油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的建立與應(yīng)用

油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的建立與應(yīng)用

前言

水鎖效應(yīng)是油田開發(fā)中普遍存在的問題，在鉆井、完井、修井、增產(chǎn)措施及熱洗清蠟等作業(yè)過程中都不同程度地存在水鎖效應(yīng)，導(dǎo)致油井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。由于低滲透油田孔隙喉道尺寸很小，毛細(xì)管阻力大，水鎖效應(yīng)更為突出，如河口采油廠采油四礦大王北油田因油井水鎖導(dǎo)致減產(chǎn)的問題就較突出。因此，分析、研究水鎖效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理和影響因素，尋找防止水鎖損害的方法，建立大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防管理模式，對改善低滲透油藏的開發(fā)效果和提高采收率具有重要意義。

一．大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的產(chǎn)生背景

大王北油田屬深層低滲透多薄層油藏，平均空氣滲透率×10-3um2，孔隙度%。在采油熱洗清蠟、井下作業(yè)過程中，時常發(fā)生水鎖效應(yīng)。根據(jù)水鎖效應(yīng)持續(xù)的時間，可以將水鎖效應(yīng)分為二類：

第一類：輕微水鎖井，這類井熱洗或作業(yè)后含水大幅上升，日油下降，有的含水甚至達(dá)到100%，生產(chǎn)一段時間后，含水、產(chǎn)量才逐漸恢復(fù)到正常水平的井。不產(chǎn)生水鎖應(yīng)的井，熱洗后一般不超過3天含水、產(chǎn)量就恢復(fù)正常。這類井由于有效生產(chǎn)時率降低，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

第二類：嚴(yán)重水鎖井，這類井熱洗或作業(yè)后含水大幅上升，長期居高不下，產(chǎn)量明顯下降，只有采取增產(chǎn)措施，含水、產(chǎn)量才能恢復(fù)到正常水平。這類井主要是作業(yè)后產(chǎn)生的，水鎖效應(yīng)不易消除。

從2007年和2008年大王北油田相繼有29口油井作業(yè)后產(chǎn)生水鎖效應(yīng)，日減產(chǎn)50噸，共減產(chǎn)近萬噸,并且產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的井?dāng)?shù)和影響的產(chǎn)量均呈逐年上升的趨勢。因此，分析、研究水鎖效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理和影響因素，尋找預(yù)防水鎖損害的方法，對改善低滲透油藏的開發(fā)效果和提高采收率具有重要意義。

二．大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的基本內(nèi)涵

油井水鎖傷害預(yù)防管理模式就是通過低滲透砂巖儲層水鎖傷害理論分析和礦場井下作業(yè)分析，找出產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的主要因素；分析、總結(jié)油井產(chǎn)生水鎖后的產(chǎn)狀變化特征，為判斷油井是否產(chǎn)生水鎖效應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)；通過滲流機(jī)理分析，建立儲層水鎖敏感性評價公式，對各油井主動層進(jìn)行水鎖敏感性評價，對敏感井層制定相應(yīng)的對策；對油井進(jìn)行地層壓力分級，并制定一個合理的洗井壓力上限，防止水鎖的產(chǎn)生，逐步建立一套適合于大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防的管理模式。

油井水鎖傷害預(yù)防管理模式主要特點:一是系統(tǒng)性非常強(qiáng)，從水鎖評價標(biāo)準(zhǔn)、診斷標(biāo)準(zhǔn)、水鎖預(yù)測到預(yù)防措施，從熱洗水溫、熱洗方式、熱洗壓力到熱洗水量，一環(huán)扣一環(huán)；二是經(jīng)礦場檢驗，該管理模式適應(yīng)性好；三是該管理模式的建立過程緊密結(jié)合礦場實踐，所以可操作性強(qiáng)。

三．大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的主要內(nèi)容

油井產(chǎn)生水鎖傷害的機(jī)理分析

1、低孔、低滲、強(qiáng)親水是油井產(chǎn)生水鎖的內(nèi)因

由于儲層巖石表面性質(zhì)屬強(qiáng)親水型，毛管力的方向正好與原油流動方向相反，因而造成毛管力成為原油流動的阻力。

外來水進(jìn)入儲層后，會產(chǎn)生大量的乳化液滴，乳化液滴在通過巖心孔隙的喉道處時，會因為賈敏效應(yīng)而產(chǎn)生一個附加阻力），這是導(dǎo)致水鎖的主要阻力。

2、油井產(chǎn)生水鎖的外因

束縛水飽和度高，平均38%。根據(jù)加拿大學(xué)者以及西南石油學(xué)院楊建軍等人的研究，束縛水飽和度越高越容易產(chǎn)生水鎖效應(yīng)。

