新北油田油氣層損害因素及應對措施

茍磊 閆鵬（中石化勝利油田分公司海洋采油廠， 山東 東營 257237）

新北油田油氣層損害因素及應對措施

茍磊 閆鵬（中石化勝利油田分公司海洋采油廠， 山東 東營 257237）

本文根據(jù)油田儲層特點，從優(yōu)化解堵技術和油層保護兩個方面入手，針對儲層傷害問題提出了一些措施，增產增注效果顯著。

新北油田；油氣層損害；處理對策；油氣層保護新北油田；油氣層損害；處理對策；油氣層保護

0　引言

新北油田位于山東省東營市墾利縣境內，黃河入?？谔幍臑┩康貛Ъ?～10m水深極淺海水域，北、東、南三面環(huán)海，西臨孤東、紅柳油田。構造上新灘地區(qū)位于墾東凸起之上，四周為凹陷所包圍。其北面為樁東凹陷，東為萊洲灣凹陷，南為青東凹陷，西為富林洼陷。

油藏地層自下而上依次為中生界、下第三系沙河街組、東營組、上第三系館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系平原組。下第三系地層自北向南逐漸向墾東凸起超覆，上第三系超覆、披覆于下第三系之上。本區(qū)含油氣層系為明化鎮(zhèn)組和館上段，其中館上段為本區(qū)主要的含油氣層系。巖性為灰色、灰白色粉砂巖、細砂巖與深灰色泥巖互層沉積。

該區(qū)館上段油層發(fā)育是在構造背景上受巖性控制的油藏，縱向上具有多套油氣水系統(tǒng)，儲層為曲流河沉積的高孔高滲疏松砂巖，原油性質較好，油藏為正常溫度壓力系統(tǒng)，油藏類型為高孔高滲、常溫常壓、巖性-構造層狀油藏。

圖1　新北油田構造位置圖

1　儲層傷害原因分析

目前新北油田投入開發(fā)的含油層系就是館陶組，生產過程中因地層或井筒堵塞，水井吸水能力降低，油井產液能力降低、甚至供液不足欠載停機的情況時有發(fā)生，造成堵塞的原因較多，主要有以下幾個方面。

1.1粘土礦物

館陶組為泥質膠結，砂巖中填隙物以粘土雜基為主，含少量碳酸鹽膠結物，而泥巖中的粘土礦物則是以蒙脫石、高嶺石伊利石為主。粘土礦物中的蒙脫石、伊利石具有較高的親水性、膨脹性，在儲層中產生的傷害以膨脹為主，并且在高速流體中可以產生微粒遷移。由于粘土礦物中的蒙脫石、伊利石含量較高，儲層敏感性首先體現(xiàn)為水敏和速敏。

由墾東342、344、48井13塊樣品的全巖、粘土礦物分析報告，粘土礦物相對含量分布范圍5.8～14.25%，平均為10.8%，粘土礦物組分中以伊/蒙間層為主，平均含量60.4%，伊蒙間層比為69.6%，其次為高嶺石、伊利石、綠泥石，平均含量分別為29%、5.7%、4.9%，由此可判斷墾東區(qū)塊各種類型堵塞是由于粘土礦物膨脹導致。見表1。

1.2生產壓差不合理

生產壓差=地層壓力-動液面至油層中部液段產生的壓力。對地層疏松油層，容易出砂，壓差不能過大。而新北油田儲層就是高孔高滲疏松砂巖，由于平臺的使用壽命有限，擴大生產壓差有利于增加產液量，但最關鍵的是壓差到多大不破壞骨架砂；生產壓差過大還可能造成底水錐進或邊水不均衡推進；另還要考慮到防止由于應力敏感性對儲層造成的傷害，所以必須制定合理的生產壓差。

1.3油井結垢

垢是水溶性化學劑，它從改變條件的溶劑或與不配伍的水混合而析出。油田最常見的垢是碳酸鈣（鎂）垢、硫酸鈣（鎂）垢，硫酸鋇和硫酸鍶垢也是油田中危害最大的。水中難溶物的離子的總量超過了一定的限度，是結垢的直接原因?，F(xiàn)新北地區(qū)注入水水質不合格也是導致油井頻頻結垢的一大原因。

