【井下作业】采油过程中的油层保护技术

采油过程中的油层保护技术是指通过采用合理生产压差及采油速率、保持油层压力开采等措施,对油气田开发生产中的油气层进行保护工作。
一、基本思路
油气田开发生产中保护 油气层技术的基本思路实质上是保护油气层系列技术的具体化。在绪论中对保护油气层系列技术已经讨论过。值得强调的是油气田开发生产中的油气层损害发生在油气田深部。更具叠加性、复杂性和动态性。因此,它的保护技术的基本思路要把着眼点放在“动态”上,即重新认识油气层的现状是该技术的基本出发点。
二、重要性
油气田开发生产中的油气层保护技术已愈来愈被人们重视,这主要是由于我国的油气田大都处于油田开采中、后期,油田作业的频率比开采初期明显增高,显然,控制各作业环节对油气层的损害,实施油气层保护系列技术,必然是提高作业效率的有效途径之一。同时,石油工业正面向复杂油气藏、特殊油气藏的挑战,这势必面临着投入更多的成本,获得较少产出的难题。
油气层保护技术本身就是一种保护资源的系统工程,是“增储上产”的重要措施之一。因此,必须进行油气田开发生产中的油气层保护工作。
此外,目前生产实际也急待油气田开发生产中的保护技术尽快实现系列化、实用化。例如,目前,不少大油田开采进入中、后期,发现地层堵塞严重,有的注水时,使用大功率、大排量,吸水指数不但不增加,反而愈来愈注不进地层。
目前,对油气田开发生产中保护油气层的紧迫性、重要性还远未形成共识。因此,实施油气田开发生产中油气层保护技术,首先要统一认识,站在战略的高度认识其重要性和紧迫性,各级技术决策人、技术监督人和工程技术人员,上下齐心,共同努力,将它作为一项技术政策来实施,才能实现保护油气层。
三、采油过程中的油层伤害
油田在开采过程中, 次生矿物沉淀、结垢、细菌堵塞、微粒运移、乳化堵塞、润湿反转等因素将会造成储层的严重损害, 从而降低油层的自然产能, 甚至使产量大幅度递减。
(1) 采油工作制度不合理: 采油工作制度不合理是指生产压差过大或开采速率过高,其损害可归纳为以下几个方面。
①由于生产压差过大或开采速率过高, 使近井壁区井底带岩层结构遭到破坏, 胶结强度的破坏产生出砂。砂和固相微粒被油携带并不断地堵塞储、渗空间, 损害地层;
②油田一旦投入生产, 就有油、气从油层中采出, 原有的热动力学和化学平衡被打破, 发生两种后果: 一是油层温度、压力和流体成分的变化会导致无机垢的产生; 二是由于温度、压力、pH 值的变化使沥青、石蜡从原油中析出, 即有机垢产生。结垢堵塞孔喉是发生在油层深部的一种难以消除的损害方式;
③当油层压力降低到饱和压力以下时, 气体不断从油层析出, 油层中油、气、水三相同时流动, 造成油的相对渗透率下降。
(2) 地层压力下降: 随着生产过程的进行, 不可避免的出现地层压力的下降, 压力下降将可能导致盐类沉淀结垢以及微粒运移, 降低地层渗透率。
(3) 机械采油中的油层损害: 机械采油过程中造成的油层损害, 主要体现在以下四方面:
①砂堵, 在机械采油期间, 为了满足一定的采油速度, 势必增加生产压差, 结果储层中速敏加剧, 出砂和砂堵严重;
②结垢, 在机械采油期间, 油层压力下降更大, 储层中容易发生沉淀和结垢;
③烃类堵塞。在机械采油期间, 近井带压力、温度都易低于石蜡、沥青质溶化或溶解条件, 储层中更易结蜡或沉积沥青质;
④井筒堵塞。上述砂堵、蜡堵、盐垢同样更容易在井筒中发生, 因为井筒温度、压力均比储层低, 而且井筒中有堵塞的骨架和机械采油设备, 如深井泵或潜油泵或抽油杆等。
四、采油过程中的油层保护技术措施
(1) 生产压差及采油速率的确定
采用优化设计的方法初步确定生产压差和采油速率,并用室内和现场实验对优化方案进行评价,然后推广应用。
根据油气层的储量大小、集中程度、地层能量、压力高低、渗透性、孔隙度、疏松程度、流体粘度、含气区与含水区的范围,以及生产中的垂向、水平向距离,通过试井和试采及数模方案对比,优化得出采油工作制度。然后作室内和室外矿场评价,最终确定应采用的工作制度。值得强调的是:若新区投产,所采用的基础数据是投产前取得的数据;若老区改造,其数据为改造前再认识油气层的数据。要充分重视采油过程中损害的“动态”特点。
(2) 保持油层压力开采
保持油气层在饱和压力以上开采,可达到同一产量的油井维持较高的井底压力,充分延长自喷期,降低生成成本。同时,保持地层压力可以延缓或减少原油中溶解气在采油生产中的逸出时间,以及减缓油层的出砂趋势,提高采收率。保持地层压力开采,可避免气相的出现和压力降低引起有机垢及无机垢等损害发生。我国多数油田采用早期注水开发以保持油气层压力,这对保护油气层是十分有利的措施之一。
(3) 针对不同的油层采用不同的预防损害措施
每个油层岩性和流体都有自身的特点, 应采取的预防损害措施也各有不同, 不能一概而论。例如: 当油层为低渗或特低渗时, 预防采油过程中的损害更为重要, 因此, 要尽可能地保持油层压力开采避免出现多相流, 防止气锁和乳化油滴的封堵损害; 当油层为中、高渗的疏松砂岩时, 应正确的选择完井方式、防砂措施、合理的生产压差, 以减少油层损害; 当油层为碳酸岩地层时, 要尽量避免在采油过程中产生碳酸钙沉淀, 堵塞孔道; 对于中、低渗的稠油油藏, 要尽可能的预防有机垢, 如沥青、胶质、蜡, 从稠油中析出, 保持油层压力开采。
目前国内外消除采油中地层损害的方法主要有:
①控制生产压差和限制产量, 这对缓解沉淀和出砂有一定的抑制作用;
② 解除垢的堵塞, 如热洗、注抑制剂、酸洗等化学方法;
③用现代物理方法解堵, 如磁化、震荡、超声波等方法。

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