增注工藝探討

張健，宋學志

（大港油田第五采油廠，天津 300280）

隨著油氣藏開發的不斷深入，常規油氣藏經過長時間的衰竭式開發，地層壓力下降，產量遞減控制難度加大，產量穩產面臨很大挑戰。后期開發工作以補充地層能量、控制產量遞減為主要目標，注水開發是控遞減的主要技術手段之一。但是受到儲層物性的影響，導致油田注水開發存在著注水壓力高的問題。為近一步實現油田注水的高效開發，提高注水效率和油井生產能力，降低油田開發成本，往往會使用工程工藝手段加強注水。

1 地質狀況及注水過程中主要問題

H油田儲層物性均屬于中低孔、中低滲儲層，其儲層孔隙度從特低孔到中孔均有發育，滲透率從超低滲到高滲都有，孔隙類型以粒間溶孔為主，占到92%以上，其次為粒內溶孔（3.83%），其他類型孔隙所占比例很少或鏡下觀察未發現，孔隙度從特低孔到中孔均有，主要發育特低孔-超低滲、低孔-特低滲、低孔-低滲、中孔低滲和中孔中滲型儲層，孔滲相關性較好。儲層的孔喉半徑平均值較小，大多為微細喉、細喉和少量較細喉，這也是儲層物性差的主要原因之一，其主要的7個斷塊儲層中微米級喉道占總喉道的比值分別為44.38%、42.15%、26.38%、29.86%、38.76%、40.41%、49.91%。雖然其中有某一個斷塊儲層中微米級喉道占49.91%，但其喉道直徑主要集中于1～4 μm。砂巖孔喉的分選性較差，從不均勻型到均勻型均有，但主要為不均勻型。通過對該油田巖心和薄片觀察表明，巖石碎屑顆粒的粒級變化較大，從細砂到礫石均有發育，以中、細砂巖為主。巖石成分以灰、灰褐色長石質巖屑砂巖和巖屑砂巖為主，含少量巖屑質長石砂巖。X衍射分析表明，該地區的黏土礦物包括高嶺石、伊/蒙混層、伊利石和綠泥石；主要孔隙類型為溶蝕粒間孔、溶蝕粒內孔、剩余粒間孔、填隙物內溶孔和微孔隙。儲層物性差，敏感性強，注水過程中容易堵塞。

1.1 儲層物性差，注水壓力高

H油田因儲層物性差，該油田平均注水壓力在21.02 MPa，其中40%以上的注水井壓力在28 MPa以上，有超過30%的井注水啟動壓力超過23 MPa。

1.2 敏感性強，注入過程中壓力逐步升高

H油田巖石以石英、變質巖巖屑為主，填隙物以黏土礦物為主，包括高嶺石、伊/蒙混層、伊利石和少量的綠泥石，敏感性極強，在后期注水的過程中受到水敏和速敏等的影響，近井地帶滲透率降低導致注水后注入壓力逐步升高。

1.3 注入水質差，導致地層堵塞后注水壓力升高

對H油田現場水樣進行分析，結果表明水樣除硫酸鹽還原菌及腐生菌指標符合行業標準最低要求外，其余各項均遠高于行標要求，易導致注水管柱結垢及儲層堵塞。 根據水樣離子含量測定結果，注入水和地層水中所含的成垢陽離子為Ca2+、Mg2+，陰離子為HCO3-、CO32-、SO42-，由于Mg2+濃度明顯小于Ca2+濃度，MgSO4溶于水，因此分析成垢的類型為CaCO3、CaSO4以及少量MgCO3。

