编-：针对辽河油田锦7块长停井出细粉砂、泥浆严重等出砂特征，遵-“一块一策”的方针，按照“以防为主，防排结合”的技术思路，将反-环水力喷射泵强制排砂技术、压裂防砂技术、系列有杆泵携砂采油技术等单项防砂和排砂技术有机结合，形成了强排、深防、强抽一体化综合防排砂采油技术，为锦7块和小洼油田长停井复产提供了技术支持，盘活了这部分储量，取得显著经-济效益。
前 言
辽河油田现有出砂区块22个，占投入开发油田区块的（45个）48.9%，出砂油井3200余口，占总井数（9645口）的33%，每年因出砂检泵作业次数约3200井次，需作业资金约1.3亿元，直接影响产量10万余吨。统计分析表明，出砂问题呈现区块化特征。为此，我们提出了“一块一策”综合治理方案。其目的就是防排结合，一方面降低防砂措施对油井产能的影响，保证严重出砂油井的正常生产，同时，延长检泵周期，提高生产时效，降低采油成本的目的，实现辽河油田出砂区块原-油低成本、高效开发。
1 单项工艺技术简介
1.1 反-环水力喷射泵强制排砂技术
反-环水力喷射泵强制排砂技术[1]利用水力喷射泵举升系统允许大含砂量介质过泵，并可以靠大流量混合液携出井筒砂的特点，对高含砂油井进行短期排砂。水力喷射泵井下泵无运动部件，不存在卡泵、砂埋阀及阀刺漏等问题；井下管柱结构采用开式反-环的方式，输出井口的流体为产出液与乏动力液的混合液，其中含有大比例的清洁动力液，可以大幅度提高携砂流体流量。尽管水力喷射泵举升系统最大的缺陷是系统效率低，但作为短期强排措施不同于常规采油，主要是配合防砂措施，在短期内将近井地层中的砂或泥浆快速大量排出井筒，形成清洁井壁，为后续“深防”措施的实施创造条件。
1.2 压裂防砂技术
压裂防砂技术将压裂技术与防砂技术有机结合，分为机械压裂防砂技术和化学压裂防砂技术。该技术利用压裂车组将压裂液高泵压、大排量挤入地层中[2]，在近井地层中形成了微裂缝。然后携砂液将优选的人工砾石或胶结砂携带进入人工裂缝，在裂缝内形成高渗透率的人工砂桥，形成第一道防砂屏障，在套管外近井地带形成具有一定强度及渗透性的人工井壁和防砂管柱作为第二道防砂屏障，防止人工砾石的反吐，起到通油挡砂的作用。由于在地层中形成微裂缝，人工砾石在裂缝中形成了高渗流通道，从而使油层内的渗流条件得到改善，降低了油流的携砂能力，同时允许小于0.1mm的细粉砂的流出，建立稳定的地层液流通道。
1.3 有杆泵携砂采油砂技术
针对砂埋泵、砂卡泵、泵漏等井筒排砂难题，研制了PS系列排砂泵，包括PS-R-Ⅰ排砂抽油泵、PS-Ⅱ排砂抽油泵、PS-Ⅲ排砂抽油泵、PS-Ⅳ排砂抽油泵和PS-R-Ⅴ排砂抽油泵，其特点和适用范围见表1。
表1 PS系列排砂抽油泵特点和适用范围
系列
| PS-R-Ⅰ
| PS-Ⅱ
| PS-Ⅲ
| PS-IV
| PS-R-V
|
特点
| ·多级浮环密封结构 ·软密封复合材料 ·液力自动补偿 ·零间隙密封 | ·长柱塞、短泵筒 ·沉砂装置 ·双级固定凡尔 ·挡砂装置 | ·短流道沉砂结构 ·高渗透率过滤结构 ·双级固定凡尔 ·改变传统柱塞长度，扩大配合间隙 | ·柱塞两端刮砂±- ·弹力和液柱压力清洁泵筒 | ·多道密封皮碗柱塞 ·零间隙密封 |
适用 范围 | 高排量、高含砂 耐高温、高耐磨 泵深≤1700m | 中低产 经-常发生砂卡 砂埋油层 | 经-常发生卡泵的油井
| 中低含砂油井生产
| 中低含砂井 泵深≤ 1700m |
2 总体工艺方案
首先采用反-环水力喷射泵强制排砂措施，在近井地层形成强负压，靠大流量混合液的携带作用，将近井地层中的游离砂清空，形成清洁的地层骨架。之后在此基础上实施压裂防砂，将防砂措施作用范围延伸至油层深部，同时放大防砂粒径，最大限度降低防砂措施对油井产能的影响，从而形成大过流面积高渗透率的防砂屏障，有效降低对地层产出液的屏障作用。允许细粉砂随产出液进入井筒，但要求举升系统必须具有强制携砂能力，实施强制携砂采油。
3 现场应用