垢能存在于油管、孔眼和地層中。它造成地層孔滲性變差，在近井地層、濾砂管、泵吸入口堵塞，造成產液量下降，油井供液不足甚至欠載停機；在離心泵葉輪附著，導致電泵負載增大，嚴重時造成電流過高而擊穿電纜，短路停機。而對于水井的影響主要是導致滲透油層吸水能力變差，堵塞防砂管柱，達不到配注要求，影響對應層位水驅開發(fā)效果。

1.4入井工作液

一方面不合格工作液中懸浮物進入油層造成主力油層產能下降。由于主力油層滲透率高、孔喉大，懸浮物優(yōu)先進入，且侵入較深，因此主力油層傷害越嚴重，越容易造成深部堵塞。另一方面與粘土礦物反應引起水敏傷害。作業(yè)發(fā)現(xiàn)，入井漏失量小，作業(yè)周期短，一般作業(yè)效果好；漏失量大作業(yè)周期長，作業(yè)效果往往較差，部分因漏失嚴重，作業(yè)后達不到地質設計產能。圖2為入井液固相顆粒粒徑對儲層滲透率的影響。

由于海水腐蝕性強，入井管柱容易銹蝕，造成客觀上管柱維護困難，特別是老井防砂施工都是用舊油管，反復循環(huán)使用，疏于維護保養(yǎng)，管柱內壁鐵銹較多，鐵銹等雜質隨壓井液擠入地層深部，往往也會造成嚴重堵塞。

1.5油層出砂

墾東區(qū)塊儲層埋藏淺，巖石成巖作用弱，砂巖主要為細中粒巖屑長石砂巖，膠結疏松。油井出砂就是膠結物和巖石破碎的結果。膠結物和巖石破碎對地層是來說是一種破壞作用，粘土中的顆粒就會以更松散的形式充填于巖石的孔道之中，這些微小的固相顆粒可以被流體攜帶在孔道中運移，并在狹窄的喉道處被攔截堆積，堵塞流體流動通道，使油氣藏巖石的滲透率明顯降低。而油氣層出砂除了地層的傷害外，對油井的正常生產也具有很大的危害：（1）降低了產量；（2）造成停產；（3）油氣井損壞；（4）磨蝕設備。KD481B-7井2009年就因出砂嚴重，導致電泵泵卡躺井，濾砂管、近井地帶堵塞，使油井無法正常生產，兩次對其作業(yè)施工和一次酸化解堵。圖3為油層出砂對KD481B-7井的影響。

表1　粘土礦物敏感性統(tǒng)計表

圖2　入井液固相顆粒粒徑對儲層滲透率影響

圖3　油層出砂對KD481B-7井油嘴的影響

2　損害儲層處理對策

2.1微粒和粘土

運移微粒的處理可以通過防止（使用一種粘土控制程序）或清除的辦法完成。帶有氟硼酸的深部酸化體系對于砂巖儲層清除微粒破壞具有好的可行性，并對加速粘土穩(wěn)定性具有潛在功效。在碳酸鹽地層中，HCl系統(tǒng)通常被用來消除微粒傷害。

膨脹粘土的控制，通常使用有機防膨劑或無機鹽；膨脹粘土的清除通常采用HF或氟硼酸完成。對地層深部粘土膨脹的問題，通常最好的處理方法使用裂縫來穿透污染帶。

2.2易出砂井油氣層處理對策

對于存在嚴重出砂問題的油井，采取地層壓裂+礫石充填防砂工藝，通過油層深層壓裂，拓寬油流通道，改造地層。對于既存在污染又存在出砂問題的油井，但由于油層距離水層較近，同時地層滲透率相對較高，采取地層高壓充填防砂工藝，改造地層；對于僅存在污染，而且較為嚴重的油井，采取“復合解堵”工藝技術，解除地層污染堵塞，恢復供液能力，實現(xiàn)油井連續(xù)生產。

