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聚合物驱解堵增注技术研究与应用

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聚合物 驱解堵增注 技术研究 应用
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收 稿 日 期 :2005 28作 者 简 介 : 张 岩 (1980 -) , 男 , 山 东 东 营 人 , 助 理 工 程 师 ,2001年 毕 业 于 西 北 大 学 化 学 系 , 现 主 要 从 事 油 田 采 油 工 艺 技 术 研 究 与 管 理 工 作 。文 章 编 号 :1008 005)04 07聚 合 物 驱 解 堵 增 注 技 术 研 究 与 应 用张 岩 , 岳 峰 , 汪 正 勇 , 曹 新 华 , 李 志 华( 中 国 石 化 胜 利 油 田 有 限 公 司 孤 岛 采 油 厂 , 山 东 东 营257231)摘 要 : 针 对 孤 岛 油 田 注 聚 区 由 于 聚 合 物 堵 塞 造 成 注 聚 井 停 注 或 欠 注 以 及 油 井 液 量 下 降 的 情 况 , 研 制 开发 了 高 效 聚 合 物 解 堵 剂 剂 不 仅 能 解 除 聚 合 物 堵 塞 , 对 交 联 聚 合 物 引 起 的 堵 塞 也有 很 强 的 恢 复 作 用 。 同 时 研 究 配 套 了 理 剂 , 能 解 除 粘 土 、 机 杂 堵 塞 , 可 以 进 一 步 提 高 聚合 物 解 堵 效 果 。 通 过 现 场 实 施 , 该 技 术 不 仅 能 解 除 聚 合 物 堵 塞 , 对 交 联 聚 合 物 引 起 的 堵 塞 也 有 很 强 的 恢复 作 用 , 有 较 大 的 应 用 前 景 。关 键 词 : 聚 合 物 堵 塞 ; 聚 合 物 解 堵 剂 ; 解 堵 ; 孤 岛 油 田 ; 应 用中 图 分 类 号 :46文 献 标 识 码 :孤 岛 油 田 截 止2004年2月 先 后 有16个 单 元和 井 组 投 入 注 聚 开 发 , 目 前 仍 有9个 注 聚 单 元 , 含油 面 积44 地 质 储 量12908 > 104r, 注 聚 站27座 , 注 聚 区 油 井1157口 , 注 聚 区 水 井315口 。2003年4月 对 油 区 内 注 聚 区 油 井 、 注 聚 井 进行 了 调 查 摸 底 。 油 井 单 井 平 均 日 液74 .8 日液 低 于 注 聚 区 平 均 单 井 日 液50 %的 为 低 液 井 , 共有87口 , 其 平 均 日 液23 远 远 低 于 各 注 聚 区油 井 平 均 产 液 水 平 。 注 聚 井 因 注 入 压 力 高 欠 注 或停 注 的 井 有25口 。 虽 然 造 成 注 聚 区 油 井 低 液 量和 注 聚 井 注 入 能 力 下 降 的 原 因 很 多 : 如 工 艺 选 择的 不 合 理 , 地 层 条 件 的 差 异 , 注 采 井 网 不 完 善 以 及生 产 管 理 不 当 等 , 但 注 入 的 聚 合 物 及 交 联 聚 合 物在 炮 眼 及 油 层 近 井 地 带 的 堵 塞 也 是 一 个 重 要 因素 。针 对 因 聚 合 物 堵 塞 引 起 的 注 聚 井 停 注 或 欠 注的 情 况 , 我 们 研 制 开 发 了 一 种 可 以 有 效 解 除 因 聚合 物 或 交 联 聚 合 物 造 成 堵 塞 的 解 堵 剂 及 其 配 套 技术 , 在 一 定 程 度 上 解 决 了 因 聚 合 物 堵 塞 引 起 的 注聚 井 停 注 或 欠 注 的 情 况 , 提 高 了 注 聚 区 的 开 发 效果 。2聚 合 物 驱 储 层 伤 害 原 因[1]在 聚 合 物 驱 过 程 中 , 由 于 注 入 介 质 的 变 化 , 储层 伤 害 与 水 驱 时 有 所 不 同 , 理 论 分 析 和 实 验 研 究结 果 表 明 , 聚 合 物 可 通 过 化 学 吸 附 和 机 械 捕 集 而在 多 孔 介 质 内 发 生 滞 留 , 造 成 孔 道 过 流 断 面 减 小 、液 流 阻 力 增 加 。 