流体物理化学性质对出砂油藏微粒运移的影响研究.doc

1、流体物理化学性质对出砂油藏微粒运移的影响研究摘 要地层中的流体主要包括原油和地层水，研究他们的物理化学性质对于油藏的微粒运移的影响对于指导我们原油生产具有十分重要的意义，本文以埕东油田埕古 13 块油井取样资料为例，通过岩心流动实验，研究流体物理化学性质对微粒运移的影响。 关键词流体；再吸附；微粒；运移 中图分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01 地层中的流体主要包括原油和地层水，研究他们的物理化学性质对于油藏的微粒运移的影响对于指导我们原油生产实践具有十分重要的意义，特别是在出砂油藏，如埕东油田埕古 13 块，本文以油井取样资料为例，

2、在实验室通过岩心流动实验，研究原油粘度、PH 值以及注入水矿化度对微粒运移的影响。 1 原油粘度对微粒启动、运移的影响 1.1 研究目的及方法 在开发生产中，当地层压力低于饱和压力时，原油会发生脱气现象，油气分离的同时，烃类流体的组成和性质亦随之改变。原油粘度是反映流体在地层中渗流阻力大小的一个重要物理参数，它也是影响出砂的因素之一，粘滞性流体在油层出砂过程中有两种作用机制：一是悬砂、携砂，二是流体对砂体冲刷和剥蚀。 实验所用岩样，是采用埕南油田埕古 13 块的天然砂样模拟地层特征压实而成，将取自地层的砂样，洗油后，填入直径为 2.5cm，长为 7cm 的钢套中，模拟油层压实情况，制成与地层渗

3、透率相近的岩心，两端用 40目筛网封隔。实验中采用的流动介质为不同粘度的精炼油，以模拟地层原油的粘滞力，避免其它因素对实验测定值的干扰。 测定时首先将岩心饱和油，并在油容器中放置 24 小时，然后将岩心装入岩心夹持器，用恒速泵将油以 0.10ml/min 的速度注入岩心，测定岩心两端的压差，计算岩心渗透率。逐渐提高泵的流速，测定不同速度下岩心出口端的出砂量。 1.2 实验结果及讨论 通过岩心流动实验所测定的不同粘度流体通过岩心时出砂实验数据见表 1。 由表 1 数据可以看出，岩心开始出砂的临界流速随流体粘度的升高而下降，也就是说，流体粘度越大，越容易引起出砂。这表明，流体的粘度在出砂过程中起到

4、很大的作用：一是悬砂，携砂；二是携砂流体对砂体的冲刷和剥蚀。流体粘度升高，携砂、悬砂能力增强，流动过程中的拖曳力也就增大，对砂体的冲刷和剥蚀就更加严重，最终导致出砂加剧。由此可见在疏松砂岩油藏开采过程中应尽量保持地层压力高于饱和压力，防止由于脱气而改变原油性质。 2 注入流体 PH 值变化对微粒运移的影响 2.1 研究目的及方法 在打开油气层以及以后的生产作业中，会有一系列工作液接触产层，若这些工作液 PH 值不合理，与储层岩石不配伍，将会引起粘土矿物在溶液中易于分散，而造成微粒脱落运移，同时液体的 PH 值还可能改变非粘土颗粒表面的电荷分布，从而改变颗粒与基质间的结合力。因此，注入流体的 P

5、H 值也是影响油井出砂的一个因素。 本项实验研究了在不同 PH 值注入水通过岩心时，微粒开始运移的临界流速，以及在不同 PH 值条件下出砂量与流速关系（出砂规律） 。实验所用岩心为填砂压实岩心，制作方法与前项实验相同，所用流体为不同PH 值的模拟油藏地层水（PH 值的升高通过加 NaoH 来实现） 。 实验开始时将模拟地层水饱和进入岩心，然后将岩心装入岩心夹持器，用恒速泵将盐水以 0.10ml/min 的速度注入岩心，测定岩心两端的压差，计算岩心渗透率。接着在相同流速下将一定 PH 值的模拟地层水注入岩心。逐渐提高泵的流速，测定不同速度下岩心出口端的出砂量。 2.2 实验结果及讨论 本实验中共

