HF高聚物選擇性堵水技術(shù)試驗(yàn)研究

馮金海 (遼河油田分公司興隆臺(tái)采油廠,遼寧盤錦1 2401 1)

興隆臺(tái)采油廠經(jīng)過(guò)近40年的開(kāi)發(fā),大部分油井已步入高含水甚至全部水淹的狀態(tài),地下油、水分布更加復(fù)雜,高含水井出水層逐漸增多,層間矛盾和平面矛盾進(jìn)一步激化,由于生產(chǎn)中的水油比高不僅造成了成本增大,降低了產(chǎn)油量,而且增加了如結(jié)垢腐蝕的問(wèn)題,使得生產(chǎn)收益大大的降低,給油田的正常開(kāi)發(fā)帶來(lái)很大困難,因此解決油井中大量出水問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫。近年來(lái)油田開(kāi)采過(guò)程中也相繼采用了一些化學(xué)堵水技術(shù),主要以聚丙稀酰胺堵劑為主。這類堵水技術(shù)是利用化學(xué)藥劑形成凝膠對(duì)地層出水井段或出水層位進(jìn)行封堵,以達(dá)到降水增油的目的。但實(shí)際應(yīng)用中,由于聚丙烯酰胺的交聯(lián)強(qiáng)度極易受地溫等因素影響,達(dá)不到理想的堵水效果。下面,筆者介紹了油井在高含水期的一項(xiàng)新型化學(xué)堵水技術(shù)——HF高聚物選擇性堵水技術(shù)。

1 堵水調(diào)剖機(jī)理

HF高聚物選擇性堵水技術(shù)屬有機(jī)凝膠類堵水調(diào)剖技術(shù)。技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品主要成分是具有高吸水膨脹性能的聚合物,在合成的過(guò)程中,加入適當(dāng)引發(fā)劑、交聯(lián)劑、促凝劑等并嚴(yán)格控制產(chǎn)品合成的溫度和時(shí)間,這樣合成的產(chǎn)品通過(guò)烘干和粒徑篩選,由高分子聚合物同其他有機(jī)物加工、復(fù)配而成。使用該技術(shù)可以應(yīng)用于炮眼封堵,還可以用來(lái)進(jìn)行水井調(diào)剖和油井堵水作業(yè)施工。

由于堵劑材料選用具有更高熱穩(wěn)定性與抗鹽性的高分子聚合物與樹(shù)脂組成,堵劑在化學(xué)結(jié)構(gòu)上由聚合物中的酰胺基與羥甲基為主要反應(yīng)點(diǎn),形成網(wǎng)狀的三維空間結(jié)構(gòu)凝膠體,這種凝膠體具有粘彈性,在地層巖心的孔隙介質(zhì)中形成堵塞作用,阻礙水流通過(guò),而且未交聯(lián)分子鏈上的極性基團(tuán)可與巖石表面相吸附,附著在巖石表面的高分子及凝膠對(duì)水流起到物理堵塞作用。同時(shí)在孔隙介質(zhì)中的凝膠還可吸收束縛水使其體積微脹,強(qiáng)化了封堵效果。

該堵劑對(duì)油和水有明顯的選擇性,它降低巖石對(duì)油的滲透率最高不超過(guò)10%,而降低巖石對(duì)水的滲透率可超過(guò)90%。此外,該堵劑在技術(shù)路線上采用凝膠型堵劑,即使堵液配制成單一組份,注入地層后,借助地層溫度進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)而形成凝膠封堵高滲透層帶。

2 性能特性

HF堵劑技術(shù)指標(biāo)如下:外觀為均一粘稠液體;pH值為6.7～7.2;凝膠粘度為(300～3.5)×105mPa·s;成膠時(shí)間 (45℃)≥8h;堵水率≥97%。其性能特點(diǎn)如下:①堵劑在凝膠耐熱、抗鹽方面均獲得了明顯的提高;②堵劑可以注入地層孔隙并且具有足夠高的強(qiáng)度,可以封堵孔隙、裂縫、孔洞、竄槽和炮眼;③樹(shù)脂固化后呈中性,與井下液體不反應(yīng),因而有效期長(zhǎng);④這種堵劑處理時(shí)不需要測(cè)定水源或封隔層段,處理費(fèi)用低;⑤堵水選擇性好。