2.3生物酶解堵

主要成分是酶、穩(wěn)定劑，其主要作用是將含有碳氫化合物（油）堵塞物從固體表面分離下來，現(xiàn)場一般用10%生物酶+適量活性柴油加熱到60～70℃使用，主要是解除瀝青質類有機堵塞。生物酶只溶于水不溶于油，能夠改變油層巖石的潤濕狀態(tài)，降低潤濕角，使巖石從親油性改變?yōu)橛H水性，使有機堵塞物從巖石表面脫落下來。

2.4酸化解堵

酸化是解除井壁和油層垢類無機堵塞物、溶蝕砂巖膠結物、擴大油氣通道，提高油氣滲透率的有效手段。由于油田膠結疏松，為了防止酸化后大量出砂和底層坍塌，一般不利用土酸酸化，而利用低傷害復合緩速酸。復合緩速酸主要成分是鹽酸、氫氟酸、氟化銨、緩蝕劑、防膨劑、助排劑、酸化互容劑、鐵離子穩(wěn)定劑。鹽酸與鈣鎂礦物反應，解除垢類堵塞物，HF與粘土礦物反應，解除粘土類堵塞。

2.5分層解堵工藝

油田砂層多，層間差異性大，采用籠統(tǒng)解堵工藝，解堵液總是優(yōu)先進入高滲透層，低產油油層、堵塞層難受益，難以達到理想的解堵效果。因此開發(fā)了套管分層和濾砂管內分層解堵工藝管柱，解決了層間差異較大的困難，提高了解堵效果。

2.6現(xiàn)場應用效果

典型案例34A-7井于2005年10月9日投產，生產層位Ng21，初期油壓5.7MPa，日產油量86.1t，日產氣量3440m3。2009年6月KD34A-7檢換電泵，拔濾、防砂作業(yè)，起出電泵機組，檢查電纜及電機無絕緣，電機及電泵盤軸較靈活，保護器放油發(fā)黑，單流閥上方有少量油泥。

自2011年2月中旬開始，該井油壓出現(xiàn)緩慢下降趨勢，至4月底，油壓由3.3MPa下降到1.4MPa，減少1.9MPa，計量日液由70.2噸下降到21.8噸，含水由34.9%逐漸上升至55.3%，導致日油由46噸下降到10噸，現(xiàn)場檢查油嘴正常。

2011年5月2日，對該井進行酸化解堵，累計打入硝酸15方，頂替液10方，解堵開井后油壓、毛管壓力呈緩慢下降的趨勢。解堵取得了良好的效果。

表2　解堵前后油井資料對比表

3　油層保護技術

油氣保護是有效開發(fā)油氣層，實現(xiàn)油井高產的關鍵，近年來油氣層保護越來越受到重視，把油氣層保護作為系統(tǒng)工程來抓。通過加強節(jié)點控制和鉆井、作業(yè)全過程管理，在鉆井、完井、作業(yè)取得了很大進展，形成了鉆采一體化有層保護新理念。

3.1加強鉆井、作業(yè)施工過程控制

鉆井、完井、試油等油井作業(yè)過程中，固相/濾液進入儲層發(fā)生作用，任何不適當工藝會引起有效滲透率降低，損害儲層，并且許多傷害是不可逆的，因此要將其作為系統(tǒng)工程來做，樹立以保護為主，解除為輔的理念，重視鉆井、作業(yè)每個環(huán)節(jié)管理和控制。

3.2入井工作液優(yōu)化

由于主力油層滲透率高、孔喉大，懸浮物優(yōu)先進入，且侵入較深，因此主力油層傷害越嚴重，越容易造成深部堵塞。所以必須優(yōu)化入井工作液，選擇與地層配伍性好的液體作為作業(yè)入井液。解堵的時候也要注意油層的保護，否則將達不到施工設計的要求。

