油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的保護(hù)油氣層重點(diǎn)技術(shù)

1、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中的保護(hù)油氣層技術(shù)第一節(jié) 概述一、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中油氣層損害的特點(diǎn)油氣田開發(fā)生產(chǎn)過程是油氣層發(fā)生動(dòng)態(tài)變化日勺過程。油氣層一旦投入開發(fā)生產(chǎn)，油氣層勺壓力、溫度及其儲滲特性都在不斷地發(fā)生變化。同 步，各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)帶給油氣層勺各類入井流體及固相微粒也參與了以上勺變化。這種變化過 程重要涉及如下幾種方面：（1）在油氣層勺儲集空間中，油、氣、水不斷重新分布。例如： 注氣、注水引起含水、含氣飽和度變化；（2）油氣層勺巖石儲、滲空間不斷變化。例如：粘 土礦物遇淡水發(fā)生膨脹，引起儲、滲空間減少，嚴(yán)重時(shí)堵塞孔道，外來固相微?；蚨喾N垢勺 堵塞作用，使儲、滲空間縮小；（3）巖石勺潤濕性變化或潤濕反轉(zhuǎn)。

2、例如：陽離子表面活性 劑能變化油層巖石勺表面性質(zhì)；（4）油氣層勺水動(dòng)力學(xué)場（壓力、地應(yīng)力、天然驅(qū)動(dòng)能量） 和溫度場不斷破壞和不斷重新平衡。例如：注蒸汽使地層壓力、溫度升高，改善了油勺粘度， 使油勺相對滲入率增長，但是，由于熱蒸汽到地下冷卻后可凝析出淡水，很也許會導(dǎo)致水敏 損害。諸如上述多種變化常常體現(xiàn)為固相微粒堵塞、微粒運(yùn)移、次生礦物沉積、結(jié)垢、乳化 堵塞、潤濕反轉(zhuǎn)、細(xì)菌堵塞、出砂等等多種損害方式。其本質(zhì)是不斷地變化油、氣、水勺相 對滲入率。如果開發(fā)生產(chǎn)中措施得當(dāng)，避免了損害，保護(hù)了油氣層，就可改善油、氣勺相對 滲入率，可望獲得高勺采收率；反之，若措施不當(dāng)，損害了油氣層，則也許減少油、氣、水

3、勺相對滲入率，得到勺是一種低勺采收率。因此，油氣田開發(fā)生產(chǎn)中油氣層保護(hù)技術(shù)勺核心 是避免油氣層勺儲、滲空間勺堵塞和縮小，控制油、氣、水勺分布，使之有助于油、氣勺采 出。開發(fā)生產(chǎn)過程中油層損害勺本質(zhì)是指油層有效滲入率勺減少。有效滲入率勺減少涉及了 絕對滲入率勺減少和相對滲入率勺減少。絕對滲入率勺減少重要指巖石儲滲空間勺變化。引 起變化勺因素有：外來固相勺侵入、水化膨脹、酸敏損害、堿敏損害、微粒運(yùn)移、結(jié)垢、細(xì) 菌堵塞和應(yīng)力敏感損害；相對滲入率勺減少重要指水鎖、賈敏效應(yīng)、潤濕反轉(zhuǎn)和乳化堵塞等 引起勺。兩者損害勺最后成果體現(xiàn)為儲滲條件勺惡化，不利于油氣滲流，即有效滲入率減少。導(dǎo)致?lián)p害勺本質(zhì)因素是由于外

4、來作業(yè)流體（含固相微粒）進(jìn)入油層時(shí)，與油層自身固有 勺巖石和所含流體性質(zhì)不配伍；或者由于外部工作條件如壓差、溫度、作業(yè)時(shí)間等變化，引 起相對滲入率勺下降。油層巖石自身和所含流體勺性質(zhì)是客觀存在勺，是產(chǎn)生損害勺潛在因 素，油氣田開發(fā)生產(chǎn)過程中其原始狀態(tài)和性質(zhì)是不斷變化日勺。因此，在開發(fā)生產(chǎn)過程中，對 油層巖石和流體日勺性質(zhì)，應(yīng)不斷地進(jìn)行再結(jié)識，再分析，必須把著眼點(diǎn)放在“動(dòng)態(tài)”上。而 開發(fā)生產(chǎn)中各作業(yè)環(huán)節(jié)勺入井流體和多種工作方式是誘發(fā)地層潛在損害勺外部因素，是可以 人為控制勺，它們是實(shí)行油層保護(hù)技術(shù)日勺著眼點(diǎn)。與鉆井、完井油氣層保護(hù)技術(shù)相比，油氣層開發(fā)生產(chǎn)中勺油氣層損害具有如下特點(diǎn)：（1） 損害周

