浅析油层改造过程中的储层保护

【摘要】油层改造是中高含水期油田增产稳产的主要途径之一。如果在改造过程中所采取的措施不当或措施不到位，都会造成储层伤害和储层污染，达不到增产的目的，有时甚至降低产量。因此在油层改造过程中，储层保护显得至关重要。本文就酸化、压裂过程中造成的储层伤害，展开机理分析，并从工艺上提出了相应的储层保护措施，对油层改造有一定的理论指导作用。

【关键词】酸化 压裂 储层伤害 渗透率 储层保护

储层受到伤害的主要标志就是储层渗透率的降低。储层伤害一般是在钻井、完井、试油、注水、检泵、大修、措施作业等作业过程中，由于外来固相颗粒的侵入、出砂、细菌堵塞、工作滤液或注入水与储层不配伍造成粘土矿物膨胀，分散运移或产生化学沉淀，有机垢堵塞、乳化堵塞及各种腐蚀产物的堵塞，从而导致储集层近井壁带流体渗流能力的下降。根据储层伤害主要影响因素，可将油水井储层伤害的主要原因归结为以下6 种：微粒运移、水化膨胀、无机垢堵塞、有机垢堵塞、细菌堵塞以及外来固相颗粒堵塞。

1 储层伤害的恶果

油层改造对储层造成的伤害可能产生的恶果主要有以下几个方面：

（1）降低储层的产能及产量；

（2）增加酸化、压裂、解堵、修井等井下作业的工作量，因而提高油气生产成本；

（3）影响最终采收率，造成油气资源的损失和浪费；

（4）地层损害是永久性的造成其它无法弥补的损失。

2 酸化压裂措施中的储层伤害的表现形式与形成机理

在进行油层改造时，由于应力变化和大量压裂液进入储层，可能对储层造成一定的伤害。如果这些伤害没有解除，在酸化压裂措施后油气井产能并未得到恢复或提高，相反，有的井却在措施后造成减产。因此要尽力避免在措施中对储层造成伤害。

2.1 压裂措施对储层造成的伤害及形成机理

压裂是油田目前挖潜、增产、增注的主要措施之一，每年的作业量不断增加，给油田的增产稳产提供了有力的保障。压裂对储层造成的伤害主要表现在以下几个方面：

（1）在对较低渗透率区块储层压裂过程中，流体通过岩心时，对岩心施加一定的围压，使其受到压缩，引起渗透率降低。低渗储层往往是低孔与低渗伴生，这种油气藏具有高的泥质胶结物含量、含水饱和度、毛细管压力、水敏性及孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质严重、油气流动阻力大等特点。在压裂过程中这类储层所需的破裂压力就较高，在高压、高粘、携带支撑剂的压裂液压缩下，储层岩石颗粒相互挤压，粒间空隙进一步缩小造成渗透率的降低。

（2）储层岩石在其所受净应力改变时，孔喉通道变形、裂缝开合，导致储层岩石渗流能力发生变化。尤其是在塑性较强的储集层中，在压裂液高压长时间的作用下，岩石颗粒及颗粒孔隙发生不可逆转的塑性变形，使储层岩石的孔隙度变小，喉道可能变得更细更不规则，从而使储层渗透率变小。在塑性较大的储层压裂时由于岩石弹性模量和变形模量大，可能出现岩石破碎而裂开的情况，进一步加大了对储层的伤害。

（3）压裂液与地层及其中的液体配伍性差，压裂液进入地层引起水锁、造成储层粘土膨胀降低渗透以及压裂液沱饼和残渣对地层造成伤害。目前多数压裂施工所采用的压裂液都是高粘液体，这些液体不与储层内油气水混溶，而乳化成乳状物，在压裂后不容易排出，毛细管力作用产生水锁效应从而降低储层渗透率；另外液体也会使岩石中的粘土矿物发生膨胀堵塞喉道，或溶解到岩石中某种粘土矿物形成高粘沱饼和残渣，进一步堵塞喉道，降低了储层的渗透率。