此 外 聚 合 物 相 对 分 子 量 的 大 小 、结 构 、 注 入 浓 度 、 注 入 速 度 、 注 入 量 对 储 层 渗 透 率影 响 较 大 。 其 中 聚 合 物 相 对 分 子 质 量 和 分 子 结 构对 聚 合 物 溶 液 的 流 动 性 质 影 响 较 大 。 当 聚 合 物 分子 尺 寸 即 线 团 回 旋 半 径 与 岩 石 孔 道 半 径 中 值 相 匹配 时 , 聚 合 物 在 多 孔 介 质 内 不 会 发 生 堵 塞 现 象 。除 此 之 外 , 污 水 矿 化 度 、 细 菌 等 因 素 在 一 定 程 度 上会 加 剧 聚 合 物 的 堵 塞 。注 聚 过 程 中 引 起 堵 塞 的 原 因 是 多 方 面 的 因 素共 同 作 用 的 结 果 。 不 同 伤 害 因 素 的 堵 塞 机 理 各 不相 同 , 岩 芯 的 伤 害 主 要 是 集 中 在 岩 芯 的 前 端 , 即 近·44· 海 洋 石 油2005年12!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!月井地带。不同油田的注聚井造成堵塞的原因各不相同,但聚合物堵塞是一个主要的原因。3 l 过氧化钙(复合体。过条件控制,可以比较顺利的实现对近井地带的聚合物尤其是交联聚合物的破解。在生产中的应用,主要是作为养鱼的增氧剂及部分农作物的根部给氧成分,用于油田聚合物解堵,未见文献报道。二氧化氯是一种环保的强氧化剂,在油田中用于聚合物解堵已见文献报道,这是因为它作用时间持续,解除聚合物堵塞能力强,而且除硫杀菌效果很好。但在实际应用中,对交联聚合物的解除能力只有10 %不到。因此,结合两种氧化剂的特点,复配混合氧化剂成了本技术的关键。其反应原理如下:d~22O+[O-]i[~)2!~2O@2[2:5 2+5~-!42+5 2~2 其交联体系,~链为酰胺基或羧基,按照有机化学理论,主链为易降解,必须在较高的温度及强氧化剂作用下才能使之降解,因此对聚丙烯酰胺等引起的堵塞,必须选择强氧化剂或几种氧化剂复配,发挥其协同效应才能达到降解的目的。通过对几种常见的强氧化剂的解堵性能进行筛选评价,确定解堵配方的主剂和助剂,并对影响解堵性能的各因素进行考查,最后通过岩芯动态模拟试验优化和调整解堵配方,优选出适合孤岛油田聚合物及交联聚合物堵塞解堵剂的配方。~发了连锁氧化反应{式(1)。(4)},当温度升高时,下列反应显著加快。!O~(1)! O~ P+ ~2O(2)P+ O !2)!R~ R(4)然后,聚合物链上的自由基引发裂解反应,使主链断裂,并具有较大的动力学链长[2]。·54·第25卷 第4期 张岩,具有自由基连锁反应的特征,并且在升温的条件下,此,我们针对降解产物进行了进一步分析:将降解产物用二氯甲烷萃取分离后进行气相色谱S)测定,用气相色谱分离产物,质谱分析测定,产物中除含有双键、环氧和羰基的聚丙烯酰胺的碎片外,大量产物是一般丙烯酰胺低聚体的衍生物。此结果进一步证实了因此导致粘度下降。!.!配套酸处理剂的筛选根据室内对现场堵塞物的成份分析,堵塞物除含交联聚合物外,还含有7 % 的泥质和垢等成份,在交联聚合物堵塞解除后,其中包裹的粘土、机杂、垢、泥质仍然会对地层造成堵塞,因此需要在现有的酸处理剂中筛选一种溶蚀效果较好的酸,作为此,我们在10余种常规解除无机堵塞的酸化产品中,选取了现场应用效果较好的三种酸进行了进一步的评价。3 1仪器、药品、材料及实验方法(1)仪器:电子天平、恒温水浴、恒温干燥箱等。(2)药品及材料:三种常用酸、堵塞物中固体不溶物、孤五注污水。(3)实验方法:在一定温度下,取3 入5065 其剩余固体不溶物的含量,溶蚀率按下式计算:降解率(%)=100 %式中,品质量,品溶解后的质量。3 2实验结果表"he f 10 % 15 % 20 % 25 % 6 6 1 2 1 7 8 9 相同浓度下,1),因此我们选用现场应用#."选井原则及工艺方案优化·64· 海 洋 石 油2005年12月4 1选井原则因聚合物及交联聚合物堵塞造成停注或欠注的水井及产液量下降的油井。水井判断标准:(1)水井注水时,注入压力稳定而且吸水状况良好,转注聚时,初期注聚能力良好,当注聚压力稳定后,注聚井注入压力在一段时间内上升较快,最后导致注聚困难。