低渗油田注水过程中储层保护技术

低渗油田注水过程中储层保护技术

柴海瑞

延长油田股份有限公司子长采油厂  陕西省延安市  717300

摘 要：新时期我国工业迅猛发展，石化能源使用量和需求量猛增，为满足工业需求，加快了开采步伐，致使我国许多油田都出现了产量降低、原油质量下降的问题。为寻找可替代能源，避免可能出现的能源紧缺问题，我国积极寻找和开发低渗透油田，并采用多种方法提升开采技术，希望能够促进我国工业可持续发展。立足于实际情况，分析了低渗透油田注水过程中储层保护技术探讨。

关键词：低渗油田；注水过程；储层保护技术

1低渗油田的特征

1.1 启动压力梯度

低渗油田储层密度高，孔隙细密，油水渗流阻力较大，水油分界线清晰，渗流规则难以把握。如果孔隙较小，流体通过孔隙会产生压力梯度和渗流速度参数，其关系曲线通常包含线性与非线性关系。当石油需要流过小孔，就会产生压力梯度。根据相关开发实验研究，在低渗油田中，储层在流动中其渗透率与流体性质影响由于流动产生的临界启动压力梯度。储层的渗透度越小，流体粘度越大，因此临界启动压力梯度也就越大。

1.2 应力敏感性

在油田逐渐被开发之后，地层中的流体就会持续被举升到地面上，而油田中的压力就会发生较大变化，造成区域内的岩石出现形状变化，孔隙直径减小，同时也会影响到石油的孔隙度和渗透度，从而对石油和天然气的开采和生产产生负面影响。将低渗油田的特征进行总结后，发现其储集层的物理性质较差、孔隙度和渗透率均较低、其非均质性质十分明显。在刚开始开采低渗油田的时候，产量是最高的，而伴随着开采时间的延长，石油的产量也会快速降低，甚至到达急剧减少的程度。在进行注水开发的过程中，由于储层的渗透度较低，注水压力较大，造成注水操作的难度极高，最终造成低渗油田的开发有着较大难度和限制，最终的采收率大大减少[1]。而开展对低渗油田注水过程中储层的保护，充分利用储层保护技术，能够让储层以良好的状态接受高效开发，让低渗油田能够完成经济开发的目标具有十分重要意义。

2 低渗油田注水过程中储层保护技术

2.1 防垢技术

垢是指在具体条件下可以从水中分离出固体的物质。一般情况下无机物质溶解度较少，而结垢也是油田水质控制中常见的问题之一，会随着油田产生的水量而变得更加突出。这种情况会发生在井筒和地层的不同部位。当垢会在井筒炮眼的生产层发生沉积后，会造成井和油层被堵塞。而也会发生在井下油管管柱等多个设备中。而结垢也会对油田造成一系列严重的危害，主要是因为水垢是不良导体，也会明显降低其传热效果。而过度的沉积更是会影响水流面积，也无形中增加了清洗的费用。

第一，化学防垢方法。一是加酸或注入CO2防止碱性垢，在油田水中加入适量的硫酸或盐酸等酸液，将水的pH值降至6.5～7.2，这样可防止碱性垢的生成。但是对于一般的油田水来说，由于水质（特别是地层水）不易测算，因此难以确定使pH值调节至合适范围所需加入的酸量，这是加酸方法的局限性。防止碱性垢的另一种方法是注入CO2，这在现场防垢中经常采用。油田水融入CO2可使水成弱酸性，从而防止碱性垢的形成。并且即使CO2过量也不至于引起酸过量和pH值下降过大，还可将过量的CO2再循环，降低水处理费用。不过，在高温系统中CO2过量是不利的，这样反而会导致新垢（如CaCO3垢）的生成。二是加入阻垢剂防止各种垢，在可能产生垢的各种液流中加入螯合型阻垢剂或抑制型阻垢剂，可有效防止垢的生成。为了防止化学物共存于水体中发生“协同效应”，国内外又推出了复配型阻垢剂。

第二，物理防垢方法。一是超声波处理，超声波防垢一般采用间接处理液流的方法。该技术可使结垢明显降低，处理费用显著下降。同时处理后的液流中结晶颗粒尺寸变小，与地层孔壁和金属管柱表面的粘附程度明显减弱。从目前的使用情况看，采用超声波包括声场在内的强大的物理场来抑制结垢是今后的发展方向。二是高频及射频防垢技术，高频防垢技术的原理是在高频电场作用下，水中离子极化，使成垢晶体发生畸变，同时在高频振荡过程中，使水中大颗粒晶体破碎，从而起到防垢作用。三是晶种技术，其原理是用晶种来创立一个极大的表面以利于无机盐结晶。晶种可用某些能生成垢的无机盐材料或不溶于水的别的材料，只要求结晶首先在这些材料上发生即可。

