保持和提高油層產(chǎn)能的綜合工藝

胡業(yè)文 馮鼎 馮耀忠 (中石化勝利油田分公司純梁采油廠)

保持和提高油層產(chǎn)能的綜合工藝

胡業(yè)文 馮鼎 馮耀忠 (中石化勝利油田分公司純梁采油廠)

為了保持和提高地層的產(chǎn)能,開發(fā)成功了可排出地層無機、有機、液態(tài)、黏塑和固態(tài)堵塞物的地層超聲波物理化學處理工藝;可穩(wěn)定黏土和快速排出堵塞物的鹽酸和聚丙烯酸處理工藝;可降低酸巖反應速度的微乳酸處理工藝。給出了這類新工藝的工藝過程,礦場使用結果表明,這類工藝是高效的,既可用于油井,也可用于注水井,在油田開發(fā)晚期采用這類新工藝,可提高油井的產(chǎn)油量和地層采收率。

綜合工藝 動態(tài)超聲波物理化學處理 鹽酸-聚丙烯酸酸化 微乳酸酸化提高油層產(chǎn)能

為了保證油田的原油穩(wěn)產(chǎn),必須改進和完善油井的鉆井和射開油層—油井增產(chǎn)和修井—提高采收率方法等工藝及對地層采用先進的綜合處理工藝。有發(fā)展前景的兩類方法:用綜合多相清洗處理劑清除近井地帶的污染和沉淀;消除近井地帶的污染源。

1 提高油井產(chǎn)能的工藝方案[1]

油田作為一個開發(fā)整體,其開發(fā)設計概念的主要標準是最大限度地保持、恢復和提高油井產(chǎn)能。可有效打開地層和洗井的液體、壓井液、堵水和油井增產(chǎn)處理組分以及有效使用這些化學劑的新工藝和新方法,是達到該標準的基礎。目前已成功開發(fā)和應用的工藝有:

◇高質(zhì)量打開地層和誘導油流方法

◇可增大產(chǎn)液剖面的固井方法和直井與水平井井底結構

◇可保持地層儲油性能的高質(zhì)量壓井和洗井工藝

◇改進的碎屑巖和灰?guī)r直井與水平井近井地帶處理工藝

◇碎屑巖和灰?guī)r地層水力壓裂工藝方法和技術

◇進行生態(tài)安全修井的組合井口設備

2 動態(tài)超聲波物理化學處理新工藝[1]

根據(jù)多次研究和礦場試驗,開發(fā)成功了可清除近井地帶復雜污染和油井設備高分子有機物沉積、恢復無利潤低產(chǎn)井產(chǎn)能的高效增產(chǎn)新工藝。

在油井-地層系統(tǒng)中以所有可能的動態(tài)過程方式實施的聲波-化學工藝方案包括:降壓、升壓和交替降壓-升壓方式。采用該種聲波、水動力、熱力和物理化學綜合處理方法可清除有機、無機、液態(tài)、黏塑和固態(tài)污染物,達到較高的處理質(zhì)量。它是全新原理的近井地帶處理——動態(tài)超聲波物理化學處理。

對不同地質(zhì)物理條件的40口油井實施該工藝的礦場試驗結果表明,該種近井地帶處理新工藝是高效的。近年來該工藝的礦場實施規(guī)模已達800井次,每井次的經(jīng)濟效益為40×104～65×104盧布。礦場應用表明,這種處理方法應用于碎屑巖和灰?guī)r地層的油水井均取得了成功。在打開地層和修井后誘導油流的整個開發(fā)過程中的實施結果證明,該工藝具有通用性。

在油井壓井和小修期間,采用地層近井地帶處理和油井設備清洗綜合工藝,不僅可在后續(xù)修井時保持油井產(chǎn)能 (常規(guī)的用水壓井油井產(chǎn)能下降15%～25%),而且采用表面活性劑烴溶劑乳化液滲濾處理還可使油井增產(chǎn)25%～50%。將壓井、近井地帶處理和清蠟同時進行,可大幅度節(jié)約資金,降低原材料和勞動力消耗。此外,采用綜合工藝還可不進行專門的油井準備和誘導油流工作,只要啟動油井設備即可投產(chǎn),可大大減少油井后續(xù)修井的產(chǎn)油量損失。該工藝的油田實施總量大于3 000井次,取得了較高的經(jīng)濟效益。

3 油水井的鹽酸和聚丙烯酸處理[2]