(2)因作业、管线破损等压力波动引起的聚合物反吐,导致注聚困难的井。油井判断标准:(1)油井出聚合物,前期生产正常,随着注聚的延续,液量逐渐下降的油井。(2)井下防砂管柱被聚合物堵塞引起产液量下降。4 2方案优化表!工艺方案优化2 入段塞数 段塞1反应时间/4不能完全溶解方案二2 4不能完全溶解4 4完全溶解方案三2 4不能完全溶解4 4不能完全溶解从表2中实验结果可以看出,方案二中第二种组合,解堵效果最好,推荐现场施工时采用这种工艺方案。".!解堵工艺技术4 1解堵半径的确定地层伤害可以发生在渗滤面、近井地带和远井地带,根据伤害类型和地层伤害程度(用表皮系数表示),可以得到地层的伤害部位和伤害程度。建立下列污染模型(图2):图!污染模型 !s!w+)0!s!s-!a!s-!)0+ s!s-!)[ ]{ }0式中:h =地层厚度,m;开地层厚度,m;k =地层渗透率,!m2;害地层渗透率,!s=污染半径,m;!W=井半径,m;由试井方法确定代求解上述方程可以求得污染半径。表#聚合物堵塞井的污染半径3 of 号 污染半径/ 部分注聚井因注聚而引起的堵塞主要在近井地带,现场诊断的结果也表明孤岛油田注聚井污染半径一般小于1 以现场施工时,处理半径一般在1 米油层40 2施工用量的确定现场施工时根据油层污染半径及油层厚度来确定解堵剂用量。式中,V=":工作液用量,:解堵半径,m;H:油层厚度,m;#:油层孔隙度,油层厚度按10堵半径按1 隙度按35 计算,单井用量为30需 3施工要求(1)施工管柱:与常规的解堵增注管柱相同,·74·第25卷 第4期 张岩, 笼 统 解 堵 , 也 可 分 层 解 堵 。(2) 施 工 设 备 : 一 个 配 液 池 , 一 台 水 泥 车 , 一 个配 料 漏 斗 。(3) 配 制 工 作 液 用 水 : 用 注 水 站 污 水 或 直 接 用注 水 井 的 注 入 水 。(4) 施 工 压 力 : 以 小 于 地 层 破 裂 压 力 大 排 量 挤入 油 层 。(5) 工 作 液 浓 度 :1 %。(6) 反 应 时 间 :24小 时 。!."现 场 应 用 效 果 分 析4 1效 果 统 计2004年 共 实 施 注 聚 井 增 注13口 井 ( 表4) , 成功12口 , 施 工 后 平 均 单 井 注 入 压 力 从11 到9 注 入 量 从 施 工 前 的 平 均 日 实 注25 至123 截 止 到12月31日 累 计增 注 量157040对 应 油 井 累 计 增 油5471t; 实 施油 井 解 堵2口 井 , 成 功2口 , 两 口 油 井 累 计 增 油2380t, 效 果 显 著 ( 表5) 。表!注 聚 井 见 效 情 况 统 计 表4 of 井 号用 料/ 时 间措 施 前配 注/m3·/m3· 压 力/ 后配 注/m3·/m3· 压 力/ 期/00 200320 96 14 120 125 12 1202 00 200350 38 9 50 155 9 3303 00 200420 70 10 20 133 7 4 00 20040 0 9 0 80 7 5 00 20040 47 12 0 81 11 6 00 200420 0 10 20 134 8 7 00 200450 0 10 50 95 10 408 40 200450 0 10 150 168 8 09 00 200420 0 12 20 132 8有 效10 00 200430 0 11 30 134 11 11 00 200440 0 12 140 158 7 12 00 200400 0 10 30 140 9 13 00 20040 0 9 0 42 9 平 均556 22 25 1 22 123 井 见 效 情 况 统 计5 of 开 井 日 期措 施 前 目 前 生 产 状 况日 产 液/ 油//%日 产 液/ 油//%累 计 生 产 时 间/ 增 油/004 23 29 2 00 2 77 20 2075 004 1 24 87 0 9 1 305平 均27 0 0 4 3 3 井 例(1)09井 施 工 情 况 及 效 果该 井 施 工 前 采 用 三 级 四 段 分 层 注 水 管 柱 注水 。 配 注120实 注70 ; 油 压10 线 压 力11 基 本 持 平 ( 见 图3) 。 