v a t i v e l yi n v e s t i g a t e s a n dd e v e l o p sas e r i e so fu n b l o c k i n gt e c h n o l o g i e sw h i c ha d a p t st ot h e “t h r e el o w s ”o n d i f f e r e n tw e l lc o n d i t i o n si ns t r a t i f i e da g e do i l f i e l d f u r t h e r m o r e i tf o c u s e so nf i v es u b j e c t s i n v e s t i g a t i o n ：t h e c a u s ea n dc h a r a c t e r i s t i c so fo i l a n dw a t e rw e l l b l o c k a g e ；u n b l o c k i n g t e c h n o l o g yo f n e g a t i v ep r e s s u r ef o a mw a s h i n g ；u n b l o c k i n gt e c h n o l o g yo f h y d r a u l i cp u l s ea n d c h e m i c a lc o m p l e x ；o x i d i z i n gd e e pp e n e t r a t i o nr e t a r d a n ta c i du n b l o c k i n gt e c h n o l o g y ；c l 0 2 u n b l o c k i n gt e c h n o l o g y t h ef r u i to ft h ei n v e s t i g a t i o nm o s t l yi n e l u d e ：n1f o a n lw a s h i n gc o m p l e xu n b l o c k i n g t e c h n o l o g y ：i ti n v e s t i g a t e sa n di n v e n t st w ok i n d so f d o u b l e d i r e c t i o nd o w n h o l ew e l l f l u s h i n g d e v i c e s ，w h i c hc a nd y n a m i c a l l yp r o d u c ed o u b l e d i r e c t i o nf l u i d ，a n dr e a l i z et h ew a s h i n go f a x i a ls l u i c i n ga n dt h er a d i a ls p r a y i n gi nt h ep e r f o r a t e sz o n eo ft h er e s e r v o i r t h ee f f e c ti s5 - 7 t i m e so f s l o ps p r a y i n g ，a n d i th a v eg a i n e dc o u n t t yp a t e n t ：t h ee c o n o m i c a lh i g h e f f e c t i v ef o a m f l u i d s y s t e mi s a l s od e v e l o p e dh e r e i t ss a l t r e s i s t i n ga n do i l - r e s i s t i n gi s g o o d d e n s i t yi s a d i u s t a b l ea n dc a r r y i n ga b i l i t yi st h e3 - 5 t i m e so f t h en o r m a ia b i l i t y , a n da l s on e g a t i v ep r e s s u r e e f f e c t si sc r e d i b l e t h eu n b l o c k i n ga g e n tw h i c hc a nr e l i e v eo r g a n i ca n di n o r g a n i cc o m p o u n d b l o c k a g ei nt h es a m et i m ei sa d v a n c e da n dp r a c t i c a l