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CO-2增能解堵技术在延长油矿的应用

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CO 增能解堵 技术 延长 油矿 应用
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第 22 卷第 3 期 油  田  化  学 9 月 25 日 5 2005文章编号 :100024092 (2005) 0320220203能解堵技术在延长油矿的应用 ,2 , 颜红侠 1 , 孟祥振 3 , 高兴军 3(11 西北工业大学理学院应用化学系 ,陕西 西安 710072 ; 21 西安航天化学动力厂 ,陕西 西安 710000 ;31 延长油矿管理局 ,陕西 延安 717208)摘要 :介绍了二氧化碳增能解堵原理、所用工作液的组成和性能 ,及该技术在延长低渗 (平均 113 × 10 - 3μ 低孔(平均 917 %)油藏作为油井增产措施的应用。解堵液为加有强氧化剂的多元复合配方酸液 (含有盐酸、氢氟酸、冰醋液、磷酸 ,浓度不超过 12 %) ;增能液为溶入二氧化碳气体的化学物溶液 ,在地层与酸液相遇则生成大量热和以二氧化碳为主的气体。实验配方增能解堵液与一种稠油在 10 始压力下反应 50 分钟后 ,稠油 25~ 55 ℃下的粘度降低 90 %以上 ;在 60 ℃下对油井垢中分离出的硫酸钙垢、碳酸钙垢和油垢的 4 小时溶解率为 9110 %~ 9914 % ;初始压力 10 增能液体系 ,经 58~ 65 分钟压力升至最高值 18 此后由于二氧化碳溶于原油 ,压力逐渐下降。报道了施工工艺、选井及效果 :解堵液、隔离液、增能液段塞分两个循环注入油井 ,2004 年在 23 口油井施工 ,油层厚 017~ 1112 米 ,单井注入增能解堵剂 11~ 16 吨 ,平均 1311 吨 ,单井增产原油 38~ 213 吨 ,平均 8519 吨 ,有效期 91~ 131 天 ,平均 10519 天。 图 1 表 3 参 4。关键词 : 增能液 ;二氧化碳 (;多元复合酸液 ;强氧化剂 ;解堵 / 增能复合作业 ;油井增产措施 ;低渗油藏 ;延长油矿中图分类号 : 15 :    文献标识码 :储层岩屑运移距离近 ,颗粒分选磨圆程度差 ,颗粒之间有碎岩屑填充 ,储层裂缝发育分部不规则 ,呈带状、鸡窝型。岩性以灰色细粒长石砂岩为主 ,矿物主要成分平均值为 :长石 5614 % ,石英 1812 % ,岩屑1011 % ,黑云母 217 %。岩屑主要是变质岩和火成岩及少量沉积岩。根据岩屑和录井图分析 ,该区油层的物性较好 ,平均渗透率为 113 × 10 - 3μ 平均孔隙度为 917 % ,含水饱和度平均值为 4618 % ,p 一般在 518 左右。从压裂记录分析破压情况 ,油层不属于致密岩层。根据该矿储层的特点和作者几年来在旧井挖潜改造中的实践经验分析 ,导致该矿产量低的因素较多。除了老矿旧井多、生产时间长之外 ,还有油层易结蜡、结垢和地层能量亏空严重等因素 ,其中地层能量亏空严重是导致低产的主要因素。因此在解堵中 ,单一的酸化工艺效果不佳 ,应采取增加地层能量与解堵并举的双重工艺。1  二氧化碳增能解堵技术原理能解堵液由解堵液和 能液组成。解堵液由表面活性剂、强氧化剂、多元复合酸 (无机酸和有机酸 ) 、分散剂、 合剂及缓蚀剂等组成。首先在目的层位注入解堵液 ,解堵液中的多元复合酸及强氧化剂溶解油层中的结蜡结垢、铁质沉淀、岩石碎屑等有机和无机物沉淀 \[1 ,2 \],提高目的层渗透率及孔隙度 ,减小油流阻力 ,解除近井带储层的堵X 收稿日期 :2005205208 ;修改日期 :2005209229。作者简介 :李伟翰 (1974 - ) ,男 ,高级工程师 ,1996 年毕业于西北大学地质学专业 ,主要从事油田用火工品及化学解堵方面研究工作 ,现为西北工业大学应用化学系化学工程专业在职在读工程硕士研究生 (2003 - ) ,通讯地址 :710000 陕西省西安市 126 信箱西安航天化学动力厂新区理化楼民品部 ,电话 :029 - 83608877 ,83603499 , 1631红侠 (1967 - ) ,女 ,副教授 ,通讯地址 : 710072 陕西省西安市西北工业大学理学院应用化学系 , 电话 : 029 - 8495304 , 。随后注入由无机化学药剂和溶解于水的 氧化碳增能液与多元复合酸在油层发生反应 ,产生大量的热和气体。