低滲透油藏增注技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用

戴 群

(中國石化勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東東營 257000)

勝利油田以注水開發(fā)為主，注水開發(fā)油田占80%以上，油藏儲(chǔ)層性質(zhì)復(fù)雜，且注水水質(zhì)達(dá)不到油田開發(fā)要求，近幾年來隨著增注治理力度的加大，欠注井有所減少，但低滲透油藏欠注情況依然嚴(yán)重［1－2］。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前低滲透油藏有注水井2 332口，開井1 616口，其中欠注井536口，欠注率33.3%，日欠注量1.11 ×104m3，低滲透油田采收率僅18.3%。

1 欠注原因

低滲透油田注水井欠注［3］主要是由于儲(chǔ)層本身滲流能力差或者后期堵塞造成。

1.1 儲(chǔ)層本身的低孔、低滲

注入水在低速滲流條件下存在明顯的啟動(dòng)壓力梯度，注水壓力上升快。從低滲透注水井的注水指示曲線可以看出，隨著注水時(shí)間的延長，注水指示曲線有所抬高或基本平行。這表明儲(chǔ)層吸水能力略有減小或不變，而啟動(dòng)壓力隨地層壓力的增加而顯著增加。

1.2 注采井距過大

由于滲流阻力大，注水井的能量擴(kuò)散不出去，在注水井附近蹩成高壓區(qū)，使得注水量很快降低;而生產(chǎn)井因距注水井太遠(yuǎn)，難以見到效果，產(chǎn)量迅速降低。據(jù)調(diào)研，開發(fā)效果較好的低滲透油藏注采井距一般在250 m以內(nèi)，而目前低滲透油藏大部分區(qū)域的注采井距在350 m以上，導(dǎo)致注采井間壓力傳導(dǎo)困難，注水井井底壓力高，憋壓嚴(yán)重。

1.3 水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，注水堵塞

目前注入水水質(zhì)與多數(shù)油藏不配套，不能滿足油藏需要。根據(jù)Q/SH 1020 1860—2008《碎屑巖油藏注水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》規(guī)定，滲透率＜500×10－3μm2的儲(chǔ)層最低需要A3級(jí)水質(zhì)，即懸浮固體質(zhì)量濃度≤3.0 mg/L。注水井注入水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，注入水中懸浮固體含量、含油量、結(jié)垢率和平均腐蝕率等指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，是造成注水井欠注的普遍因素［4］。如臨盤廠需要A1級(jí)水質(zhì)的區(qū)塊有5個(gè)，需要A2級(jí)水質(zhì)的區(qū)塊有38個(gè)，需要A3級(jí)水質(zhì)的區(qū)塊有95個(gè)，目前的注入水與很多油藏不配套，除大蘆家館二、館三等高滲油藏注入水能滿足要求外，絕大多數(shù)油藏的注入水水質(zhì)超標(biāo)，這勢必會(huì)對(duì)油藏造成堵塞傷害。

其次，水質(zhì)波動(dòng)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，即使短時(shí)間的水質(zhì)波動(dòng)，仍然會(huì)造成低滲、特低滲油藏注水井的嚴(yán)重堵塞，加速欠注井的產(chǎn)生。

1.4 敏感性傷害

注水開發(fā)過程中會(huì)因各種敏感性而造成油藏傷害。如注水過程中由于水敏、速敏等使得油藏的黏土礦物發(fā)生膨脹和運(yùn)移，從而造成新的堵塞，使得注水壓力升高或注不進(jìn)水。

1.5 作業(yè)過程中的污染堵塞

作業(yè)完后洗井不徹底或井口注入水質(zhì)超標(biāo)，會(huì)造成地層堵塞;作業(yè)完后，開井滯后時(shí)間長，會(huì)造成井筒污染;投轉(zhuǎn)注作業(yè)過程中會(huì)因鉆井質(zhì)量等問題造成堵塞而欠注。

