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    二氧化碳復(fù)合酸化解堵技術(shù)的研究及應(yīng)用

    2012-07-16 03:04:20劉紅力
    關(guān)鍵詞:采油廠酸化超臨界

    劉紅力

    中國(guó)石油遼河油田分公司 沈陽(yáng)采油廠 (遼寧 新民 110316)

    油田生產(chǎn)過(guò)程中,由于原油的非烴及石蠟組分的沉淀,在孔隙的表面形成吸附層,導(dǎo)致異常高黏度石油分隔層的形成,造成近井地帶污染,大大降低了近井地帶的滲透率,在開(kāi)發(fā)高黏度原油時(shí),表現(xiàn)得更為明顯[1]。水井注水過(guò)程中,水中懸浮物質(zhì)微粒、原油及其它有機(jī)難容污染物逐漸堵塞孔隙導(dǎo)致近井地帶的滲透率降低。油田開(kāi)發(fā)的各階段,近井地帶解堵是現(xiàn)有絕大多數(shù)油、水井措施工藝的主要手段。

    中國(guó)石油遼河油田沈陽(yáng)采油廠是高凝油油田,原油含蠟量高、凝固點(diǎn)高,外來(lái)液侵襲易造成近井地帶冷傷害。沈陽(yáng)采油廠工藝技術(shù)人員之前根據(jù)沈陽(yáng)采油廠原油物性研制了自有的溶劑酸解堵技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了明顯效果。但隨著油田的開(kāi)發(fā),油藏發(fā)生了較大的變化,主要表現(xiàn)為地層壓力下降,油層縱向上含油飽和度不均衡,常規(guī)的溶劑酸解堵技術(shù)難以全面解除縱向上的油層堵塞,且殘酸返排率低,嚴(yán)重影響了酸化解堵效果,使得該技術(shù)應(yīng)用范圍受到限制。為此,需要尋求一種新的酸化體系來(lái)解決目前存在的問(wèn)題。

    針對(duì)上述情況,研究出一套利用CO2“超臨界液體”特性,復(fù)合酸解堵技術(shù)。

    1 技術(shù)原理

    1.1 液態(tài)氣化形成CO2獨(dú)立相增加地層能量

    常溫常壓下CO2液態(tài)與氣態(tài)的體積比約為1:400,當(dāng)CO2注入井底時(shí),由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),體積迅速膨脹,可以短時(shí)間內(nèi)增加油井近井地帶的地層能量,封堵高滲透油層,使后期復(fù)合解堵液在縱向上實(shí)現(xiàn)均勻布酸,在返排階段提高殘酸的返排率,減少2次沉淀的污染,并在返排階段對(duì)油層堵塞物有較強(qiáng)的沖刷作用,起到一定解堵效果[2]。

    1.2 CO2溶于水形成弱酸

    CO2易溶于水,可導(dǎo)致水的黏度增加,流動(dòng)性降低,從而使油水的黏度比隨著水的流動(dòng)性的降低而降低。CO2溶于水之后形成碳酸水,有一定的酸化作用,可提高儲(chǔ)層的滲透性,使注入井的吸收能力增強(qiáng)。室內(nèi)試驗(yàn)表明,砂巖滲透率可以提高5%~15%,白云巖滲透率可以提高6%~75%。同時(shí),CO2溶于水后,可降低油水的界面張力,提高驅(qū)油效率。

    化學(xué)方程式:CO2+H2O=H2CO3

    其生成的弱酸可以起到一定的解堵作用。

    1.3 CO2溶于原油中促使原油膨脹、降黏、降低析蠟溫度

    CO2在原油中的溶解度高,因體積膨脹,油相滲透率提高,致使驅(qū)油效率提高6%~10%。CO2溶于原油中,能大幅度的降低原油的黏度,促使原油流動(dòng)性提高。高凝油油藏CO2高溶解度還可降低原油的析蠟溫度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,溶解CO2后,靜35塊原油的析蠟溫度由55℃下降到46℃。

    1.4 CO2的注入能使殘余油飽和度明顯降低

    CO2的注入能很大程度影響相滲曲線特征,最終使殘余油飽和度明顯降低。因?yàn)镃O2在油水系統(tǒng)中有很好的擴(kuò)散作用,而使CO2在油水系統(tǒng)中得以重新分配和相系統(tǒng)平衡穩(wěn)定。

    1.5 CO2超臨界液體特性

    在對(duì)CO2的物理化學(xué)性質(zhì)研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn),在一定的溫度和壓力下,其氣體的密度呈跳躍式猛增,十分接近液體的密度;黏度近乎于氣體黏度,這種狀態(tài)的氣體叫超臨界液體。這種超臨界液體是油氣開(kāi)發(fā)中的理想試劑,在地層的壓力和溫度下可以控制這些液體的密度[3]。

    研究成果表明:

    (1)把水中溶 5%~10%的 CO2時(shí),其黏度增加20%~30%,流動(dòng)性降低1/2到1/3。

    (2)把CO2溶于石油時(shí),油水界面張力降低,原油黏度降低30%~60%。

    (3)當(dāng)CO2溶于石油及水時(shí),原油的體積增加。

    1.6 CO2超臨界復(fù)合解堵液性能特點(diǎn)

    (1)處理反應(yīng)自身溫度可由室溫升至90℃。

    (2)1體積的化學(xué)劑可產(chǎn)生40體積的氣體。

    (3)對(duì)堵塞物的溶解率可達(dá)80%。

    (4)粘土防膨率可達(dá)100%。

    1.7 CO2超臨界復(fù)合解堵液技術(shù)介紹

    該處理液由預(yù)處理液1、預(yù)處理液2、處理液1、處理液2組成,把它們按一定的次序分批定量交替注入地層,在地層發(fā)生一系列互補(bǔ)性很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng),從而解除地層堵塞。注入的次序如下:預(yù)處理液1、CO2、預(yù)處理液 2、處理液 1、處理液 2、預(yù)處理液1、預(yù)處理液 2、處理液 1、處理液 2、預(yù)處理液 2、頂替水。

    2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況

    實(shí)施選井條件:①油井井況良好,套管完好,油井不出砂;②油層含油飽和度大于50%;③油層滲透率大于200×10-3μm2,孔隙度大于18%;④油井圈閉性好,注入過(guò)程不會(huì)發(fā)生氣竄;⑤射開(kāi)厚度18~35m,油層相對(duì)集中,最大單層厚度大于5m;⑥地層無(wú)邊、底水突破、錐入。

    2010年以來(lái)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施CO2復(fù)合酸化解堵技術(shù)施工酸化9井次,目前累計(jì)增油1 547t。從儲(chǔ)層物性看,巨厚塊狀油層的沈257塊效果比薄厚互層油層的法哈牛塊好,措施效果顯著,可見(jiàn)油層發(fā)育越好措施效果越好(表1);從原油物性看,凝固點(diǎn)越高降黏效果越好。

    表1 2010年CO2復(fù)合酸化解堵效果表

    效果較好的是沈257-12-K022井,該井是沈257砂巖區(qū)塊一口生產(chǎn)井,所在區(qū)塊為低滲砂巖區(qū)塊,生產(chǎn)井段 2 883.35~3 022.3m,67.5m/16層。該井當(dāng)時(shí)低產(chǎn),在2010年壓裂初期效果很好,后期產(chǎn)量遞減嚴(yán)重,判斷地層在生產(chǎn)過(guò)程中因?yàn)槟z質(zhì)、瀝青質(zhì)析出堵塞滲流孔道。前期通過(guò)注入CO2,增強(qiáng)地層能量,使后期復(fù)合解堵液在縱向上均勻酸化,增強(qiáng)返排,同時(shí)CO2在返排過(guò)程中對(duì)油層堵塞物有較強(qiáng)的沖刷作用;用酸及溶劑對(duì)油層近井地帶進(jìn)行處理,通過(guò)酸對(duì)油層巖石的腐蝕作用,提高油層的滲透能力。該井于2010年10月30日施工,施工前期注入5t CO2,壓力為 0MPa、4MPa、8MPa、12MPa;隨后按流程注入復(fù)合解堵液100t,頂替水15m3,壓力為12MPa、11MPa、10MPa,停泵壓力8MPa。說(shuō)明通過(guò)前期注入CO2實(shí)現(xiàn)了短時(shí)間內(nèi)提高地層壓力,使后期復(fù)合解堵液在縱向上均勻分布,后期酸化壓力下降2MPa,說(shuō)明起到了一定的酸化解堵效果。措施后初期日增油3.1t,目前日增油4.6t,累計(jì)增油364.7t,從表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,大部分井注入CO2后解堵都見(jiàn)到增油效果。

    2010年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施9口井,投入費(fèi)用144萬(wàn)元,累增油1 547t。原油按0.333 2萬(wàn)元/t計(jì)算,創(chuàng)產(chǎn)值515.5萬(wàn)元,創(chuàng)效益371.5萬(wàn)元。

    針對(duì)沈陽(yáng)采油廠目前地層壓力遠(yuǎn)低于原始地層壓力,縱向上酸化不均勻,殘酸返排率低的特點(diǎn),CO2復(fù)合酸化解堵技術(shù)為目前的酸化解堵體系尋求到一條新的途徑。前期通過(guò)注入CO2可以短時(shí)間增強(qiáng)近井帶能量,使后期復(fù)合解堵液在縱向上均勻分布,最大程度解除全井段的油層堵塞,在酸化后提高殘酸的返排率,并在返排過(guò)程中對(duì)油層堵塞物有較強(qiáng)的沖刷作用,從而提高了酸化解堵效果。

    3 結(jié)論及建議

    (1)CO2復(fù)合酸化解堵技術(shù)在沈陽(yáng)采油廠的成功應(yīng)用,使常規(guī)酸化所帶來(lái)的殘酸返排不及時(shí)、2次沉淀污染嚴(yán)重等問(wèn)題得到了有效控制,提高了措施成功率。

    (2)該項(xiàng)技術(shù)適合沈陽(yáng)采油廠目前的酸化形勢(shì),有較好的適應(yīng)性,為沈陽(yáng)采油廠酸化解堵技術(shù)尋找到一條新途徑。

    (3)做好酸化措施前選井工作及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)。做好單井措施效果及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè),有針對(duì)性實(shí)施該項(xiàng)措施。

    [1]王先榮.沖擊波解堵在中、低滲透油藏中的應(yīng)用[J].海洋石油,2005,25(2).

    [2]賈選紅.復(fù)合解堵技術(shù)在遼河油區(qū)的應(yīng)用[J].特種油氣藏,2005,12(6).

    [3]徐占東.復(fù)合泡沫酸解堵技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào),2004,26(3).

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