6、对四块岩心进行了流体 PH 值对出砂的影响实验，注入盐水 PH 值分别为 6.5，10，12，14。实验结果见图 1。 图 1 表示的是在相同流速下（大于出砂临界流速） ，不同 PH 值流体通过岩心时的出砂量。可以看出，在速度相同的情况下，出砂量开始随PH 值升高稍有增加，当 PH 值从 12 上升到 14 时，出砂量急剧增大。出现这种结果的原因是因为 PH 值的升高，使岩石中粘土矿物晶层间斥力增大，导致粘土矿物更易分散、脱落，随流体的流动而运移，造成出砂。另外，PH 值同样会改变非粘土颗粒表面的电荷分布，使颗粒与基质间的范氏力减弱，那些与基质胶结不好或非胶结的颗粒将被释放到流体中去，从而导致

7、自由颗粒数目增多，出砂的可能性更大。 3 注入水矿化度对微细粒运移的影响 油田开采过程中，产生运移的微细粒有粘土矿物和石英微粒，流体的矿化度对粘土微粒和石英微粒的运移有着直接的影响。当粘土处于低矿化度水溶液中时，粘土矿物表面及晶层之间的阳离子浓度高入溶液中的阳离子浓度，原来吸附在粘土表面的阳离子便向溶液中扩散，形成扩散双电层，当扩散双电层斥力足以克服粘土粒间及粘土粒与孔隙间的结合力时，粘土就分散成更细的颗粒并在流体冲刷力的作用下发生运移，流体的矿化度越低，扩散双电层斥力越大，粘土微粒更易于分散、运移，流体的矿化度越高，扩散双电层斥力越小，粘土微粒不易分散、运移。对于相同粒径的石英微粒，随着流体

8、矿化度的降低，双电层厚度增厚，微粒与孔壁间的距离增加，双电层斥力增大，石英微粒在流体的冲刷力作用下易于产生运移。 3.1 实验方法 将取自埕古 13 块的疏松油砂样，清洗、烘干后，填入直径为2.5cm、长为 7cm 的带有活动接头的钢套中，模拟油层的压实情况，制成与地层渗透率相近的岩样，岩样出口端用 40 目的筛网封隔。实验中用NaCl 改变流体的矿化度，测定岩样在不同流速下的微粒运移量。 3.2 实验结果及分析 由表 2 的实验结果可知，随着流体矿化度的增加，同一流速下岩样出口流出水中的颗粒含量减小，即微粒运移量减小。 4 认识和建议 （1）岩石出砂规律与原油粘度有关，粘度越高，砂粒越容易启

9、动，出砂的临界流速也就越低。当流速超过临界出砂流速以后出砂量随粘度升高而增加。 （2）入井流体 PH 值对微粒运移有一定影响。临界出砂流速随 PH 升高而减小。当 PH 值达 14 时，岩石出砂量急剧上升。 （3）入井流体的矿化度对微粒运移有一定影响。随着流体矿化度的增加，微粒运移的初速度增大，微粒运移量减小。 （4）在原油生产过程中应注意保持地层压力、地层温度开采，防止原油脱气，地层温度下降等因素对原油粘度的影响。对稠油油藏应选择合理的采液速度，防止油井出砂。 （5）在钻井、完井，注水以及井下作业过程中。应该注意控制入井流体 PH 值以防由于 PH 值过高加剧油井出砂。 参考文献 1 赵杏媛，陈洪起.粘土矿物与防止油层损害J.石油勘探与 开发，1988，15（4）：72-79. 2 彭仕宓，尹旭，张继春.注水开发中粘土矿物及其岩石敏感 性的演化模式J.石油学报，2006，27（4）：71-74.