（4）压裂使用的支撑剂选择不当造成储层伤害。压裂前要对目的层储层岩石的岩性进行详细的分析，选取合适的支撑剂。如果支撑剂选取不当，有可能在压裂后排液过程中及以后的生产中产生严重的快速吐砂。这不仅损害下井工具，还会在吐砂过程中使破碎的岩石颗粒一同吐出，使形成的裂缝快速闭合，压裂措施效果变差周期变短。不断的重复压裂可能会使储层及上下岩层就会出现破裂式伤害。

（5）压裂施工质量带来的危害。压裂施工时操作不当、压裂液及支撑剂用量不足、造缝长度不达标都会对储层造成伤害。2.2 酸化措施对储层造成的伤害及形成机理

酸化是一项发展的较为成熟的技术，在石油和天然气的增产措施中有着举足轻重的作用。由于储层岩石的成分、结构及储层中流体的差异很大，使得酸化技术变得复杂。在酸化作业中，很容易造成储层堵塞，给储层带来进一步的伤害。

酸化对储层的伤害具体是指在酸化过程中，引起酸化前、后储层岩石渗透率的变化。主要表现为：酸化后二次产物的沉淀（与岩石中的粘土矿物和碳酸盐岩发生反应生成铁质、硅质、钙质等的沉淀）；酸液与储层岩石的不配伍性造成粘土矿物膨胀堵塞孔隙；酸液与储集层岩石流体的不配伍性及酸液与储集层流体的不配伍性造成储集层润湿性的改变；酸液滤失损害，酸液自身携带的颗粒和溶蚀掉的颗粒会阻塞孔道；添加剂选择不当造成储层孔隙堵塞；施工参数选择不当（酸液浓度过高产生沉淀或造成储层塌陷，泵压过高，排量、用量过大可能会蚀穿储层，破坏隔夹层）以及施工质量不达标；毛管力的产生，酸化后疏松颗粒及微粒的脱落运移堵塞、产生乳化等。这些现象显然都会造成酸化前后储层渗透率发生变化。

3 酸化压裂措施中对储层的保护措施

针对油层改造过程中对储层的主要伤害，该阶段储层保护的对策有：3.1 压裂措施方面

（1）选择优化压裂液体系，提高压裂液的流变性能，即选择那些滤失少、低残渣、配伍性好、稳定性强、磨阻低、排液好的压裂液，避免产生天然裂缝滤失、提高压裂液耐高温剪切能力，防止引起储层伤害；

（2）选择适合压裂区块或压裂目的层位的支撑剂，支撑剂要求粒径要均匀、强度高、杂质含量少，要保证储层裂缝的导流能力，避免造成压后严重吐砂；

（3）根据目的层选择适当的压裂工艺，既能最低限度的减少对储层的伤害，又能达到最好的压裂效果，发挥储层的最大潜能；

（4）选择添加剂；

（5）进行优化压裂设计，以最优的压裂液和最优的支撑剂用量，以达到最优的压裂效果；

（6）加强对施工质量控制，避免人为原因对储层造成伤害。3.2 酸化措施方面

酸化成功的关键是弄清所有污染的类型。酸化按储层类型分为碳酸岩储层酸化和砂岩储层酸化。砂岩基质酸化与碳酸盐岩酸化是有区别的，砂岩基质酸化是溶解在地层基质孔隙喉道中形成的堵塞或桥塞污染，酸化后的理想情况是恢复原始地层渗透率。因此，在酸化作业中采取积极有效的措施，保护储层使酸化作业充分发挥效益：

（1）在酸化施工前认真选井选层，并不是所有的井或所有的储层都适合进行酸化处理；

（2）在酸化施工前尽可能对目的层岩心进行相关实验，配置最优的酸液和添加剂；

（3）选择最优的施工参数，严格控制泵压、排量及酸液用量；

（4）酸化后尽快排液，在一小时内应尽快用自喷、抽吸或泵抽、气举等方式反排，避免剩余酸液进行过度反应造成伤害。

参考文献

[1] 赵明朗，等. 储层保护技术在压裂井的应用[J].内蒙古石油化工，2009，14：114-115

[2] 姚光庆.油气储层地质学 [M] .中国地质大学出版社，2007，08

[3] 黄绪明.浅析低渗透油田储层保护技术[J].应用科学

[4] 蔡卓林，等. 酸化作业中的储层伤害[J].西部探矿工程，2006，6：85-86

[5] 杨胜来，魏俊之.油层物理学[M].石油工业出版社，2004