a n di tc a ne f f e c t i v e l yr e l i e v ed i f f e - r e n t b l o c k a g e ：b e s i d et h i s ，c o n s t r u c t i o nt e c h n i c sw h i c ha d a p t t ot h ed i f i e r e n tw e l lc o n d i t i o n si sa l s o r e s e a r c h e d ，a n dt h ed e s i g ni so p t i m i z e d t h ea i mo f h i g h e f f e c t i v eu n b l o c k i n ga n dp r o t e c t i n g r e s e r v o i ro n“t h r e e l o w s ”w e l li sr e a l i z e d t h i st e c h n o l o g yi so n e u pi no u rc o u n t r y ( 2 ) h y d r a u l i cp u l s ea n dc h e m i c a lc o m p l e xu n b l o c k i n gt e c h n o l o g y ：i t sr e a s o n a b l ep u l s ei n t e n s i t y a n dc h e m i c a lu n b l o c k i n gc o m b i n a t i o ns o l v e dt h em a i np r o b l e m so f a q u i f e rr i s ec a u s e db y t h e n o r m a li n c r e a s ep r o d u c t i o nt e c h n o l o g yo fw e l lw h i c hi sm a d eu 口o ft h et h i no i lf o r m a t i o n ， e d g e a n db o t t o mw a t e rw e l l f 3 1 o x i d i z i n gd e e pp e n e t r a t i o n r e t a r d a n ta c i d u n b l o c k i n g t e c h n o l o g y ：i th a st h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ee f f e c t i v er e t a r d a t i o n ，l o n gr e t a r d i n gt i m e ，a n db i g u n b l o c k i n gr a d i u sw i t h o u t i n v e r s ed r a i n a g e i te f f e c t i v e l yr e l i e v e di n j e c t i v ew e t lb l o c k a g ew i t h p o l y m e r , b a c i l l i i r o ns a l ts c a l ea n do r g a n i cs c a l e s o l v e dt h et e c h n i c a lp r o b l e m sw h i c hc a u s e d b ys m a l la c i d i f i c a t i o ne x t e n ta n ds h o tp e r i o d so fv a l i d i t yo fi n j e c t i o nw e l l 、a n di ta l s ou dt oa l a r g e s c a l ei na p p l i c a t i o n ( 4 ) c l 0 2c o m p l e xu n b l o c k i n gt e c h n o l o g y ：i td i r e c t l ys o l v e dt h e p r o b l e m so fl o wb a c kd i s c h a r g i n gr a t e i o wi n c r e a s i n gp r o d u c t i o nl e v e l ，a n ds h o r tp e r i o do f v a l i d i t y , a f t e ru s i n gi t ，n o to n l yc a ne