典型水敏油藏注水开发储层伤害评价与保护研究(编辑修改稿)

典型水敏油藏注水开发储层伤害评价与保护研究(编辑修改稿)内容摘要：

....................... 50 注入水伤害机理 ................................................................................................. 50 注入水与地层水的配伍性分析 ......................................................................... 50 注入水对储层物性的影响分析 ......................................................................... 53 储层保护剂和稳定剂的实验分析 ..................................................................... 54 综合分析 ............................................................................................................. 58 采油过程中的储层伤害 ............................................................................................. 58 VII 增产作业中的油层伤害 ............................................................................................. 59 化学驱提高采收率中的油气层伤害 ......................................................................... 59 第 6章 结论与建议 .............................................................................................................. 60 结论 ............................................................................................................................. 60 建议 ............................................................................................................................. 60 致谢 .................................................................................................................................. 61 参考文献 .......................................................................................................................... 62 攻读硕士学位期 间发表的论文 ...................................................................................... 65 1 第 1 章 绪论 研究的目的和意义 莫北油田 位于准噶尔盆地 腹部包含莫北 莫 005 、莫 109 三个井区。 其中莫北 莫 005 储层 非均质性 强， 属于低孔、低渗 典型的强水敏 油藏 ，于 2020 年投入开发。 由于受油藏强水敏特征影响与注水伤害，这两个井区从投产至今注水压力一直很高、注水困难，导致注水开发效果不理想。 莫 109 井区 域是新疆油田公司 2020 年重大滚动勘探发现，预计可采储量达 1000 万吨，被确定为油田公司 2020 年 重点开发井区。 