注入水水質差，易結垢，導致注水管柱堵塞，同時與儲層特征匹配度較低，儲層易被注入水中機械雜質堵塞，造成儲層污染[1]。

通過對H油田注水壓力高的原因進行分析，采取不同的增注手段，提升注水效率。

2 采取的增注工藝

2.1 地面增壓泵增壓技術

地面增壓注水工藝技術是針對低滲透油藏注水開發中部分井難注、欠注的問題而采取的增注技術，主要通過提高單井注水壓力實現增壓注水，改善難注井、層的注水狀況。

增壓泵在H油田試驗和應用8井次，注水泵壓大幅度提高，增壓前井組配注165 m3·d-1，注水93 m3·d-1，完成率56.4%；增壓后井組配注260 m3·d-1，注水255 m3·d-1，配注完成率98.08%。3年累計增壓泵投產后井組累計增注6.7×104m3。

2.2 常規酸化技術

工藝原理：通過向地層中注入酸液，清除孔隙和裂縫中的堵塞物質，解除堵塞從而恢復或增加注水井注入量。酸液體系：預處理液為鹽酸體系，主體酸為土酸體系：HCl+HF+緩蝕劑+破乳助排劑+鐵離子穩定劑+長效黏土穩定劑+沉淀抑制劑；通常砂巖儲層一般采用HCl和HF。

實施效果：2017—2019年常規酸化井共實施15井次，酸化前配注350 m3·d-1，實注120 m3·d-1，完成率 34.28%；酸化后配注 350 m3·d-1，注水328 m3·d-1，配注完成率93.7%。日增注208 m3·d-1，累計增注9.6×104m3，取得較好的效果。

目前常規酸化技術是各個油田采取的針對儲層物性差、注水壓力高的主要手段，但是在目前使用常規酸化技術施工過程中，特別是針對儲層物性差的地層施工過程中，使用后往往存在效果不及預期的影響。以H223為例，其滲透率基本為特低滲（小于10 mD），酸化過程中由于滲透率低導致酸化施工過程中施工壓力高（>30 MPa），排量小（小于0.3 m3·min-1），施工過程中壓力無明顯變化，酸化施工后仍然無法注入。通過對常規酸化井效果進行對比分析，針對H油田，其為砂巖儲層，目前使用的方法為基質酸化，一般是至施工壓力小于儲層巖石破裂壓力的條件下將酸液注入地層，解除近井地帶的污染，恢復和提高近井地帶滲透率的一種增產技術。而目前使用的基質酸化只是能解決近井地帶污染，即當地層是因為受到污染等原因導致注水壓力升高或者無法注水的情況下，通過使用酸化解除近井地帶污染從而增加滲透率提高注水強度，改工藝無法改變地層原有的儲層結構，因此對儲層物性較差或者非儲層污染導致注水壓力升高的井況效果較差，甚至無法起到作用[2]。

因此在進行常規酸化措施前，針對注水井，要充分分析注水壓力高的原因，判斷是否為堵塞或者地層污染，如果是因為污染導致的注水壓力高，則可通過常規酸化作用解除地層污染從而提高注水量；但是針對地層儲層物性差導致的注水壓力高，通過常規酸化無法解決其注水壓力高的問題；而針對低滲井，可以通過采取酸壓技術來改造地層，提高注水效率，即在壓開動態裂縫后，控制施工排量，使注液速度與酸液的濾失速度相當，當注液速度與濾失速度達到平衡時，縫中壓力等于裂縫延伸壓力，這時裂縫將繼續保持張開狀態，但卻不明顯地繼續擴展，延長酸液在已壓開裂縫壁面上的反應時間，從而獲得最佳的酸蝕裂縫導流能力。

2.3 在線酸化技術

在線酸化技術是采用螯合酸液體系代替常規酸化的三段液體系，具有緩速、緩蝕、低傷害等特性，同時能夠有效抑制二、三次沉淀，主要用于解除儲層堵塞。其具有施工工藝簡便、作業周期短、綠色環保的優點，可帶壓作業，使用原管柱施工，可邊施工邊注水，施工簡單。在線酸化井實施后，2口井取得一定效果，如表1所示。

