塔里木油田试油与修井作业中油气层的损害与保护措施

2023-02-17

油 (气) 层保护是一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿于整个油气生产过程中的一项系统工程。储层损害是指油层从钻井到固井、射孔、试油、修井作业及增产措施过程中, 压井液和固体浸入储层, 与储层中的黏土及其他物质发生物理化学作用, 使井筒周围渗透率下降, 油流阻力增加, 油气产量降低;或者在作业过程和增产过程中, 井喷、井壁坍塌等现象及油气井生产过程中由于工作制度不合理等现象, 均会对储层造成损害[1]。

1 油气层伤害机理

油层伤害的定义是:在钻井、完井、采油、增产措施、修井等各种作业时, 在储集层近井地带造成流体 (包括液流、气流或多相流, 也可以在流体中还含有固体颗粒) 产出或注入的自然能力的任何障碍都是地层损害。地层伤害的直观表现是地层渗透性变差, 产量下降。油层伤害的原因是很复杂的, 认识油层伤害需要各学科的知识, 主要有矿物学、岩石学和岩相学、无机和有机化学、胶体和界面化学、热动力学、油层物理学、流体力学、渗流力学以及钻井、采油、修井、增产措施等专业知识。

油气层伤害机理是指在油气井作业中油气层受到损害的原因及物理化学变化过程。其实质就是储层中流体渗流阻力增加, 导致渗透率的下降, 它的后果将会影响到油气井产量, 延误勘探开发进程。

2 油气层产生损害的主要原因

作业过程中可能造成油气层伤害的原因虽然很多, 但主要原因, 概括起来可归纳为如下几点: (1) 外来液体中的固体颗粒和油气层中固有的固体颗粒将油气层的孔隙通道直接堵塞。 (2) 外来液体中的水分引起油气层中黏土矿物的水化和膨胀, 从而减少了油气层的孔隙通道。 (3) 外来液体与地层液体发生物理化学作用, 生成化学沉淀堵塞油气层流通孔道。 (4) 外来液体的侵入造成油气层润湿性的改变, 降低了油、气的相渗透率。无论哪一类伤害, 储层本身的内在条件是主要因素, 当储层不能适应外界条件变化时, 就会导致储层渗透率的降低[2]。

3 井下作业过程中油层保护

3.1 射孔造成的伤害主要是射孔液压差及滤失和孔眼壁压实。

为了消除这种伤害, 目前广泛采用油管传输负压射孔技术, 油管传输负压射孔的优点是: (1) 负压射孔能迅速产生回流, 有利于清洁射孔孔道, 消除碎屑压实带。 (2) 能采用大直径、深穿透、多相位、高孔密的射孔枪与射孔弹, 射孔效率高, 能穿透地层污染带。 (3) 射孔段长, 并可与DST测试工具配套入井, 射孔式一次完成。消除射孔对油层的损害关键是提高射孔质量。

3.2 各种井下作业过程中, 为了防止对油层的伤害, 应选用与油层相配伍的优质压井液。

优质压井液应能减少对油层的伤害, 且对油层渗透率影响不大, 从而达到保护油层的目的。故选择压井液要以油层岩性、矿物成分和岩心流动实验数据为基础, 必须考虑:

(1) 滤液对地层水的敏感性。 (2) 油层中黏土含量和类型及对外来流体的敏感性和敏感程度 (水敏、酸敏、速度敏) 。 (3) 井下温度和压力状况。选择好压井液及入井液体是减少油层污染, 保护油层的关键。所以压井液必须具备以下功能: (1) 与地层岩性相配伍和与地层流体相容, 保持井内稳定。 (2) 密度可调, 以便平衡地层压力。 (3) 在井下温度和压力条件下稳定。 (4) 滤失量少。 (5) 有一定携带固相颗粒的能力[3]。

3.3 酸化对油层的影响。

酸化过程可能引起的油层伤害是酸化后产生的化学沉淀, 堵塞孔道, 为防止油层伤害, 针对其伤害机理, 必须采取相应措施: (1) 进行系统的岩矿分析, 分析岩石的矿物化学成分, 进行岩心失重实验。 (2) 根据岩石特征及失重实验, 选择合理的酸液配方和施工工艺, 对于碳酸盐含量的砂岩地层可先用盐酸预处理, 后土酸酸化, 防止Ca F2沉淀。 (3) 酸液中加入铁离子稳定剂, 防止Fe (OH) 。沉淀。 (4) 施工前彻底清洗配液、储运酸液的池罐和井筒。施工后及时排液, 防止或减少水化硅等胶状物沉淀。

3.4 压裂过程中对油层的伤害有:

(1) 压裂液在油层中滞留产生液堵。 (2) 压裂液残渣对油层造成伤害。 (3) 压裂过程中引起油层黏土矿物的膨胀和颗粒运移。 (4) 压裂液与原油乳化造成堵塞。 (5) 支撑剂破碎率高, 杂质多造成压裂后裂缝导流能力降低[4]。

针对这些伤害油层的因素, 在压裂施工过程必须做到: (1) 配液池罐干净。 (2) 彻底清洗地面管线和井筒。 (3) 使用的各种配液原料质量合格。 (4) 支撑剂符合质量标准。 (5) 严格按照压裂配方配制压井液, 达到设计要求。 (6) 施工后迅速排液[5]。

4 结语

实践证明, 钻井、完井、修井及增产措施的每个施工作业过程, 都有可能对油气层造成人为的损害与污染, 使油气层改变了岩石结构和表面性质, 引起岩石润湿和流体状态的改变, 从而降低井底附近地带油气层的渗透率, 降低油气井的产能。当损害程度严重时, 油气层可能被完全堵死。并且, 如果后一项作业没有搞好油层保护, 就可能使前面各项作业中油层保护工作所获得成效部分或全部丧失。

摘要：在塔里木油田试油与修井作业生产过程中, 保持原有面貌和生产能力, 并采用特殊措施改善生产条件, 恢复或提高油气产能, 才能有效地保护油气层。近年来, 通过理论研究、科学实验和生产实践, 使人们认识到油层保护的重要性和必要性, 它是一项保护油气资源、提高油气产量的重要技术。本文将主要探讨塔里木油田试油与修井作业中油气层的损害与保护措施。

关键词：试油与修井,作业,油气层,损害