（石油与天然气工程专业论文）安塞油田中高含水期油井堵塞机理及防治技术研究.pdf

中文摘要 论文题目： 专业； 硕士生： 指导教师： 安塞油田中高含水期油井堵塞机理及防治技术研究 石 孙 陈 曾 摘要 安塞油田位于陕西省延安市的安塞，志丹、子长三县境内，地处陕甘宁盆地东部黄 土高原。1 9 8 3 年，塞1 探井长2 油层试油日产油6 4 5 t ，从此拉开了大规模勘探开发安塞 油田的序幕。安塞油田油层物性极差，目前开发的主力油层为三叠系延长组长6 ，属典 型的低渗、低压、低产和非均质性严重的油田。 安塞油田在注水开发中，由于受地质条件的限制和长时间各类增产技术措施的影响， 使得在生产中暴露出一些矛盾和问题，如局部微细裂缝发育，主向油井含水上羿快，而 侧向存在较大范围的低产、低效井：部分区域油井见效缓慢，地层压力分布不均衡；油 井见水后采液、采油指数下降等。 针对安塞油田开发中后期高含水期的生产特征，为了进一步开发地下资源，提高安 塞油田开发的整体效益，为各类增产增注工艺措施在安塞油田的提供依据，提高措施方 案的针对性，研究取得了以下成果： 1 、对安塞油田的储层进行了综合研究，为研究油井堵塞机理奠定了基础； 2 、根据钻井、录井、测井、压裂、试油、生产数据、化学分析数据等，从地质、生 产、增产措施等方面分析了油井堵塞和堵塞伤害的机理，并总结了各类堵塞的特征； 3 、从油井堵塞机理、堵塞伤害、原水力裂缝实效等方面入手，分析了影响老井产量 下降的主要因素，并对各类因素进行了分类和增产潜力评价； 4 、根据对油井堵塞机理的研究和分析，有针对性的分析了适合安塞油田使用的各类 增产措施，提出了针对性的适合本油田使用的增产工艺措施优化建议。 通过本项目的研究，对安塞油田的储层地质特征和开发特征有了进一步的认识，对 安塞油田油井堵塞机理有了迸一步的了解，对高效开发安塞油田有一定的指导意义和实 际意义。 关键词：结垢，堵塞机理 论文类型：应用基础 n 英文摘要 s u b j e c t ：as t u d e so np l u g g i n gm e c h a n i s ma n dc o n t r o la n dr e m o v a lt e c h n i q u e so f o i l w e l ld u r i n gm e d i u m h i g hw a t e r - c u ts t a g ei na n s a io i l f i e l d s p e c i a l i t y ： n a m e ： i n s t r u c t o r ： z e n gy a q i n ( s i 倒m ) 盈衅 a b s t r a c t a n s a io i l f i e l di ny a h a l lc i t yo fs h a a n x ip r o v i n c ei na n s a i ，z h i d a n ，z i c h a n go ft h r e e c o u n t y , s h a a n x i - g a n s u - n i n g x i ab a s i ni sl o c a t e di nt h ee a s t e r np a r to f t h ei x e s sp l a t e a u i n 1 9 8 3 ，t h es a il w i l d c a to i l - 2r e s e r v o i rt e s to nt h eo i l - p r o d u c i n g6 4 5t ，f r o mu n v e i l i n ga l a r g e s c a l ee x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n to ft h ep r e l u d ea n s a io i l f l e l d a n s a io i l f i e l dv e r y p o o rr e s e r v o i rp r o p e r t i e s ，t h em a i nr e s e r v o i rf o rt h ed e v e l o p m e n to f t h e t r i a s s i ce x t e n d e dh e a d 6 ，at y p i c a ll o w - p e r m e a b i l i t y , l o w - p r e s s u r e ，1 0 、v y i e l da n dn o n - s e r i o u sh e t e r o g e n e i t yo ft h e o i l f i e l d a n s a io i l f i e l di nw a t e r f l o o dd e v e l o p m e n t ，d u et ot h eg e o l o g i c a lc o n d i t i o n so fa l lt y p e so f p r o d u