灰?guī)r地層的主要組分是碳酸鹽,可很好地溶于酸。因此,用于恢復和提高灰?guī)r地層近井地帶滲透率的主劑是鹽酸,通常采用的鹽酸濃度為8%～15%:其中砂巖和灰?guī)r地層8%～10%,低壓高滲透灰?guī)r10%～12%,高壓低滲透灰?guī)r12%～15%。不推薦采用更高的鹽酸濃度,因強烈的腐蝕最終會堵塞地層。其處理效果由添加的組分確定,鹽酸可溶解和排出灰?guī)r成分。而聚丙烯酸的有機羧酸水解可使黏土物質(zhì)失去層間水,發(fā)生結晶畸變,使含大量的K+、Na+離子的黏土失去膨脹能力。這已被油水井處理前后,對其高效液態(tài)色譜圖研究和對地層的灰質(zhì)和泥質(zhì)的折射研究所證實。

由于在近井地帶,該種化學劑和鹽酸會發(fā)生有機羧酸的脫羧基水解反應:

這時,地層淤積物就可起到反應催化劑的作用。由CO2形成的高壓差可使地層的堵塞物質(zhì)破壞和沉積破裂,形成易于運移的物質(zhì),從而可被注入水擠入地層,或由近井地帶采出地表。

這種新工藝處理地層的特點是首先進行分解和排出近井地帶堵塞物的處理,然后再對其進行強化油流或提高吸水能力的處理,它還可在最低滲透小層發(fā)生反應,從而使整個地層的吸水能力和產(chǎn)油量增加。

采用新工藝綜合處理油水井的實驗在俄羅斯的肯基亞克油田進行。首先對注水井3109井進行了綜合處理。該井的井深400 m,井身結構:表層套管245 mm×116 m,生產(chǎn)套管168 mm×397.8 m,人工井底387.8 m。射孔段376～371 m;374～3 693 m;361～358 m;355～351 m;342～339 m;321～3 316.5 m(29.5 m)。井下設備:喇叭口293 m;油管73 mm×293 m(31根)。在處理前測試了該井的吸水能力:在4 MPa的壓力下為100 m3/d;處理后在1.5 MPa的壓力下該井的吸水能力增加到540 m3/d。

后來又用該工藝處理了油井8301井。井底深度4 302 m,井身結構:表層套管 339.7 mm× 1 225.42 m;技術套管244.5 mm×3 768.07 m;生產(chǎn)套管168.3 mm×3 200.10 m,139.7 mm× 3 200.11 m。射孔段4 296～4 392 m。該井下入

88.9 mm (0～2 205 m)和 73 mm (2 205～4 205 m)油管。處理后該井的產(chǎn)油量由70 t/d上升到120 t/d。

4 油水井的微乳酸處理[3]

提高灰?guī)r地層采收率的最有效方法是鹽酸處理。將鹽酸注入地層就可在其中形成寬的裂縫和孔隙滲濾通道,溶蝕空洞壁和將裂縫、空洞和孔隙性巖塊連接起來,從而使油井增產(chǎn)。生產(chǎn)實際表明,首次酸化的增產(chǎn)效果最好,隨后的酸處理的增產(chǎn)效果不斷降低,甚至為零,究其原因是酸液在井徑附近的中和速度太快。為了提高采收率,必須保證油層的較遠地帶也能投入開發(fā)。

活性酸液在地層中的最大穿透深度取決于它在地層條件下中和的持續(xù)時間,而中和時間又是由酸液類型、配方、灰?guī)r地層的巖性-物性特點和地層的溫壓條件決定的。為了提高灰?guī)r地層的酸化效果,俄羅斯根據(jù)多年來的室內(nèi)研究和礦場試驗,開發(fā)成功了一種微乳酸配方。礦場應用結果表明,它具有良好的增產(chǎn)增注效果。

微乳酸的主要成分:12%的鹽酸、柴油、乳化劑和微乳液穩(wěn)定性調(diào)節(jié)劑。它是分散在烴類 (柴油、寬餾分輕質(zhì)油、未穩(wěn)定汽油和煤油等)中的鹽酸懸浮液。乳化劑可用反相乳化活性劑,微乳液穩(wěn)定性調(diào)節(jié)劑是顆粒尺寸為0.005～0.04μm的納米二氧化硅。它們進入地層孔隙喉道后可降低相間張力,并可使地層憎水,從而降低毛管效應。其結果是可將松散的束縛水從地層的不排油和弱排油井段以及地層的較遠區(qū)域排出,并可大幅度減緩酸巖反應速度。微乳酸的主要優(yōu)點:

(1)它在乳化液與原油界面間的低相間張力可使其在地層孔隙空間中具有高滲濾能力,如密度為0.82 g/cm3、黏度為2.14 mPa·s的原油與18%鹽酸間的相間張力為17.4 mN/m,而微乳酸的為0.13 mN/m。

(2)在酸處理時可防止在地層中形成導致油井投產(chǎn)困難的高黏乳化液。如分散在原油中的18%鹽酸可形成黏度為250 mPa·s的乳化液,而新型微乳酸的黏度僅有40～60 mPa·s。