x t e n dt h ep e r i o d so fv a l i d i t yo 8 3 t i m e s ，b u ta l s ot h e p r o d u c t i o nc a n r i s eo b v i o u s l y ；o nt h eo t h e rh a n d ，t h i st e c h n o l o g yh a sh i g h e rt e s t i n gv a l u eo n a c i di n f u s i b l es c a l eo fs t r a t u m t h i st o p i ch a sr e s e a r c h i n ga c h i e v e m e n t sh a v eg o o da p p l y i n gf u t u r ea n dg r e a te c o n o m i c e f f e c t s ：i ts o l v e das e r i e so f p r o b l e m so f s e v e rf o r m a t i o nb l o c k a g eo f l o w p e r m e a b i l i t yo i lf i e l d d r a i n a g ed i f f i c u l t i e s a f t e rm e a s u r e s ，b a df r a c t u r a t i o no fa q u i f e ri ne d g ea n db o t t o mw a t e r o i l f i e l d ，u n t h o r o u g h l yg e l b r e a k e ro f f r a c t u r a t i o nw e l l ，b i gr a d i u so fw a t e rw e l lb l o c k a g ea n d t h es h o r tp e r i o do fv a l i d i t yo fu n b l o c k i n gm e a s u r et h ef e eo fa v e r a g es i n g l ew e l l i st h e 2 3 1 2o f n o r m a l f r a c t u r a t i o n s ，a n d t h e p r o d u c t i o n o f t e s t i n g w e l l i n c r e a s e d t o9 0 0 t ，c o m p a r e t ot h e g r e a th y d r a u l i c f r a c t u r a t i o no i l - 6 7 2 t ，i tm u c hm o r et h a l l2 2 8 t a c c o r d i n gt ot h e a p p l i c a t i o ni nw e l l s i t e ，t h i si n t e r g r a t et m b l o c k i n gt e c h n o l o g y r e a l i z e dt h ep e r f e c t i o no f t h es k i l l ， t e c h n i c s ，m e d i c a m e n ta n de q u i p m e n t t h e r ea r e1 7 6o i lw e l l sa n d5 6i n j e c t i o nw e l l sh a v e u s e da b o v et e c h n o l o g i e s ，a n dt h e yh a v eg o ta c c u m u l a t i n gi n c r e a s i n gp r o d u c t i o n1 5 8 ，4 0 0 ta n d 0 14 5 bo b v i o u se c o n o m i ce f f e c t s k e yw o r d s ：l o wp e r m e a b i l i t y , s t r a t i f i e do i l f i e l d ，u n b l o c k i n gt e c h n o l o g y ，i n v e s t i g a t i o na n d a p p l i c a t i o n ，e f f e c ta n a l y z e t h e s i ss t y l e ：a p p l i c a t i o ns t u d y 学位论文创新性声明 