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[摘 要]本文从油层的污染机理入手，分析探讨了修井作业对地层造成的污染，相应地提出了保护措施和解除污染的办法，总结了修井作业过程中对油层保护的几项原则，对现场施工有一定的指导意义。
[关键词]修井作业；油层；保护；污染
中图分类号：TE358.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0311-01
油井从钻开油层到采油全部完成的过程中，都会不同程度地发生地层污染，导致生产井的产量、产能和最终采收率的下降；另外，由于修井作业过程中的各工序都与油流通道相接触，这就必然要对油井产生污染。对油井污染的原因及在修井作业过程中油层的污染作一些简单探讨，对其保护措施提几点建议.
1.油层污染机理
油层受到污染最直观的现象就是油井有效渗透率的降低，而引起油层有效渗透率下降的原因不外乎是固体微粒运移造成堵塞、化学反应生成沉淀、或由于其他原因引起的结垢或沉淀等。所以从这点看，任何只要改变地层原始状态的条件都可以导致油层的污染。对污染地层的修复一般施工复杂、费用高，而且很难恢复到污染前的水平。所以，最基本的方法还是以预防为主。
1.1 固相对油层的污染
固相对油层的污染一般认为是粘土矿物和固相颗粒的污染。
1.1.1 粘土矿物的污染
粘土对地层的污染主要是粘土矿物的膨胀和分散。粘土膨胀引起孔道和孔喉的缩小，增加油流的阻力或阻止油相流通；粘土分散形成粘土的微粒运移，从而堵塞孔道。
1.1.2 固体颗粒对油层的污染
固体颗粒污染地层主要是微粒运移到孔道处造成堵塞。固体颗粒的来源主要有两个方面：一是地层本身的性质决定，二是工作液带入的外来固相颗粒。地层自身的微粒包括粘土颗粒和碎屑颗粒。粘土在地层中可能以胶结物的形式在成岩过程中共同形成、共同变化，这类粘土一旦被破坏就可能形成自由的粘土微粒或释放出细砂粒使之形成自由微粒；粘土也可能是后生的或是由基岩脱落下来的，往往沉积在孔隙中，大多数以颗粒状形式存在。地层本身所含的固体颗粒一般污染深度较大，只要滤失的工作液或注入水等流体经过之处都可能造成污染，并且这种污染大多不可能恢复。
1.2 外来液体对油层的污染
外来液体对油层的污染主要是外来液体与地层流体在油层中发生各种化学反应引起沉淀。在油水共存的油层中，油水相对饱和度的变化必然引起油水相对渗透率的变化。外来液体对油层的污染表现在它能在油层中引起沉淀，包括化学沉淀以及处理剂引起的沉淀等。化学沉淀主要是外来液体与地层中的物质发生化学反应而产生沉淀。
总之，任何改变地层原始状态的行为或物质都将对地层造成污染。
2.修井作业中油层的污染与保护
修井作业中的每一道工序中，工作液都是直接与油流通道相接触，尤其对低压低渗透油层，如果不采取保护措施，一旦造成污染几乎不可能恢复。如长庆油田三叠系油井通过普通洗井后含水都会大幅上升，所以今后的修井作业中实施油层保护措施就显得尤为重要。
2.1 一般作业对油层的污染与保护
一般来讲，修井作业对油层地污染主要是固相颗粒进入地层和工作液滤液进人地层对地层所造成的污染。另外，原油沥青、氧化物、树脂、含蜡原油、管子涂料、铁锈以及工作液中的添加剂等都要影响油层的渗透率。为防止修井作业中油层的污染，应使用与地层流体相配伍的液体工作液；对进入井筒的工作液要过滤，保持清洁；保持井眼液柱压力在较低的水平；使用无污染添加剂；大力发展能够减少油层污染的新技术等。
2.2 酸化作业中的油层污染与保护