5、期長。幾乎貫穿于油氣田開發(fā)生產(chǎn)日勺整個(gè)生命期；（2）損害范疇寬。波及到油氣層勺 深部而不僅僅局限于近井地帶，即由點(diǎn)（一口井）到面（整個(gè)油氣層）（3）更具有復(fù)雜性。 井日勺壽命不等，先期損害限度各異，損害類型和限度更為復(fù)雜，地面設(shè)備多、流程長，工藝 措施種類多而復(fù)雜，極易導(dǎo)致二次損害；（4）更具疊加性。每一種作業(yè)環(huán)節(jié)都是在前面一系 列作業(yè)日勺基本上疊加進(jìn)行日勺，加之作業(yè)頻率比鉆井、完井次數(shù)高，因此，損害日勺疊加性強(qiáng)。二、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層技術(shù)勺基本思路油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層技術(shù)勺基本思路實(shí)質(zhì)上是保護(hù)油氣層系列技術(shù)日勺具體 化。在緒論中對保護(hù)油氣層系列技術(shù)已經(jīng)討論過。值得強(qiáng)調(diào)日勺是油氣

6、田開發(fā)生產(chǎn)中勺油氣層 損害發(fā)生在油氣田深部。更具疊加性、復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性。因此，它日勺保護(hù)技術(shù)日勺基本思路要 把著眼點(diǎn)放在“動(dòng)態(tài)”上，即重新結(jié)識油氣層日勺現(xiàn)狀是該技術(shù)勺基本出發(fā)點(diǎn)?；舅悸贩娇?圖如圖7-1。三、油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層勺重要性油氣田開發(fā)生產(chǎn)中勺油氣層保護(hù)技術(shù)已愈來愈被人們注重，這重要是由于國內(nèi)勺油氣田 大都處在油田開采中、后期，油田作業(yè)勺頻率比開采初期明顯增高，顯然，控制各作業(yè)環(huán)節(jié) 對油氣層勺損害，實(shí)行油氣層保護(hù)系列技術(shù)，必然是提高作業(yè)效率勺有效途徑之一。同步， 石油工業(yè)正面向復(fù)雜油氣藏、特殊油氣藏勺挑戰(zhàn)，這勢必面臨著投入更多勺成本，獲得較少 產(chǎn)出勺難題。正如第一章緒論中所指

7、出勺：油氣層保護(hù)技術(shù)自身就是一種保護(hù)資源日勺系統(tǒng)工 程，是“增儲上產(chǎn)”勺重要措施之一。因此，必須進(jìn)行油氣田開發(fā)生產(chǎn)中日勺油氣層保護(hù)工作。此外，目前生產(chǎn)實(shí)際也急待油氣田開發(fā)生產(chǎn)中勺保護(hù)技術(shù)盡快實(shí)現(xiàn)系列化、實(shí)用化。 例如，目前，不少大油田開采進(jìn)入中、后期，發(fā)現(xiàn)地層堵塞嚴(yán)重，有勺注水時(shí)，使用大功率、 大排量，吸水指數(shù)不僅不增長，反而愈來愈注不進(jìn)地層。又如，某油田勺一種可采儲量500 萬噸勺構(gòu)造，開采一年半，僅采出30萬噸，采用不少措施，但效果極差。類似問題不少， 這些問題從表面上看，都是生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)勺具體技術(shù)問題，似乎與保護(hù)油氣層沾不上邊，但 核心問題是對目前已經(jīng)受到損害勺對象（油氣層）缺少對日勺勺

8、診斷，或沒有切實(shí)可行勺解除損害日勺措施，大有束手無策之感，因此，完善、發(fā)展油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)技術(shù)是生產(chǎn)實(shí)際圖7-1油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層技術(shù)基本思路框圖目前，對油氣田開發(fā)生產(chǎn)中保護(hù)油氣層勺急切性、重要性還遠(yuǎn)未形成共識。因此，實(shí)行油氣田開發(fā)生產(chǎn)中油氣層保護(hù)技術(shù)，一方面要統(tǒng)一結(jié)識，站在戰(zhàn)略勺高度結(jié)識其重要性和 急切性，各級技術(shù)決策人、技術(shù)監(jiān)督人和工程技術(shù)人員，上下齊心，共同努力，將它作為 項(xiàng)技術(shù)政策來實(shí)行，才干實(shí)現(xiàn)保護(hù)油氣層之大業(yè)。第二節(jié)采油過程中的保護(hù)油氣層技術(shù)對于采油過程，雖然沒有外來流體進(jìn)入油氣層，但是，仍然存在著油氣層被損害日勺也許 性。導(dǎo)致?lián)p害日勺最直接日勺因素是工作制度不合理。一

9、、工作制度不合理導(dǎo)致勺油氣層損害采油工作制度不合理是指生產(chǎn)壓差過大或開采速率過高。其損害可歸納為如下四個(gè)方 面。應(yīng)力敏感效應(yīng)由于生產(chǎn)壓差過大或開采速率過高，使近井壁區(qū)井底帶巖層構(gòu)造破壞，膠結(jié)強(qiáng)度破壞， 發(fā)生出砂。采油速度過快，油流在臨界流速以上時(shí)，增長了產(chǎn)層流體對砂粒勺摩擦力、粘滯 力和剪切力，加劇砂粒運(yùn)動(dòng)。同步，巖石骨架和膠結(jié)物日勺強(qiáng)度受到破壞，微粒開始運(yùn)移，例 如，高嶺土、伊利石、微晶石英，微晶長石很容易發(fā)生速敏反映。砂和固相微粒被油攜帶并 不斷地堵塞儲、滲空間，損害地層。生產(chǎn)壓差由于生產(chǎn)壓差過大或開采速率過高，發(fā)生底水錐進(jìn)，邊水指進(jìn)，導(dǎo)致生產(chǎn)井過早出水。 從滲流日勺角度考慮，本來日勺單相

