延時可控熱化學解堵技術研究與應用

【摘要】沈陽油田靜35塊淺層高凝油油藏埋藏深度較淺，平均埋深1200米，地層溫度43度；該區(qū)原油凝固點37℃，析蠟溫度42℃。由于地溫僅高于析蠟溫度1度，造成地層特別時近井地帶蠟堵嚴重。針對這種情況，采用了熱化學解堵技術，通過室內試驗研究了熱化學解堵劑配方并通過現(xiàn)場試驗完善，該配方能控制引發(fā)時間，實現(xiàn)延遲反應。在靜35塊的應用用取得了明顯的增產(chǎn)效果

【關鍵詞】高凝油 熱化學 解堵

在油氣田生產(chǎn)過程中，由于地溫低常常使得井筒周圍地層結蠟，造成地層滲透率降低，開采難度增大?，F(xiàn)場結合實際，曾采用注蒸汽、熱洗、電加熱等來解決這方面的問題。這些方法相比化學熱存在諸多不足。目前常用的化學生熱體系為亞硝酸鹽與氯化銨生熱體系，該體系，在酸催化條件下反應產(chǎn)生大量的熱和氣體，在現(xiàn)場應用較多。

其化學反應方程式為：

在實際生產(chǎn)施工中，使用鹽酸、草酸等作為催化劑。這些催化劑按一定重量比與反應體系混合后，一般很快引起反應，雖然能達到預期目的，但是卻會發(fā)生在施工過程中反應情況，給施工帶來極大的安全隱患。

1 靜35塊簡況

沈陽油田為全國最大高凝油生產(chǎn)基地，原油凝固點最高為67℃，最低為37℃，在常溫下即成固態(tài)。靜35塊油層埋藏深度較淺，平均埋深1200米，地層溫度43度；該區(qū)原油凝固點37℃，析蠟溫度42℃。由于地溫僅高于析蠟溫度1度，造成地層特別時近井地帶蠟堵嚴重，新井投產(chǎn)后原油遞減快，沒有穩(wěn)產(chǎn)區(qū)。當采用側鉆等措施，解除井筒周圍3～5米蠟堵，原油產(chǎn)量便得以恢復。但是由于其他措施一般施工成本較高，所以針對靜35塊的地質特性開展了熱化學淺層高凝油增產(chǎn)研究和應用，并取得了較好效果。

圖2 室溫下不同攪拌速度-反應時間曲線

圖

該配方使用有機無機兩相界面反應來控制體系的引發(fā)時間，所以，兩相的分散程度對體系引發(fā)時間影響很大。從圖二可以看出，當溶液靜止時，大約11小時可以反應，逐漸提高攪拌速度至800轉/分，引發(fā)時間會迅速縮短1小時左右。當進一步提高攪拌速度，引發(fā)時間變化較小。

我們采取變化最大的200轉/分作為以下實驗的基本攪拌速度。

2.2.2 碳酸氫鈉濃度的影響

改變碳酸氫鈉的濃度，引發(fā)時間如圖三。從下圖可以看出，當碳酸氫鈉濃度為0時，只需幾分鐘，反應就會發(fā)生，和加普通酸催化效果一樣；當濃度達到2.5%以上時，反應時間受濃度影響基本不變。我們采取2.1%的濃度為施工濃度。

圖3 碳酸氫鈉濃度-反應時間曲線圖

2.2.3 其他因素影響

（1）溫度的影響：當溫度升高時，溶液分子間運動加劇，該反應也會加劇，整個體系的引發(fā)時間會縮短，但是由于該體系采用兩相溶液，所以溫度影響較小。

（2）PH值的影響：氯化銨-亞硝酸鈉溶液受酸堿度影響較大，但是地層水PH值在6～8之間變化，從實驗可知，當PH>5時，對體系引發(fā)時間不會有影響，所以，地層水的PH不會有影響。

圖4 時間-溫度曲線圖

我們使用催化劑濃度2.1%，室溫下200轉/分攪拌速度時，測得以下曲線，如圖四。從圖中可以看出，在前175分鐘時，溫度上升非常緩慢，僅從25℃升高至30℃；從175至180分鐘時，溫度上升速度明顯加快，5分鐘時間從30℃升高到60℃，并伴隨氣體產(chǎn)生；當溫度達到60℃時，停止攪拌，反應迅速劇烈，伴隨大量氣體生成，在敞開容器中溫度迅速升高至105℃以上，持續(xù)劇烈反應約5分鐘后，反應放緩，溫度逐漸降低。

結合第一口井施工經(jīng)驗，我們取催化劑B7%含量。

做施工前100kg試驗，藥液在第72分鐘開始反應。

2011年8月對靜35塊33-31井進行油管注藥劑熱化學解堵施工，施工井段1608.1～1677.0米，共16.3米/4層，該井原油含膠質瀝青質28.5%，含蠟量36.3%，地溫47度。

施工時水泥車壓力與時間曲線如圖6：

結合施工情況分析：前10分鐘為正替時壓力5MPa，然后開始開始擠注，壓力從12MPa逐步上升至103分鐘的18.5MPa。在頂替水時，壓力迅速上升至頂替完的23MPa，應為藥液在地層開始反應。

施工后5小時開始放壓，放壓80分鐘。作業(yè)下桿投產(chǎn)。3.3 產(chǎn)量對比

靜35-30-32井，施工前日產(chǎn)液2.2噸，日產(chǎn)液1.0噸，施工后初期（兩周）平均日產(chǎn)液2.9噸，日產(chǎn)油1.5噸。目前（截至2011年9月18日）平均日產(chǎn)液3.4噸，平均日產(chǎn)油2.1噸。增油率達110%。

靜35-33-31井，施工前日產(chǎn)液2.2噸，日產(chǎn)油1.4噸，施工后（截至2011-9-18）平均日產(chǎn)液4.7噸，平均日產(chǎn)油3噸。增油率達114%。

圖8 靜35-33-31井施工時間壓力曲線圖

4 結果及討論

（1）該配方解決了熱化學施工無法控制引發(fā)時間的問題。

（2）理論計算，該配方每方溶液產(chǎn)生熱量1.2×107千焦，產(chǎn)生氣體80方。在試驗室敞開容器中，原配方敞開容器中，反應最高溫度可達107℃。新配方反應最高溫度可達117℃。

（3）該配方只對蠟堵或同類有機質地層堵塞起作用。

參考文獻

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[2] 楊建華.熱化學油層戒毒技術的研究與應用，新疆石油科技，2003年3月，2（13）：22～24[3] 馬英建.油井熱化學解堵技術的應用，油田節(jié)能，2000年，3：48，60～61

作者簡介

楊雄，2004年畢業(yè)于西南石油大學應用化學專業(yè)，長江大學石油與天然氣開采專業(yè)研究生在讀，目前主要從事三次采油。