注水井储层堵塞伤害浅谈

注水井储层堵塞伤害浅谈

倪腾

胜利油田分公司滨南采油厂，山东 滨州 256606

摘要：结合地层特性具有潜在的损害、不适当酸化和重复酸化对储层的潜在损害、地层流体的潜在损害，以及储层敏感性伤害因素，对储层伤害诊断及欠注原因进行了分析，以为注水开发提供参考。

关键词：油藏注水；储层堵塞；伤害；注水井

油气层伤害的原因分为内因和外因两种，内因就是指储集层本身所固有的伤害因素，如含有某些敏感性矿物成分及地层流体固有的伤害特性等等；外因指由于钻井、完井、注水等外来因素引起地层伤害的各种原因。外因通过内因起作用，在地层原始条件下，地层岩石及地层流体处于一种稳定的物理—化学平衡状态，一旦这种平衡状态被打破，比如外来流体进入地层，就有可能引起各种类型、不同程度的伤害。

1地层特性具有潜在的损害

地层岩石固有的特性是造成地层损害的主要潜在因素之一。影响注水井注水量的地层岩石的固有特性是指储层胶结物中的敏感性矿物和岩石的储渗空间物性。

粘土矿物的潜在伤害。储层中较高含量的蒙脱石、伊、蒙混层，易引起注水过程中的粘土膨胀，造成孔隙喉道缩小堵塞，渗透率下降。高岭石在流体的作用下易发生颗粒运移，导致地层孔隙堵塞。

低孔、低渗透油藏的潜在伤害。欠注层的孔隙度、孔喉、孔隙通道、岩石颗粒大小及分布和渗透性等变化过程和酸化后流体在孔隙中的流动，以及酸化后的产物（主要指脱微粒发生运移、产生的二次沉淀物，如絮状的Fe(OH)3、CaF2、MgF2、油等）在孔隙中的运移关系非常密切，直接影响酸化施工及施工效果。欠注层渗透率较低，胶结物为碳酸盐岩和泥质，孔喉较小，酸化要考虑防止大量微粒运移和沉淀的生成。

2不适当酸化和重复酸化对储层的潜在损害

不适当酸化液可能对储层造成的伤害。储层原油与酸液的配伍性，主要防止酸渣的形成，特别是在有Fe3+、Fe2+、H+存在时，此问题更显突出。地层水与酸液的配伍性，避免HF直接与地层水接触。酸液引起Na蒙脱石等粘土矿物膨胀，伊利石等运移，可添加高效粘土稳定剂；酸溶解含铁矿物，形成不溶物，主要针对Fe方解石、含Fe矿物，防止Fe3+、Fe2+析出并沉淀；酸化后结垢，针对碳酸盐岩含量高的储层，应及时返排。主要有铁质沉淀、氟化物沉淀、水化硅沉淀，其中氟化物沉淀、水化硅沉淀主要通过控制酸液的pH值、使用低浓度HF酸及高比率HCl/HF和酸化后及时返排来加以预防或减小

重复酸化井对储层造成的伤害。在同井同层多次采用酸化处理措施，特别是采用不同的酸液体系和工艺方法，将会形成比较复杂的、严重的储层伤害，而且伤害的程度是多种伤害的综合反映。重复酸化由于大量的酸液进入目的层，溶解了大量的储层矿物，使射孔层段井筒变大；胶结物、基质或粘土矿物、长石等溶解后，大量砂粒脱落，这些砂粒一部分随注入液进入储层的孔隙中，随流体运移，当流动力变小或孔道变狭时，这些砂粒就会停在孔道中或卡在孔喉上，导致渗透能力降低；砂粒的另一部分受重力作用沉入井底，因日积月累，会使井底抬高，有时甚至使射孔层段变小，降低完善系数；有时砂粒在井况工作制度发生变化时还会堵塞油管，增大流动阻力，降低吸水能力。

3地层流体的潜在损害

地层流体的特性是造成地层损害的主要潜在因素，当注入水与地层水不配伍时，也会引起各种垢的沉积，造成渗流通道的堵塞，渗透率下降。另一方面，随着地层的大量注水，近井地层的温度场会由于冷水的不断注入而降低，由于原油的凝固点高，在井筒的递变温度场中，原油中的石蜡等高凝固点的物质会逐渐在近井地带和井筒中析出，产生有机垢，造成渗透率下降，有机垢和无机垢的共同作用，加重地层阻塞，严重影响地层的吸水能力。

