油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的建立與應(yīng)用

油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的建立與應(yīng)用

前言

水鎖效應(yīng)是油田開(kāi)發(fā)中普遍存在的問(wèn)題，在鉆井、完井、修井、增產(chǎn)措施及熱洗清蠟等作業(yè)過(guò)程中都不同程度地存在水鎖效應(yīng)，導(dǎo)致油井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。由于低滲透油田孔隙喉道尺寸很小，毛細(xì)管阻力大，水鎖效應(yīng)更為突出，如河口采油廠采油四礦大王北油田因油井水鎖導(dǎo)致減產(chǎn)的問(wèn)題就較突出。因此，分析、研究水鎖效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理和影響因素，尋找防止水鎖損害的方法，建立大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防管理模式，對(duì)改善低滲透油藏的開(kāi)發(fā)效果和提高采收率具有重要意義。

一．大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的產(chǎn)生背景

大王北油田屬深層低滲透多薄層油藏，平均空氣滲透率×10-3um2，孔隙度%。在采油熱洗清蠟、井下作業(yè)過(guò)程中，時(shí)常發(fā)生水鎖效應(yīng)。根據(jù)水鎖效應(yīng)持續(xù)的時(shí)間，可以將水鎖效應(yīng)分為二類：

第一類：輕微水鎖井，這類井熱洗或作業(yè)后含水大幅上升，日油下降，有的含水甚至達(dá)到100%，生產(chǎn)一段時(shí)間后，含水、產(chǎn)量才逐漸恢復(fù)到正常水平的井。不產(chǎn)生水鎖應(yīng)的井，熱洗后一般不超過(guò)3天含水、產(chǎn)量就恢復(fù)正常。這類井由于有效生產(chǎn)時(shí)率降低，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

第二類：嚴(yán)重水鎖井，這類井熱洗或作業(yè)后含水大幅上升，長(zhǎng)期居高不下，產(chǎn)量明顯下降，只有采取增產(chǎn)措施，含水、產(chǎn)量才能恢復(fù)到正常水平。這類井主要是作業(yè)后產(chǎn)生的，水鎖效應(yīng)不易消除。

從2007年和2008年大王北油田相繼有29口油井作業(yè)后產(chǎn)生水鎖效應(yīng)，日減產(chǎn)50噸，共減產(chǎn)近萬(wàn)噸,并且產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的井?dāng)?shù)和影響的產(chǎn)量均呈逐年上升的趨勢(shì)。因此，分析、研究水鎖效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理和影響因素，尋找預(yù)防水鎖損害的方法，對(duì)改善低滲透油藏的開(kāi)發(fā)效果和提高采收率具有重要意義。

二．大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的基本內(nèi)涵

油井水鎖傷害預(yù)防管理模式就是通過(guò)低滲透砂巖儲(chǔ)層水鎖傷害理論分析和礦場(chǎng)井下作業(yè)分析，找出產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的主要因素；分析、總結(jié)油井產(chǎn)生水鎖后的產(chǎn)狀變化特征，為判斷油井是否產(chǎn)生水鎖效應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)滲流機(jī)理分析，建立儲(chǔ)層水鎖敏感性評(píng)價(jià)公式，對(duì)各油井主動(dòng)層進(jìn)行水鎖敏感性評(píng)價(jià)，對(duì)敏感井層制定相應(yīng)的對(duì)策；對(duì)油井進(jìn)行地層壓力分級(jí)，并制定一個(gè)合理的洗井壓力上限，防止水鎖的產(chǎn)生，逐步建立一套適合于大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防的管理模式。

油井水鎖傷害預(yù)防管理模式主要特點(diǎn):一是系統(tǒng)性非常強(qiáng)，從水鎖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、診斷標(biāo)準(zhǔn)、水鎖預(yù)測(cè)到預(yù)防措施，從熱洗水溫、熱洗方式、熱洗壓力到熱洗水量，一環(huán)扣一環(huán)；二是經(jīng)礦場(chǎng)檢驗(yàn)，該管理模式適應(yīng)性好；三是該管理模式的建立過(guò)程緊密結(jié)合礦場(chǎng)實(shí)踐，所以可操作性強(qiáng)。

三．大王北油田油井水鎖傷害預(yù)防管理模式的主要內(nèi)容

油井產(chǎn)生水鎖傷害的機(jī)理分析

1、低孔、低滲、強(qiáng)親水是油井產(chǎn)生水鎖的內(nèi)因

由于儲(chǔ)層巖石表面性質(zhì)屬?gòu)?qiáng)親水型，毛管力的方向正好與原油流動(dòng)方向相反，因而造成毛管力成為原油流動(dòng)的阻力。

外來(lái)水進(jìn)入儲(chǔ)層后，會(huì)產(chǎn)生大量的乳化液滴，乳化液滴在通過(guò)巖心孔隙的喉道處時(shí)，會(huì)因?yàn)橘Z敏效應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)附加阻力），這是導(dǎo)致水鎖的主要阻力。