2 解堵增注技術(shù)應(yīng)用情況

目前低滲透注水井的增注技術(shù)以酸化增注為主，勝利油田2012年至2013年共治理低滲透欠注井325口，有效井248口，有效率76.3%，注水量累計(jì)增加113.18×104m3。采用的主要增注工藝技術(shù)有:普通鹽酸、土酸酸化、緩速酸酸化［5］、活性降壓增注、分子膜復(fù)合增注以及物理增注。具體實(shí)施情況如表1所示。

表1 2012～2013年勝利油田分公司低滲透油田實(shí)施增注情況

3 解堵增注技術(shù)的適應(yīng)性

近年來，針對(duì)低滲透油藏特點(diǎn)以及污染物類型，勝利油田初步形成了常規(guī)酸化、緩速酸酸化、活性降壓增注、物理－化學(xué)復(fù)合增注等4種解堵增注技術(shù)系列。

3.1 常規(guī)鹽酸、土酸酸化

該工藝主要用于清除井筒及炮眼附近的污物，解除近井地帶的污染，通常用于解決普通注污水井的結(jié)垢堵塞及中高滲油田儲(chǔ)層的基質(zhì)處理，在低滲油藏中主要針對(duì)新投、轉(zhuǎn)注欠注井。該工藝主要在濱南、現(xiàn)河、純梁、臨盤、河口等采油廠應(yīng)用，共實(shí)施 195井次，有效井 138口，有效率70.7%，注水量累計(jì)增加 78.93 ×104m3，平均有效時(shí)間223 d。

3.2 緩速酸酸化

對(duì)由于地層物性差、泥質(zhì)含量較高，或鉆井泥漿污染導(dǎo)致欠注的情況，采用緩速酸體系深部處理地層，恢復(fù)或提高地層滲透性，增強(qiáng)吸水能力。根據(jù)酸液體系的不同，主要分為緩速土酸、復(fù)合緩速酸、有機(jī)緩速酸、氟硼酸、多氫緩速酸等。該工藝共實(shí)施101井次，有效井74口，有效率73.3%，注水量累計(jì)增加27.47 ×104m3。

3.2.1 有機(jī)緩速酸

有機(jī)酸含甲醛、氟化銨、有機(jī)羧酸鹽等組分，其中甲醛與氟化銨在一定條件下經(jīng)多級(jí)反應(yīng)生成氫氟酸和六次甲基四胺，生成的氫氟酸在地層中消耗后，促使該多級(jí)反應(yīng)向正方向進(jìn)行，從而不斷提供氫氟酸以保持酸液的活性，達(dá)到深部酸化的目的。

該工藝主要在純梁、臨盤、東辛等采油廠應(yīng)用，共實(shí)施23井次，措施有效率78.3%，主要應(yīng)用于各類物性差的、受水質(zhì)污染嚴(yán)重的低滲層。

3.2.2 氟硼酸

氟硼酸在地層條件下發(fā)生水解反應(yīng)，逐步緩慢地釋放出氫氟酸，可增大酸化半徑，實(shí)現(xiàn)深度酸化的目的，殘余的氟硼酸還可以起到穩(wěn)定黏土的作用。氟硼酸酸化主要用于砂巖敏感性油層，主要在東辛、純梁等采油廠應(yīng)用，共實(shí)施14井次，有效率85.7%，有效期大于3個(gè)月。

典型井例:2012年5月在純梁油田CHC32-4井實(shí)施氟硼酸酸化，酸化前泵壓24.5 MPa，油壓24.4 MPa，配注 40 m3/d，注不進(jìn)水;酸化后初期泵壓 24.5 MPa，油壓 13.5 MPa，日注 40 m3，油壓大幅下降，達(dá)到配注要求，增注效果明顯。

3.2.3 多氫緩速酸

多氫酸［6］是一種復(fù)合膦酸，與氟鹽反應(yīng)生成HF，緩速性能好，能有效抑制二次沉淀物的生成。多氫酸由于物理吸附和化學(xué)吸附作用在黏土表面形成“薄層”，該薄層可以減緩酸液與黏土礦物的反應(yīng)速度，既能保護(hù)儲(chǔ)層骨架結(jié)構(gòu)，又能達(dá)到緩速的目的。多氫酸具有優(yōu)良的螯合能力，不形成二次沉淀，不會(huì)重新傷害儲(chǔ)層。該工藝主要用于砂巖敏感性油層，在臨盤、純梁等采油廠應(yīng)用，共實(shí)施12井次，有效率83.3%，有效期大于3個(gè)月。