(3)酸液被烴類介質(zhì)包圍,將其注入地層時不會腐蝕油井設備。

新型微乳酸最顯著的特點是可大幅度延長酸巖反應時間,顯著提高地層近井地帶較遠區(qū)域的滲透率。當?shù)貙咏貛Т嬖谖廴緯r,油井的酸處理分兩個階段進行:首先是向地層注入設計量的微乳酸,然后再將其擠入地層近井地帶的較遠區(qū)域。微乳酸進入地層預定位置后,只在其破乳后酸液才同巖石反應,其破乳時間可由其組分調(diào)節(jié),在6～24 h間變化。該種新型微乳酸適應于滲透率為0.01～1.0μm2、有效厚度不小于1.5～2 m的灰?guī)r地層。它可在產(chǎn)液量為3 t/d的油井和注水量為5～400 m3/d的注水井上實施,保證其成功處理的必要條件是套管工藝性完好和不存在管外竄槽。對油水井的處理只需要1臺注酸和工藝流體的水泥車、2臺罐車、1個容量為15～20 m3的攪拌池,以及1個噴射器和1個分散器。

通過礦場實驗和室內(nèi)研究,確定的微乳酸最佳配方和施工工藝為:

◇微乳酸濃度:0.5%～1.5%;

◇微乳液穩(wěn)定性調(diào)節(jié)劑濃度:0.05%～0.15%;

◇鹽酸和烴溶劑的質(zhì)量比:1.5∶1～2∶1,這時就能得到可將其擠入地層近井地帶較遠區(qū)域的相對黏度為50～150 s的微乳液;

◇每米射開有效厚度的微乳酸用量:2～3 m3;

◇擠注完微乳酸后,油井處理可用原油,水井處理可用地層水進行頂替,頂替液的體積為微乳酸體積與套管內(nèi)容積之和;

◇關井反應24 h。

用新工藝對油井近井地帶的處理始于2002年。首批處理了2口油井,其增油量為192 t,處理效果為每井次3.3 t/d,處理成功率為50%(表1)。處理效果較差的主要原因是該工藝的應用時間較短。

表1 油井微乳酸處理效果

在2002—2004年期間,用該工藝的處理井數(shù)增加,而增油量下降,單井的處理效果由3.3 t/d下降至1 t/d,但處理的成功率達77%(表1)。這期間處理效果下降的原因是采用的一種主要組分——石油餾出物不合格。后來專家建議采用柴油代替,并從2005年開始繼續(xù)實施。2005年用該工藝處理了17口油井,處理效果為1.6 t/d,處理成功率達82%。2006年第一季度共處理了5口井,處理效果為2.4 t/d,其成功率為100%。

處理的油井按其增油效果可分為三類:

◇有效:平均增油量1.0～3.6 t/d,共有21口油井;

◇低效:平均增油量0.5～1.0 t/d,共有13口油井;

◇無效:共有6口油井。

5 結論

(1)用高效油井增產(chǎn)新工藝處理40口油井的結果表明,油井的產(chǎn)油量增加了100%～150%。

(2)用鹽酸和聚丙烯酸組分對注水井3109井處理,該井的吸水能力由100 m3/d上升到 540 m3/d;對油井3109井進行處理,產(chǎn)油量由70 t/d上升到120 t/d。

(3)鹽酸和聚丙烯酸處理 (鹽酸∶聚丙烯酸化學劑=1∶1),可擴大應用于需增產(chǎn)和增注的油水井。

(4)2002—2006年,共用微乳酸處理了40口油井,累計增油2×104t,平均每井次的增油量為2 t/d,處理成功率為85%。目前該工藝已在許多油田推廣應用。

[1]Х и с а м о вРС,ид р.К о м п л е к ст е х н о л о г и йс о х р а н е н и яи у в е л и ч е н и я п р о д у к т и в н о с т и н е ф т я н ы х п л а с т о в[J]. Н е ф т я н о ех о з я й с т в о,2007(7),50-53.

[2]М е д в е д е вАД,ид р.П р и м е н е н и ек о м б и н и р о в а-н н о й т е х н о л о г и ио б р а б о т к ис к в а ж и нк о м п о з и-ц и е йн ао с но в ес о л я н о йк и с л о т ы ир е а г е н т а П А К[J].Н е ф т я н о е х о з я й с т в о,2008(1),94-95.

[3]Н е ф ё д о вНВ.И н т е н с и ф и к ц и яд о б ы ч ин е ф т и м е т од о в о б р а б о т к ип р и з а б о й н о йз о н ык и с л о-т н о йм и к р о э м у ль с и е й[J].Н е ф т я н о ех о з я й с т в о,2007(2),58-59.

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.7.003

2009-08-06)