砂巖酸-生物活性酶復(fù)合降壓增注技術(shù)的研究與應(yīng)用

李積祥,侯洪濤,劉 健,路建安,張 麗

(中國石化勝利油田分公司樁西采油廠,山東東營 257237）

砂巖酸-生物活性酶復(fù)合降壓增注技術(shù)的研究與應(yīng)用

李積祥,侯洪濤,劉 健,路建安,張 麗

(中國石化勝利油田分公司樁西采油廠,山東東營 257237）

針對樁西采油廠部分低滲油藏嚴重的欠注矛盾,研究了“砂巖酸-生物活性酶復(fù)合降壓增注技術(shù)”,該技術(shù)具有良好的緩速緩蝕深部解堵功能,生物活性劑具有良好的降低表面張力,改變潤濕性,降壓增注的功能,同時也具有阻垢、保護油藏的功能,從而解決目前低滲透油田注水井欠注嚴重的問題,提高低滲特低滲油田的注水開發(fā)效果?，F(xiàn)場應(yīng)用6口井,平均單井壓降4.5MPa,累增注水量2.1×104m3,對應(yīng)油井累增油2265t。

砂巖酸;生物活性酶;低滲油藏;增注技術(shù)

樁西采油廠投入開發(fā)樁西、五號樁、長堤、老河口共4個油田,目前注水開發(fā)單元48個,其中,低滲、特低滲油藏單元共27個,主要分布在五號樁油田和樁西油田。樁西和五號樁兩個油田由眾多零散的中、低滲小斷塊以及超低滲油藏組成,注水井128口,開井69口。由于注入水質(zhì)不能完全適應(yīng)低滲油藏注水要求,以及增注工藝水平限制,部分低滲透注水開發(fā)單元欠注矛盾突出,注水單元注采比僅為0.33,采油速度低、動液面低、地層能量下降快,同時也增加了油層改造、機械采油等措施的實施難度,影響了低滲油藏的注水開發(fā)效果。為此,研究并應(yīng)用了砂巖酸-生物活性酶復(fù)合降壓增注技術(shù)。

1 增注技術(shù)原理

1.1 問題的提出

目前油田對砂巖儲層常規(guī)的水井降壓增注通常使用土酸進行酸化處理,但是常規(guī)的酸化處理技術(shù)仍存在一些問題:①酸化可能產(chǎn)生大量沉淀物堵塞流道;②酸化時由于酸液對巖石大量溶蝕致使巖石結(jié)構(gòu)破壞,引起油井出砂;③由于砂巖礦物分布的相對均勻性,酸液對裂縫壁面非均勻刻蝕程度低,不易形成明顯溝槽,施工結(jié)束后裂縫大部分閉合,酸蝕裂縫導(dǎo)流能力低[1-4]。

針對該技術(shù)存在的缺陷,提出并研制出砂巖酸-生物活性酶復(fù)合降壓增注技術(shù)。首先研制的 HV砂巖酸具有表面活性,在油水中具有降低表面張力,增加反應(yīng)效果的特征,同時,特有的生物活性酶技術(shù)也根據(jù)樁西砂巖油藏,進行了有針對性的工藝改造,實現(xiàn)預(yù)防、恢復(fù)、改善、提高近井地帶的滲透率,降壓增注,延長注水有效期的功能。