典型井例:臨盤采油廠商14X17井，2010年11月轉(zhuǎn)注，轉(zhuǎn)注初期油壓14 MPa，日注30 m3，但注水壓力上升快，12月26日油壓升至24～25.5 MPa，日注2～10 m3。分析認(rèn)為欠注原因如下:1)儲(chǔ)層物性差，低孔低滲，近井滲透阻力大，啟動(dòng)壓力高;2)泥質(zhì)含量高，存在水敏傷害及酸敏傷害。為此2012年7月16日實(shí)施鹽酸+多氫酸增注措施，提高該井注水能力。施工泵壓由25 MPa降至20 MPa，注水壓力由29 MPa降至5 MPa，日注量由1 m3升至36 m3，累計(jì)增注13 522 m3，有效期402 d，目前油壓8 MPa，日注36 m3，增注措施繼續(xù)有效。

3.2.4 生物酸

將生物活性劑與酸液結(jié)合可形成生物酸，生物酸具有很好的緩速性和吸附能力，能保持或恢復(fù)地層的水濕性，可以實(shí)現(xiàn)深部解堵，且對(duì)儲(chǔ)層無二次傷害。目前該工藝主要在樁西采油廠應(yīng)用，共實(shí)施15井次，有效率80.0%，有效期大于3個(gè)月。

典型井例:樁8井措施前油壓26 MPa，注不進(jìn)，措施后油壓降至4 MPa，日注30 m3(配注30 m3)，累注8 641 m3，有效期已有254 d，仍然有效。

3.3 降壓增注

降壓增注工藝主要應(yīng)用于儲(chǔ)層黏土礦物水敏易膨脹、運(yùn)移，以及注水壓力傳導(dǎo)慢、注水壓力高的油層。

3.3.1 活性劑降壓增注

繆云等［7］針對(duì)低滲油藏砂體邊部物性差欠注的難題，開展了活性降壓增注體系研究，以清除地層殘余油，提高水相滲透率，達(dá)到降壓增注的目的。該工藝主要在現(xiàn)河、東辛等采油廠應(yīng)用。在史深100等區(qū)塊對(duì)6口井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，平均注水壓力降低 4.4 MPa，日增水 19 m3，有效率100%。活性劑能有效解除地層原油污染導(dǎo)致的堵塞，恢復(fù)地層滲透率，降低注水壓力。

3.3.2 分子膜復(fù)合增注

分子膜增注劑通過靜電作用吸附于儲(chǔ)層表面，將儲(chǔ)層表面變?yōu)槿跛疂?，降低注水摩阻，同時(shí)低界/表面張力可有效降低束縛水及殘余油的飽和度，且分子膜增注劑為陽離子表面活性劑，對(duì)敏感性儲(chǔ)層具有保護(hù)作用，協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)減阻、降壓、穩(wěn)壓注水，提高穩(wěn)壓注水時(shí)間［8］。在臨盤、濱南、勝采、純梁、樁西采油廠共實(shí)施12井次，成功11井次，有效率91.7%。

典型區(qū)塊:在江家店等低滲透油田井應(yīng)用酸化+分子膜工藝［9］，取得了較好的效果，共實(shí)施6井次，5口有效，累積增加注水量2.42 m3/d，平均有效時(shí)間209 d。

3.4 物理增注

3.4.1 徑向鉆井技術(shù)

物理增注工藝技術(shù)具有現(xiàn)場應(yīng)用簡單、無二次污染、使用方便等特點(diǎn)，近年來物理增注技術(shù)試驗(yàn)范圍較小，推廣力度不夠，2012年在低滲透油田開展了徑向鉆井［10－11］新技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)，該技術(shù)的優(yōu)勢如下:相當(dāng)于小井眼水平井，有效驅(qū)替半徑增大，可以形成多層多向多分支徑向孔，改變油水井距離，優(yōu)化注采井網(wǎng)，改善開發(fā)效果。