c t i o nc o n s t r a i n t sa n dt i m em e a s u r e st h ei m p a c to ft e c h n o l o g y , m a k e st h ep r o d u c t i o n e x p o s e ss o m ec o n t r a d i c t i o n sa n dp r o b l e m s ，s u c ha st h ed e v e l o p m e n to f l o c a lm i c r o - c r a c k s ，t h e m a i na q u i f e rw e l l st oi n c r e a s er a p i d l y , a n dt h e r ei sab i gs c o p eo ft h el a t e r a ll o w - y i e l d ， l o w - e f f i c i e n tw e l l s ；s o m er e g i o n a lo i lw e l l se f f e c t i v es l o w , u n e v e nd i s t r i b u t i o no ff o r m a t i o n p r e s s u r e ；s e ew a t e rw e l l s a f t e rm i n i n gf l u i d ，s u c ha so i lp r o d u c t i o nf e l lb y a n s a io i l f i e l d d e v e l o p m e n tf o r t h e l a t e p e r i o d o fh i g hw a t e rc u t p r o d u c t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ，i no r d e rt of u r t h e rd e v e l o pu n d e r g r o u n dr e s o u r c e st oe n h a n c et h eo v e r a l l d e v e l o p m e n to fa n s a i o i l f i e l db e n e f i t s ，a n ds e r v ea sm e a s u r e so fp r o d u c t i o nb yi n j e c t i o ni n t h ea n s a io i l f i e l dp r o v i d et h eb a s i sf o rt h ep r o g r a mo fm e a s u r e st oi m p r o v e ，s t u d ya c h i e v e d t h ef o l l o w i n gr e s u l t s ： l ，a n s a lo i l f l e l do fac o m p r e h e n s i v es t u d yo fr e s e r v o i r , w e l l sp l u g g e dt os t u d yt h e m e c h a n i s ml a i dt h ef o u n d a t i o n ； 2 ，a c c o r d i n gt od r i l l i n g ，l o g g i n g , l o g g i n g ，f r a c t u r i n g , t r yo i l ，p r o d u c t i o nd a t a , s u c ha s c h e m i c a la n a l y s i so fd a t af r o mt h eg e o l o g i c a l ，p r o d u c t i o n , s t i m u l a t i o no fo i lw e l l s ，a n do t h e r a s p e c t so fp l u ga n dp l u gt h em e c h a n i s mo fi n j u r y , a sw e l ta sas u m m a r yo ft h et y p ep l u g f e a t u r e ； 3 ，p l u gm e c h a n i s mf r o mt h ew e l l s , p l u gi n j u r y , t h eo r i g i n a lr e s u l t s ，a n do t h e rh y d r a u l i c f r a c t u r ea s p e c t so ft h ei m p a c to ft h ed e c l i n ei no l dw e l l sy i e l dm a j o rf a c t o r , a n dt h ev a r i o u s f a