生成的热量使目的层升温 (基础溶液升温可达60 ℃ ) ,有机溶淀物粘度减小。反应生成的大量气体(以 主 ) 及溶解于水的 体不断地溶解于原油 ,使原油体积膨胀 ,使地层弹性能量增大即实现增能 \[3 \]。原油溶解 形成油气混相 ,粘度大幅度降低 ,室内实验结果表明 ,原油溶解 到地层饱和压力 (约 10 时 ,降粘率可达到 90 %以上。随着该反应的进行 ,生成的气体渐进地将药剂推向储层深部 ,直到受阻为止。注液结束后 ,关闭井口高低压阀门 2 小时 ,打开阀门后储层深部的气体驱动油层中所有液体向外反排 ,近井带堵塞物随产出液排出井外。反排过程中仍有大量二氧化碳气体不断释放 ,进一步增加地层能量并在近井带形成油流通道 ,使油井产量提高 \[4 \]。2  二氧化碳增能解堵液性能211  二氧化碳增能解堵液的降粘性能能解堵实验液由表面活性剂、强氧化剂、多元复合酸、缓蚀剂、分散剂、 合剂、二氧化碳增能液、水按质量比 3∶ 36∶ 25∶ 1∶ 2∶ 5∶ 57∶ 27 配制而成。取该实验液 100 阿尔善油田稠油样 15入 高压燃速仪钢筒内 ,加压至 10反应 50 分钟后泄压至常压 ,捞取表层油样 ,用+ 型粘度计分别在 55 ℃、 45 ℃、35 ℃、 25 ℃测试粘度 ,结果如表 1。由表 1 可以看出 ,在常压下测定的稠油降粘率可达到 90 %以上。在地层压力 (10 下 解于稠油形成油气混相 ,粘度会更低。表 1   实验二氧化碳增能解堵液对阿尔善油田稠油的降粘率 (实验初始压力 10 试温度/ ℃原油粘度 3 / 理后降粘率/ %25 818     016 931135 411 014 901245 112 011 911655 018 0107 91123 粘度测定中剪切速率约为 15 1/ s。212  二氧化碳增能解堵液的溶垢性能针对延长油矿油井生产现状 ,在典型结垢井陕北某油区两口油井采集井下垢样 ,分离出其中的硫酸钙垢、碳酸钙垢及油垢 ,测定这些垢样在实验二氧化碳增能解堵液中的溶解率。测试中取垢、液体积比为 1∶ 10 ,测试温度 60 ℃ ,结果如表2。由表 2 看出 ,该二氧化碳增能解堵液对延长油矿无机物结垢及陕北某油区油垢有较强的溶解能力。表 2   二氧化碳增能解堵液对油井分离垢样的溶解率 (60 ℃ ,垢、液体积比 1∶ 10)井号 垢样 不同时间(溶解率 / %60 120 180 240酸钙垢 5312 7816 8616 9314碳酸钙垢 6013 8213 9116 9914垢 6516 8911 9112 9813垢 4016 6913 8019 9110213  二氧化碳增能解堵液的增能效果地层能量亏空是本油区油井生产的主要障碍 ,针对这一问题通过在 高压燃速仪中进行的大量模拟实验 ,测试了二氧化碳增能解堵液对地层压力提高的贡献。在容积 70 燃速仪钢槽内注入二氧化碳增能解堵液 50 将仪器关闭密封 ,初始充压 10 得 p~ t 曲线如图 1 所示。从图 1 可以看出 ,药剂注入后的前 10 速仪钢槽内压力变化不大 ,基本保持 10 10 钢槽内压力开始缓慢上升 ,表明体系开始反应 ,气体( 始释放。随着时间的增加 ,反应继续进行 ,压力进一步上升。 58 压力达到最高值 18维持至 65 开始下降 ,说明有一部分始溶解于体系 , 70 压力稳定在 17个测试曲线说明二氧化碳增能液体系能够显著提高地层压力。图 1  二氧化碳增能解堵液室内实验 p~ t 曲线122第 22 卷第 3 期 李伟翰 ,颜红侠 ,孟祥振等 :能解堵技术在延长油矿的应用3   二氧化碳增能解堵技术的矿场应用311  施工工艺在施工井中先注入 3 %的活性水 (1∶ 2 的 约 3 座封封隔器 ,然后挤注由主体酸液 (盐酸、氢氟酸、冰乙酸、磷酸、缓蚀剂、防膨剂、粘土稳定剂、助排剂、 油剂 )及强氧化剂组成的解堵液 8 右 (酸浓度不超过12 %) ,隔离液 (清防蜡剂、乳化剂 ) 1~ 115 再以10 注入压力注入二氧化碳增能液 (注入前大循环 30~ 40 以保证注入的药品彻底溶解并混合均匀 ) 。解堵液、隔离液、增能液以段塞式分两个循环注入。最后加注顶替液 (3 %的活性水 ) ,其用量根据井深而定 ,以管线内的药品全部替入油层为准。最后关井反应 8 小时。施工过程中 ,泵车排量不超过 014 注混合酸时如泵压过高 ,可关闭高压阀 ,停泵半小时 ,待酸化解堵后再起泵注液。在注液时万一封隔器发生收缩 ,则关闭低压阀继续注液 ,不中断施工作业。