海上油田解堵增注技术研究

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  摘要:本文以海上某油田为例,着力于完井后注不进水这一问题进行探讨。根据钻井、完井、生产以及地质条件等相关资料展开实验,确认原由在于堵塞。结合室内研究以及现场试验,找到一种新型的解堵增注方案。在常规解堵效果不佳的情况下,该方法能够达到比较满意的增注效果,为接下来的储层保护工作带去有力的参考。
  关键词:海上油田;解堵;增注
  该海上油田,由北往南有2个不同的区块。北块相对来说十分复杂,且纵向上分布9个不同的油组,均属于独立油水系统。它的压力系数,由上及下逐渐递增。各个油组,均有边水或是气顶的现象。结合北块的实际情形,本研发方案决定对北块油组进行细化分解,使其变为上、中和下这3个不同的开发层系。其中,南块压力未见异常,有上、下这2个不同的层系。油田储层物性达到中好级别,产能偏高,有较强的注入能力。另外,主砂体储层也有不错的连通性。在本方案中,注采井网相对较为成熟。早期注水保压开采,能够达到比较理想的采收率。在投注阶段,第一口注水井(也就是南块A16)第一次注水并未成功,其注入量从最初的150m3/d迅速降低到0。另外,油田设计中的5口注水井中,无法注水的就有3口。此时,生产气油比骤然地上升,但是油田产油量却快步地减少。若注采失衡,那么油田很难达成预期的稳产目标,还将降低采收率。故而,油田迫切需要处理注水量不足这一问题。
  1油田地质油藏特征
  1.1.储层非均质性特征
  渤海油田,属于典型的浅水三角洲相。而浅水三角洲,本身也源自三角洲沉积体系,指的是水体浅以及地形平缓位置会和而成的三角洲,其构成主体为分流河道砂体。受河流的直接影响,储层砂体也是有标准方向的。另外,还新增若干独立的分流河道,很多分叉或是改道。渗透率变异系数,能够平衡油藏本身的非均质程度。通过洛伦茨曲线法可以对渗透率变异系数进行计算,并测算出渗透率数值,最终得到有效厚度百分比。利用直角坐标纸,可以编制洛伦茨曲线。可知:渗透率变异系数=0.6,提示油田储层有明显的非均质性。
  1.2.非均质性对油田开发效果的影响
  定向井多层合采,多数时候均会影响最终的产能,阻碍油田后期的开发效果。通过数值模拟法,可以对定向井合采以及水平井分层系开发作出详细地对比。经分析,本文形成下列结论:水平井分层系相较于定向井合采方案在各级指标上更具优势。
  1.3.地质油藏特征
  渤海油田,坐落在渤海南部。作为一块断块油田,它属于承性发育,且断层十分复杂。含油层系,大多在新近系明化镇组下段开始发育,有6个不同的油组,共计22个独立小层。在油田区域内,下段是典型的浅水三角洲沉积。从沉积微相上看,很多分流河道均有沉积,且河口坝以及远砂坝沉积在发育状态上不太成熟。主力含油层段,呈现高孔、高渗的特点,各小层在平面渗透率上有极大的差异。从原油密度和黏度上看,油田地面均为中等。地层原油均属于饱和油藏,其溶解气油比以及原油黏度均达到中等级别,温度和压力系统趋于平衡。
  2原因分析及解堵措施
  注入时间越久,注入压力也会慢慢递增、而注入量则快速地降低。严重时,还将出现不吸水的情况。有文献报道,原因概括如下:(1)地层条件不佳或是射开层段的约束,长时间注入影响了注水井的吸水能力;(2)对聚合物溶液进行配制时,产品不达标或是搅拌不均等常见的工艺故障,如干粉受潮,增加了不溶物含量,产生鱼眼,使井底地层意外地堵塞;(3)注入聚合物时,操作不当导致注入浓度明显太高,不符合方案标准;(4)注入管线或是完井时出现了泥浆,或者是增产增注剂快速地絮凝,以块状的方式在地层孔隙中进行堵塞。针对第一种情况,通常可选择过酸化、补孔以及压裂等一般的增注方法进行处理。其他的几种情况,需结合聚合物本身的属性来选择合适的化学解堵法。本课题重点探讨怎样增强化学解堵的合理性、科学性以及延长解堵有效期。正因为此,我们第一步要弄清注聚井为何会发生堵塞。本章从理论的视角剖析了注聚井堵塞的根原,在室内借助仪器以及化学分析法分别对堵塞物作了检测,明确其物理和化学成分,最终总结出堵塞机理。