y 6 0 g 5 5 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中 所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 学位论文使用授权说明 日期： 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大 学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利 等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术 论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名： 导师签名： 日期： 日期： 前言 日u 舌 陇东油区位于陕甘宁盆地的南部，从1 9 7 0 年发现马岭油田以来，经近3 0 年的滚动勘探与开发，相继发现并投产开发了马岭、华池、城壕、元城、樊家 i i 、南梁、大板梁、西峰等十二个油田，六十四个开发区块，动用面积3 7 0 9 k 行， 动用地质储量2 0 2 1 0 8 t 。油区主要含油层系为侏罗系直罗组、延安组和三迭 系延长统地层，油层埋深1 0 0 0 m - - 2 2 8 0 m ，目前油井正常开井1 4 7 4 口，年产油 1 8 3 1 0 4 t ，综合含水5 8 5 ；水井开井4 5 1 口，年注水量5 4 2 x 1 0 m ；已累计采 油2 5 5 8 1 0 4 t ，可采储量采出程度4 6 5 。油区油层属典型的低渗 ( 3 1 0 一一3 0 0 1 0 。3 l u n 2 ) 、低压( 压力系数0 8 左右) 、低产( 初产0 5 5 t d ) 和 非均质性严重的特点，决定着增产增注措施在油田稳产中的作用越来越重要。 由于地质原因和后期开发措施、外来流体等不当因素的影响，造成产量不断下 降( 年递减率约1 7 ) ，除开发新井外，采取大型措施例如酸化、压裂等措施， 以求稳产。根据大量的统计结果和试验研究，发现上述大型措施，不论从经济 角度上和增产效果上都不能有效地解决目前油田因堵塞引起的产量下降问题。 针对上述状况，本课题着重研究了低渗层状油层堵塞的成因及特征，以及 与之对应的综合解堵技术，主要由负压泡沫洗井综合解堵技术、水力脉冲与化 学复合解堵技术、氧化型深穿透复合解堵技术和二氧化氯解堵技术组成。 针对老油田地层结垢、结蜡严重、井筒脏、地层压力低、洗井液倒灌油层， 常规冲砂洗井效果差的实际，重点研究试验了负压泡沫洗井技术，取得的主要 成果有： 研制了三种型号的井下多功能洗井器。 研制了耐油、抗盐的p x 1 0 0 型泡沫洗井液。 研制了能同时高效解除地层有机和无机堵塞物的b r 系列三个品种的综 合解堵剂。 o t _ 艺上首次成功地将泡沫洗井与处理油层结合为一体，工艺衔接紧密， 方案设计灵活，针对性强。 在大量现场应用的基础上，摸索定型了不同井况、不同堵塞原因及堵塞 州安石油大学硕十学位论文 物成份、不同区块适用的配套选井及方案设计技术。 针对陇东底水油田分布广泛、层薄、非均质性强、常规压裂酸化及大型措 施易沟通底水的难题，研究应用了水力脉冲与化学复合解堵技术，达到了既改 善油层物性又解除堵塞物的双重目的，主要开展了以下几个方面的工作： 研n t 井下脉冲发生器，与国内同类产品比较，性能可靠，加工成本低， 脉冲强度高。 研究了不引起底水上窜的定压器最高爆破压力及合理的水击次数之间 的关系，以及与之相配套的施工和排液方式。 在工艺上顺利的实现了将脉冲造缝与化学解堵一体化，既改善了近井地 带的物理渗透率，又有效地清除了以往形成的堵塞物，解决了低渗透薄层和边 底水油田改造的一大难题。 入井液配方己自成体系，适用于不同的堵塞物，并实现了自产自用。 针对陇东地层渗透率低，对注入水质量要求高，注入困难的实际，研究发 展了氧化型深穿透复合解堵技术，完成的主要工作包括： 研究了水井地层堵塞物的形成机理、堵塞物的主要成份，研制了两种缓 速酸体系配方。 工艺上针对不同井况及堵塞强度，研究了三种不同模式的施工工艺，可 有效保证液体顺利进入目的层，在清除堵塞的同时，保护原井油套管。 自行研制了适用于氧化型酸液体系的缓蚀剂及铁离子稳定剂、酸| 生条件 下的粘土稳定剂。 针对陇东部分井区压力保持水平低，引效压裂后排液率低，同时地层温度 低，压裂液对地层地伤害大、措施有效期短的实际，研究发展了二氧化氯综合 解堵技术，主要工作包括： 研究t _ - 氧化氯对不同地层堵塞物的解堵效果，提出了两个主要段塞的 配方及注入工序。 室内研制了适用于二氧化氯体系的缓蚀剂及其他添加剂。 四项综合解堵在陇东油田应用后，创造纯经济效益1 4 5 亿元，取得了良好 的社会效益和经济效益。 