3.3控制合理的生產壓差

由于新北油田地層屬疏松油層，容易出砂，壓差不能過大。為了不破壞骨架砂、不造成底水錐進或邊水不均衡推進；防止由于應力敏感性對儲層造成的傷害，必須制定合理的生產壓差，減小對油氣層的傷害，同時也減小油氣層出砂的可能。

3.4高速水充填防砂

充填防砂是在濾砂管和套管之間充填陶粒和人造砂，形成人工高滲透帶阻隔地層砂進入井筒的工藝。與擠壓充填相比，充填防砂是以水做為攜砂液，水選用配伍型號水源井過濾水，不用高分子交聯(lián)劑，避免了擠壓充填壓裂液進入地層造成污染的缺點，此外還具有地層漏失量較小，施工簡單，費用低的優(yōu)點。現(xiàn)場應用表明充填防砂是實現(xiàn)油層保護的一種有效防砂手段。

3.5縮短油層浸泡時間

油層打開以后，鉆井液、壓井液以及各種入井工作液與油層接觸的時間越長，污染半徑就越大，因此在施工前做好各種施工準備，優(yōu)化作業(yè)方案，以便以最短的時間完成設計的作業(yè)，縮短各種工作液對油層的浸泡時間，確保油層的保護質量。

如KD481B-4井于2007年9月23日投產，初期油壓5.8 MPa，套壓6.31MPa，回壓1.34MPa，日液54.8噸，測氣27318方/天，含水2%。毛管壓力1050Psi，該井采用電潛泵生產。

2010年1月4日開電泵生產。之后油壓緩慢下降，由3.0下降到目前的1.5，套壓由3.1下降到目前的2.1，日液由50噸下降到目前的21噸，日氣由38000方下降到目前的13000方，含水由28%上升至目前的41%，氣油比由1075下降到目前的890，毛管壓力由788Psi上升至目前的953Psi。

2011年3月11日對該井進行熱柴油解堵，共使用熱柴油20方，施工壓力7MPa，排量6方/小時，頂替液20方，開井后油壓由7.8MPa緩慢下降到2.6MPa，毛管由1200逐漸下降到488Psi，同時油井資料開始出現(xiàn)波動，解堵后效果對比如下：

措施前措施后對比日增油3 1 7 . 4 9 4 8 . 2 3 2 7 . 8 1 2 . 2 5 6 1 0 . 4 3 . 2油嘴日液能力日油能力綜合含水油嘴日液能力日油能力綜合含水日增液

3月17日該井調參，油嘴3調2.5mm。調參后毛管由534Psi緩慢下降并開始出現(xiàn)波動。解堵幾乎失效，沒有取得預期的效果。又3月27日利用生物酶進行解堵，共使用4tsun生物酶+0.4tkcl+40kg泡沫劑+清水藥劑，共計40方，加熱至60度。解堵過程中施工壓力9MPa，排量8方/小時。解堵后效果對比如下：

措施前措施后對比油嘴日液能力日油能力綜合含水油嘴日液能力日油能力綜合含水日增液日增油2 . 5 2 3 . 5 1 1 . 4 5 1 . 6 3 4 2 . 1 1 8 . 6 5 5 . 9 1 8 . 6 7 . 2

液量恢復到以前的正常水平，效果較好。由此提醒我們，油井分析需更加細致周密，制定出更好的作業(yè)計劃，縮短油層與入井工作液的接觸時間，確保油層的保護質量。

4　結語

（1）新北油田館陶組油藏粘土礦物含量高，粘土礦物中蒙脫石、伊利石吸水膨脹、顆粒遷移是造成油井筒和近井地層堵塞主要地質因素，防水敏、速敏傷害是油層保護的關鍵。

（2）選擇合理的工作制度，控制合理的生產壓差，注意加強監(jiān)控周圍注水井的水線和邊底水的推進情況，加強水質監(jiān)測和分析，充分考慮到其與地層發(fā)生反應結垢等對儲層的影響變化。

（3）油層傷害往往是多種因素共同作用的結果，解堵措施要兼顧不同傷害類型，要優(yōu)選作業(yè)入井液，分層解堵、多段塞綜合處理是提高解堵效果的方向。