c t o r so f p r o d u c t i o np o t e n t i a lo f t h ec l a s s i f i c a t i o na n de v a l u a t i o n ； l l l 英文摘要 4 a c c o r d i n gt op l u gt h ew e l l so f r e s e a r c ha n da n a l y s i s ，t a r g e t e df o ra n s a io i l f i e l do f t h e u s eo f v a r i o u st y p e so fs t i m u l a t i o n ，r a i s e dt a r g e t e df o rt h ei n c r e a s e dp r o d u c t i o no f t h eo i l f i e l d u s eo f m e a s u r e st oo p t i m i z et h ep r o p o s a l t h r o u g ht h i s r e s e a r c hp r o j e e t ，t h ea n s a io i l f i e l dg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e d e v e l o p m e n to fr e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c sh a sb e e nf u r t h e ru n d e r s t a n d i n go ft h em e c h a n i s mo f a u s a io i l f i e l dp l u gaf u r t h e ru n d e r s t a n d i n go ft h ed e v e l o p m e n to fe f f i c i e n ta n s a io i l f i e l dh a s s o m es i g n i f i c a n c ea n dp r a c t i c a lg u i d a n c es i g n i f i c a n c e k e y w o r d s ：s c a l ef o r m e d ，p l u g g i n gm e c h a n i s m t h e s i s ：f u n d a m e n ts t u d y 学位论文创新性声明 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的学位 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： 学位论文使用授权的说明 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： 日甄j 拼、 _ 醐：等7 乞7 卯，卜矽 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 龆鳅蜊必蜉牡 第一章概述 第一章概述 1 1 项目研究的意义 安塞油田是长庆油油田公司重要的采油区块之一，安塞油田探明储量3 5 5 8 1 1 l x l 0 4 吨，控制储量9 9 9 8 x 1 0 4 吨，预测储量1 1 9 5 8 x 1 0 4 吨，具有3 0 0 万吨以上的生产潜力。 但安塞油田受“三低，特性和投产方式的限制，自1 9 8 6 年投入开发生产以来，目前已步入 中高含水开发阶段：同时由于各产层及其流体性质的不同，加之增产措施等工艺过程的 影响，油井结垢和堵塞日益严重，在高含水期，产液指数反而下降了，导致产能下降， 已经成为制约油田正常生产的因素之一，对油田开发较为不利。根据对油田部分有试井 资料的9 2 井的分析统计，目前由于地层堵塞导致产量下降的井有8 5 口，其中表皮因数超 过l o 的严重堵塞井有6 2 口，实际产能仅达到正常产量水平的4 0 。 在油田开发中，油层堵塞伤害是一个普遍面临的问题，因此研究各种油层堵塞伤害 的机理和规律以及如何有效地防止油层堵塞伤害对地下油气资源的开发是极其重要的。 安塞油田油井堵塞特点是点多面广，成因复杂。油层堵塞伤害问题，尤其是近井带的污 染、堵塞问题伴随着整个油田开发历史。根据油田开发中存在各种油层堵塞伤害的类型 和机理的研究，通过对油田开发中各个阶段、各项作业措施中可能出现的油层堵塞伤害、 诊断方法、保护技术或解除堵塞伤害的途径和目前国内外对该领域的研究方法和新技术 的应用的分析，油层堵塞伤害是复杂多样的，堵塞伤害存在很大的差异。要获得最大的 产能，从钻井开始就应该采取严格有效的油层保护措施，对出现的油层堵塞伤害问题应 该深入研究。然而，最大限度地降低堵塞伤害问题，取决于下至操作工人上至油田开发 决策者之间的每个油田工作者对油层堵塞伤害机理的认识程度，各项作业中防止油层堵 塞伤害技术的应用程度，以及各个环节之间的协调程度。