2、油井產(chǎn)生水鎖的外因

束縛水飽和度高，平均38%。根據(jù)加拿大學(xué)者以及西南石油學(xué)院楊建軍等人的研究，束縛水飽和度越高越容易產(chǎn)生水鎖效應(yīng)。

地層壓力低，地層壓力25MPa，壓降，平均動(dòng)液面1658m。地層壓力越低，水相侵入地層的深度越深，水鎖傷害越嚴(yán)重。

多孔介質(zhì)中油水微觀分布影響

根據(jù)我國(guó)著名的油層物理專家何更生教授的研究，一般下，油水系統(tǒng)在儲(chǔ)層中多是以“渠道流態(tài)”的形式沿各自的一套相互連通的渠道網(wǎng)流動(dòng)。這些渠道往往被液-液界面或液-固界面所包圍，盤繞迂回。當(dāng)流體飽和度變化時(shí)，流動(dòng)渠道網(wǎng)絡(luò)的幾何形狀也隨之以改變。我們可以將此理論稱為“渠道流”理論。

根據(jù)“渠道流理論”，入井液被泵車壓力和靜水柱壓力擠入地層。一部分進(jìn)入水流渠道，地層含水飽和度升高，水相滲透率上升，水流渠道增加，產(chǎn)水量增加。一部分進(jìn)入油流渠道，含油飽和度下降，油流渠道減少，油相滲透率下降，產(chǎn)油量下降。

3、油井產(chǎn)生水鎖的誘因：洗井壓差高，泵車壓力與靜水柱壓力之和高于地層壓力。因?yàn)橹挥斜密噳毫εc靜水柱壓力之和高于地層壓力，大量的入井液才有可能進(jìn)入地層，如果開(kāi)井后油層又無(wú)足夠的壓力將水從毛細(xì)管中驅(qū)出地層，水鎖就產(chǎn)生了。大王北油田平均油層中深3150米，尾管深度2000米，洗井時(shí)從井口到尾管處的靜水柱壓力就達(dá)20MPa，尾管以下混合液的液柱壓力為MPa，整個(gè)液柱壓力為，再加上泵壓，達(dá)到，而目前平均地層壓力為25MPa，所以入井液很容易進(jìn)入地層。

油井產(chǎn)生水鎖后的產(chǎn)狀變化特征分析

1、一般情況下，油井產(chǎn)生水鎖前的綜合含水滿足條件：10%≤含水≤40%。

2、油井產(chǎn)生水鎖后：產(chǎn)水量上升，平均單井日產(chǎn)水上升噸；含水大幅度上升，平均單井上升20％；產(chǎn)油量明顯下降，平均單井日油下降噸；絕大部份井液量不降而且還略有上升，平均單井日液上升噸。

建立水鎖敏感性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型和和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1、借鑒有關(guān)學(xué)者的研究成果,并統(tǒng)計(jì)分析已產(chǎn)生嚴(yán)重水鎖效應(yīng)井“輕微水鎖井“未產(chǎn)生水鎖井的滲透率和初始含水飽和度的關(guān)系,建立了儲(chǔ)層水鎖敏感性評(píng)價(jià)公式。經(jīng)驗(yàn)證，該公式適應(yīng)性好。

APTi=(+)

APTi—水鎖指數(shù)；

Ka—?dú)鉁y(cè)滲透率，10-3um2；

Swi—初始含水飽和度，%；

表示水鎖效應(yīng)不明顯；

≤表示對(duì)水鎖效應(yīng)有潛在的敏感性；

APTi≥一般表示如果水基流體被驅(qū)替或自吸入地層，會(huì)出現(xiàn)明顯的水鎖問(wèn)題。

2、大王北油田油井水鎖敏感性評(píng)價(jià)

對(duì)各油井關(guān)鍵是主動(dòng)層進(jìn)行水鎖敏感性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)有58口井對(duì)水鎖效應(yīng)有潛在的敏感性，有39口井屬于水鎖敏感井。油井水鎖敏感性評(píng)價(jià)為水鎖預(yù)防指明了方向

預(yù)防水鎖效應(yīng)的技術(shù)對(duì)策

1、控制壓差，避免入井液進(jìn)入地層

制定熱油或熱水不壓井清蠟技術(shù)操作規(guī)范，并在85口油井上進(jìn)行推廣，取得了很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

優(yōu)化作業(yè)工序和相關(guān)參數(shù)，重點(diǎn)控制洗井壓力，并設(shè)計(jì)大王北油田作業(yè)洗井壓力控制流程圖。

2、在敏感井作業(yè)熱洗清潔井筒時(shí)，根據(jù)各油井的壓力，制定一個(gè)合理的洗井壓力上限，如果壓力高于上限值，則停止洗井或者減小排量，避免作業(yè)時(shí)產(chǎn)生水鎖傷害。日常熱洗清蠟時(shí)采取熱油或熱水低壓熱洗，減少或避免了進(jìn)入地層的入井液量，縮短了排水時(shí)間，減輕或避免第一類水鎖效應(yīng)產(chǎn)生。

3、提高返排速度，對(duì)個(gè)別敏感井使用調(diào)速電機(jī)等技術(shù)，作