  2.1原因分析
  该油田面临的注水问题,有下列几种比较主流的说法:一是“低渗说”,二是“地层污染说”,三是“堵塞说”。不同说法,均有各自的解堵措施。
  2.1.1低渗说
  “低渗说”:注水井没有很好的储层物性,其渗透率不高,且吸水指数相对偏低。现有的注水压力过低,导致注不进水。对此,我们可以考虑下列增注措施:“增压注水”。具体为:加装增压泵,增加井口原有的注入压力,加大注水压差以及注水量。
  笔者认为,上述的“低渗说”是不成立的。根据生产曲线,当生产压差等于2-4Mpa时,产油量相对偏高。若不断扩大生产压差,那么产量则会高于1000m3/d。与此同时,地层系数相较于采油井明显要低,其排液量接近于200-900m3/d。但是,这并不是最大排液量。通常,注水量、排液量之间的比值不低于2:1,有些为5倍。而现行井口注入压力最高为13Mpa,注水井已符合注水量要求,因而无需额外地增压注水。
  2.1.2地层污染说
  根据地层污染说的观点:钻井或是完井期间,钻井液以及完井液或多或少均会渗入到油田地层中。同时,和地层流体之間起某种作用。在对地层造成污染的同时,减小地层渗透率和降低注水能力。严重时,还将注不进水。对此,我们可考虑酸化法进行增注。
  从污染半径上看,钻井液并不算大,射孔极易穿透整个污染带。而那些渗入到钻井液或是完井液中的部分,其颗粒非常小。利用排液能够顺利地从地层中排出,达到相应的除污效果。历经20小时的生产(排液),排液的污染系数(真表皮)也将从最初的16.88下降至3.68。显然,说钻和完井液渗入地层带来的污染均可利用排液进行解除。
  2.1.3堵塞说
  通过对钻、完井资料进行搜集,分析钻井、排液(生产)以及注水的整个过程。经观察,A16井是因为井筒污染导致射孔炮眼明显堵塞,无法注水,故而出现“堵塞说”。同时,并有针对性的增注方案:“补孔-排液-洗井”。通过对A16井采取上述解堵措施,其注水量接近于1500m3/d,取得满意的效果。   “堵塞说”的关键在于找到污染源一一经固井,油基泥浆可以在井筒中停留1年以上的时间。此时,油基泥浆将会逐步地在套管内壁上进行粘附。“普通的洗井液、洗井程序”无法顺利地将其洗净。认清堵塞机理
  “脏物”对于排液没有阻力。而注水时,那些直径<喉道(4-20um)的“脏物”则会顺着注入水的方向流入到地层中,污染之前的注入层。比喉道更大的“脏物”由于没有办法穿透喉道,最终只能堵塞孔隙。
  2.2措施研究
  解堵法,实际上是针对“堵塞说”引申而来的“补排洗解堵法”。补孔,实际上是在地层、井筒之间构建一条新通道(如果原孔眼早就被“脏物”彻底堵死)。而排液,多是为了将地层中的“脏物”予以清除。因此,我们这里提到的排液应当为有效排液。而洗井,其目的在于将污染源予以切断。从这点来看,洗井应当绝对彻底。
  3效果分析
  3.1“补排洗解堵法”解堵效果
  投产以后,有效排液以及干净的井层系(A9、A7中层系)或是“补排洗解堵法”后的那些受污染井,均有满意的注水能力。同时,这种注水能力从未降低。相反,在逐步地增高。注水收效前,油田北块本身的产量会迅速递减,气油产量比逐步上升。收效后,其产量明显回升,且产气油比的升速也受到控制,这就反映了注水开发的特色。
  “补排洗解堵法”论及的排液,需视为有效排液。而泵抽排液,仅适用于单层解堵。针对多层合排液井,如果某层已经成功地解除堵塞,那么井底流压也将逐步上升,其生产压差明显下降。不过,剩余没有被解堵的层则毫无作用。针对多层合注的那些注水井,我们需要对单层采取“补排洗解堵法”来完成解堵。
  3.2其他解堵法解堵效果
  实践证实,该类层的堵塞均没有成功地解除。现有的注入量还是不很高,有些没有办法注水。对A8井中层系来说,非线性波不起到满意的解堵效果。而A9井下层系酸化,缺乏排酸的情况下也没有满意的解堵效果。针对二次污染,乏酸需引起重视。高压注水扩大的注入量毕竟不多,其解堵作用不明显。若井筒没有清洗彻底,高压注水则会使堵塞明显加重,这对接下来的解堵十分不利。