酸化作业的目的是解除油层的污染，保证油流通道的畅通。但施工不当同样也可以对油层造成污染。一般在酸化施工中有大量的外来工作液在高压下进入油层，所造成的污染主要是酸敏和水敏。对于酸敏地层可能造成各种不溶沉积物的堵塞，如地层含有铁离子时，一方面酸耗量大，另一方面pH值升高后，铁的反应物可能沉积于地层孔隙中，pH=5时高铁沉淀，pH=3时，低铁沉淀。当酸液进入地层后，与地层中的沥青、树脂、蜡、高分子碳氢化合物及原油等发生反应，极易形成胶状体，造成对油层孔隙的堵塞。水敏可能引起其它各种堵塞。由于在酸化时工作压差很大，所以对地层的污染半径也很大，还可能造成永久性的污染。所以在酸化作业时，改善工作液的性能，使之与地层流体相配伍，则可以有效地减小污染。
2.3 压裂施工中的油层污染与保护
压裂施工是我们最常用的增产措施，它可以有效地解除地层污染，也可以增加油流通道，从而达到增产地目的。但这项施工同时也包含了改善油层和污染油层两方面的因素。因为压裂中有大量的外来流体和固相进入地层，可能堵塞或污染部分油流通道，如果新通道多于被污染的通道，油层就被改善是油井增产，反之就有可能减产。另外，一般压裂都是针对低渗油层，而低渗油层的敏感性也比较强，所以造成污染的机会也会增加。
2.3.1 对油层润湿性的影响
压裂液中含有大量活性剂，在压裂中进入地层，这可使大面积的油层由亲水性变为亲油性，使油相的相对渗透率下降。如果使用非离子型的表面活性剂，可以有效地保持地层的润湿性不变，减少对油层的污染。
2.3.2 压裂流体破胶后对地层的影响
一方面压裂流体破胶后会产生各种不同的不溶残渣堵塞孔道；另一方面破胶后的流体表面张力过大将会造成水锁而污染地层。加大破胶剂用量，延长破胶时间可减少渗透率的降低，添加低分子量醇及表面活性剂可有效地降低表面张力，减少水锁的污染。
2.3.3 压裂后的冷却效应的影响
冷的压裂液进入地层后，导致油层温度下降，使原油中的蜡及沥青质析出，造成对油层的污染。这种污染与原油性质有关，如果原油中的蜡质和沥青含量较高，那么污染会随着降温幅度的增加而增大。
2.3.4 压裂液的滤失和粘度影响
对于压裂来说，滤失的污染往往是最严重的。因为压裂液是最先接触油层新裂缝，而这些裂缝往往都较长，所以污染深度也会随之加深。另外，由于压裂液粘度都比较高，对油流也会产生较大的流动阻力，加入降滤失剂可以降低压裂液的滤失，采用粘土防膨剂可以保证液体进入油层后对粘土不产生影响，从而减少油层的污染。
2.3.5 原油乳化造成的污染
压裂液进入油层后与原油反应生成乳化液，大大增加了液体的粘度，同时会造成水锁，增加油流阻力。为防止乳化液的形成，一般可采用非离子型和阳离子型表面活性剂。
3.修井作业中保护油层的原则
修井作业的任务就是解除事故，提高最终采收率。所以修井作业只能改善油层，而不应对油层造成污染。
修井作业必须遵循以下几项基本原则：
（1）不适合进入油层的工作液和固相颗粒，禁止或减少其进入油层。
（2）必须进入地层的工作液一定要与地层流体相配伍。
（3）已进入地层的固相必须用物理或化学的方法解堵，保持油层孔隙的畅通。
（4）必须遵守各项修井作业的操作规程，防止人为因素对地层造成污染。
保护油层的工作是一项全员、全过程的工作，只要任何一道工序中任何一个环节没有做好，都有可能对地层造成无法解除的污染，使以前所做的工作前功尽弃。保护油层必须针对各种不同的地层，对各种可能导致地层污染的原因进行分析，找出主要原因，制定出合理的现场施工方案，才能取得预期的效果。由于作业过程中各项工序复杂及井况等原因，导致修井作业中对地层的污染也千变万化，要想有效地解决问题，需要工程、地质等与油井有关的全部人员共同努力，在每一次施工每一道工序中都采取有效的保护措施，才能把油层的污染降到最低限度。
[关键词]修井作业；油层；保护；污染
中图分类号：TE358.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0311-01
油井从钻开油层到采油全部完成的过程中，都会不同程度地发生地层污染，导致生产井的产量、产能和最终采收率的下降；另外，由于修井作业过程中的各工序都与油流通道相接触，这就必然要对油井产生污染。对油井污染的原因及在修井作业过程中油层的污染作一些简单探讨，对其保护措施提几点建议.