最后加注的顶替液从低压阀注入。配液水质要达标 (按照石油天然气行业标准 329293 规定 ) ,以防止油层二次污染。312  选井要求现场应用结果表明 ,二氧化碳增能解堵技术必须使用于水力压裂成功的油井 ,并且优先选择油层厚且初产期产量高的油井。对于投产时间长、产量递减快的油井 ,使用二氧化碳增能解堵技术效果十分明显。313  典型应用井例   示功图显示供液不足 ,近井带污染 ,堵塞严重。施工前日产油量 016 吨 ,2004 年 8月 8 日进行二氧化碳增能解堵施工 ,第二天开抽 ,一周后日产油量 210 吨 ,至当年 12 月 7 日累计增产油176 吨。   施工前日产油量 115 吨 ,2004 年9 月 10 日应用 能解堵技术施工 ,第二天开抽 ,一周后日产油量 410 吨 ,表明地层能量增大 ,井筒与地层间压力梯度恢复。该井截止当年 12 月 6日累计增产油 213 吨。根据 2004 年 23 口施工油井的生产记录 (见表3) ,施工前与施工后的产液量对比平均接近 1∶ 2 ,施工后稳产时间长 ,作业后核产时均三个月无明显递减 ,投入产出比为 1∶ 2 ,高于同地区其他增产措施。二氧化碳增能解堵技术在综合解堵及恢复地层原始压力两方面的效果都是显著的。表 3  施工油井的生产记录作业井号 油层厚度 / m 增能解堵液 用量 / t 有效期 / d 累计增油量 /   818    15    122    17616 13 91 21311 11 102 10318 13 120 7711 14 113 17013 12 98 9715 13 131 10918 12 112 9812 16 99 8712 15 97 6511 12 110 4517 11 107 6613 11 97 5413 13 120 4815 12 101 9112 14 109 38112 15 107 6713 12 112 8611 14 95 5311 13 91 4014 12 109 4919 15 97 5612 13 96 88参考文献 :\[ 1 \]苏春霞 ,孙立群 ,彭丽英 1 多功能助剂 研究与应用\[J \] 2001 ,24 (2) :53 — 541\[2 \]李冀秋 ,李海营 ,杨斌 ,等 1 深井高温解堵技术研究及现场应用\[J \]1 油田化学 ,2003 ,21 (1) :10 — 121\[ 3 \]杨胜来 ,王亮 ,何建军 ,等 1 能吞吐增油机理及矿厂应用效果 \[J \]1 西安石油大学学报 ,2004 ,19 (6) :23 — 251\[ 4 \]克林斯 M 氧化碳驱油机理及工程设计 \[ M \]1 北京 :石油工业出版社 ,1989 :82 — 1301 2 , 11 A S 10072 , P R hi 21 S 10000 , P R hi 31 et S 17208 , P hi (下转第 226 页。 to be on p. 226)222 油  田  化  学 2005 年2 , L B L 11 A S 10072 , P R hi 21 S 10000 , P R hi 31 et om t d ,L et x L 24010 , P R hi of in he is in of GG in s) Cl by in P up Cl in GG of to he is 21 13 g Cl GG a 0 — 50 ℃ 0 — 80 ℃ , he of a 21 is 96 % 55 ℃ 1 of 21 + in a of of 2 t 8 by 2by by to 0 1 at 5 in to   m f ; f w S f 接第 222 页。 p. 222)of B) , of of in 13 × 10 - 3μ m2 in 917 % in is a up 2 % by is a O2 a of in of a is by 0 % at 5 — 55 ℃ R/ B 0 0 9110 — 9914 % 0 ℃ is of in 0 BF 8 8 — 65 to O2 in of R/ B BF in 3 B 3 004be by of 17~ 1112 B 15 311 in in 8 — 213 519 in of 1 — 131 0519 in   ; f st s) ;in f  田  化  学 2005 年
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