1.2 技術(shù)原理

HV砂巖酸中氟化物的陰離子是由溶解的氟化鹽離子化提供的,1個 HF分子是由1個水合氫離子和1個氟化物陰離子結(jié)合成的。由于該混合物的pH值緣故,水合氫離子和活性 HF濃度均很低,所以,弱酸和弱酸鹽的緩沖作用形成平衡。當該酸與地層發(fā)生反應(yīng)時,該體系的平衡被破壞,再次活化上述過程,直到重新建立平衡,只要溶質(zhì)的濃度充分,該溶劑的酸化反應(yīng)速度是很穩(wěn)定的。制備砂巖酸時,只有3個最強的氫離子水解產(chǎn)生 HF,其余的不作用,因它們需在pH>4的條件下水解[5]。此外,當酸化地層時還有下列協(xié)合效應(yīng):①當與地層開始反應(yīng)時,由于化學(xué)吸附作用在粘土周圍形成一層鋁-硅酸鹽-膦酸鹽層,其厚簿小于1μm,在弱酸和水中溶解度很低,但可被 HV快速溶解。這層薄膜阻塞了粘土進一步反應(yīng),因而可防止基巖破碎。②HV酸具有抗吸附和水潤濕特性,促進 HF與石英的反應(yīng),盡管反應(yīng)速度比土酸慢,但石英溶解度較高。③HV酸是一種良好的分散劑和防垢劑,因此在近井地帶可延遲/抑制沉淀的形成。

生物活性酶可在巖心表層形成單分子膜,具有抑制泥巖膨脹、降壓增注、修復(fù)改善泥巖的效能,同時又具有提高采收率的功能,也可以認為是新型的降壓增注驅(qū)油劑。生物酶的存在能夠加強螯合型生物活性劑在地層表面的沉積,提高孔吼的滲析能力,從而提高防垢的有效期,減緩因為垢引起的壓力上升問題;輔酶具有優(yōu)異的表面活性和螯合能力,能明顯提高混合體系的耐鹽性和抗硬水性,并具有一定的消除水鎖,降低表面張力,降壓增注功能[6]。

將上述兩種技術(shù)結(jié)合應(yīng)用并替代常規(guī)酸化,不但可以降壓增注,延緩水井的壓力上升,增加有效注水,而且從研究來看,可以修復(fù)已經(jīng)敏感傷害的油藏,可使?jié)B透率最高恢復(fù)到100%。

2 室內(nèi)實驗研究及評價

2.1 砂巖酸的溶蝕能力實驗

參照SY/T5886-93砂巖緩速酸性能評價方法中的靜態(tài)失重法,在82℃下測定砂巖酸液體系對試樣的溶蝕率,結(jié)果見圖1。由圖1可以看出,反應(yīng)初期砂巖酸對巖樣的溶蝕率遠低于土酸的溶蝕率,僅為常規(guī)土酸的1/3,隨著反應(yīng)時間的延長,其溶蝕率增長加速,反應(yīng)480min后,砂巖酸液體系的溶蝕率與土酸相當,說明砂巖酸液體系可以起到降低砂巖酸化反應(yīng)速率的作用。

圖1 酸液對砂巖巖樣的溶蝕率

2.2 砂巖巖心流動實驗

取天然砂巖巖心,進行短巖心和多段短巖心串聯(lián)的長巖心實驗。在82℃下,先注入3%NH4Cl,再注入主體酸(砂巖酸)+3%NH4Cl,記錄流量及壓力,計算滲透率的變化。短巖心(長6cm)流動試驗結(jié)果見表1。

由表1可以看出,在1#巖心中注入常規(guī)土酸,巖心滲透率增加200%,但是后置液驅(qū)替后巖心滲透率明顯下降。在2#巖心中注入砂巖酸后,巖心滲透率增加約220%,用后置液驅(qū)替后,巖心滲透率增幅保持不變。實驗結(jié)果表明:土酸與巖石礦物的復(fù)雜反應(yīng)溝通了地層孔洞,同時還會對地層造成新的堵塞,影響酸化效果,而砂巖酸與巖石礦物反應(yīng)則未出現(xiàn)類似的結(jié)果,有利于地層的酸化改造。

表1 短巖心流動試驗結(jié)果

砂巖酸酸液在長巖心中進行流動的實驗,三段巖心(6.0cm+5.9cm+6.1cm)的初始滲透率分別為 3.6×10-3、2.3×10-3和 2 ×10-3μm2,連續(xù)注入20PV的3%NH4Cl、40PV的砂巖酸,最后注入20 PV的3%NH4Cl,結(jié)果見圖2。由圖2可以看出,所有處理液流過巖心后,第一段巖心的滲透率較初始滲透率上升了300%,第二段巖心的滲透率上升300%,第三段巖心的滲透率上升250%,三段巖心的滲透率都有較大的提高,且上升幅度相近,說明砂巖酸酸液在較長的處理半徑上能夠與巖石發(fā)生反應(yīng),起到均勻的溶蝕效果。