水射流徑向鉆井技術(shù)采用分步實(shí)施方式。每個(gè)徑向孔的作業(yè)過程如下:1)下入、定位導(dǎo)向器;2)套管鉆孔;3)地層水平鉆孔。分步實(shí)施雖增加作業(yè)步驟，但簡化了井下工具，同時(shí)由于地層鉆孔送進(jìn)方式改變，大大延長了鉆孔距離，孔深可達(dá)100 m左右，具有較好的增產(chǎn)增注效果。再加上使用了連續(xù)管裝置，在很大程度上解決了作業(yè)效率不高的問題。

在現(xiàn)河、魯勝采油廠共實(shí)施10口井。其中牛35－20區(qū)塊實(shí)施徑向鉆井施工5口井，對(duì)比同區(qū)其他注水井，試擠壓力由28 MPa降為25 MPa，在30 MPa壓力條件下日注能力提高18 m3。典型井:牛35－24井2012年5月3日徑向鉆井后轉(zhuǎn)注開井，目前油壓29 MPa，日注25 m3，累注達(dá)9 121 m3。

單獨(dú)使用徑向鉆井技術(shù)時(shí)，大多數(shù)井存在有效期短的問題，如果與酸化配套工藝聯(lián)作實(shí)施，發(fā)揮物理－化學(xué)增注措施的各自特點(diǎn)，可提高增注效果和有效期。如牛35－斜35井，2012年10月21日徑向鉆井后投注，日注水量為40 m3，后日注量逐漸降低，10月28日不動(dòng)管酸洗，施工壓力由38 MPa降至20 MPa，開井后油壓26 MPa，日注30 m3，目前油壓 33 MPa，日注 20 m3，累注 4 801 m3。

3.4.2 物理－化學(xué)復(fù)合增注技術(shù)

勝利油田采用的物理－化學(xué)復(fù)合增注工藝［12］主要包括水力振蕩酸化增注工藝、聚能沖壓酸化復(fù)合增注工藝以及水力深穿透酸化增注工藝。

1)水力振蕩酸化增注。主要采用封隔器卡封+逐級(jí)振動(dòng)解堵器的管柱配套模式。該工藝的技術(shù)特點(diǎn)如下:以酸為工作液，高能脈沖注酸，物理解堵與酸化解堵相結(jié)合，提高處理強(qiáng)度;通過投球控制各層的酸液類型和注入量，有針對(duì)性地分層酸化。

2)聚能沖壓酸化復(fù)合增注。通過聚能燃燒彈瞬間產(chǎn)生的高能量壓開油層，形成多個(gè)微裂縫，然后配套實(shí)施酸化，使酸液更大范圍地?cái)D入地層，提高近井地帶污染解堵效果。

3)水力深穿透酸化增注［13］。通過高壓泵車和井下工具，利用水力射流定向沖擊、切割、破碎巖石，達(dá)到射孔穿透污染帶的目的，通過配套酸化進(jìn)一步疏通深度堵塞。

4 結(jié)語

低滲透油藏注水井中注水壓力高，注水困難，近年來適用于低滲透砂巖油藏的活性水、分子膜降壓增注技術(shù)在現(xiàn)場試驗(yàn)中取得了良好的增注效果，建議進(jìn)一步加大現(xiàn)場實(shí)施力度，形成規(guī)?；瘧?yīng)用，確保在現(xiàn)場見到實(shí)效。開展基礎(chǔ)研究，改善儲(chǔ)層巖石導(dǎo)流能力，降低注水摩阻，提高注水能力仍是今后增注技術(shù)發(fā)展的趨勢。

目前物理及化學(xué)單項(xiàng)增注技術(shù)已比較完善，但由于在應(yīng)用過程中受本身技術(shù)條件限制或工藝的針對(duì)性不強(qiáng)，造成單項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用效果差，有效期短。因此結(jié)合物理、化學(xué)增注技術(shù)各自的優(yōu)勢，形成復(fù)合增注配套工藝技術(shù)，將會(huì)提高增注有效率及有效期。

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