由于该井区域内油藏地质特征均与已开发的 莫北 莫 005 井区属于同一个油藏体系，地质特征极其相近，为了做好该井区的注水开发与油藏保护，避免重蹈莫北 莫 005 井区注水伤害的后果， 因此， 针对这一典型的低渗强水敏油藏 尽早开展 了 储层 伤害评价及储层保护研究 ， 已达到指导该井区的科学合理的开发、 减少储层伤害，提高油藏 注水 开发效果 的目的。 同时，通过本课题的研究与认识，达到给同类油藏的注水开发以借鉴、参考指导的效果。 莫 109 井区 构造位于 莫北油田的南部，距莫 8 井东偏北 ，莫 11 井西南。 该区大 的构造背景为一向东北抬升的单斜， 莫 109井区为四周受 断裂 控制的断块圈闭。 莫 109 井区 三工河组（ J1s）油藏根据沉积旋回和岩电特征，自上而下可划分为三个岩性段： J1s J1s J1s3。 其中 J1s2 砂层组主要为一套 不等粒长石岩屑砂岩、细中粒长石岩屑砂岩和中粒长石岩屑砂岩 ， 根据沉积旋回、层理类型、岩性组合及电性特征，自上而下又细分为 J1s2 J1s22两个砂层组， J1s21为本区的含油气目的层。 该 储层 表现为低渗、强水敏、弱 速敏 [1]。 根据新疆油田公司提出的滚动勘探开发理念，对新探有利区 块，在勘探过程中 ，开发同时介入 加速区块的有效开发。 莫 109 井区 白垩系清水河组油藏为带边水的构造岩性油藏，饱和 程度高， 地饱 压差小，天然能量不足，在油藏开采过程中，应立足于早期注水，保持好油层压力系统，有利于油田的高产稳产，以获得较高的采收率 [2]。 在注水开发过程中，由于外来水（注入水）的注入，在提高地层能量的同时会引起储层伤害。 因此，在注水开发初期，有必要进行储层 的 注 入 水适应性研究，在进行注水开发过程中，充分利用储集层保护技术，更加有效的保护储层，增加注水开发效果 [34]。 注水开发过程中，引起储层伤害主要有内、外因两方 面的影响因素。 内因是指储层所固有的容易引起储层伤害的影响因素，也就是储层的静、动态敏感性特征；外因是指由于注入水的注入所引起的储层伤害的影响因素，包括注入方式、注入水中易引起储层伤害物质的含量、注入水与储层流体配伍性、以及注入水与储层岩矿适应性等 [57]。 不合格的注入水水质引起的地层损害是注水的主要损害。 所谓不合格的注入水水质 2 包括两个方面：一是指注入水与地层岩石不配伍；二是指注入水与地层的流体不配伍 [8]。 根据以上注水开发引起储层伤害的因素分析，针对 莫 109 井区 区清水河组储层，在开展注水开发过程中， 应 从这两方面着手进行注水储集层保护技术研究。 国内外 储层保护技术发展 现状 国外 二十世纪 50 年代就开始着手储层保护技术研究。 60 年代防止油层损害的论文大量出现。 70 年代后，由于科学技术的发展，加强了对岩石矿物，特别是粘土矿物的组成、产状、含量及油水物性的研究，致使石油地质师和油藏工程师们对地层伤害原因有较深的认识，在研究方法上已逐渐形成科学的系统工程。 同时深入研究了油气层损害机理，基本形成了从打开储层、钻井、完井、直至开发全过程的储层保护技术 [9]。 在准确评价油气层、提高区域探井成功率、促进油 田发现和高效经济开发油气藏方面发挥了重要的作用。 国外储层损害机理研究也开始于二十世纪 50 年代。 Monaghan, ., Salathiel 等人 (1958)认为产层中的蒙脱石、伊利石、高岭石等矿物与淡水接触时会导致储层渗透率下降，盐水能有效降低这类损害。 Hewitt, (1963)指出水敏损害主要是粘土矿物膨胀或微粒运移堵塞孔喉造成的，可采用渗透率测试法、物理测试法等方法来评价储层水敏损害程度。 Mungan (1965)指出即使储层含非膨胀性粘土矿物，流体 pH 值和矿化度的变化都可能引起储 层渗透率的降低。 Gray, Rex, R. W (1966)认为储层损害主要是由粘土矿物分散、运移堵塞孔喉导致的。 但直到二十世纪 70 年代，储层保护工作才真正得到重视。 1974 年，第一届关于储层损害的专题研讨会在美国新奥尔良举行，以后每隔两年召开一次。 Mueck,T. W. (1978)研究发现非粘土矿物也可对储层造成损害。 储层胶结程度、流体类型等都是影响储层渗透率降低的因素 [10]。 二十世纪 80 年代以来，随着新的实验技术的发展以及对储层损害机理认识的不断加深，开始针对不同类型储层，应用粘土矿物学、 化学、物理化学、岩石力学等方面的知识对储层损害机理进行定性和定量的分析。 