因此研究中高含水期油井堵塞 的机理和规律，优选有效地防止和解除油井堵塞的工艺措施，对合理高效开发安塞油田 的油气资源是极其重要的。油层堵塞伤害是指油藏中渗透性的损害，是油井产能下降的 一个主要因素，对油田开发相当不利。 为了减少因油井堵塞而影响生产和开发效益，为安塞油田的稳产开发提供一定的理 论参考，需要对安塞油田油井的堵塞机理、堵塞规律和相应的防治技术进行系统的研究， 进而采取有针对性地的防治措施，从而延长检泵周期，减缓油井堵塞对原油正常生产的 危害。 1 2 国内外研究现状 对于注水开发的油田来讲，由于地质构造和储层非均质性的影响，在投入开发后都 将不可避免地进入高含水期；同时由于长时间的开发，油田储层出现严重的堵塞。此时 油田开发面临着油井产油量递减，注水井注水量下降甚至注不进，以及钻调整井或增产 解堵措施引起生产成本上升的等问题，油田开发的技术难度越来越大，实现以经济效益 为中心的矛盾更加突出。目前，国内外对于进入中高含水期油田的堵塞机理及防治技术 研究主要如下： 西安石油大学硕士学位论文 ( 1 ) l e o n e 和s c o t t 等人研究微粒对渗透率的影响 l e o n e 和s c o t t 等人进行的大量研究表明导致微粒堵的机理依赖于温度、注入速度、 注入流体成分、p h 值和岩石矿物等重要变量。这些变量既有化学因素的影响，又有物理 及力学方面的影响。从微粒的粒度分布对储层损害的影响分析，b a r k m a 、a b r a m s 等人 的观点较有代表性，即三分之一架桥原则。当d 孔t 3 dt # ，在砂岩表面易形成滤饼；当 3 dn m l o d 触，微粒深侵入储层，对储层损害影响大， v e t t e r 与r i c k f o r d 等提出05 5 岬l 的颗粒对储层损害最严重。造成微粒堵塞具体有3 种 机理：微粒运移；固相入侵；粘土膨胀。微粒运移是由化学反应( 生物沉降作用) 和物 理反应( 电动反应离子强度的z e t a 电位) 原因引起的，其中最重要因素是流体流速。目前 是用临界流速来划分是否存在微粒运移。临界流速与岩石的润湿性、微粒的润湿性、孔 隙的几何形状、界面张力、携带液的离子强度及p h 值等因素有关。现场实验表明粘土 中的高岭石，伊利石含量高、高含水、速敏，有出砂史、粒度均匀的地层，均易发生微 粒运移。微粒运移在生产过程中表现为产液量逐渐下降。固相入侵，即在钻井、完井、 修井、增产，注水等各生产环节中进入储层的固相颗粒堵塞孔隙喉道。一般位于井筒附 近l l5 m 半径内导致储层的渗透率下降，在生产过程中表现为作业或射孔后，不产液 或产液低。粘土膨胀是粘土吸附水而膨胀，尤其是在滤液的含盐度低于地层水的含盐 度、粘土中的蒙脱石和混层粘土含量高的情况下，粘土膨胀相当严重。g r a y 等人对不同 油田的砂岩进行室内试验说明不同含盐度水对砂岩渗透率的影响。当储层的粘土含量越 高，渗透性越差，滤液的矿化度越低，酸碱性越强，粘土膨胀越厉害。 n e a s h a m ( 1 9 7 7 ) 将粘土按其存在形式分为三类：分散游离粘土，它随机附着在孔隙 表面或充填在孔隙之中；孔隙表面沉积粘土，以相对连续或以薄层状态附着在孔隙表 面上；孔隙“桥接”粘土，其以纤维状存在。 a l m o n 和d a v i e s ( 1 9 8 1 ) 将油藏中的粘土按成分分为四类：高岭石、蒙脱石、伊利石 和绿泥石。不同的粘土对地层造成的堵塞伤害机理不同。高蛉石具有微小膨胀性能，这 类粘土可以释放到流体中，若孔隙表面不重新吸附，会产生运移，因而产生的是“运移型” 地层堵塞伤害；蒙脱石是膨胀型粘土，遇到淡水后能够膨胀到原来体积的几倍，膨胀的 结果导致孔隙度降低，渗透率下降。伊利石能够形成多种晶体结构，有时以不规则的纤 维状结构在孔隙中生长；绿泥石是强酸敏的，酸处理后同铁的化合物作用形成沉淀。同 时，砂岩油藏还存在其他微粒：如石英、长石、云母、方解石、白云石、菱铁矿、氯化 物和重晶石等。这些微粒同粘土微粒一样，也会在孔隙表面沉积，在孔喉处发生“桥塞” 或卡堵。外部微粒：在油田开发中，注入流体也可能含有各种微粒杂质。外部固体微粒 的入侵、在孔隙内运移、孔隙表面沉积或孔喉处卡堵，也会在注入井附近产生严重堵塞。 ( 2 ) m u n g n 等人研究不配伍的流体对渗透率的影响 在多相流体系中，m u n g n ( 1 9 6 5 ) 发现，当孔隙中存在油、气或者有机物附着在孔隙 表面上时会降低油层堵塞伤害。c l e m e n t z ( 1 9 7 7 ) 提出：地层原油中重质组分吸附在岩石空 2 第一章概述 隙表面上，能够使粘土稳定，抑制油层堵塞伤害。s a r k a n 和s h a r m a ( 1 9 9 0 ) 认为：多相流 存在时，油层堵塞伤害变弱，在水敏油层中，当油层堵塞伤害是由粘土微粒或其他微粒 造成的情况下，地层原油的存在减少了注入或滤失到地层中的水与孔隙表面接触的机会， 从而减少了地层微粒运移的机会。m u e c k e ( 1 9 7 9 ) 研究认为微粒的润湿性和界面张力严重 影响着多相体系中的微粒运移。 ( 3 ) 长江大学开展王新2 5 井结垢原因分析及防垢研究 王新2 5 井在下电泵试抽过程中，两次发现结垢堵塞泵体通道。现场垢物化验分析，主 要结c a c 0 3 垢及少量的铁垢。对王新2 5 井掺水结垢问题进行了原因分析、及理论预测 和试验研究，结果表明主要结碳酸钙，不结硫酸钙；常温下便开始结碳酸钙垢，随温度升高， 结垢趋势严重。阻垢试验表明，掺水时投加2 0 m g l z g - - 2 阻垢剂可有效预防结碳酸钙垢。 “) 中油塔里木油田分公司开展h d 4 - 2 0 h 井异常结垢原因分析研究 哈得油田h d 4 2o h 井在下电泵试抽过程中，两次发现结垢堵塞泵体通道。经化验 和资料分析认为：结垢主要为c a 5 0 4 ，其次为碳酸盐类。通过室内试验，采用酸洗的方 法，解决了结垢堵塞问题。 ( 5 ) 西北大学以长庆油田公司的华池油田、马岭油田为例研究油层伤害对岩性油藏 流动单元的影响 运用沉积学、储层地质学、矿物学、开发地质学，油藏工程学、油田化学等多学科 的理论、方法和技术，采用微观和宏观相结合，动态和静态相结合、理论和生产实践相。 结合的办法，针对岩性油气藏的特点，研究了油层伤害对储层流动单元的影响。建立曩 研究区的储层流动单元模型，对储层伤害进行了实验评价，得出了油层伤害对储层渗流 特征及流动单元的影响。该研究的主要认识和创新点在于：首次利用真实砂岩微观孔 隙模型进行了流动单元的渗流机理研究，并利用真实砂岩微观孔隙模型流动实验对流动 单元的划分结果进行验证，使所建立的流动单元模型更为可信。多类别流动单元模型 并联实验表明，相同类别的流动单元表现了相似的吸水和产液状况，不同类别的流动单 元之间吸水和产液状况有着明显的差异。并且随着水驱油的进行，不同流动单元之间的 吸水和产液状况差距很快加大。表明了流动单元在宏观上对流体的流动起着明显的控制 作用。油井的见效见水与注采井间流动单元的对接类型关系密切，注采井间为同类流 动单元对接时，油井一般表现为见效快见水慢的特征：注采井间为不同类别流动单元对 接时，油井一般表现为见效慢。 ( 6 ) 美国俄克拉何马朋康诺科有限公司研究储油层水垢的抑制方法 非碳酸盐地下储油层的产油井中的结垢作用，可通过将膦酸化合物抑制剂和钙螯合 物的混合物注入储油层来抑制，其中钙螯合物的稳定常数( ke ) 比膦酸化合物抑制剂 的低。 ( 7 ) 沈阳市铭阳防腐研究所研究出防垢块及其生产方法。 西安石油大学硕士学位论文 该防垢块适用于油气田油井产、集、输含油污水介质和注水系统用的防止设施结垢 的缓释型防垢块状药剂，本发明主要由有机磷酸盐，骨架组成；根据需要还可以加入一 定量的多元共聚物，杀菌剂及无机磷酸盐。本发明是将各物料在常温下搅拌均匀，经过 挤出机挤出熔融物料，装入膜具，高压成型即为块状缓慢溶解型的防垢块产品。该防垢 块在介质中缓慢释放出的有机化合物( 阻垢组份) ，能与介质中的硬度离子反应生成络合 物及螯合物稳定的存在水中，并随介质的流动而流动，不会在设施表面沉积成垢，从而 表现出很好的防垢保护效果。 ( 8 ) 大庆石油学院开展朝阳沟油田油井清防垢技术研究 主要利用油田化学的专业知识，在分析了朝阳沟油田结垢井采出液成份的基础上，采 用x 衍射、结垢样成分的化学定量分以及扫描电镜的技术手段对析结垢油井垢样成分的 定性和定量分析，得出了朝阳沟油井垢样的主要成分为c a c 0 3 ，次要成分为f e o 或f e s ， s i 0 2 、有机物m g c 0 3 、f e 2 0 3 、z n ( o h ) 2 的结论，并详细分析了碳酸盐、有机物结结垢机 理及影响因素。在得出朝阳沟油田油井结垢机理的基础上，通过室内化学清防垢试验研究， 对油井清防垢工艺技术进行了深入的研究。利用热力学、化学动力学以及界面与胶体化学 原理研究了油井清防垢机理。筛选出了适合于朝阳沟油田结垢井的清防垢药剂h l - 2 0 0 2 探讨了控制结垢的诸多措施，确定采用井下点滴加药技术现场试验结果表明，清防垢药剂 h l 2 0 0 2 和井下点滴加药技术较为适于朝阳沟油田油井结垢的防治，投入产出比为l ：3 ，取 得了明显的经济效益。 ( 9 ) 大庆油田公司开展本源微生物在弱碱化三元复合驱油井中清蜡解堵的室内研究 主要利用萨北过渡带筛选分离的本源微生物降粘菌种对弱碱化三元复合驱油井采出 原油进行降粘解堵的室内研究结果。针对弱碱三元体系中的各组分分别研究了对本源微 生物生长的影响。通过不同菌种复配、菌浓度大小及用量对北三西三元复合驱堵塞油井 的采出原油进行乳化降粘、降蜡、降胶对比实验，确定实验菌种的应用效果及与弱碱化 三元体系的配伍性，从而优化出不同菌种复配比例、菌浓度及营养剂配方，为进一步论 证其在三元复合驱油井堵塞现场应用提供实验依据。 1 3 研究内容、方法及特色 ( 1 ) 研究内容 从宏观角度系统调查安塞油田中高含水期油井堵塞情况： 根据微粒因素、流体因素、油藏岩石因素、毛管力因素、微生物因素、化学反应因 素等影响因素，及油井堵塞伤害的工艺过程，系统分析研究安塞油田油井堵塞的机理和规 律； 确定适合安塞油田油井防止及解除堵塞伤害的技术措施，从而延长检泵周期，减缓 油井堵塞对原油正常生产的危害。 ( 2 ) 研究方法 4 第一章概述 利用油田开发多学科专业知识及数理研究方法，综合分析油井堵塞的影响因素和工艺 过程，确定油井堵塞伤害的主控因素和类型；采用理论分析、室内试验及现场实践相结合 的技术路线，提高和强化研究结果的适应性、准确性及可操作性，为研究安塞油田油井堵 塞机理提供参考，并提出适合安塞油田油井防止及解除堵塞伤害的技术措施。油层堵塞伤 害问题的研究是通过室内实验现场研究相结合来实现的。研究油层堵塞伤害的方法、内容 和技术主要有： 室内实验分析技术。主要通过各种显微装置、射线技术、光谱等技术来研究堵塞 物和储层渗流特性。x 射线c t 扫描主要用于岩相学分析、矿物测定和地层堵塞伤害诊断， 可以得到岩石骨架和内部流体的三维图像；核磁共振技术主要用于测定岩心内流体的流动 变化、润湿性的影响，也可得到储层堵塞伤害的三维图像：背向散射技术配合扫描电镜使 用可以观察油层岩石堵塞伤害的类型和程度；岩傅立叶变换红外技术能够较准确地测定矿 物的含量，评价油层堵塞伤害程度。 流体研究。主要研究注入流体和油层内部流体的各种化学特性、组分研究和杂质 分析。油层内部流体的主要研究内容为：各流体的成分分析、各种敏感性实验、流体间的 配伍性研究、流体与油层矿物的反应特性及堵塞物的生成、流体的温度、压力及组分稳定 性研究。 矿场研究方法。油水井的测试工作，主要用各种测井技术确定是否存在油层堵塞 伤害。井下流体、沉积物等固体的取样，用于诊断油层堵塞伤害的类型和程度的实验分析。 套管或油管壁的垢样，用以对储集层堵塞伤害进行研究。对油水井的生产或注水曲线进行 横向( 井间) 和纵向( 生产或注水历史) 对比分析研究，获取诊断油层堵塞伤害的信息。 油层堵塞伤害的防止及解除技术。油层堵塞伤害问题的防止是非常重要的，因为 许多堵塞伤害是不可逆的，即使是可逆的，将其恢复也是相当困难的，需要昂贵的经济投 入。目前采用的技术有：热力技术、各种机械和化学防砂技术、各种防止微粒运移、粘土 膨胀技术和化学溶剂、压裂技术、水力震荡。目前，电磁波、微波、超声波等新技术用来 解除油水井近井带的堵塞。 判断地层堵塞伤害类型通常有两种方法。一种方法是从堵塞伤害产生的机理出发， 寻找产生地层堵塞伤害的证据或者条件。只要这些条件充分，就可以确定地层堵塞伤害 的类型。这些证据通常为与地层和生产有关的参数。第二种方法，从地层堵塞伤害后产 生的现象出发，来反推地层堵塞伤害的类型，这些现象可量化为与生产有关的参数。前 一种方法的缺点是以目前的技术手段不可能或很难获取到需要的全部参数，特别是与地 层有关的参数，后一种方法的缺点是不同的堵塞伤害类型可能有相同或相似的表现，很 难准确地判断地层的堵塞伤害类型。 对地层堵塞伤害的合理划分是诊断地层堵塞伤害类型的前提。根据堵塞机理，地层 堵塞伤害可分为七种类型，即粘土膨胀、微粒运移、水堵、稠油堵塞、蜡堵、固相入侵、 西安石油大学硕士学位论文 无机盐垢。 ( 3 ) 研究特色 确定了安塞油田中高含水期油井堵塞伤害的主控因素、堵塞类型和堵塞机理； 确定了适合安塞油田油井防止及解除堵塞伤害的技术措施。 第二章安塞油田概述 第二章安塞油田概述 2 1 总体概况 安塞油田地处革命圣地延安，位于延安市安塞、志丹、子长三县境内，勘探面积约 l x l 0 4k m 2 ，登记开采范围为9 3 8 4 k m 2 。1 9 8 3 年，塞l 探井长2 油层试油日产油6 4 5 t ， 从此拉开了大规模勘探开发安塞油田的序幕。经过多年的勘探开发，目前共探明8 个含 油区块。油田呈东北西南方向展布，东北方向的坪桥区距延安约7 0 k i n ，西南方向的 张渠区距延安约1 0 0 k m 。该区地表为黄土覆盖，地面沟壑纵横、梁峁交错、海拔l 1 0 0 1 5 8 0 m ，地表高差1 5 0 2 5 0 m ，黄土层厚1 0 0 2 0 0 m 。安塞志靖含油区带是鄂尔多 斯盆地中生界油气富集区带，石油资源丰富，主要聚集在陕北三角洲群，但探明储量仅 占资源量的2 2 ，油气转化率低，剩余储量丰富，勘探潜力大，为安塞油田的大发展提 供了物质基础。 安塞油田位于鄂尔多斯盆地一级构造单元陕北斜坡中东部，区域构造背景为一平缓 西倾单斜，倾角仅半度左右，平均坡降8 1 0 m k m 。在斜坡上发育了因岩性差异压实而 形成的一系列幅度较小的鼻状隆起。与砂体岩性变化配合而形成圈闭，对油气的聚集起 到了一定的作用。 安塞油田油层物性极差，地下含油层系为三叠系延长组长6 、长4 + 5 、长3 、长2 层， 主力油层长6 是鄂尔多斯盆地三叠系湖盆由鼎盛时期转入衰退阶段形成的三角洲前缘亚 相沉积体系，为溶孔微孔混合型储层，孔隙结构复杂，油藏埋藏深度为1 0 0 0 1 3 0 0 m ， 油层厚度为1 2 1 4 m ，地层原油粘度为2 2 6 m p a s ，空气渗透率为1 1 2 9 x1 0 - - 3 i t m 2 ，有 效渗透率为0 4 9 x 1 0 - - 3 t t m 2 ，原始地层压力8 3 9 8 m p a ，压力系数为0 7 0 8 。压汞试 验，当压力降为零时，退汞率仅为2 0 2 5 。