1.油层污染机理
油层受到污染最直观的现象就是油井有效渗透率的降低，而引起油层有效渗透率下降的原因不外乎是固体微粒运移造成堵塞、化学反应生成沉淀、或由于其他原因引起的结垢或沉淀等。所以从这点看，任何只要改变地层原始状态的条件都可以导致油层的污染。对污染地层的修复一般施工复杂、费用高，而且很难恢复到污染前的水平。所以，最基本的方法还是以预防为主。
1.1 固相对油层的污染
固相对油层的污染一般认为是粘土矿物和固相颗粒的污染。
1.1.1 粘土矿物的污染
粘土对地层的污染主要是粘土矿物的膨胀和分散。粘土膨胀引起孔道和孔喉的缩小，增加油流的阻力或阻止油相流通；粘土分散形成粘土的微粒运移，从而堵塞孔道。
1.1.2 固体颗粒对油层的污染
固体颗粒污染地层主要是微粒运移到孔道处造成堵塞。固体颗粒的来源主要有两个方面：一是地层本身的性质决定，二是工作液带入的外来固相颗粒。地层自身的微粒包括粘土颗粒和碎屑颗粒。粘土在地层中可能以胶结物的形式在成岩过程中共同形成、共同变化，这类粘土一旦被破坏就可能形成自由的粘土微粒或释放出细砂粒使之形成自由微粒；粘土也可能是后生的或是由基岩脱落下来的，往往沉积在孔隙中，大多数以颗粒状形式存在。地层本身所含的固体颗粒一般污染深度较大，只要滤失的工作液或注入水等流体经过之处都可能造成污染，并且这种污染大多不可能恢复。
1.2 外来液体对油层的污染
外来液体对油层的污染主要是外来液体与地层流体在油层中发生各种化学反应引起沉淀。在油水共存的油层中，油水相对饱和度的变化必然引起油水相对渗透率的变化。外来液体对油层的污染表现在它能在油层中引起沉淀，包括化学沉淀以及处理剂引起的沉淀等。化学沉淀主要是外来液体与地层中的物质发生化学反应而产生沉淀。
总之，任何改变地层原始状态的行为或物质都将对地层造成污染。
2.修井作业中油层的污染与保护
修井作业中的每一道工序中，工作液都是直接与油流通道相接触，尤其对低压低渗透油层，如果不采取保护措施，一旦造成污染几乎不可能恢复。如长庆油田三叠系油井通过普通洗井后含水都会大幅上升，所以今后的修井作业中实施油层保护措施就显得尤为重要。
2.1 一般作业对油层的污染与保护
一般来讲，修井作业对油层地污染主要是固相颗粒进入地层和工作液滤液进人地层对地层所造成的污染。另外，原油沥青、氧化物、树脂、含蜡原油、管子涂料、铁锈以及工作液中的添加剂等都要影响油层的渗透率。为防止修井作业中油层的污染，应使用与地层流体相配伍的液体工作液；对进入井筒的工作液要过滤，保持清洁；保持井眼液柱压力在较低的水平；使用无污染添加剂；大力发展能够减少油层污染的新技术等。
2.2 酸化作业中的油层污染与保护
酸化作业的目的是解除油层的污染，保证油流通道的畅通。但施工不当同样也可以对油层造成污染。一般在酸化施工中有大量的外来工作液在高压下进入油层，所造成的污染主要是酸敏和水敏。对于酸敏地层可能造成各种不溶沉积物的堵塞，如地层含有铁离子时，一方面酸耗量大，另一方面pH值升高后，铁的反应物可能沉积于地层孔隙中，pH=5时高铁沉淀，pH=3时，低铁沉淀。当酸液进入地层后，与地层中的沥青、树脂、蜡、高分子碳氢化合物及原油等发生反应，极易形成胶状体，造成对油层孔隙的堵塞。水敏可能引起其它各种堵塞。由于在酸化时工作压差很大，所以对地层的污染半径也很大，还可能造成永久性的污染。所以在酸化作业时，改善工作液的性能，使之与地层流体相配伍，则可以有效地减小污染。