用于高含水油井堵水中,該技術(shù)堵水的選擇性著重表現(xiàn)在:①它優(yōu)先進(jìn)入含水飽和度高的地層;②進(jìn)入地層的藥劑將優(yōu)先吸附在由于水沖刷而暴露出來(lái)的親水巖石表面;③分子中未吸附部分可在水中伸展,減小地層對(duì)水的滲透性;④該藥劑隨水流動(dòng)時(shí),可為地層孔隙結(jié)構(gòu)的喉部所捕集,產(chǎn)生堵塞。

3 注入方法

一般將藥劑在混合罐或池中攪拌均勻,泵入油管,擠入地層,最后用清水 (一般1～1.5倍油管清水)將油管中的藥劑擠入地層,也可視情況將藥劑按一定濃度配比作為前置液擠入地層。注入量按下式計(jì)算:V=πR2Hφ

式中,V為選堵用量,m3;R為封堵半徑,m;H為處理層厚度,m;φ為處理層孔隙度,%。

一般注入時(shí),排量一般控制在10m3/h左右,在泵入過(guò)程中,泵壓需根據(jù)注入壓力的升高可進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,以保證作業(yè)的順利進(jìn)行。

4 選井實(shí)施條件

①適用于裂縫發(fā)育的砂巖稀油油藏。②油層深度在1000～1700m,溫度在40～60℃間。③油層厚度大于10m,發(fā)育較好,滲透性較高,具有較好的吸水能力 (壓力 10MPa,每分鐘吸水量大于0.2m3)。④有一定剩余含油厚度,水淹井只能選取油水界面以上的油井。⑤主產(chǎn)層和接替層要明顯。主產(chǎn)層的產(chǎn)液比例較大,含水較高,是堵水的主要對(duì)象,接替層要具有一定的產(chǎn)液比例,含水相對(duì)較低,是增油降水的主要對(duì)象。⑥油井的主要出水層在其對(duì)應(yīng)的注水井為主要吸水層時(shí),在進(jìn)行油井堵水的同時(shí)對(duì)注水井調(diào)剖,可獲得更好的堵水效果。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

2010年8月份開(kāi)始,該技術(shù)在興隆臺(tái)采油廠大洼油田等主力生產(chǎn)區(qū)塊的8口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

以洼12-28井為例,該井于1999年5月1日投產(chǎn),2009年實(shí)施機(jī)械堵水措施,判斷16號(hào)層出水。2010年6月12日作業(yè),將16號(hào)層以下卡封。采14-15號(hào)層后,油井含水由83%上升到96.3%。說(shuō)明主要產(chǎn)水層為14-15號(hào)層。通過(guò)采用HF高聚物選擇性堵水劑,封堵14、15號(hào)層,降低其產(chǎn)水量,釋放16號(hào)層的產(chǎn)能。2010年8月27日采取該措施,措施前日產(chǎn)油2.1t,氣1273m3,水22.9m3,含水91.6%;9月1日開(kāi)井排液4d后,日產(chǎn)液在30m3,油2.5t,含水92%左右。之后,液量逐漸下降,含水下降,日產(chǎn)油量上升,目前日產(chǎn)液36.5m3,油7.8t,氣1150m3,含水78.1%左右,日增產(chǎn)原油5.5t,含水下降10.2個(gè)百分點(diǎn),見(jiàn)到了較好的堵水增油效果。截止目前,已累積增產(chǎn)原油763t,降水435m3。

6 結(jié) 語(yǔ)

HF高聚物選擇性堵水技術(shù)所采用的堵劑是一種新型高強(qiáng)度堵水劑,它可根據(jù)地層滲透性和溫度選擇不同的濃度,且性能穩(wěn)定,選擇性堵水性能強(qiáng),不易降解反吐,現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)便易行,可廣泛應(yīng)用于各類油藏的降水增油工藝處理,為興隆臺(tái)采油廠高含水井治理提供了新技術(shù)支持。

[1]萬(wàn)仁博,羅英俊.采油技術(shù)手冊(cè)——堵水技術(shù) [M].北京:石油工業(yè)出版社,1994.

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[3]趙福麟.采油化學(xué) [M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社,1994.