地層吸水能力是指地層井吸水能力的好壞，可以用吸水指數來表示，吸水指數的大小表示地層吸水能力的好壞, 吸水指數大表示吸水能力好; 反之, 吸水能力差。
基本介紹
- 中文名：地層吸水能力
- 外文名：Formation water injectivity
- 表示方法：吸水指數
- 反應：地層好壞
- 影響因素：水質、礦物等
- 改善措施：酸化、壓裂等
衡量指標,影響因素,防止吸水能力下降的措施,改善吸水能力的措施,
衡量指標
表示吸水能力的大小，主要採用下述的幾個指標：
1、注水井指示曲線
注水井指示曲線是表示在穩定流動條件下, 注入壓力與注水量之間的關係曲線。
在分層注水情況下, 小層指示曲線表示各小層注入壓力( 指經過水嘴後的壓力) 與小層注水量之間的關係, 如圖所示。
2、吸水指數
吸水指數是指單位注水壓差下的日注水量，常用K表示，單位是m3/(d·MPa)。 吸水指數的大小反映了地層吸水能力的好壞。正常注水時不可能經常關井測壓，為了求取吸水指數，常採用測指示曲線的方法，測量在不同流壓下的日注水量，然後按下式計算出吸水指數：
式中 ，q1、q2—— 分別是井底流壓為pf1、pf2 時的注水量，m3/d.
因此，吸水指數在數值上等於注水井指示曲線斜率的倒數。
3、視吸水指數
用吸水指數進行分析時, 需在對注水井進行測試取得流壓資料後才能進行。在日常分析中, 為及時掌握吸水能力的變化情況, 常採用視吸水指數為指標, 表示吸水能力。視吸水指數是指日注水量與井口壓力的比值，單位仍為m3/(d·MPa)。
視吸水指數=日注水量/井口壓力
在沒有分層注水的情況下, 若採用油管注水, 則上式中的井口壓力取套管壓力; 若採用套管注水, 則上式中的井口壓力取油管壓力。
在注水井進行分層注水時, 用分層注水量和分層注水壓力所算得的吸水指數( 視吸水指數) 為分層吸水指數( 分層視吸水指數)。分層吸水指數要通過分層測試來取得。
4、相對吸水量
相對吸水量是指在同一注入壓力下, 某小層吸水量占全井吸水量的百分數。其表示為:
相對吸水量= 小層吸水量/全井吸水量× 100%
相對吸水量是用來表示各小層相對吸水能力的指標。有了各小層的相對吸水量, 就可以由全井指示曲線繪製出各小層的分層指示曲線, 而不必進行分層測試。
目前我國研究分層吸水能力的方法主要有兩類, 一類是測定注水井的吸水剖面; 一類是在注水過程中直接進行分層測試。前者是用各層的相對吸水量來表示分層吸水能力的大小,後者是用分層測試整理分層指示曲線, 並求得分層的吸水指數來表示分層吸水能力的好壞。
影響因素
根據現場資料分析和實驗室研究, 引起注水井吸水能力下降的因素可綜合為四個方面:
(1 ) 與注水井井下作業及注水井管理操作有關的因素, 主要包括: 進行作業時, 因用壓井液使泥漿侵入注入層造成堵塞; 由於酸化等措施不當或注入操作不平穩而破壞地層岩石結構, 造成砂堵; 未按規定洗井, 井筒不清潔, 井內的污物隨注入水帶入地層造成堵塞。
(2) 與水質有關的因素, 主要包括: 注入水與設備和管線的腐蝕產物( 如氫氧化鐵Fe3+, 及硫化亞鐵FeS 等) 造成堵塞; 注入水中含有某些微生物( 如硫酸鹽還原菌、鐵菌等) , 除了它們自身有堵塞作用外, 它們的代謝產物也會造成堵塞; 注入水中所帶的細小泥砂等雜質堵塞地層; 注入水中含有在油層內可能產生沉澱的不穩定的鹽類。如注入水中所溶解的重碳酸鹽, 在注水過程中由於溫度和壓力的變化, 可能在油層中生成碳酸鹽沉澱。
①鐵的沉澱
在油田注水過程中, 往往發現注入水在水源、淨化站或注水站出口含鐵量很低, 但經過地面管線到達井底的過程中, 含鐵量逐漸增加。
②碳酸鹽沉澱
當注入水溶解有重碳酸鈣、重碳酸鎂等不穩定鹽類時, 注入地層後, 由於溫度變化, 這些溶解鹽析出生成沉澱, 堵塞地層孔道, 降低吸水能力。
③國內外一些研究表明, 注入水中含有的細菌( 如硫酸鹽還原菌、鐵菌等) 在注水系統和地層中的繁殖將引起地層孔隙的堵塞, 使吸水能力降低。這些菌的繁殖除了菌體本身會造成地層堵塞外, 還由於它們的代謝作用生成的硫化亞鐵FeS 及氫氧化鐵Fe3+沉澱而堵塞地層。