2.3 压裂施工中的油层污染与保护
压裂施工是我们最常用的增产措施，它可以有效地解除地层污染，也可以增加油流通道，从而达到增产地目的。但这项施工同时也包含了改善油层和污染油层两方面的因素。因为压裂中有大量的外来流体和固相进入地层，可能堵塞或污染部分油流通道，如果新通道多于被污染的通道，油层就被改善是油井增产，反之就有可能减产。另外，一般压裂都是针对低渗油层，而低渗油层的敏感性也比较强，所以造成污染的机会也会增加。
2.3.1 对油层润湿性的影响
压裂液中含有大量活性剂，在压裂中进入地层，这可使大面积的油层由亲水性变为亲油性，使油相的相对渗透率下降。如果使用非离子型的表面活性剂，可以有效地保持地层的润湿性不变，减少对油层的污染。
2.3.2 压裂流体破胶后对地层的影响
一方面压裂流体破胶后会产生各种不同的不溶残渣堵塞孔道；另一方面破胶后的流体表面张力过大将会造成水锁而污染地层。加大破胶剂用量，延长破胶时间可减少渗透率的降低，添加低分子量醇及表面活性剂可有效地降低表面张力，减少水锁的污染。
2.3.3 压裂后的冷却效应的影响
冷的压裂液进入地层后，导致油层温度下降，使原油中的蜡及沥青质析出，造成对油层的污染。这种污染与原油性质有关，如果原油中的蜡质和沥青含量较高，那么污染会随着降温幅度的增加而增大。
2.3.4 压裂液的滤失和粘度影响
对于压裂来说，滤失的污染往往是最严重的。因为压裂液是最先接触油层新裂缝，而这些裂缝往往都较长，所以污染深度也会随之加深。另外，由于压裂液粘度都比较高，对油流也会产生较大的流动阻力，加入降滤失剂可以降低压裂液的滤失，采用粘土防膨剂可以保证液体进入油层后对粘土不产生影响，从而减少油层的污染。
2.3.5 原油乳化造成的污染
压裂液进入油层后与原油反应生成乳化液，大大增加了液体的粘度，同时会造成水锁，增加油流阻力。为防止乳化液的形成，一般可采用非离子型和阳离子型表面活性剂。
3.修井作业中保护油层的原则
修井作业的任务就是解除事故，提高最终采收率。所以修井作业只能改善油层，而不应对油层造成污染。
修井作业必须遵循以下几项基本原则：
（1）不适合进入油层的工作液和固相颗粒，禁止或减少其进入油层。
（2）必须进入地层的工作液一定要与地层流体相配伍。
（3）已进入地层的固相必须用物理或化学的方法解堵，保持油层孔隙的畅通。
（4）必须遵守各项修井作业的操作规程，防止人为因素对地层造成污染。
保护油层的工作是一项全员、全过程的工作，只要任何一道工序中任何一个环节没有做好，都有可能对地层造成无法解除的污染，使以前所做的工作前功尽弃。保护油层必须针对各种不同的地层，对各种可能导致地层污染的原因进行分析，找出主要原因，制定出合理的现场施工方案，才能取得预期的效果。由于作业过程中各项工序复杂及井况等原因，导致修井作业中对地层的污染也千变万化，要想有效地解决问题，需要工程、地质等与油井有关的全部人员共同努力，在每一次施工每一道工序中都采取有效的保护措施，才能把油层的污染降到最低限度。