20 世纪 80 年代末至 90 年代初，一些学者开始用数值模拟方法进行储层损害机理研究并取得了重大进展。 储层损害的理论与保护技术取了较快的发展。 研究发现，仅依赖水力压裂不能从根本上解决低渗透油藏的开发问题，解堵和增产改造过程中还会进一步引起储层损害。 因此，特别强调从打开储层开始直到投产的全过程保护储层[1113]。 国内在 20 世纪 50 年代 “川中会战 ”中提出了控制钻井液密度来保护气层的设想，并试验了天然气欠平衡钻井技术，只是由于技术装备的不配套 而未能获得成功。 60 年代 “大庆会战 ”和 70 年代长庆油田所开展的探索研究为我国的保护储层技术进步做出了重要贡献。 “七五 ”期间，我国组织了 “保护油层钻井完井技术 ”国家重点攻关，取得的成果达到 80 年代末国际先进水平。 经过 “八五 ”以来的技术推广和大规模的技术培训，我国在 3 油气层损害理论和保护技术研究及应用水平已经跻身国际先进行列 [1417]。 “九五 ”期间，钻井完井技术研究工作重点首次实现重大调整，转移到以致密碎屑岩气层损害机理和保护技术为核心，形成了直井致密气层保护的配套技术，和针对川西定向钻井致密气层的保护技术。 在粘上矿物稳定性分析、室内和矿场损害评价技术和非规则粒子裂缝屏蔽暂堵工作液技术方面取得重大突破，整体技术达到国际先进水平。 特别是近年来在中低渗透砂岩油气层、致密砂岩气层、高渗透疏松砂岩油层保护和欠平衡钻井技术方面已经形成了自己的优势 [1820]。 国内研究油气层损害机理方面，基本是研究储层损害的主要机理。 大量的研究认为，储层损害通常来自两个方面作用的结果：一方面是液 固以及液 液之间发生了化学反应的热动力作用。 国内储层保护方面的专家认为，储层损害是一项复杂的系统工程，它是由于内伤害源 (储层内固有的 )、 外伤害源 (外来的 )和复合伤害源 (内、外伤害源相互作用 )导致的结果 [2122]。 且对储层损害机理的研究，由定性研究进入到定量研究阶段。 主要引入数值模拟技术进行模型化研究。 模拟装置向高温高压模拟储层条件、动态污染岩样和自动化多功能方面发展。 近十年来，国内外学者还采用其它方法来预测储层损害，比较突出的灰色理论和人工神经网络等专家系统的应用 [23]。 国内把储层保护技术应用于低渗透油气藏的开发过程中，并进行了大量的科学研究和油田现场实践。 储层发生敏感性损害直接影响着低渗透储层的最终采收率。 对低渗储集层损害机理分 析表明，水敏损害是低渗透油气藏储层的主要损害因素，水锁损害是特低渗透层的主要损害因素 [24]。 通过研究认识到，确保低渗透油藏的高效开发，更离不开储层保护的正确运用。 油气层保护技术与油气层损害机理是密切联系的，对油气层损害机理的深入认识极大地促进了欠平衡钻井技术、低损害钻井完井技术、新型压裂液和酸液体系、油气藏流体注入和开采工艺技术水平的发展和提高 [25]。 油气藏保护技术是一系统工程，贯穿于油田勘探开发的各个工作环节。 在注水开发过程中的储层保护技术思路主要为：首先，必须认识储集层，要区别不同类型油藏的特点 而有针对性；其次，研究现场注入水对储层的伤害类型及程度；最后，根据分析研究结果，进行相应的注水开发过程的油气藏保护技术应用研究 [2627]。 主要研究内容和技术路线 主要研究内容 莫 109 井区 白垩系清水河组油藏是带边水的构造岩性油藏，饱和程度高，地饱压差只有 ,天然能量不足，油藏应立足于早期注水，保持好油层压力，有利于油田的高产、稳产 [48]。 4 本课题从油藏岩性特征、储层敏感性分析着手，进行了注入水伤害程度评价，确定了注水井最大井口注入压力及合理的注入水量，并制定了相关 的注水水质标准，为整个油田早期注水开发提供了依据。 研究主要内容： 1. 分析 莫 109 井区的油藏地质特征 分析了解莫 109 井区的储层岩矿特征、储集空间类型及物性特征， 对该储层的孔、渗、粘土矿物、润湿性及地层原油和水进行分析。 2. 储层伤害实验评价 储层岩石的物性参数随环境条件和流动条件 而变化，所以，用做敏感性实验来确定油藏性质，包括： 速敏、水敏、盐敏、体敏、酸、碱、压敏感性实验。 3. 实验研究莫 109 井区注入水的可行性 实验室模拟现场开采过程中储层的真实情况，用真实岩心进行驱替实验，包括： ⑴ 室内水驱油效率实验研究 ⑵ 水驱油机理研究 ⑶ 预测油藏水驱采收率 4. 注水作业的储层伤害分析研究 注入水在油层条件下会存在与 地层、地层水、矿。