锦7块地质储量1486×104t，含油面积4.3km2，其东部的锦17块，含油面积1.7Km2，地质储量361×104t。统计到2004年底，该块共投产油井28口，其中7口已因出砂而套损报废，目前井数21口，除目前4口井间开外，其余全部关井。锦7块东部油井出细砂、流砂、泥浆严重，新井投产就出砂，无法正常开采。曾采用了螺杆泵、筛管等防砂措施，均不能有效地控制油井出砂，造成砂埋油层、卡泵等现象，十多年来一直没正常开采。针对锦7块出砂特点，采取了强排-深防-强抽综合治理总体工艺方案。截止2005年11月，共计应用3井次。
典型井例：锦7-013-27井
2005年4月26日，采用水力喷射泵强制排砂，实施时间12天，累计排出细砂及泥浆10m3，细砂占20%，泥浆占80%。强排后进行油井深部防砂措施，填砂量19m3，筛管缝隙0.3mm，填砂砾石粒径0.5～0.8 mm，填砂压力5～18MPa。初期自喷，后选用PS-Ⅰ型浮环泵抽油，一直正常生产，目前日产油8.6t/d，现已累积产油1560t。
5 结论与认识
（1）强排-深防-强抽一体化综合防排砂技术可行，为辽河油田类似锦7块出砂特点的砂害治理提供了技术支持，盘活了锦7块701.54×104t的储量。
（2）针对砂埋油层和排砂管柱等问题，以及低产低压油井，开展越层反-环水力喷射泵排砂技术和过油层携砂采油技术研究，使得该技术适用范围更加广泛。□
参考文献
[1] 高兰.水力喷射泵强制排砂采油技术，石油钻采工艺，2004年B10期.
[2] 段大洋.脱砂压裂防砂技术在辽河油田的应用，试采技术，2005年1期.
[3] 张静.压裂防砂技术，石油钻采工艺，2004年B10期.
[4] -本京，李国诚等.防砂与排砂采油的经-济效益评价方法，钻采工艺，2003年2期.
[5] 穆龙斯，李国诚等.关于稠油有限排砂采油方法的探索，钻采工艺，2003年1期.
[6] 王怀明，武继辉等.排砂采油工艺的应用，石油钻采工艺，2002年6期.
[7] 韩规划.有杆泵携砂采油井筒配套技术，石油机械，2005年5期.
低渗油藏(锦2-6-9块)配伍性
评价研究
赵跃朋
编-：本文针对低渗透油藏(锦2-6-9块)在生产开发过程中存在的问题，通过对该区块储层地质资料分析，利用室内配伍性评价手段，结合X-衍射、扫描电镜、多功能研究用显微镜等分析仪器，从锦2-6-9块储层地质特征入手，评价出该区块储层的敏感性类型及敏感性损害程度，并根据注入水伤害率实验结果对区块注水提出有针对性的建议。
前 言
储层对于各种类型地层损害的敏感性程度，即为储层敏感性。
低渗油田地层配伍性研究主要是从评价地层的敏感性入手，在评价地层敏感性的基础上，对储层开发提出有针对性的建议。
低渗油田储层埋藏深、断块小、渗透率低、孔隙度小，构造复杂，可动油少，储层很容易受到损害，开采难度大。
低渗油藏储层一旦受到伤害，很难恢复，因此必须切实做好低渗油藏储层的配伍性研究工作。
1 油藏概况
锦2-6-9块杜家台油层位于欢西油田下台阶东北部，北邻油气富集区锦16块。上报探明含油面积1.1Km2，地质储量88×104t，该区油层埋深2520-2720m，有效厚度14.2m，原-始地层压力26.38MPa，目前地层压力19.6MPa，原-油密度0.844×103g/cm3，粘度6.48mPa.s。
杜家台油层发育一套灰色砂岩、褐灰色泥岩互层，从总体上看，由东向西逐渐变薄；锦2-6-9块杜家台油层岩石以石英、长石为主，含少量方解石和粘土矿物。
表1 锦2-6-9块杜家台油层全岩矿物分析表
单位：%
样 品
| 井深(m)
| 石英
| 钾长石
| 斜长石
| 方解石
| 白云石
| 粘土矿物
|
锦2-6-110
| 2606
| 65
| 12
| 18
| 3
| -
| 2
|
从上表得知：锦2-6-9块杜家台油层岩石以石英、长石为主，含少量方解石和粘土矿物。
粘土矿物以高岭石和绿泥石为主，伊利石和伊/蒙混层相对较少。该套油层物性较差，电测解释孔隙度15.0%，渗透率102.5×10-3m2。