经 监 测大 队 测 试 , 水 , , 。2004年3月24日 起 出 原 井 管 柱 , 起 管 柱 时 , 从 井口 喷 出 大 量 交 联 聚 合 物 。 而 后 下 分 层 测 试 管 柱 从下 而 上 逐 级 测 试 , 对 不 吸 水 或 欠 注 层 , 采 用 物 解 堵 剂+ 解 堵 剂 施 工 。全 井 施 工 完 后 , 下 三 级 四 段 分 层 注 水 管 柱 ,2004年4月14日 开 井 注 水 , 油 压 从10 目 前 的7 配 注120 实 注133其 中2004年3月10 !19日 测 试 期 间 ,p1、 吸 水 ; , 。 由 于 测 试 过 程 中 , 损 坏 , 注 水 上 升 到140, 取 得 了 较 好 的 效果 。(2)28 工 情 况 及 效 果·84· 海 洋 石 油2005年12月图3 09 28 28 施前平均日产液29 产油2 水92 。2004年8月实施聚合物解堵。该井施工后平均日产液100 产油22t,含水77 。已累计增油2075 .8 t,有效期120天(图4)。5结论(1)矿场实验表明且能解除粘·94·第25卷 第4期 张岩, 机 杂 引 起 的 堵 塞 。(2) 本 技 术 现 场 施 工 简 单 、 方 便 , 现 场 试 验15口 井 , 成 功 率 高 , 效 果 好 , 具 有 广 阔 的 应 用前 景 。参 考 文 献 :[1] 王 庆 国 , 付 海 荣 , 方 晓 红 , 物 驱 油 井 化 学 增 产 技 术 研究 [J] 技 术 ,2003,24(1) :29 [2] 袁 直 , 申 丽 聚 丙 烯 酰 胺 树 脂 的~of 反 应 (J] 学 校 化 学 学 报 ,1997,18(1) :154 AO I I 57231,of or To an In of of !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 启 动 南 黄 海 油 气 前 景 研 究日 前 , 南 黄 海 前 第 三 系 油 气 前 景 研 究 项 目 正 式 启 动 , 我 国 将 在12 >104 内 开 展 油 气 资 源 战略 选 区 和 勘 探 靶 区 的 综 合 研 究 。 该 项 目 由 青 岛 海 洋 地 质 研 究 所 负 责 , 中 海 油 研 究 中 心 勘 探 研 究 部 、 中 石化 江 苏 油 田 分 公 司 、 广 州 海 洋 地 质 调 查 局 等 共 同 承 担 。南 黄 海 前 第 三 系 油 气 前 景 研 究 是 《 全 国 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 与 评 价 》 中 的 一 个 研 究 项 目 。 其 目 标任 务 是 : 重 点 研 究 南 黄 海 前 第 三 系 ( 尤 其 是 海 相 中 古 生 界 ) 的 分 布 、 石 油 地 质 条 件 和 油 气 藏 形 成 条 件 , 并进 行 油 气 资 源 潜 力 的 预 测 , 为 我 国 海 域 油 气 资 源 战 略 选 区 和 勘 探 靶 区 提 供 地 质 依 据 , 一 旦 突 破 将 带 动 我国 北 方 前 第 三 系 地 层 的 油 气 勘 探 。卢 林 松 摘 编 自 《 中 国 国 土 资 源 报 》2005年9月29日 明 年 全 球 石 油 需 求国 际 能 源 机 构 (近 日 预 测 ,2006年 全 球 原 油 日 需 求 将 增 加175万 桶 , 高 于 今 年 已 很 强 劲 的 每 日增 加126万 桶 。 , 今 年 第 四 季 度 , 全 球 市 场 对 欧 佩 克 原 油 的 日 均 需 求 预 计 为2990万 桶 , 上 升 了80万 桶 。由 于 美 国 飓 风 影 响 ,9月 份 世 界 石 油 供 应 量 每 天 只 有8380万 桶 , 比8月 份 降 低82. 5万 桶 。卢 林 松 摘 编 自 《 中 国 石 油 报 》2005年10月17日·05· 海 洋 石 油2005年12月
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