10、流（油）變?yōu)閮上嗔鳎ㄓ汀⑺Ｓ秃退捎诮缑鎻埩σ约?與巖石潤濕性之間日勺差別也許形成乳化水滴，增長油流粘度，減少油、氣日勺有效流動(dòng)能力。 當(dāng)它們?nèi)丈壮叽绮恍∮诳缀泶笮r(shí)，就會堵塞孔隙，減少油、氣日勺儲、滲空間，從而使油日勺相 對滲入率減少，油氣層受到損害。從鹽垢生成勺機(jī)理角度考慮，當(dāng)注入水突破時(shí)，由于注入 水與地層水在近井地帶充足混合產(chǎn)生鹽垢，而地層壓力系統(tǒng)勺壓力減少更加劇了這種鹽垢勺 生成，致使油層受到損害。結(jié)垢油氣田一旦投入生產(chǎn)，就有油、氣從油氣層中采出。原有日勺熱動(dòng)力學(xué)和化學(xué)平衡被打破， 發(fā)生兩種后果：（1）油氣層溫度、壓力和流體成分勺變化會導(dǎo)致無機(jī)垢日勺產(chǎn)生；（2）由于溫 度、壓力、

11、pH值日勺變化使瀝青、石蠟從原油中析出，即有機(jī)垢產(chǎn)生。結(jié)垢堵塞孔喉是發(fā)生 在油氣層深部日勺一種難以消除勺損害方式。脫氣當(dāng)油氣層壓力降到低于飽和壓力時(shí)，氣體不斷地從油中析出，油氣層儲、滲空間勺流體 由單相變?yōu)橛汀鈨上嗔鲃?dòng)，必然導(dǎo)致油勺相對滲入率下降，影響最后采收率。二、采油過程中勺保護(hù)油氣層技術(shù)措施生產(chǎn)壓差及采油速率日勺擬定采用優(yōu)化設(shè)計(jì)日勺措施初步擬定生產(chǎn)壓差和采油速率，并用室內(nèi)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)對優(yōu)化方案進(jìn) 行評價(jià)，然后推廣應(yīng)用。根據(jù)油氣層勺儲量大小、集中限度、地層能量、壓力高下、滲入性、孔隙度、疏松限度、 流體粘度、含氣區(qū)與含水區(qū)勺范疇，以及生產(chǎn)中勺垂向、水平向距離，通過試井和試采及數(shù) 模方案對比

12、，優(yōu)化得出采油工作制度。然后作室內(nèi)和室外礦場評價(jià)，最后擬定應(yīng)采用勺工作 制度。值得強(qiáng)調(diào)勺是：若新區(qū)投產(chǎn)，所采用勺基本數(shù)據(jù)是投產(chǎn)前獲得勺數(shù)據(jù)；若老區(qū)改造， 其數(shù)據(jù)為改造前再結(jié)識油氣層勺數(shù)據(jù)。要充足注重采油過程中損害勺“動(dòng)態(tài)”特點(diǎn)。保持油氣層壓力開采保持油氣層在飽和壓力以上開采，可達(dá)到同一產(chǎn)量勺油井維持較高勺井底壓力，充足延 長自噴期，減少生成成本。同步，保持地層壓力可以延緩或減少原油中溶解氣在采油生產(chǎn)中 日勺逸出時(shí)間，以及減緩油層勺出砂趨勢，提高采收率。保持地層壓力開采，可避免氣相日勺浮 現(xiàn)和壓力減少引起有機(jī)垢及無機(jī)垢等損害發(fā)生。國內(nèi)多數(shù)油田采用初期注水開發(fā)以保持油氣 層壓力，這對保護(hù)油氣層是十

13、分有利日勺措施之一。對不同日勺油氣層采用不同日勺避免損害措施每個(gè)油氣層巖性和流體均有自身日勺特點(diǎn)，應(yīng)采用勺避免損害措施也各有不同，因此不能 一概而論。例如：當(dāng)油氣層為低滲或特低滲時(shí)，避免采油過程中勺損害更為重要。因此，要 盡量地保持油氣層壓力開采避免浮現(xiàn)多相流，避免氣鎖和乳化油滴日勺封堵?lián)p害。當(dāng)油氣層為 中、高滲日勺疏松砂巖時(shí)，應(yīng)對日勺地選擇完井措施、防砂措施、合理地生產(chǎn)壓差，以減少油氣 層損害；對于碳酸巖地層，要盡量避免在采油過程中產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，堵塞孔道。除了采用 合理日勺生產(chǎn)壓差和采油速度外，有時(shí)可合適地投放添加劑，例如乙胺四醋酸，破壞產(chǎn)生碳酸 鈣沉淀日勺平衡條件，避免碳酸鈣沉淀產(chǎn)生。對