2 储层敏感性矿物
2.1粘土矿物
粘土矿物是细分散的含水层状构造和层链状构造的硅酸盐矿物及含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。由于粘土矿物易水化膨胀和分散运移，当外来流体的矿化度比地层水低，并且流体的运移速度较快时，它们就可水化膨胀和分散运移堵塞油气层，从而导致油气产量下降。其粘土矿物总量及相对含量见表2。
表2 锦2-6-9块杜家台油层粘土矿物含量表
单位：%
样 品
| 井深(m)
| 粘土矿物
| 高岭石
| 绿泥石
| 伊利石
| 伊/蒙混层
| 混层比
|
锦2-6-110
| 2606
| 2
| 32
| 34
| 17
| 17
| 20
|
从上表得知：锦2-6-9块杜家台油层粘土矿物以高岭石和绿泥石为主，伊利石和伊/蒙混层相对较少。
2-6-110井 书页状高岭石 2-6-110井 少量片状伊利石
2.2 非粘土矿物
除粘土矿物外，还有许多非粘土矿物也可能造成油层损害。
1、流速敏感性矿物：粒径小于37m的非粘土矿物微粒，只要在孔壁上固结不紧，均有可能在高流速流体作用下发生运移，引起渗透率降低。锦2-6-9块储层颗粒较少，不明显，粘土含量少，没有极易发生膨胀的蒙脱石矿物，所以水敏损害程度较弱。
2、盐酸敏感性矿物：一些较易溶于酸的含铁矿物对HCl及含氧量高的流体较为敏感，如铁方解石、铁白云石、菱铁矿、赤铁矿等，均可与HCl反应释放出Fe2+、Fe3+。当液体pH值升高到一定程度时，会生成絮状沉淀堵塞喉道，造成油层损害。
3 储层敏感性评价
3.1 速敏性评价实验
实验流体为8%标准盐水（NaCL：CaCL2：MgCL2=7：0.6：0.4）。岩心长度L=3.000cm，直径D=2.532cm。
从速敏实验曲线图可以看出，岩心速敏损害为中等偏强，当实验流量从1.5ml/min升到2.0ml/min时，岩心渗透率急剧下降，且渗透率下降值为55.43%，超过了10%，因此流量在2.0ml/min，岩心产生了速敏性损害，临界流量为1.5ml/min。实际井筒尺寸为161mm，换算成现场实际临界注入量为2.94m3/d·m。
3.2 水敏性评价实验
表3 锦2-6-9块杜家台油层水敏性评价实验数据表
注：实验流体为8%标准盐水（NaCL：CaCL2：MgCL2=7：0.6：0.4），次标准盐水为4%标准盐水
从水敏实验数据表得知：锦2-6-9块杜家台油层水敏指数为0.063，水敏损害程度很弱。
水敏损害分析：全岩矿物分析锦2-6-110(2606m)井岩心粘土矿物含量为2%，没有极易发生膨胀的蒙脱石矿物，伊/蒙混层的含量也只有17%，虽然混层比为20%，但岩石中膨胀性矿物的含量还是较小，所以水敏损害程度很弱。
3.3 粘土膨胀实验
试验岩心：锦2-6-110井、深度为2606m、杜家台层位岩心；
实验流体：欢三联、欢三联+欧泰隆防膨剂、欢三联+山东防膨剂、150站、150站+欧泰隆防膨剂、150站+山东防膨剂、4#站、4#站+欧泰隆防膨剂、4#站+山东防膨剂。
图2 锦2-6-9块杜家台油层岩心膨胀图
从锦2-6-9块杜家台油层粘土膨胀实验膨胀图可以看出：锦2-6-9块杜家台油层岩心膨胀率很小，在5%以内。一般认为岩心膨胀率在5%以内就说明膨胀率较小，因此也证明水敏性损害对锦2-6-9块杜家台油层损害很小。
3.4 盐敏性评价
当不同盐度的流体流经-含粘土的储层时，随着盐度的下降，粘土发生缓慢的水化膨胀，岩样渗透率变化不大。但当盐度减小至某一临界值时，随着盐度的继续变化，粘土发生快速的渗透膨胀，此时，储层的渗透率将会大幅度降低。如果盐度的变化导致渗透率下降率超过10%时，认为此时的盐度为临界盐度。
试验岩心：锦2-6-110井、深度为2606m、杜家台层位3号岩心；
实验流体矿化度(mg/L)：80000、40000、20000、10000、5000、2500、1500、750、自来水、蒸馏水。