第一章概述 第一章概述 1 1 长庆陇东低渗透老油田地质特征 1 1 1 地质概况 长庆油田陇东油区地处甘肃省东北部环县、庆阳、华池三县境内，辖区面 积1 0 8 7 5 平方公里。 陇东油区自1 9 7 0 年勘探开发以来，动用含油面积3 7 0 9 平方公里，地质 储量2 8 1 亿吨。由于油层属于低渗或特低渗，一般没有自然产能，需要进行人 工改造，才能获得工业油流。其中注水开发区产油占7 8 6 ，自然能量开发区 产油占2 1 4 。累计注采比0 8 8 ，年产油1 8 3 万吨。 1 1 2 构造特征 古地貌位于陕甘宁盆地甘陕古河南北两岸的河间丘和坡嘴上，构造特征是 在盆地伊陕西倾大单斜上发育着马岭、城华、元城、樊家川、南梁等数个鼻隆 皱褶群，多数鼻隆构造一般均向东抬升开口，向西倾没，呈东西向；部分形成 较为规则的背斜或穹窿构造。长度一般卜2 0 千米，宽度0 5 1 8 千米，构造面 积1 2 0 0 平方千米，闭合面积o 3 一1 9 平方千米，闭合高度4 9 3 8 米，地 层倾角0 7 2 度，构造完整，继承性较好。较好的构造圈闭，以及有利相带 的岩性配合，为油气运移和聚储提供了良好的地质条件。 1 1 3 储层特征 油区含油层系为侏罗系延安组和直罗组以及三迭系延长组。油层埋深1 0 0 0 2 2 8 0 米，主要产油层为侏罗系延安组，次为三迭系延长组，侏罗系直罗组油 层一般呈零星分布，油水分异差，开采时含水高。侏罗系延安组地层为一套砂 泥岩间互夹煤层的河流沼泽相沉积，主要特点是纵向上油层多、厚度薄，变化 大，下好上差，泥岩夹层不发育，平面上除了主要油层延1 0 2 成片分布和延9 油 层成条带状展布，含油面较大以外，延8 以上油层连片性差，分布不稳定，多 为零星分布的透镜体。 西安年i 油大学硕士学位论文 岩性组合主要为正韵律，属中细粒长石石英砂岩。泥质胶结，以孔隙接触 式为主，胶结物含量6 9 2 1 ，粘土含量3 1 1 2 5 ，平均1 0 ，其中伊利 石占2 7 9 5 8 9 ，平均4 1 1 ，伊蒙混层8 5 2 7 4 ，平均1 7 4 ，高岭石 含量l o 4 5 3 3 ，平均3 7 3 ，绿泥石3 。0 5 。6 ，平均4 。2 。 各油层均为砂岩孔隙型储油，喉道半径o 7 4 6 “m ，分选系数2 0 2 5 ，类型多，混杂，部分层含砾石、菱铁矿、致密钙质夹层和泥砂混层，大孔 喉含量约占4 0 ，中等孔喉和小孔喉含量各占3 0 ，非均质系数( 大孔喉半径与 平均孔喉半径之比) 为2 0 一2 4 ，汞退出率2 2 5 5 ，平均3 3 3 。 油层平均有效孔隙度1 3 6 1 8 ，空气渗透率2 6 3 5 0 9 1 0 。um 2 ，含 油饱和度5 5 6 5 ，属非均质性强的低渗透储集层。岩石多为弱一中亲水性。 三迭系延长组为湖泊三角洲前缘沉积的河口砂坝及水下分流河道砂体，细 一粉细粒岩屑质长石砂岩，物性极差，渗透率一般都小于l o 1 0 。um 2 ，主力 层长3 平均渗透率3 2 6 x1 0 i “m 2 ，孔隙度1 5 2 6 ，泥质含量大于2 0 ；砂体 中石英含量2 9 1 ，长石含量3 3 0 1 ；粘土矿物中富含绿泥石和伊利石，其含 量分别占填隙物总量的7 4 4 6 和1 5 2 ，伊蒙混层占5 2 。绿泥石呈鳞片状贴 附于颗粒表面，形成绿泥石膜；伊利石呈纤维团块状和毛发状在颗粒间发育， 使原始粒问孔变成大量微细孑l 隙。主要孔隙类型有剩余原生粒间孔、晶问孔、 微孔、长石溶孔及微裂缝等，形成大孔道、细孔喉的储量特征，最大孔径8 0u m ，一般2 0 一5 0 “m ，最小孔喉半径只有0 2 8 um 。其中河口坝砂岩储层渗透率 仅有0 9 8 x 1 0 。um 2 ，孔隙度1 2 8 8 ，属特低渗透油层。岩石的润湿性均以亲 水为主，局部为弱亲水和中性。 油层砂体厚度一般较大，分布范围广，连片性较好，非均质性较弱。原始 含水饱和度高，束缚水饱和度平均达到3 7 ，并且泥质含量越高渗透率越低， 含水饱和度就越高。特低渗给开发中提高单井产量带来了很大困难。 1 1 4 油藏类型 油区原始地层压力1 0 2 1 5 7 4 m p a ，平均1 4 1 m p a ，压力系数0 6 8 一 1 1 0 ，为不同的压力系统。原始气油比平均5 0 m 3 t 。受岩性构造控制的油砂体 4 两安年i 油大学硕士学位论文 储量约占7 0 ，受岩性控制的油砂体储量约占2 0 ，受构造控制的油砂体储量约 占1 0 。由于受地层平缓，隆起幅度低，闭合面积小，以及毛管力作用的影响， 导致油气水分异较差，油水界面波动较大，相同区块，同一层位的油层，油砂 体的不同部位，油水界面高底不一，加上开发后油水界面在不同部位上移的不 一致，给后期把握油水界面高度和措施工作，带来了许多不可预见的后果。 