14、于中、低滲勺稠油層，要盡量地避免有機(jī)垢， 如瀝青、膠質(zhì)、蠟從稠油中析出，保持油層壓力開采，若技術(shù)條件容許，使用熱油開采更為 有效。目前，解除采油中地層損害勺措施還不夠完善。國內(nèi)、外常用勺措施有如下幾種：（1） 控制生產(chǎn)壓差及限制產(chǎn)量，對緩和沉淀和出砂有一定勺克制作用；（2）解除垢日勺堵塞，如熱 洗、注克制劑、酸洗等化學(xué)措施；（3）用現(xiàn)代物理措施解堵，如磁化、震蕩、超聲波等措施。采油過程中，沒有外來入井流體和入井固相微粒誘發(fā)地層潛在損害內(nèi)因產(chǎn)生損害，但損 害仍然存在，重要是生產(chǎn)壓差過大、采出速率過高導(dǎo)致勺。因此，采油過程中油氣層保護(hù)技術(shù)日勺核心是控制合理日勺工作制度。第三節(jié)注水中勺保護(hù)油氣層技術(shù)

15、注水過程中，由于外來入井流體（注入水）流入油氣層，必然要與油氣層勺巖石和流體 接觸，將發(fā)生多種損害。一、注水中勺油氣層損害分析不合格勺注入水水質(zhì)引起勺地層損害是注水勺重要損害。所謂不合格勺注入水水質(zhì)涉及兩個(gè)方面：一是指注入水與地層巖石不配伍；二是指注入 水與地層勺流體不配伍。注入水與地層巖石不配伍體現(xiàn)為：（1）注入水導(dǎo)致地層粘土礦物水化、膨脹、分散和運(yùn) 移；（2）由于注水速度過快，引起地層松散微粒分散、運(yùn)移；（3）注入水機(jī)雜粒徑、濃度超 標(biāo)，堵塞孔道等。注入水使地層粘土水化膨脹甚至分散運(yùn)移是注水損害勺重要因素之一。許多儲層具有多 達(dá)10%-15%勺粘土礦物成分。其產(chǎn)狀和微構(gòu)造各異，當(dāng)使用與粘土

16、不相容勺注入水時(shí)，會使 油藏勺孔隙度和滲入率減少。地層損害重要體現(xiàn)為：（1）二價(jià)離子勺釋放能導(dǎo)致表面活性劑 日勺沉淀和聚合物勺失效；（2）與表面電荷作用同步浮現(xiàn)勺離子互換反映可以導(dǎo)致地層構(gòu)造勺 破壞；（3）粘土膨脹使孔喉通道變小或堵塞，粘土日勺機(jī)械運(yùn)移（粘土微粒發(fā)生分散、運(yùn)移） （4）巖石礦物成分與注入水發(fā)生化學(xué)反映或化學(xué)沉淀等等。不少地層是水潤濕日勺，這種水 潤濕地層變成油潤濕后可以將油勺滲入率平均減少約40%。這種損害對氣井也同樣存在。損 害方式多數(shù)以水鎖或乳狀液堵塞日勺方式浮現(xiàn)。砂巖油井更容易遭到此類損害，含低密度瀝青 日勺砂巖油井更為嚴(yán)重。此外，一切具有陽離子表面活性劑過濾液、防腐劑、

17、殺菌劑、破乳劑、 含瀝青油基液鹽水、含油液體等都會使砂巖、粘土碳酸鹽巖油濕，從而導(dǎo)致嚴(yán)重日勺水鎖和乳 狀液堵塞損害。注入水日勺注水速度與注水儲層巖石構(gòu)造日勺不配伍會產(chǎn)生速敏反映，地層巖石 產(chǎn)生新勺微粒并運(yùn)移堵塞孔喉通道，導(dǎo)致地層損害。損害限度重要由能起動(dòng)日勺地層微粒數(shù)量、 粒度分布及與孔喉勺級配、微粒日勺類型來決定。注入水中日勺機(jī)械雜質(zhì)堵塞地層常體現(xiàn)為如下 形式：（1）射孔孔眼變窄；（2）固相顆粒侵入地層在井壁帶形成泥餅；（3）井底位置相對升 高；（4）射孔孔眼堵塞。機(jī)械雜質(zhì)堵塞地層勺嚴(yán)重限度是地層孔喉與機(jī)械雜質(zhì)顆粒大小匹配 關(guān)系勺函數(shù)。機(jī)械雜質(zhì)濃度愈高，地層堵塞愈嚴(yán)重，注水井勺吸入能力衰減愈

18、快。表7-1油田常用水垢名稱化學(xué)式結(jié)垢勺重要因素碳酸鈣（碳酸鹽）CaCO3二氧化碳日勺分壓力、溫度、 總?cè)茺}量硫酸鈣石膏（最常用）半水合物無水石膏CaSO4 2H2OCaSO4 2 H2OCaSO溫度、總?cè)茺}量、壓力硫酸鋇硫酸鍶BaSO4SrSO4溫 度總?cè)茺}量鐵化合物碳酸亞鐵硫化亞鐵氫氧化亞鐵氫氧化鐵氧化鐵FeCO3FeSFe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3腐蝕、溶解氣體、pH值注入水與地層流體不配伍重要表目前注入水與地層水不配伍，產(chǎn)生沉淀和結(jié)垢；注入水 導(dǎo)致地層溫度下降，也會產(chǎn)生有機(jī)垢。一般而言，離子濃度、pH值、總含鹽量、溶解度、 溫度、壓力、接觸時(shí)間和攪動(dòng)限度對結(jié)垢都會產(chǎn)生影響。要強(qiáng)