  4采油工艺与油藏工程衔接
  (1)与油藏研究的无缝衔接。以采油采气为例,油气藏相当于一个独立的流体场。油气藏中一旦了井生产,该流体场中的压力也将不再平衡。最初的流体场压力,将从势能逐渐地转变成动能。在挤压作用下,驱动储存流体往不同方向上的井筒中进行流动。怎样布井,才能利用流体场中的最大能量,将流体场中的油气予以开采,这是我们要思考的问题。针对封闭状态的油气藏,生产到某个阶段后,该能量场中的能量也将明显地衰竭。针对非封闭油气藏,油气藏被开发之后,靠近于井地带的能量也将慢慢地衰竭。从补充能量上看,不管边水又或者底水,均会通过挤压推进的途径,顺着渗透率偏高的那个方向,产生一个泄流通道。作为补充能量的水,将利用该通道流入到生产井内。一旦该优势通道被建立,能量也将被阻隔。该种阻隔,将不利于油气成功地输送到井筒中。(2)与钻完井设计的无缝衔接。井筒作为油气产量的第一通道,其在油气藏中是否合理,直接关系到油气藏能量能否得到有效地开发。同时,影响油气藏最终的泄油效果及其采收率。钻井时,一旦钻头将油气藏予以打开,除了可以得到地层最初的资料外,同时也可以保护油气藏。油田投产后,用合适的采油速度、提升采收率同样也非常关键。以完井为导向的井筒一旦被建成,结合完井设计而来的管柱也将变成油气产量的最佳通道。生产时间越久,上述矛盾也就会越突出,油气产量也会受到不同程度的影响。而完井管柱,能够从根本上解决上述三类不同的矛盾。(3)与工程设计的无缝衔接。一是结合工程设计建立而来的海上设施,将油气产量更改成商品交易场所。生产步骤的科学性和改进性,可以反映出企业总体的技术水平。二是生产越是推进,人们对油气藏也会有更多的了解。此时,需要结合可采储量的波动及时地调整产量,同时改造生产流程。而工程设计,实际上就为上述改造提供了可靠的支撑。三是油气田一旦被老化,其产出物中也会包含大量的水分。水处理压力日益增加,同时还留有一定的余地,便于顺应后期改造的现实需求。(4)与油田生产的无缝衔接。目前,采油工艺应当要和油田生产保持无缝衔接,动态追踪不同油气田和重点井各自的生产动态,找出问题同时进行有效解决。由于人力资源还不够,暂时还没有能力去动态、全程跟踪。
  微生物注聚井解堵技术,实际上是将微生物以及营养物分别注入到油田的目的油层中,同时关井数日。而后打开井盖正式生产。利用微生物的降解能力,可以调整油层压力、表而张力或是流速,提升油田的采收率。二是微生物防蜡或是降粘。通常,就兼性厌氧微生物菌体有不错的分散能力以及吸附性。在水和油二者的分界面上,将沥青质以及石蜡当作营养物。对石蜡进行降解,能够让长链烃转变为短链烃,减小原油本身的含蜡量及其粘度。另外,它和石蜡产生的代谢物(乳酸或是丁酸,包括糖脂以及中性脂等)均有不错的表面活性,可以对岩石外表产生的固结物进行清理,打通井底油层固有的孔隙通道,从根本上提升波及效率,擴大油田产量,提升最终的原油采收率。
  5结论与建议
  注水井注不进水,多是因为该油田井筒受污染,射孔炮眼明显堵塞后引起。正因为此,本文提出下列解堵方案:“补孔排液洗井”。采取上述解堵措施后,A16井的注水量接近于1500m3/d,有满意的效果。根据油田生产结果,生产质量的优劣很大程度上是由人工自身的注水水平来决定。若注采井网比较成熟,注采平衡,那么地层压力也不会过多地下降,此时生产气油比相对平稳,产量多。同时,采油速度以及采出率均比较高。若是注入量过少,那么地层压力则会逐步地下降,产气油比明显地上升,产量逐步地递减、且不易于采出。因此,油田应当专注于注水开发。笔者建议,受污染比较大的A10井中、A9井下层系,需要逐层采取“补排洗解堵法”进行解堵。利用电子压力计,能够评估最终的解堵效果。
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