1 1 5 驱动类型 油区各油藏驱动类型主要分为弹性驱动、弹性溶解气驱动和边底水驱动三 类。 1 1 6 流体性质 原油性质较好，地面原油相对密度0 8 4 3 0 8 5 5 ，粘度4 5 0 1 1 5 m p a s 。含蜡5 3 1 8 ，含硫0 1 0 1 3 ，胶质、沥青质含量0 9 6 7 。 地层原油粘度2 3 5 5m p a s ，体积系数1 1 1 2 一1 1 8 2 。凝固点1 0 4 2 3 “c ，饱和压力0 5 2 8 9 1m p a ，原始气油比7 6 1 0 3 6m 3 t 。天然气相对 密度0 8 4 1 3 3 3 8 9 c m ：1 ，甲烷含量3 1 2 4 8 1 ，氮气含量0 6 8 2 1 3 ， 二氧化碳含量0 1 1 一1 7 1 。 地层水自上而下为：m 。s o d 、n 朋c 如、m g c l ：、c a c l ：型，总矿化度1 2 0 0 一 l1 7 8 0 0 m g l ，氯离子含量4 9 0 3 7 0 1 6 3 m g l ，部分地层水中含有b a 、s r 成垢离 子，如马岭油田南试区地层水中b a 、s r 含量高达1 0 0 0 1 7 0 0m g l 。 1 1 7 非均质性及渗流特征 由于受沉积微相控制，油区纵向和平面上非均质性严重，单层平均渗透率 在0 9 4 7 9 8 1 0 。u 群，层间差异高达几十到上百倍：平面上同一层渗透 率差值可达几十或百倍。因此，受渗透率差异控制，在合层生产井中，层间干 扰严重，高渗层发挥作用好，初期产能和压力高，含水上升快，水淹早，采出 程度高；低渗透层产能低，动用程度差。平面上主河床和古水流方向的井容易 见效，河道侧向井水线不容易推进，见效程度低；在层内高渗段容易水淹，低 西安石油大学硕士学位论文 渗层段见效情况差。总之，油田平面、层内、层间的“三大矛盾”在油区非常 突出，对开发和增产措旋带来很多问题。 1 2 油田开发现状及存在问题 老油田在历经二十多年开发后，综合含水已达5 8 5 ，地层储量采出程度 3 2 ，可采储量采出程度5 8 7 ，目前可采储量采油速度为7 1 2 ，目前共有油 井开井1 4 7 4 口，其中注水开发区块占7 8 6 ，自然能量开发区块占2 1 4 。 从影响油井产量的角度讲，油田开发中主要暴露出了以下问题： l - 2 1 油层堵塞严重 全油田1 4 7 4 日常开井中，目前由于地层堵塞导致产量下降的井有2 3 6 口， 其中有试井资料的8 6 口井中，表皮因数超过1 0 的严重堵塞井有5 3 口，占有资 料井的6 1 6 ，统计2 3 6 口井的正常产能为日均4 8 5 吨，实际产能为1 9 4 吨， 仅达到正常产量水平的4 0 ，按此估算，全油田因地层堵塞日影响产量3 4 3 吨， 年少产原油1 2 3 万吨。 1 2 2 油井结垢严重 陇东油田注入水来自洛河层，平均矿化度2 0 0 0 - 3 0 0 0 m g l ，华池等部分区 块达到4 0 0 0 5 0 0 0 m g l ，注入水中s o ，。含量高，平均为1 4 0 0 1 6 0 0 m g l ，地层水 总矿化度高，硬度高；部分井区高含b 一+ 、s r 2 + 等离子( 见表1 1 和图1 1 ，与 注入水相遇后在地层内形成大量的结垢物。 表1 1 注入水及各层位地层水性质的分析结果 总矿c a 2 。删 c 1 s o , 2h c q t 水样层毹水型 m g lm g lg l m g lm g l 注入水洛河n a h c 0 。2 6 51 1 4& 5 21 5 6 88 4 y n 鼬s 0 l1 9 73 8 5 4 91 1 45 4 nn 稿n4 5 25 6 0i 9 5 1 8 54 2 y 7n a 2 s q -5 8 74 2 2 2 5 92 44 5 地层水n 硝0 47 5 76 8 03 9 72 1 5 6 8 扎c a c l1 0 1 38 4 26 1 81 6 0 8 2 y c a c l ：1 1 4 07 9 46 5 81 5 51 0 4 c ic a c i21 0 8 16 9 54 9 51 4 97 4 西安石油人学硕二l 学位论文 经调查，在1 4 7 4 口常开油井中，发现井筒结垢的有2 8 6 口，占常开井油井 的1 9 4 ，以马岭、樊家川、城华等注水开发的老油田最为严重，这些明显结 垢井，目前单井平均日产油2 ，2 吨，平均检泵周期只有1 3 0 天，低于平均值2 8 0 天。 竺，望 ，望 竺。