2.2 细菌控制技术

细菌对注水系统产生的危害十分严重，其中以硫酸盐还原菌为主。硫酸盐还原菌所造成的危害具体包括：形成硫化氢同铁的作用，进而导致硫化铁累积，导致油层被堵塞；形成黏液物质，对垢的产生而言形成促进作用。腐生菌也是常见的一种有害于注水系统的细菌，其可以形成黏液物质，并附着在管壁或是设备之上，进而出现浓差电池腐蚀现象，为硫酸盐还原菌提供适合其繁衍的厌氧区，进而加快设备或是管道被腐蚀的速度。故而，企业需要合理并严格管理细菌数量，将其控制于合理范围之中。具体可采用如下3种方式：

第一，定期检验注水系统各个部分细菌总量。许多企业往往没有形成定期检验细菌量的习惯，且测验环境也可能存在不合理的现象。如在气温相对较低的环境下对注水细菌量进行检验，处于合格范围，一旦将培养温度提高，则细菌含量便明显超标。通常情况下，注水之中硫酸盐还原菌最佳的生长温度应处于20℃至35℃。故而，企业应增加夏季细菌检验频率，并针对注水系统之中的所有部位，具体包括浅水井、储水罐以及注水井井口等区域，予以细致检验，以明确细菌具体的分布在哪一区域，为之后杀菌工作的开展提供支持[2]。

第二，限制细菌进一步繁殖的措施。针对注水，企业应采取合理的措施以限制细菌的繁衍，具体可采用如下方法：定期对全部供水与注水设备予以大规模清洗，并在清洗所用的液体之中放入一定量的活性剂或是杀菌剂。在清洗过程中，应尽量对注水井进行反洗，从而提高井筒污染物的清洗效率，并确保管柱的清洁度。同时运用合理的程序针对冲水系统之内的过滤设备予以反冲洗，若冲洗难度过大，则可以适当在清洗所用水源之中放入一定量的洗涤剂或是杀菌剂，借此达到杀菌或是降低含菌量的目的，保证注水系统的安全。

第三，投放杀菌剂。企业可以在注水之中投放一定杀菌剂，但杀菌剂的选用必须经过实验室试验然后合理选用。一般情况下，注水系统内的杀菌剂通过冲击投加的方法，即一般间隔三日或是五日投放一次，每次的投加总量约为100mg/L，持续投药时间应处于4h至6h之间。

2.3 黏土稳定技术

稳定黏土是注水开发油田过程中需要放在首位考虑的问题。因此，黏土稳定技术至关重要。一些油田储层虽然只含有少量且容易水化膨胀的蒙脱石，但考虑到储层的渗透率较低，对稳定的地层岩土而言十分重要，因此，更是需要通过提高黏土稳定剂数的方式来减少损害。黏土的稳定剂选择也至关重要。可以采用防膨率法的方式检验稳定剂稳定黏土的功能。本文所选用的测防膨率是德州石油钻井所研制出的DSY-2型号的岩膨胀仪。检测黏土稳定技术中，岩膨胀仪的选择至关重要。

黏土稳定技术的稳定剂其他性能也被评价。第一点是注入性。当稳定剂的分子含量较高时，考虑到分子链较长，对于低渗透地层注入会十分困难，也会造成地面堵塞，而常见的分子不易进入到一定渗透率一下的地层中，也会造成地层表面的堵塞。但低分子的BCS-851对几个油田地层岩心注入实验的结果表明更加适合于低渗透地层的注入。第二点是热稳定性。例如，某油田的注水层温度为64℃，一般黏土稳定剂均可以满足这一温度。第三点是耐酸碱性。油田注水井可以对其进行酸化解堵处理，特别是在12%的盐酸，pH为9时，1%的BCS-851黏土膨胀率为6%。由于稳定剂与一层黏土之间是由离子电荷作用来获取更加稳定的黏土方式，在投注初期的储层孔隙内壁可能会存在油膜，也会严重影响稳定剂作用的发挥。因此，在稳定之前，需要提前加入一定程度的洗油剂。确保岩土稳定剂效果能够明显提高，而二次注入会比一次注入的效果更加理想。

结束语

总而言之，低渗油田由于孔隙度和渗透度均较低，因此需要对储层实施保护，保护方法可以选择合适的过滤器，将合理进行过滤；使用有效的稳定剂，将黏土进行稳定；使用灭菌剂，提高冲洗效果，减少细菌对注水系统的损害。除此之外，注水的强度以及水质的标准也需要严格符合要求，在注水操作前后均应该注意清洗操作等，确保注水工作质量，提高低渗油田的开发效率。

参考文献

[1]吴亮，宋江涛，张彩霞.特低渗油田注水效果存水率和水驱指数评价法[J].石化技术，2018，25(03):54+58.

[2]宋江涛，吴亮，赵自斌.特低渗油田精细注水技术对策研究[J].石化技术，2018，25(02):91.

[3]祝新杰.关于低渗油田注水开发技术的探析[J].中国石油和化工标准与质量，2017，37(23):175-176.

[4]刘岩.分层分级工艺实现低渗油田注水长效开发[J].石化技术，2017，24(02):189.

作者简介：柴海瑞，1985.1.23，女，汉族，陕西延安人，大学本科。主要研究方向：油田注水开发。