圖2 砂巖酸酸液在長巖心中的流動實驗

2.3 表面張力的測定

用表面張力儀分別測定質(zhì)量百分比1%的生物活性酶溶液、2.5%的生物活性酶溶液、5%的生物活性酶溶液的表面張力分別為32.4、31.1、30.4mN/m。

2.4 砂巖酸-生物活性酶復(fù)合降壓實驗

利用人造巖心在室內(nèi)條件下,單獨采用不同濃度的生物活性酶和采用不同濃度的生物活性酶與砂巖酸進行復(fù)配,進行對比實驗,進行水驅(qū)壓力的測量,結(jié)果如表2所示。由表2可以看出生物活性酶與砂巖酸復(fù)配之后具有比單獨采用生物活性酶更好的降壓增注效果。

表2 復(fù)配藥劑室內(nèi)巖心驅(qū)油壓力測試結(jié)果

2.5 生物活性酶巖心驅(qū)替室內(nèi)模擬實驗

評價油層物性及其與地層流體的相互作用時,巖心驅(qū)替實驗起著十分重要的作用。油井堵塞中的有機堵塞可能是原油中分子量很高但含量很少的有機組分日積月累而成,且同時受多種因素綜合作用所控制。本實驗采用凝聚法模擬防砂后地層條件下的堵塞過程。實驗流程是在巖心驅(qū)替實驗設(shè)備上,讓原油在巖心中流動,記錄不同時刻巖心兩端的壓差和流量,并用油相有效滲透率的變化來評價巖心中的堵塞程度。

實驗步驟:①正向通鹽水,測鹽水的滲透率K0;②正向通摻砂原油,形成堵塞;③正向通鹽水,測解堵前鹽水的滲透率 K1;④反相通生物活性酶2 PV后浸泡24h,解堵;⑤正向通鹽水,測解堵后鹽水的滲透率 K2。模擬試驗結(jié)果見表3,可以看出,生物活性酶滲透率恢復(fù)值高,解堵程度好。

表3 生物活性酶酶巖心驅(qū)替模擬實驗數(shù)據(jù)

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

2009年10月砂巖酸-生物活性酶復(fù)合解堵降壓增注技術(shù)首次在樁西油田進行現(xiàn)場試驗,至2010年9月已推廣應(yīng)用6井次,有效率100%,注水井累計增注21408m3,平均單井增注3568m3,平均降低注水壓力4.5MPa(見表4),對應(yīng)的油井19口,見效12口,累計增油1265t。

表4 水井增注效果統(tǒng)計

4 結(jié)論

砂巖酸-生物活性酶復(fù)合降壓增注技術(shù)具有良好的水井深部解堵增注效果,其中 HV砂巖酸具有良好的緩速緩蝕深部解堵功能,生物活性劑具有良好的洗油,降低表面張力,消除水鎖,改變潤濕性的功能。兩者復(fù)合應(yīng)用不但可以延緩水井的壓力上升,增加有效注水,而且從研究來看,對已經(jīng)敏感傷害的油藏,可以修復(fù)及恢復(fù)滲透率,并具有一定的消除水鎖、降低表面張力、降壓增注、防垢的功能及提高增注有效期的作用?，F(xiàn)場實踐證明該技術(shù)切實可行,為水井深部酸化增注提供了可靠的技術(shù)保證,并且對完善注水井網(wǎng)、降低注水成本、改善注入水波及系數(shù)、提高油區(qū)原油產(chǎn)量具有十分重要意義。

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TE357

A

1673-8217(2011)02-0111-03

2010-10-21

李積祥,工程師,1982年生,現(xiàn)從事采油工藝及油藏增產(chǎn)增注技術(shù)研究推廣工作。

編輯:李金華