地層壓力低，地層壓力25MPa，壓降，平均動液面1658m。地層壓力越低，水相侵入地層的深度越深，水鎖傷害越嚴(yán)重。

多孔介質(zhì)中油水微觀分布影響

根據(jù)我國著名的油層物理專家何更生教授的研究，一般下，油水系統(tǒng)在儲層中多是以“渠道流態(tài)”的形式沿各自的一套相互連通的渠道網(wǎng)流動。這些渠道往往被液-液界面或液-固界面所包圍，盤繞迂回。當(dāng)流體飽和度變化時，流動渠道網(wǎng)絡(luò)的幾何形狀也隨之以改變。我們可以將此理論稱為“渠道流”理論。

根據(jù)“渠道流理論”，入井液被泵車壓力和靜水柱壓力擠入地層。一部分進(jìn)入水流渠道，地層含水飽和度升高，水相滲透率上升，水流渠道增加，產(chǎn)水量增加。一部分進(jìn)入油流渠道，含油飽和度下降，油流渠道減少，油相滲透率下降，產(chǎn)油量下降。

3、油井產(chǎn)生水鎖的誘因：洗井壓差高，泵車壓力與靜水柱壓力之和高于地層壓力。因為只有泵車壓力與靜水柱壓力之和高于地層壓力，大量的入井液才有可能進(jìn)入地層，如果開井后油層又無足夠的壓力將水從毛細(xì)管中驅(qū)出地層，水鎖就產(chǎn)生了。大王北油田平均油層中深3150米，尾管深度2000米，洗井時從井口到尾管處的靜水柱壓力就達(dá)20MPa，尾管以下混合液的液柱壓力為MPa，整個液柱壓力為，再加上泵壓，達(dá)到，而目前平均地層壓力為25MPa，所以入井液很容易進(jìn)入地層。

油井產(chǎn)生水鎖后的產(chǎn)狀變化特征分析

1、一般情況下，油井產(chǎn)生水鎖前的綜合含水滿足條件：10%≤含水≤40%。

2、油井產(chǎn)生水鎖后：產(chǎn)水量上升，平均單井日產(chǎn)水上升噸；含水大幅度上升，平均單井上升20％；產(chǎn)油量明顯下降，平均單井日油下降噸；絕大部份井液量不降而且還略有上升，平均單井日液上升噸。

建立水鎖敏感性評價數(shù)學(xué)模型和和評價標(biāo)準(zhǔn)

1、借鑒有關(guān)學(xué)者的研究成果,并統(tǒng)計分析已產(chǎn)生嚴(yán)重水鎖效應(yīng)井“輕微水鎖井“未產(chǎn)生水鎖井的滲透率和初始含水飽和度的關(guān)系,建立了儲層水鎖敏感性評價公式。經(jīng)驗證，該公式適應(yīng)性好。

APTi=(+)

APTi—水鎖指數(shù)；

Ka—氣測滲透率，10-3um2；

Swi—初始含水飽和度，%；

表示水鎖效應(yīng)不明顯；

≤表示對水鎖效應(yīng)有潛在的敏感性；

APTi≥一般表示如果水基流體被驅(qū)替或自吸入地層，會出現(xiàn)明顯的水鎖問題。

2、大王北油田油井水鎖敏感性評價

對各油井關(guān)鍵是主動層進(jìn)行水鎖敏感性評價，發(fā)現(xiàn)有58口井對水鎖效應(yīng)有潛在的敏感性，有39口井屬于水鎖敏感井。油井水鎖敏感性評價為水鎖預(yù)防指明了方向

預(yù)防水鎖效應(yīng)的技術(shù)對策

1、控制壓差，避免入井液進(jìn)入地層

制定熱油或熱水不壓井清蠟技術(shù)操作規(guī)范，并在85口油井上進(jìn)行推廣，取得了很好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

優(yōu)化作業(yè)工序和相關(guān)參數(shù)，重點控制洗井壓力，并設(shè)計大王北油田作業(yè)洗井壓力控制流程圖。

2、在敏感井作業(yè)熱洗清潔井筒時，根據(jù)各油井的壓力，制定一個合理的洗井壓力上限，如果壓力高于上限值，則停止洗井或者減小排量，避免作業(yè)時產(chǎn)生水鎖傷害。日常熱洗清蠟時采取熱油或熱水低壓熱洗，減少或避免了進(jìn)入地層的入井液量，縮短了排水時間，減輕或避免第一類水鎖效應(yīng)產(chǎn)生。

3、提高返排速度，對個別敏感井使用調(diào)速電機(jī)等技術(shù)，作