4储层敏感性伤害因素

敏感性伤害是地层最常见也最容易发生的伤害，油气层敏感性评价主要是通过岩心流动试验，考察油气层岩心与各种外来流体接触后所发生的各种物理化学作用对岩石性质、主要是对渗透率的影响，从而了解储层潜在的伤害因素，以利于避免或减轻各种作业环节造成的地层伤害。主要伤害类型：（1）储层流速敏感性（2）储层水敏感性（3）储层酸敏感性（4）储层盐敏感性。

5储层伤害诊断及欠注原因

地质物性、岩性特征。某断块区属河流相正旋回砂泥岩互层沉积；砂岩以灰白、白色细砂、粉细砂及含砾砂岩为主，泥质胶结，胶结疏松；泥岩以绿、灰绿、棕红及杂色为主，储层平均孔隙度32%，平均渗透率1400  10-3um2,属于高孔高渗储层。岩屑长石质石英砂岩，石英含量：45-58%，长石含量：31-34%，不稳定成分含量较高，具有低成分成熟度的特点。

流体性质。地层水矿化度：氯离子4053-8189mg/l，平均5983 mg/l，总矿化度12197-16482 mg/l，平均14006 mg/l，水型为氯化钙型

敏感性特点：中等水敏、碱敏；有一定的速敏，临界流速2.79md；酸、盐敏感性不强，临界矿化度20000mg/l。

注入水水质、水离子分析。分别对欠注井注入水取样进行水质及水离子分析，取样点为配水间。注入水含油量6.5~7.2mg/L，悬浮物6.8-7.6 mg/L；粒径中值8.3~9.6um；溶解氧2mg/L；SRB：25-60个/L，总铁达3.5 mg/L，对于B3级标准，总铁、粒径中值、溶解氧指标偏高。对于水离子指标来看，水型为CaCl

2型，含有较高的Ca2+/Mg2+，具有一定的HCO3-。PH值为6。

储层堵塞伤害影响因素分析。根据储层伤害主要影响因素，一般将油水井储层损害的主要原因归结为以下6种：（1）微粒运移；（2）水化膨胀；（3）无机垢堵塞；（4）有机垢堵塞；（5）细菌堵塞；（6）外来固相颗粒堵塞。结合水质指标、水离子指标、地层敏感性，通过堵塞分析模型分别预测分析注水过程中对表皮系数的影响，确定储层伤害可能性及类型，从而得出水井欠注主要的影响因素。

堵塞伤害影响因素模拟结果及分析。储层主要伤害因素由大到小为： 无机结垢、外来固体堵塞、有机物堵塞、水化膨胀（较弱）。分析结果与配伍性、水质、敏感性等特点相符。

无机结垢。a.碳酸盐垢。由于注入水溶解有重碳酸钙、重碳酸镁等不稳定盐类时，进入地层后由于温度升高，将使重碳酸盐发生分解，溶液中的CO32-浓度增大，且水中含有大量的钙、镁离子，从而导致CaCO3从水中析出而造成堵塞。另外在水中硫酸盐还原菌的作用下，也会反应生成CaCO3沉淀。经软件结垢分析：基本不结垢。b.氢氧化铁的生成。根据电化学腐蚀原理，铁的二价离子Fe2+进入水中，生成氢氧化亚铁Fe(OH)2，注入水中溶解氧进一步将Fe(OH)2氧化，生成氢氧化铁Fe(OH)3，生成的氢氧化铁，当PH值在3.3-3.5时，处于胶体质点状态；当PH值接近于6-6.5时，处于凝胶状态；当PH值>8.7时，呈棉絮状的胶体物理学，特别当PH值>4-4.5以后的氢氧化铁，注入地层后将发生明显的堵塞作用，从而降低吸水能力。由于注水入总铁达3.5mg/L,严重偏高，从而导致地层中Fe(OH)3沉淀生成堵塞地层，造成吸水量下降。

外来固体堵塞（悬浮物堵塞）。外来固体堵塞主要是由于水中悬浮物所导致。由于注入水中含有不同粒径的悬浮固相颗粒，包括粉砂、淤泥、粘土等地层微粒，氧化铁、硫化铁、氢氧化铁，细菌产物、水垢等腐蚀产物。在注水过程中小直径进入地层孔道，对地层造成中深部堵塞，大颗粒进入浅层孔道和在表面形成滤饼造成堵塞。

水化膨胀。由于注入水矿化度与地层水接近，影响较小，但在措施中仍需进行防膨考虑。