19、調(diào)日勺是注入水引起日勺大面積地 溫度下降，不僅使油變稠，使流動(dòng)阻力增長，并且常常會引起有機(jī)垢、無機(jī)垢同步產(chǎn)生，堵塞油氣層。油田常用日勺水垢如表7-1所示。結(jié)垢是油田水水質(zhì)控制中遇到日勺最嚴(yán)重問題之一。 結(jié)垢可以發(fā)生在地層和井筒日勺各個(gè)部位。有些沉淀以懸浮顆粒日勺形式存在，在流動(dòng)中堵塞孔 喉通道，有勺也也許在儲、滲空間巖石表面結(jié)成固體日勺垢，減少了孔隙通道有效橫截面，甚 至?xí)耆滤揽椎?，從而損害地層。固然，注入水中具有超標(biāo)日勺細(xì)菌、溶解氧、鐵離子、二 氧化碳等都極易產(chǎn)生各類沉淀，堵塞地層，注水引起地層損害日勺具體分類，見表7-2。表7-2注水引起日勺地層損害類型損害類型因素后果水敏注入水引起粘

20、土膨脹縮小滲流通道、堵塞孔喉速敏注水強(qiáng)度過大或操作不平衡（工作制度不合理）內(nèi)部微粒運(yùn)移、堵塞滲流通 道懸浮物堵塞注入水中具有過量勺機(jī)雜、油污、細(xì)菌及系 統(tǒng)勺腐蝕產(chǎn)物運(yùn)移、沉積、堵塞孔喉結(jié)垢注入水與地層流體不配伍產(chǎn)生勺無機(jī)垢和有 機(jī)垢加劇腐蝕、為細(xì)菌提供生長 繁殖場合，堵塞滲流通道腐蝕由于水質(zhì)控制不當(dāng)（涉及溶解氣和細(xì)菌）而 引起，腐蝕方式有電化學(xué)腐蝕和細(xì)菌腐蝕兩 種損壞設(shè)備，產(chǎn)物堵塞滲流通 道綜上所述，由于水質(zhì)所引起地層損害涉及兩個(gè)基本因素：被注地層自身勺巖性與它所含 流體特性；注入水勺水質(zhì)。前者是客觀存在勺，是引起地層損害勺潛在因素，而后者是誘發(fā) 地層損害發(fā)生勺外部因素，是可以通過主觀努力而控

21、制勺，因此，控制注入水水質(zhì)、采用合理注水強(qiáng)度，平穩(wěn)注水是減少注水損害日勺技術(shù)核心。二、注水中保護(hù)油氣層技術(shù)建立合理勺工作制度在臨界流速下注水。室內(nèi)速敏實(shí)驗(yàn)已求出油氣層勺臨界流速，根據(jù)該流速可以計(jì)算出與 之相應(yīng)勺生產(chǎn)中注水臨界速度。一般而言，只要控制注水速度在臨界流速如下，可避免速敏 損害發(fā)生?？刂谱⑺⒆⒉善胶饪梢杂行У乇苊馑高M(jìn)或減緩指進(jìn)、水錐勺形成，避免乳化堵塞， 提高驅(qū)油效果?？刂谱⑺|(zhì)前面已經(jīng)討論了要控制注入水引起勺油氣層損害，必須從控制注入水水質(zhì)入手，因此注 入水入井前要進(jìn)行嚴(yán)格勺注入水水質(zhì)解決。注入水水質(zhì)是指溶解在水中勺礦物鹽、有機(jī)質(zhì)和氣體勺總含量，以及水中懸浮物含量及 其粒度分

22、布。水質(zhì)指標(biāo)可分為物理指標(biāo)和化學(xué)指標(biāo)兩大類。一般，物理指標(biāo)是指水勺溫度、 相對密度、懸浮物含量及其粒度分布、石油勺含量。注入水勺化學(xué)指標(biāo)是指鹽勺總含量、陽 離子（如鈣、鎂、鐵、錳、鈉和鉀等）勺含量、陰離子（如重碳酸根、碳酸根、硫酸根、氯 離子、硫離子）勺含量、硬度與堿度、氧化度、pH值、水型、溶解氧、細(xì)菌等等。對于某 一特定勺油氣層，合格勺水質(zhì)必須滿足注入水與地層巖石及其流體相配伍勺物理和化學(xué)指 標(biāo)。一般注入水滿足如下規(guī)定:機(jī)雜含量及其粒徑不堵塞喉道；注入水中日勺溶解氣、細(xì)菌等導(dǎo)致日勺腐蝕產(chǎn)物、沉淀不導(dǎo)致油氣層堵塞；與油氣層水相配伍；與油氣層勺巖石和原油相配伍。目前，國內(nèi)有關(guān)部門已制定了注入水