表1 在線酸化技術實施效果

通過對比在線酸化技術實施效果可以看出，在線酸化技術對地層污染堵塞后解堵有一定效果，但是對物性較差的井無效果。

2.4 等離子脈沖解堵技術

等離子脈沖技術是通過彈性沖擊地層，形成彈性擠壓，產生拉伸應力，在變應力下，堵塞物與儲層基質存在應變，存在彈性形變差異，容易被剝離，形成解堵效果。等離子脈沖技術目前在H油田實施2井次，取得一定效果。

H321井施工前，日平均注水量15 m3，施工后平均日注水量25 m3，施工前泵壓為21.3 MPa，油壓19.4 MPa，施工后泵壓為21.8 MPa，油壓20 MPa，泵壓上升0.5 MPa，油壓上升0.6 MPa，未取得預期效果。H324實施等離子脈沖解堵，改善吸水剖面，施工前，日平均注水量32 m3，施工后日平均注水量37 m3，施工前泵壓為18～22 MPa，平均泵壓19.6 MPa。施工后泵壓為18～22 MPa，平均泵壓20.35 MPa，上升1.25 MPa，吸水剖面層測試顯示，下部吸水得到增強。

H321井等離子脈沖施工后注水壓力升高，未取得預期效果，H324井施工后雖然一定程度上改善了吸水剖面，但是注水壓力升高，未達到預期目標。分析認為，等離子脈沖工藝應用效果主要受到如下幾方面因素影響：堵塞物與儲層基質膠接的強度，如果膠結強度高，等離子脈沖工藝有可能未完全剝離；堵塞物剝離后產生的細小顆粒無法進行完全返排，易再次堵塞滲流通道；剝離的細小顆粒物隨著注入水產生運移，容易再次在地層深部產生堆積，從而導致注入壓力升高。

2.5 水力深穿透技術

工藝原理：水力深穿透技術是以高壓水射流理論為基礎，采用先進的液壓控制技術，以高壓水為動力，利用沖頭對套管開窗，以高壓水通過高壓軟管對地層射流切割成孔，使該軟管深入，切割出徑向距離長（2～5 m）、孔徑大、無污染的通道，解決堵塞問題。可在介質中添加保護地層的添加劑，具有施工簡單、成本低、適應性強等優點。

工藝特點：孔道規則、清潔、不易閉合，有效期長；孔道長達4 m，可大大穿越油層污染帶；消除常規射孔對套管和水泥環破壞的危險；以柔和的方式實現油層的深穿透射孔，減少地層油流阻力和壓降；在目標層內易準確定位（尤其對1～2 m的薄層）；采用加防膨劑的清水作介質，對地層傷害小；排放物無化學劑，無毒、無害。

通過對比水力深穿透實施效果，H326井實施后其吸水剖面得到有效改善，但是未有效起到增注的效果，通過分析認為，水力深穿透技術可以實現降壓增注及改善吸水剖面的作用，但是該技術在H油田注水井具有一定的工藝局限性，對地層滲透率較低的井解堵無法達到預期效果；施工過程中所產生的切割屑因未進行返排也存在近一步堵塞地層的可能性[3]。

3 增注工藝評價

H油田通過實施不同增注工藝，取得的效果和適應性也有所不同，不同的工藝有不同的適應條件，例如增壓泵增壓注水工藝主要是針對區塊注水壓力高，目前地面注水泵無法滿足注入壓力的井進行實施，而常規酸化工藝主要是針對儲層受到污染或者因井口水質不合格等因素導致注水壓力升高的井實施，因此要針對不同情況選擇不同的增注工藝。增壓注水主要通過提高單井注水壓力實施增壓注水，改善難注井、難注層的注水狀況，主要針對區塊注水壓力高，地面注水泵無法滿足注入壓力的井進行實施。常規酸化主要是利用土酸酸液解決生產過程中的儲層污染問題，溝通滲流通道，提高注水壓力，主要針對儲層受到污染或其他因素導致注水壓力升高的井實施；等離子脈沖和水力深傳透在實施后應使用酸液清洗以此提高實施效果。