油井自然产能极低，油井常规钻井无初产， 油基和泡沫负压钻井中途测试初产l 2 t d ，属典型的低渗、低压、低产、非均质性严重、 经济边际的油田。当时美国c e r 咨询公司进行开发可行性攻关研究后认为：不论是注水 或注气，安塞油田的开发都不是经济可行的，能不能有效的开发安塞特低渗透油田，众 说纷纭。决定着增产增注措施在油田稳产中的作用越来越重要。 2 2 开发思路 为了使安塞特低渗透油田能高效的投入开发，油田于1 9 8 3 年开发现以来，在“依靠 科技进步，开发安塞油田”的思想指导下，进行了七年的现场开发试验，先后开辟了井组 试验、先导性开发试验和工业化开发试验区，开展了以油藏研究、油层保护、钻井、完 井、整体压裂改造、注水开发为主体的多项试验，不断完善机械采油、地面集输、丛式 钻井等工艺技术，克服了重重困难，终于走出了一条经济、高效开发特低渗透油田的路 子。 油田坚持前期油藏研究，在搞清油藏宏观、微观特征，特别是储层孔隙结构、敏感 特征，渗流特征等综合评价之后的基础上，制定出比较符合实际的开发方案；通过并组、 先导性、工业化三次矿场开发试验，解决了全面投入开发前的关键技术，特别是注水开 西安石油大学硕士学位论文 发试验的成功，为制定合理的开发方案和油田经济有效的开发奠定了基础；开展开发可 行性研究、先期试验和油藏综合评价，制定出“先肥后瘦，先易后难、先评价后方案、先 试验后开发”的具体思路，通过优化方案设计，使处于经济边界的安塞油田投入开发。 通过三项技术攻关，形成了三大技术系列，八项配套技术，解决了安塞油田从地面 到地下，从钻井到采油，从投入到产出等油田科学、效益开发的问题。适用配套工艺技 术成为提高安塞特低渗透油田开发水平和经济效益的必要手段。坚持从简、从省、从快， 采用新技术是安塞油田开发建设遵循原则，形成具有安塞特色的“单、短、简、小、串” 的地面工艺技术，降低了油田开发成本。注水使安塞油田成功开发成为现实，通过对注 入水质、注水时机、注水参数的选择、优化，形成以平衡注水、强化注水、不稳定注水、 油水井双向调剖、加密调整等为主体的注水稳产技术系列，取得了特低渗油田注水开发 上的突破。滚动勘探开发技术，通过逐步发展和完善，形成了独具安塞特色的滚动勘探 开发技术系列，即三叠系三角洲油藏滚动勘探开发技术、老油田滚动扩边勘探开发技术。 在安塞油田的开发过程中，在不断探索、实践的基础上，依靠科技进步，推广应用和发 展适合油田特点的新工艺、新技术，取得了可喜的开发成果，为特低渗透油田的开发建 设提供了可借鉴的作法和经验。 2 3 地质特征 侏罗系地层在沉积之前，印支运动使盆地整体抬升，延长组及其顶面遭到剥蚀，形 成了沟谷纵横、丘陵起伏的地貌形态，在三迭世末期侵蚀古地貌背景上，充填式的沉积 并发育了株罗系古地貌油田。油气分布受延长组末期古地形、古水系沉积类型和沉积差 异压实构造作用三大主要因素控制。侏罗系油藏构造面貌以差异压实作用为主，油藏类 型属岩性或构i 础性圈闭油藏，主要呈多层状、条带状、透镜状、厚层状、互层状、 断块状等形式分布。 本区位于陕北斜坡中部，构造总体背景为一平缓西倾单斜，倾角约半度，坡降6 8 m k m 。在大单斜背景上由差异压实作用形成一系列隆起幅度较小的鼻状隆起。表明构 造对油藏形成起到重要的控制作用。局部地区发育轴向接近于北东向展布，向西南倾没 的低缓压实鼻状隆起。隆起幅度一般为2 0 3 0 m ，延长组地层内部各层局部鼻状构造， 一般具有较好的继承性，上下多叠合。长2 、长3 期的沉积构造主要有层理构造平行 层理、槽状交错层理、板状交错层理、波状层理、爬升层理等) 、侵蚀构造、变形构造、 生物成因构造。 本区自下而上钻遇的地层有三叠系的延长组、侏罗系的富县组、延安组、直罗组、 安定组和白垩系、第三系及第四系黄土层。三叠系延长组岩性是以河控三角洲相、湖相 为主的灰黑色、深灰色泥页岩与浅灰绿色粉细砂岩互层。按照组合特征划分为l o 个油层 组，即长l 长1 0 油层组。在长l 长8 油层组中，根据岩性、电性、及特殊矿物特征， 可找到1 0 个地区性标志层( k o - 一k g ) ，岩性为凝灰岩、暗色泥岩、碳质泥岩、煤线，电性为 高时差、高自然伽玛、中低电阻、尖刀状大井径。利用这些标志层结合次一级沉积旋回、 第二章安塞油田概述 电性特征，可细分小层，即将主要含油层长2 分为长2 卜长2 2 、长2 3 ，其中主力层长2 l ， 又可细分为长2 1 1 、长2 1 2 ，长2 1 3 共3 个小层。 长2 2 时期，本区沉积相的发育及展布基本上继承了长2 ，时期的格局，表现为多个河 道亚相带与泛滥平原亚相带相间平行排列的格式。但与长2 3 时期比较，长2 2 时期的河流 明显地发生了曲流化，并且河流的相对位置总体上明显地向西偏移。这一时间，本区沉积 地层厚度变化较大，约为4 0 7 0 m ，河道亚相带地层较厚，多为5 0 7 0 m ；泛滥平原亚相 带地层较薄，一般为4 0 6 0 m 。 长2 - 时期的古地理面貌是在长2 2 时期的基础上继承和发展起来的，河流形式已演变 为以曲流河为主，仍有5 条主要河流从北东向流经本区。