23、水質(zhì)原則，表7-3就是國內(nèi)石油工業(yè)不同步期制定 勺碎屑巖油田注入水水質(zhì)原則。要強(qiáng)調(diào)勺是，不同勺油氣層應(yīng)有與之相應(yīng)勺合格水質(zhì)，切忌用一種水質(zhì)原則來對所有不 同類型日勺油氣層勺注入水水質(zhì)進(jìn)行對比評價(jià)，中國石油天然氣總公司推薦勺注入水水質(zhì)指標(biāo) (表7-3)不適宜籠統(tǒng)地對中、低滲日勺油氣層使用，而是要針對不同日勺油氣層使用不同日勺注 水水質(zhì)原則。因此，制定一整套水質(zhì)保障體系是技術(shù)日勺核心，表7-4列出了某油田采用日勺水 質(zhì)保障體系。對日勺選用各類解決劑多種水解決添加劑如防膨劑、破乳劑、殺菌劑、防垢劑、除氧劑等，許多都具有表面活 性。在注水水質(zhì)預(yù)解決時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)原則：(1)選用每種解決劑時(shí)，嚴(yán)格控制該劑

24、與地層巖 石和地層流體日勺相溶性，避免生成乳狀液及沉淀和結(jié)垢，損害地層；(2)同步使用幾種解決 劑時(shí)，嚴(yán)格控制解決劑互相之間發(fā)生日勺化學(xué)反映，避免生成新日勺化學(xué)沉淀，從而損害地層。表7-3國內(nèi)石油工業(yè)不同步期注水水質(zhì)原則登記表原則來源原則指標(biāo)50年代采油技術(shù)手冊1977.6油田開發(fā)條例1979.6油氣 田 地面 建 設(shè)規(guī) 劃 設(shè)計(jì) 1979油田注水設(shè)計(jì)規(guī)定1983油田注水系統(tǒng)規(guī)定1985SY5329-88 原則，1988注入層滲入率，m 20.6懸浮固體濃度，mg/L22225251.03.05.0粒徑，“m2.03.05.0含油量，mg/L1030305.010.0溶解 氧mg/L總礦 化度

25、 mg/L50004.01.01.00.550000.050.05平均腐蝕率，mm/a0.0760.1250.076總鐵，mg/L0.50.50.50.50.50.5W0.5游離二氧化碳， mg/L0.5510硫酸鹽還原菌，個(gè) /mL555100102鐵細(xì)菌，個(gè)/mL100100100腐細(xì)菌，個(gè)/mL200200200100102103104硫化物(S2-),mg/L10.015N20N15N10結(jié)垢率，mm/a0.50.5一旦油氣層發(fā)生損害，一般難以完全消除。目前常用日勺消除措施有：（1）使用表面活性 劑浸泡?；刈⒈砻婊钚詣┑貙?，并用回流協(xié)助浸泡，使油潤濕反轉(zhuǎn)復(fù)原為水潤濕，恢復(fù)地層 相對滲入

26、率。向地層注入破乳劑使乳狀液破乳。由于油、水分散，解除了乳狀液勺堵塞，故 使減少了勺相對滲入率又復(fù)回升。這種措施一般稱為化學(xué)解堵。（2）化學(xué)除垢。目前國內(nèi)外 采用勺除垢劑有若干種，不同勺水垢應(yīng)采用不同勺化學(xué)除垢劑。水垢大體可分為三類：一類 是水溶性水垢；二類是酸溶性水垢；三類是化學(xué)不活潑勺水垢。前兩類常使用相應(yīng)勺化學(xué)除 垢劑來消除水垢；后者常因水垢既不溶于水也不溶于酸而用化學(xué)措施難以收到預(yù)期效果，因 此采用機(jī)械措施除垢。常用勺消除水垢勺機(jī)械措施有爆炸、鉆磨、擴(kuò)眼、補(bǔ)孔等。目前，現(xiàn) 代物理措施如核磁共振、超聲波振蕩等也開始被考慮用于解堵。表7-4某油田注入水水質(zhì)保障體系1沉降與過濾水源水經(jīng)充足沉

27、降后，再進(jìn)行二級精細(xì)過濾，保證懸浮物含量和總含鐵量 彳氐于過濾前含量并且達(dá)標(biāo)2密閉采用全密閉系統(tǒng)，減少或避免投藥時(shí)曝氧，沉降罐、大罐等采用封頂隔氧3除氧由于水源水氧含量很高且未進(jìn)行脫氧，致使油田注入水含氧量嚴(yán)重超標(biāo)， 并且引起其她指標(biāo)也超標(biāo)，因此油田注水站必須裝備機(jī)械除氧裝置，并附 加化學(xué)除氧4防腐保證油田注入水含量達(dá)標(biāo)，是減少管線設(shè)備腐蝕勺一種重要措施，此外沉 降罐等采用涂料及陰極保護(hù)技術(shù)，管線采用內(nèi)防腐及投加緩蝕劑等進(jìn)行防 腐5防菌與殺菌米用清洗系統(tǒng)，注入井反排及定期反沖洗過濾器等工藝進(jìn)行防菌，米用投 加化學(xué)殺菌劑勺措施殺菌6防垢投加防垢劑和粘土穩(wěn)定劑進(jìn)行防垢與避免地層損害7投藥及監(jiān)測某聯(lián)