望兰 0 2 04 0g o v 2 图11 氯化钙型水( v 1 ) 与碳酸氢钠型水( v 2 ) 混合时沉淀析出的动态图 1 2 3 大部分区块油井结蜡严重 由于陇东老油田油藏浅( 1 0 0 0 1 8 0 0 m ) ，地层温度低( 3 5 4 5 c ) ，平均含蜡 量1 5 左右，部分井区达到1 8 2 1 ，原油凝点及析蜡点高( 分别为2 l 及1 8 ) ，加之产量低，地层内油流速度低，原油中的高碳有机物如蜡、重烃、胶质 沥青易析出，结蜡造成油井堵塞的现象很普遍，每年正常清蜡井1 6 6 0 井次，消 耗化学清蜡剂约5 0 0 吨。 1 2 4 地层伤害较严重 陇东油区地层岩石中粘土含量高( 最高达2 9 ) ，尤其是伊一蒙混层矿物含 量高，大部分岩石表示由弱亲水一亲水，部分井区表现弱亲水，所以存在一定的 水敏、酸敏现象，个别井区有速敏、盐敏现象( 见表1 2 ) 。 另外，由于地层渗透率低，压力低，压裂后破胶不完全及残液返排困难的 现象也普遍存在，对油层造成了一定的伤害。 西安l i 油火学硕士学位论文 1 2 5 注入水水质难以保证 由于本油田独特的低渗性质，对注入水的要求在部颁标准的基础上要求更 严( 表1 3 ) 。 表1 2陇东油田部分区块油层物性物征表 长4 + 5长3侏罗系 油田井区及层位 南梁油田华池油田城华元油田马岭油田 袖藏埋深( m ) 1 7 0 01 6 8 5 - 1 8 6 51 2 0 0 - 1 7 0 0 1 4 3 0 空气渗透率x 1 0 04 一1 6 主体带为6 1 5 3 0 07 2 u m两侧小于2 孔隙度( ) 1 5 81 5 2l o 一2 0 1 5 g 含油饱和度( ) 5 85 66 45 5 油层有效厚度( m ) 7 1 8 87 1 8 88 o8 ，5 高能气体压裂、济 漩产方式水力压裂 水力压裂高能气体压裂水力压裂 穿透负压射孔 中等偏弱水敏， 华2 7 、华7 8 井y i o 为底 中等偏弱水敏、 中锝偏弱水敏、 油藏类牙4 及敏感性水油藏，弱水敏，中等偏 部分井区酸敏、 无酸敏、速敏无酸敏、速敏 弱酸敏，部分井区速敏无速敏 表1 3注入水水质标准比较 水质指标部颁标准氏庆油田标准 溶解氧 4 m g ls o 0 5 m g l c q 含量 l0 m g l s 1 o m g l 悬浮物 2 o m g l- 1 o m g l 地s 2 0 m g l鹉o m g l s r b 1 0 2 - 卜m l s 1 0 2 个m l t g b 2 0 0 个m l_ 2 0 ( 0 4 5 u m 滤膜) 辫己伍性良好良芟j ： 目前注入水配伍性达不到要求，日常生产中溶解氧、细菌含量、含铁量、 滤膜因数波动较大，造成腐蚀加剧，地层铁盐发育、细菌发育、机杂堵塞等， 水井注入能力下降，地层压力难以有效补偿，也造成油井产量减小。 1 2 6 压裂井排液困难，破胶不彻底，压后有效期短。需处理裂缝内的植物 胶残渣。 综上所述，开展陇东低渗透层状老油田综合解堵技术的研究，对长庆油田 的可持续发展有着十分重要的现实意义和长远的战略意义。 第二章研究的主要问题及技术方案 第二章研究的主要问题及技术方案 2 1 油井生产过程中堵塞物的成因及特征 陇东油田自投入开发以来，大量的油、水井在生产过程中因种种因素导致 地层堵塞，造成油井产量下降，水井注水量下降或注不进等，除去地质因素， 如地层能量不足，井网不完善，油层枯竭外，尚有大部分井采出程度低，能量 供给及井网完善程度都较高，这些井是油田增产增注措施的主要作业对象。据 统计，在全部进攻性措施工作量中，以疏通地层为主要目的解堵措施，工作量 每年都在6 0 以上，随着油田开发进入中后期，这类措施的工作量更是呈逐年 上升趋势( 见图2 1 ) 1 0 0 解 8 0 堵 井 4 0 9 29 49 69 8 2 0 0 02 0 0 12 0 0 2年度 图21近几年解堵措施工作量变化曲线 为了有效地疏通地层，在现场大量地采用了压裂、酸化、泡沫洗井解堵以 及物理化学相结合的处理措施，如水力脉冲解堵等，这些措施从选井、选层、 优选措施方式、优化方案设计、现场组织实施的工序等各方面都无- n 夕i - 地要 求，事先对油水井地层堵塞的特征进行综合分析判断，包括堵塞物类型，堵塞 半径的大小，堵塞时间的长短，堵塞前后的生产状况，前期措施可能带来的油 层伤害等，对这些情况的了解程度直接决定了油水井措施的最终效果。所以， 研究各种不同井况的油水井地层堵塞特征以及与之相适应的解堵工艺，以尽可 。地疏通地层，同时减少油层伤害，是提高解堵措施现场应用效果的重要前提。 9 两安石油大学硕土学位论文 2 1 1 油井堵塞成因及特征 对于常规采油井而言，地层堵塞特征是多方面的，而且几乎所有的井在堵 塞前后都呈现出一定的前兆，直接表现在油井产液、产油、含水、动液面、地 层压力、井底压力，出油剖面等方面，所以识别堵塞是很容易的，但要回答诸 如堵在什么地方? 