由於注入水中所含細菌和水一起進入地層而在一定範圍內生長繁殖, 根據對一些井的調查, 帶入地層的硫酸鹽還原菌按排液量計算的活潑發育半徑約為3～5 m。因此, 菌體和代謝產物對地層造成的堵塞不只是在井壁滲濾表面, 而且會發生在較深地帶。這樣, 將給解除細菌所造成的堵塞增加一定的困難。
(3 ) 組成油層的粘土礦物遇水後發生膨脹。
由於許多砂岩油層均存在著粘土夾層, 而岩石膠結物中亦含有一定數量的粘土, 因而在油層注水過程中, 往往由於粘土遇水膨脹造成地層堵塞, 甚至由於粘土膨脹後使岩石顆粒之間的聯繫變弱, 嚴重者, 在井壁處造成岩層崩解而坍塌。
粘土遇水膨脹的能力, 與構成粘土礦物的類型和含量有關。根據研究, 蒙脫石組成的粘土礦物膨脹性最大, 而高嶺石組成的膨脹性最小。膨脹的程度隨蒙脫石組成的礦物含量的增加而增大。粘土膨脹的大小與水的性質有關, 通常淡水比鹽水使粘土膨脹的程度大。由於地層水含鹽量高, 因而一般注地層水比注地面水引起的粘土膨脹要小。此外, 粘土中最小顆粒含量愈多, 膨脹性愈大。
由於不同油田上油層岩石中粘土含量與組成不同, 以及注入水性質不同, 因此粘土的膨脹程度以及對注水井吸水能力的影響程度也有所不同, 有的甚至沒有明顯的影響。在注水過程中, 上述影響吸水能力的各個問題可能同時出現, 但在不同條件下, 它們各自對注水井吸水能力的影響程度卻有所不同。因此, 對具體情況應作具體分析, 從調查研究入手, 分析影響吸水能力降低的因素, 找出主要矛盾, 然後加以解決。
(4 ) 注水井地層壓力上升。
前三方面是指在注水過程中, 由於地層孔道被各種堵塞物或粘土膨脹造成堵塞, 使吸水能力降低。第四方面則是注水過程中的正常現象。根據一些油田注水井取樣分析, 其堵塞物一般為硫化亞鐵、氫氧化鐵、碳酸鈣、泥質、藻類與細菌等。
防止吸水能力下降的措施
要防止吸水能力下降, 就要針對吸水能力下降原因採取相應的措施。在注水過程中應當採取以預防為主的措施, 防止對地層產生堵塞。為了避免泥漿侵害油層或因操作不當引起井底砂堵, 在注水井進行井下作業時, 一般採用不壓井不放噴作業, 慎重而正確地進行酸化,注水操作要平穩。
油田的實踐表明, 在注水過程中使吸水能力下降的主要因素是水質及注水系統的管理。因此在注水過程中, 要防止注水井吸水能力下降, 首先必須保證水質符合要求, 儘量避免由於水質不合格所引起的各種堵塞。
在注水井日常管理中應當注意以下幾方面的問題:
(1 ) 及時取水樣化驗分析, 發現水質不合格時, 應立即採取措施, 保證不把不合格的水注入油層;
(2 ) 按規定沖洗地面管線、儲水設備和洗井, 保持管線、儲水設備和井內清潔;
(3 ) 保證平穩注水, 減少波動, 以免破壞地層結構和防止管壁上的腐蝕物污染水質和堵塞地層。
改善吸水能力的措施
在注水過程中應採取以預防為主的措施，防止造成油層堵塞。 造成吸水能力下降的主要原因是水質差或是注水系統管理不完善。
首先保證水質符合要求，避免由於水質不合格所引起的各種堵塞。其次是加強對注水井的日常管理，為此應當定期取水樣化驗分析，發現水質不合格則立即採取措施，定期沖洗地面管線、儲水設備和洗井，平穩注水以免破壞油層結構，防止管壁上的腐蝕物污染水質和堵塞地層等。
（一）壓裂增注
壓裂是改善油層吸水能力的常用方法，該方法有普通壓裂和分層壓裂兩種。
普通壓裂適用於吸水指數低，注水壓力高的低滲地層和污染嚴重的地層，對於目的層儘可能用封隔器卡開。
對於油層較厚，層內岩性差異大或多油層層面差異大的地層，可採用分層壓裂的方法改善層間吸水矛盾。
（二）酸化增注
酸化是改善注水井吸水能力的另一有效措施。一方面酸化可用來解除井底堵塞物，另一方面可用來提高中低滲透層的絕對滲透率。
（三）粘土防膨
粘土防膨劑主要包括：
1、無機鹽類，如KCl，NH4Cl等。此類藥劑雖然能防止不膨型粘土的分散、運移及膨脹型粘土的膨脹，但有效期短。
2、無機物表面活性劑，如鐵鹽類。此類藥劑對施工條件要求嚴，成本高，有效期短。
3、離子型表面活性劑，如聚季胺。此類藥劑有效期長，成本低，易於施工。 由於粘土礦物成分和儲層岩石的差異，沒有一種固定的現成防膨劑通用於各類油層，欲取得理想的防膨效果，必須經過精心的室內篩選。