河流相地层厚度在4 0 7 0 m 之 间，砂体大致呈北东南西向展布，与长2 3 、长2 2 时期相比，长2 1 时期流经本区的5 条 主要河流所形成的主河道砂体，具有砂体分布宽度较小( 1 5 k m ) ，砂体层厚度较薄( 3 0 5 5 m ) 等特点。 安塞油田长6 储层属三角洲前缘相沉积砂体，储层分布广泛，厚度稳定，为正反旋回 砂体叠加沉积，是一个典型的特低渗透油藏。正旋回底部混杂，含较多泥砾、碳屑和植物 茎干，交错层理发育，中部斜层理，上部微细纹层；反旋回底部发育炭屑纹层，中部小型 交错层理，上部以炭屑为纹层的板状斜层理。根据电性特征及沉积旋回将长6 - 分为长6 1 2 、 长6 1 1 ，下段长6 1 2 沉积厚度5 2 0 m ，以泥岩为主，砂岩零星分布；上段长6 1 1 沉积厚度 2 8 3 4 m ，砂岩分布稳定且连片，由三期沉积砂体叠加而成。自上而下分为长6 1 0 1 、长6 l ” 和长6 1 1 3 三个小层，其中长6 1 1 - 2 和长6 i “3 为主要含油层段。 通过大量的室内分析资料，对储层的沉积特征、孔隙微观结构特征、物性分布特征以 及在纵横向上的差异作了深入的分析，对渗透率剖面进行了综合分类。长6 特低渗储层渗 透率剖面主要分为三大类，不同的剖面类型对油井产量及注水开发效果有不同的影响。 2 4 储层特征 长6 油层是一套湖泊三角洲前缘相沉积，储集层岩性为浅灰色、揭灰色细砂岩、粉 一细砂岩，夹灰白色钙质胶结砂岩及深灰色泥岩薄层。大量的岩石薄片鉴定结果表明， 砂岩岩性具有以下特征： ( 1 ) 岩石矿物及孔隙结构特征 本区主力产层主要为细粒岩屑质长石砂岩，石英含量3 3 o 3 8 o ，长石含量4 1 5 4 8 0 e , 4 ，岩屑含量l o 1 1 5 ，云母含量2 o 2 5 。填隙物含量6 0 8 5 ，成分以绿泥 石为主，次为硅质、方解石及高岭石。砂岩粒度o 1 o 3 m m ，分选中好，圆度次棱 次圆，为薄膜孔隙胶结。面孔率1 3 o 1 8 3 ，以粒间孔为主( 1 0 2 1 6 7 ) ，次为长石 溶孔( 0 6 3 o ) 和岩屑溶孔( o 2 1 3 ) ，属中孔中喉型。 安塞浅油层岩性为中细粒硬砂质长石细砂岩，石英含量4 i 9 ，长石含量 4 6 9 ，岩屑含量1 1 7 ，胶结物以绿泥石、方解石为主，胶结类型为薄膜型，安 塞浅油层由于埋藏浅( 1 0 0 0 m 以下) ，成岩作用较弱，孔隙类型以原生粒间孔为主， 西安石油大学硕士学位论文 粒问面孔率8 2 ，占总面孔率的5 7 6 7 3 5 ，其它次生孔隙占1 2 5 1 7 3 。 平均孔隙半径为3 5 t a m ，孔隙度1 6 ，渗透率6 1 2 4 x 1 0 2 t a m 2 ，电阻率1 6 0 m ，原 始含油饱和度5 9 ，地层压力约4 8 m p a 、饱和压力约i m p a ，如表2 1 所示。 表2 - 1 安塞油田储集层矿物成份及孔隙类型表 矿物成份( )胶结物( )孔隙类型( ) 石英类长石类 岩屑类粘土绿泥石方解石浊沸石 总量 原生粒间孔长石溶孔 4 1 94 6 9 1 1 7o 3 74 45 7 o 6 51 2 25 7 6 7 3 51 2 5 - l7 3 区域内长6 层岩性为粉细粒岩屑质长石砂岩，石英含量2 1 5 4 ，长石含量 4 9 7 9 ，岩屑含量6 6 ，胶结物以绿泥石、方解石为主，胶结类型为薄膜孔隙型。 孔隙结构是指储层岩石中孔隙与喉道的几何形态、大小、分布及连通关系。根据铸体 薄片、压汞及扫描电镜资料的分析，长6 储层中的孔隙大小可以分为两类：中型孔( 孔隙 平均直径大于3 9 1 t a m ) ：小型f f l ( 孑l 隙平均直径小于3 9 1 t a m ) 。喉道分为细，微两级，细喉 道半径为o 2 1 2 t a m ，微喉道半径则小于o 2 t a m 。孔喉组合类型主要为中孔细喉型及小 孔细喉型。储层结构参数为：平均孔隙直径4 4 o t a m ，平均喉道半径为0 2 7 o 9 4 t a m ，孔 喉比为2 8 9 1 1 2 5 ，喉道半径分选中等一好。 该区长6 2 油层压汞资料分析，平均均值为1 0 4 7 5 9 ，歪度o 5 8 9 ，分选系数为4 3 2 8 ， 分选极差，平均中值半径0 9 9 0 1 t a m ，排驱压力o 8 0 2 m p a ，最大进汞饱和率8 8 0 0 , 6 ，退汞 效率为2 1 7 。长6 油层为典型的特低渗透率油层。平均孔半径o 3 8 o 9 5 t a m ，中值压力 1 4 5 6 0 7 m p a ，退汞效率仅3 0 3 7 ，非均质性严重，微观均质系数o 1 6 8 0 2 ，特征 结构系数0 1 9 8 0 3 2 5 ，分选系数0 3 o 8 ，说明长6 层在成岩作用下喉道变窄变细，在 高压下进入大孔隙中，汞在减压时被捕集，退汞效率因而变低，从而反映出油层原油难开 发部分所占的比例较大，导致水驱采收率较低。此外从反映孔隙结构特征的其它资料也可 以看出，最小非饱和孔隙体积所占比例较大1 6 - 2 7 ，主要流动孔喉体积相对减小占 3 0 - - 4 1 ，渗透率主要贡献孔喉范围，随着渗透率减小而缩小，因