堵的范围多大? 是什么东西造成的? 如何解堵等更深层次的 问题就显得困难多了。为了明确地弄清这些问题，我们必须从可能造成油井堵 塞的原因方面入手。搞清了原因，一些堵塞特征也就比较容易分析出来了，进 一步的措施也就有依据了。 2 1 1 1 油井堵塞原因主要有以下几类 a 历次作业造成的地层伤害：这主要是针对开发时间较长的井而言，由于开 发过程中时常采取维护性作业及进攻性措施，这些措施将不可避免地带入了污 染油层的固体颗粒、液体及化学物质。这些物质沉积在射孔炮眼周围或滤液进 入油层，发生物理及化学反应，造成粘土膨胀，岩石骨架及胶结物被溶蚀，地 下油水平衡状况被破坏，这些都会造成地层的有效渗透率下降，加之作业方式 变化大，地层内固体、流体成份复杂，同时钢铁腐蚀，细菌繁殖产生许多有害 的无机离子和细菌菌体、代i 9 | 产物等，处理难度越来越大，最终造成措施的成 功率及有效率下降，使不明堵塞物日益增多。 b 不合理的开采方式及生产参数导致油井堵塞：油井出液能力旺盛时，为了 取得较高的原油产量，一般采取较大的生产压差和相应的生产参数，由于目前 油井应用的诊断软件主要以静态数据优选生产数据，对油井动态变化从总体考 虑是比较模糊的，未能充分考虑流体在从地层流向井口整个流动过程的复杂性， 不同的原油物性，井筒状态、压力状态，导致气、油、水在井内呈不同的流态 特征，而且对部分单井而言，注水后地层压力的动态变化几乎是不可预知的， 所以，往往就会出现用大压差生产一段时间后，液面下降，产液能力下降的情 况。而实际上，此时已经造成了一定的地层伤害。这些伤害一是部分井地层存 在对流速的敏感性，微粒运移在孔喉处形成“桥堵”堆集，堵塞孔隙喉道，降 低渗透率。二是疏松地层岩石骨架颗粒脱落及毛发状的粘土膨胀物缠结；三是 西安石油大学硕士学位论文 多相流体( 如油、气、水) 流动度不一产生分相流动，破坏了原有流体所固有 的乳状液的平衡状态，产生油水乳化，增加流动阻力，从而呈现油相渗透率下 降的情况。 c 注入水与地层流体不配伍：注入水与地层流体不配伍可导致地层内形成 盐垢，乳化物堵塞。如地层流体中的金属阳离子c 矿、b a 2 + 、m 9 2 + 、s r 2 + 等与注入 水中的s o ”、c 执离子等，两者相遇后就会生成c a c o , 。、c a s o 、b a s 0 4 、s r s o 。等 沉淀物，这些沉淀物沉积在注入水能波及到的孔隙喉道中，使孔喉流通断面不 断缩小。 已有大量资料证明，陇东油田注水后，各区块都存在不同程度的结垢现象。 2 0 0 2 年开展的油水井大调查资料表明：目前尚有2 8 0 多口井存在较严重的结垢， 占常开井的五分之一。 除此而外，由于套损井套管破漏，导致洛河水或其它层位的不配伍水与产 层水在近井地带混合结垢，堵塞射s l s l 目n ；油井生产中由于钢铁腐蚀产生的 f e 3 + 、f e ”，硫酸盐还原菌，腐生菌等也可与地层流体发生反应，产生胶状物， 粘液堵塞等，造成油井产量持续下降。 2 1 1 2 油井堵塞特征 a 堵塞物成份复杂且呈规律性：对于生产时间较短的井，堵塞物成份较单 一，尤其是注水尚未见效的井，堵塞物大多以有机物为主，个别高产井伴随一 定程度的砂堵，据化验分析：有机物堵塞中蜡质、胶质、沥青质占7 0 9 0 ，其 它物质含量较少。近年来，也发现某些新井投产后不久即发生堵塞，如华7 8 3 井，投产三月后堵塞，进行压裂只维持了2 0 天又堵，后用土酸解堵，增产效果 良好，直至目前仍维持正常生产。可见该井堵塞物主要是泥质物，从该区水敏 性试验资料看，地层不存在严重水敏现象，故分析可能是钻井泥浆污染造成的。 不过，这种情况较少见。 对于生产时间较长，以往又进行过多次增产措施的井，其堵塞物的成份往 往是相当复杂，从总体上看，表现为有机物和无机物并存，表2 1 是中2 3 9 井 洗井返出物的成份分析。 两安石油大学硕士学位论文 表2 1 中2 3 9 井洗井返出物成份分析 l 堡! 塑lc a s o 1c a c o 1b a s o 1f e 如lf e oi 水份及有机物i 其中酸布丽 | 占比例l 8 4 8 i 4 20 1 i 1 9 6 6 1 1 5 9 1l2 3 i i 2 8 i 2 81 4 f 在所有堵塞物中，无机物以垢为主。以区块特征来看，中区、南区、城壕、 华池结垢最严重，南区、城壕以c a c o 。垢为主，中区以c a c o 。、c a s o 。混合垢物为 主，个别井有b a s o 。垢，华池以华1 5 2 区结垢最为严重，表现为c a s o 、b a s 0 4 单一或混合垢存在的井都有。目前地层堵塞井较多，常规酸化措施较难奏效。 表2 2 是剖2 6 1 0 井的尾管上垢物成份分析结果