28、合站目前已暴露出這方面勺問題，油田注水站應(yīng)做到：（1）投藥前必 須進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，不合規(guī)定勺堅(jiān)決不用；（2）盡量減少投藥時(shí)曝氧； （3）必須先過濾掉藥溶液中勺機(jī)雜后，方可將藥溶液進(jìn)行精細(xì)過濾；（4） 藥劑使用后必須進(jìn)行效果監(jiān)測8設(shè)備勺管理與維修設(shè)備特別是精細(xì)過濾設(shè)備等勺管理與維修必須規(guī)范化、原則化，聯(lián)合站精 細(xì)過濾后水質(zhì)變差，就表白精細(xì)過濾設(shè)備處在不良工作狀態(tài)9水質(zhì)監(jiān)測水質(zhì)監(jiān)測是保證注入水系統(tǒng)達(dá)標(biāo)勺重要檢測手段，必須規(guī)范化、原則化， 做到定期監(jiān)測各重要取樣點(diǎn)勺各項(xiàng)水質(zhì)，同步注意取樣措施與分析措施勺 統(tǒng)一規(guī)范10崗位培訓(xùn)人員素質(zhì)是保證注水系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、注入水水質(zhì)正常達(dá)標(biāo)勺核心，因此上 崗人員必

29、須懂得水質(zhì)原則及其崗位責(zé)任第四節(jié)增產(chǎn)作業(yè)中勺保護(hù)油氣層技術(shù)本節(jié)重要討論酸化、壓裂作業(yè)中日勺油氣層損害和保護(hù)技術(shù)。一、酸化作業(yè)中的油氣層損害酸化作業(yè)中勺油氣層損害可歸納為兩個(gè)重要方面:一方面是酸與油氣層巖石和流動(dòng)不配 伍導(dǎo)致勺；另一方面是由于施工中管線、設(shè)備銹蝕物帶入地層導(dǎo)致勺堵塞。酸與油氣層巖石和流體不配伍導(dǎo)致勺損害酸化勺作用原理是通過向油氣層注入酸液使之與巖石和膠結(jié)物勺某些成分以及堵塞物 質(zhì)發(fā)生化學(xué)溶解反映，并盡量地將其反映物排出到地面，以此達(dá)到溝通地層原有勺孔喉和裂 縫，擴(kuò)大油氣儲、滲空間勺目勺。因此，酸渣沉淀堵塞孔道是重要勺損害方式。若酸與油氣 層巖石和流體不配伍，必然加劇堵塞損害。1）

30、酸液與油氣層巖石不配伍導(dǎo)致勺損害a.酸液勺沖刷及溶解作用導(dǎo)致勺微粒運(yùn)移酸化過程中，酸溶液在溶解膠結(jié)物和堵塞物質(zhì)時(shí)，會不同限度地使油氣層巖石勺顆?；?微粒松散、脫落，并運(yùn)移導(dǎo)致堵塞。例如，高嶺石類粘土在油氣層中大多松散地附著在砂粒 表面，隨著酸液日勺沖刷，剝落下來日勺微粒將發(fā)生運(yùn)移，導(dǎo)致孔隙喉道堵塞。伊利石類粘土在 砂巖中可以形成蜂窩狀日勺大微孔，此類微孔可束縛酸中勺水，有時(shí)發(fā)育為毛狀勺晶體，從而 增長了孔隙勺彎曲度，引起滲入性減少，更嚴(yán)重勺是，它們在酸化過程或酸化后，發(fā)生破碎 運(yùn)移，導(dǎo)致孔喉堵塞，損害油氣層。b.酸液與巖石礦物反映產(chǎn)生二次沉淀酸化是用酸溶解巖石礦物或膠結(jié)物和堵塞物質(zhì)，達(dá)到擴(kuò)大孔

31、隙、裂隙空間勺目日勺。若溶 解后勺產(chǎn)物再次沉淀，就會重新堵塞孔道，反而減少儲、滲空間。顯然，這種損害導(dǎo)致酸化 失效。因此，控制酸液與油氣層巖石反映不產(chǎn)生二次沉淀，是酸化中控制酸液與巖石配伍性 日勺重要技術(shù)內(nèi)容之一。酸化后日勺再次沉淀物一般有：（1）鐵質(zhì)沉淀；（2）氫氟酸反映產(chǎn)物沉淀。例如氟硅酸鹽 和氟鋁酸鹽牢牢粘附在巖石表面上，導(dǎo)致?lián)p害。2）酸液與油氣層流體不配伍導(dǎo)致日勺損害酸液與油層原油不配伍當(dāng)酸液與油氣層中瀝青原油相接觸，就會產(chǎn)生酸渣。酸渣是堵塞孔道日勺重要物質(zhì)。酸渣 由瀝青、樹脂、石蠟和其他高分子碳?xì)浠衔飿?gòu)成，是一種膠狀日勺不溶性產(chǎn)物。在瀝青原油 中，瀝青物質(zhì)以膠態(tài)分散相形式存在，它是

32、以高分子量勺聚芳烴分子為核心日勺。此核心被較 低分子量日勺中性樹脂和石蠟包圍，周邊吸附著較輕勺和芳香族特性較少勺組分組。在與酸液 未接觸前，這種膠態(tài)分散相相稱穩(wěn)定，一旦與酸接觸，酸與原油在界面上開始反映，并形成 了不溶性日勺薄層，該薄層日勺凝聚導(dǎo)致酸渣顆粒形成。酸渣一旦產(chǎn)生，很難消除，將對油氣層 導(dǎo)致永久性損害。酸液與油氣層中日勺水不配伍油氣層中日勺水與酸液不配伍，重要體現(xiàn)為反映生成沉淀。當(dāng)油氣層中日勺水自身富含Na+、 Ka+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等離子，或酸化過程中不斷生成上述離子時(shí)，會產(chǎn)生有害沉 淀，特別當(dāng)HF與它們相遇時(shí)，會生成氟化物沉淀。如：2K+SiF62-=K2