图3 锦2-6-9块盐敏实验曲线
从盐敏实验曲线图可以得知：锦2-6-9块杜家台油层岩心渗透率随着实验流体盐度的不断下降变化不大，每一级盐度的渗透率下降率都没有超过10%；盐敏实验曲线平缓，下降很小。
盐敏实验分析：由于锦2-6-110(2606m)井岩心粘土矿物含量为2%，没有极易发生膨胀的蒙脱石矿物，伊/蒙混层的含量也只有17%，虽然混层比为20%，但水敏损害很弱。因此，在实验流体矿化度逐渐下降时，岩心的渗透率变化不大，没有明显的盐度敏感性实验点，对流体盐度的敏感性较弱。
3.5酸敏化学实验
用各种酸液处理地层，已经-成为油田开发过程中常用的措施，它可以清除井筒附近地层的酸溶性堵塞，溶失岩石矿物，扩大油流通道，改善地层渗透能力等。酸敏化学实验是研究储层酸敏性机理的一项实验基础。它是通过酸在不同条件下与岩心粉的反应，来获得储层的酸溶解能力。
表4 锦2-6-9块杜家台油层酸敏化学实验数据表
岩心井号
| 层位
| 井深 (m) | 酸液
| 溶失率 (%) |
2-6-110井
| 杜家台
| 2606
| 8%HCL
| 5.6
|
12%HCL
| 6.2
| |||
8%HCL+2%HF
| 13.9
| |||
12%HCL+3%HF
| 18.8
|
对于砂岩地层，酸溶失率在20～30%之间为最佳。从酸敏化学实验图数据表可以得知：锦2-6-9块杜家台油层岩心盐酸溶失率都不超过10%，很小，这是因为岩心中盐酸溶解性矿物含量只有3%；加入氢氟酸后，岩心溶失率有明显提高，当氢氟酸浓度达到3%时，岩心溶失率有显著提高，接近20%，说明在锦2-6-9块杜家台油层不能只用盐酸酸化，可以使用土酸体系酸化，但储层岩石中含少量方解石，酸化时应防止沉淀。
4 注入水伤害率实验
4.1 注入水水质分析
注入水水质分析见下表5。
表5 欢三联过滤水水质分析表
单位：%
4.2 注入水伤害率实验
评价外来流体对储层的损害是通过伤害率实验来进行的。它能综合反应入井流体对地层的损害情况。
表6 锦2-6-9块杜家台油层欢三联过滤水伤害率实验数据表
表7 锦2-6-9块杜家台油层150站污水伤害率实验数据表
表8 锦2-6-9块杜家台油层4#站污水伤害率实验数据表
注入水伤害率分析：一般地，入井流体对岩心的伤害率超过30%就认为该流体对岩心伤害较大。三种注入水对岩心的伤害率都超过了30%，欢三联过滤水比较干净，但还是含有少量杂质；150站和4号站污水含油和杂质，这些都会对地层造成损害。而且地层中的敏感性矿物遇水后会发生膨胀、分散、运移，降低储层的渗透率。2-6-110井岩心从表观上看，胶结不好，最主要的损害还是在注入水的浸泡下岩心孔隙表面的颗粒发生脱落，卡在孔隙中间，导致岩心的渗透率降低。
5 结论及建议
5.1锦2-6-9块杜家台油层岩心速敏性损害率为57.6%，速敏损害为中等偏强。建议现场实际临界注入量为2.91m3/d·m。
5.2 锦2-6-9块杜家台油层水敏指数为0.063，水敏损害程度很弱。
5.3 锦2-6-9块杜家台油层岩心膨胀率很小，在5%以内。没有明显的盐度敏感性实验点，对流体盐度的敏感性较弱。
5.4 锦2-6-9块杜家台油层岩心盐酸溶失率都不超过10%，很小，加入氢氟酸后，岩心溶失率有明显提高，当氢氟酸浓度达到3%时，岩心溶失率有显著提高，接近20%，建议在锦2-6-9块杜家台油层不能只用盐酸酸化，还是可以使用土酸体系酸化，但储层岩石中含少量方解石，酸化时应防止沉淀。
5.5 欢三联过滤水、4号站污水、150站注入水对岩心的伤害率都超过了30%，欢三联过滤水比较干净，但还是含有少量杂质；150站和4号站污水含油和杂质，这些都会对地层造成损害。而且地层中的敏感性矿物遇水后会发生膨胀、分散、运移，降低储层的渗透率。由于地层岩心从表观上看，胶结不好，最主要的损害还是在注入水的浸泡下岩心孔隙表面的颗粒发生脱落，卡在孔隙中间，导致岩心的渗透率降低。建议加入粘土稳定剂，防止脱落。□