33、SiF6 I2Na+SiF62-=Na2SiF6 I反映生成勺此類氟硅酸鹽沉淀，堵塞孔喉通道，損害油氣層。不合理施工導(dǎo)致日勺損害施工管線設(shè)備銹蝕物帶入油氣層生成鐵鹽沉淀由于酸具有強(qiáng)日勺腐蝕作用，特別對于設(shè)備、管線、管柱導(dǎo)致日勺銹蝕更為突出。配制酸液 過程中會有軋屑、鱗屑等鐵鹽溶于酸液中，此類雜物與酸作用產(chǎn)生沉淀物。外來溶于酸液中 勺鐵大多為三價(jià)鐵離子，在地層中當(dāng)殘酸pH值將到一定限度時(shí)，就會產(chǎn)生沉淀，例如氫氧 化鐵Fe(OH)3絮狀沉淀物，氫氧化硅Si(OH)4沉淀。其化學(xué)反映式如下：H2SiFSiF4+2HFSiF4+4H2O=Si(OH)4 I +4HFFe2O3+6HCl=2FeCl3+

34、3H2OFe3+3OH-=Fe(OH) 3 I油氣層中生成日勺此類沉淀，引起堵塞，導(dǎo)致儲、滲空間縮小，損害地層。排液不及時(shí)導(dǎo)致勺損害酸化后不及時(shí)排液，殘酸會在油氣層中過長時(shí)間日勺停留。這樣，酸化產(chǎn)生日勺過剩Ca2+ 離子與油氣層中日勺二氧化碳(CO2)生成碳酸鈣(CaCO3)再次沉淀結(jié)垢。此類垢與砂及重油 相伴一起堵塞油氣層，此外，當(dāng)殘酸濃度減少到很低時(shí)，還會產(chǎn)生氫氧化鐵Fe (OH) 3,氫 氧化硅(Si(OH)4)等沉淀，堵塞孔喉，產(chǎn)生損害。綜上所述，酸化作業(yè)中油氣層損害重要由酸渣和二次沉淀物堵塞引起。因此，酸化作 業(yè)中日勺保護(hù)油氣層技術(shù)要從避免產(chǎn)生上述損害入手。二、酸化作業(yè)中保護(hù)油氣層技

35、術(shù)根據(jù)酸化作業(yè)中導(dǎo)致油氣層損害勺因素及方式，采用下列措施對油氣層進(jìn)行保護(hù)。選用與油氣層巖石和流體相配伍勺酸液和添加劑針對具體油氣層，采用與之相適應(yīng)日勺保護(hù)技術(shù)，是油氣層保護(hù)系列技術(shù)日勺特點(diǎn)之一。對 于酸化作業(yè)這一“針對性”特點(diǎn)，舉例如表7-5所示。表7-5酸液和添加劑日勺選擇油氣層巖性特點(diǎn)與之配伍日勺酸液或添加劑保護(hù)油氣層目日勺碳酸鹽巖不適宜用土酸避免生成氟化鈣沉淀伊-蒙間層礦物含量高必須加防膨劑克制粘土膨脹、運(yùn)移綠泥石含量高合適加入鐵離子穩(wěn)定劑避免產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀原油含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)較高采用互溶土酸（砂巖）消除或減少酸渣生成砂巖地層不適宜用陽離子表面活性劑 破乳避免地層轉(zhuǎn)為油潤濕，減少 油勺相

36、對滲入率高溫地層耐高溫緩蝕劑避免緩蝕劑在高溫下失效實(shí)際油氣層類型繁多，在選擇使用與之相配伍勺添加劑和酸液時(shí)，必須考慮酸液、添加 劑、地層水、巖石、地層原油互相之間勺配伍性，達(dá)到不沉淀，不堵塞，不減少油氣層儲、 滲空間，有助于油、氣勺采出勺目勺。同步應(yīng)盡量減少成本。使用前置液前置液日勺作用有如下四個(gè)方面：（1）隔開地層水。一般前置液使用15%左右濃度勺鹽酸，它可以避免氫氟酸（HF）與 地層水接觸生成不溶性勺氟化鈣（CaF2）沉淀，在砂巖地層中，它可以避免氫氟酸（HF）與 之反映生成氟硅酸，然后氟硅酸與地層水中勺K+、Na+等離子反映生成氟硅酸鉀（K2SiF6）、 氟硅酸鈉（Na2SiF6）等沉淀；（2）溶解含鈣、含鐵膠結(jié)物，避免揮霍昂貴勺氫氟酸HF），并大大地減少氟化鈣沉淀 勺形成；（3）使粘土和砂子表面為水潤濕，減少廢氫氟酸乳化勺也許性；（4）保持酸度（低pH值）避免生成氫氧化鐵（Fe （O