旅大10-1油田A5井解堵工藝研究

趙迎秋,靳曉霞 (中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院,天津 300131)

吳威,吳博 (中海油能源發(fā)展采油技術(shù)服務(wù)公司,天津 300452)

旅大10-1油田A5井解堵工藝研究

趙迎秋,靳曉霞 (中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院,天津 300131)

吳威,吳博 (中海油能源發(fā)展采油技術(shù)服務(wù)公司,天津 300452)

旅大10-1油田A5井聚合物堵塞日益嚴(yán)重,通過多種化學(xué)分析方法對現(xiàn)場堵塞垢樣進(jìn)行了組分分析,并針對堵塞物特點(diǎn)開發(fā)了一種新型復(fù)合解堵工藝;通過對復(fù)合解堵工藝的垢樣溶蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)和解堵物模試驗(yàn)評(píng)價(jià)表明,復(fù)合解堵工藝能夠有效地降解注聚井堵塞物、恢復(fù)地層滲透率和吸水性能。對A5井進(jìn)行了現(xiàn)場解堵試驗(yàn),解堵后目標(biāo)地層吸液量由502m3/d上升至800m3/d,取得了良好的解堵效果。

注聚井;解堵;吸水性能;旅大10-1油田

A5井位于旅大10-1油田構(gòu)造高部位,于2005年1月28日投產(chǎn),2007年6月22日Ⅱ油組開始注聚,注聚后壓力迅速上升,地層堵塞嚴(yán)重,隨后進(jìn)行的多次酸化解堵效果亦不明顯,需對A5井進(jìn)行有效的解堵作業(yè),以降低注入壓力,提高日注入量。研究針對A5井的堵塞特點(diǎn)開發(fā)了一種復(fù)合解堵工藝并對其解堵性能進(jìn)行了試驗(yàn)評(píng)價(jià)。

圖1 旅大10-1油田A5井垢樣

1 堵塞原因分析

從旅大10-1油田A5井連續(xù)油管沖洗下來的篩管堵塞物切面及外觀 (見圖1)可以看出,垢樣為黑色、致密、膠結(jié)狀有機(jī)物包裹黏土顆粒的復(fù)雜結(jié)構(gòu),有一定的彈性。采用化學(xué)定量分析、XRD、XRF、ICP等分析方法對垢樣組分進(jìn)行了分析,分析結(jié)果見表1。

表1_旅大10-1油田A5井篩管堵塞物成分分析

由表1可以看出,堵塞物主要由油污、有機(jī)物、無機(jī)物等組成,其中油污質(zhì)量分?jǐn)?shù)占19.6%,有機(jī)物占40.3%,碳酸鈣、無機(jī)黏土礦物以及腐蝕產(chǎn)物占40.1%,可見A5井堵塞物主要是聚合物包覆了黏土、機(jī)械雜質(zhì)、污油、無機(jī)垢、鐵腐蝕產(chǎn)物等形成的復(fù)合垢。由于旅大10-1油田儲(chǔ)層黏土礦物以高嶺石和蒙脫石為主,質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為71%和25%,蒙脫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)高且易吸附水和羥基,從而導(dǎo)致聚合物大分子與地層易產(chǎn)生氫鍵吸附,這是注聚井堵塞的最根本原因。同時(shí),配聚水或地層水中高含量金屬離子會(huì)造成聚合物分子與高價(jià)金屬離子發(fā)生分子內(nèi)或分子間交聯(lián)并形成局部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)造成堵塞。另外,近井地帶地層滲出的油污與聚合物和黏土雜質(zhì)互相參雜也會(huì)堵塞地層孔隙[3]。

2 解堵工藝研究

針對堵塞物為交聯(lián)聚合物包裹油污和無機(jī)雜質(zhì)的復(fù)雜堵塞物,采用先氧化解堵以解除包裹在外的聚合物等有機(jī)物堵塞;再酸化解堵以解除無機(jī)物堵塞的復(fù)合解堵工藝,其中的氧化解堵為一種安全、高效的加有強(qiáng)負(fù)極性延展助劑的活性羥基型氧化解堵劑,酸化解堵為一種改性的多氫酸,氧化與酸化共同作用以達(dá)到徹底解除堵塞物的目的。

2.1 復(fù)合解堵工藝溶蝕效果評(píng)價(jià)

將復(fù)合解堵工藝與常用的幾種解堵工藝進(jìn)行垢樣溶蝕試驗(yàn)對比評(píng)價(jià),結(jié)果見表2。

由表2可見,氧化解堵、酸化解堵和二氧化氯解堵均不能有效解除A5井的注聚堵塞。由于堵塞物中聚合物大分子卷曲交聯(lián),無法提供足夠的反應(yīng)活性點(diǎn)與氧化劑反應(yīng),導(dǎo)致普通氧化效果不佳;而無機(jī)物被包裹在聚合物大分子中,也極大影響了普通酸化的解堵效果。而新型復(fù)合解堵工藝中加入的強(qiáng)負(fù)極性延展助劑成分能使得堵塞物中卷曲交聯(lián)的聚合物大分子重新伸展,為分子鏈氧化降解反應(yīng)提供充足的反應(yīng)活性點(diǎn),從而有效增強(qiáng)了氧化解堵劑的氧化降解效果;隨后注入的酸化液能與被剝離有機(jī)聚合物后剩下的無機(jī)雜質(zhì)充分接觸反應(yīng)以消除無機(jī)物堵塞。氧化解堵與酸化解堵充分配合,達(dá)到徹底消除注聚井堵塞的目的。

表2 復(fù)合解堵工藝與其他解堵工藝效果對比

2.2 解堵時(shí)間優(yōu)化

選擇不同反應(yīng)時(shí)間對堵塞垢樣進(jìn)行溶蝕試驗(yàn),以確定最佳解堵時(shí)間。

從圖2可以看出,垢樣溶蝕率隨復(fù)合氧化解堵時(shí)間的增加而提高;當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到24h時(shí),垢樣溶蝕率達(dá)到最大;,當(dāng)超過24h后,再延長解堵劑作用時(shí)間對提高垢樣溶蝕率已沒有多大效果。由此可知,復(fù)合氧化解堵最佳作用時(shí)間為24h。

圖2 復(fù)合氧化解堵有機(jī)物溶蝕率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線

2.3 巖心驅(qū)替試驗(yàn)

采用動(dòng)態(tài)巖心驅(qū)替試驗(yàn)儀,對復(fù)合解堵工藝進(jìn)行了物模試驗(yàn)評(píng)價(jià),試驗(yàn)過程為先注入一定體積的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KCl溶液至壓力穩(wěn)定后測定巖心原始滲透率;再注入一定體積的2000mg/L的聚合物溶液并測定聚合物堵塞后的巖心滲透率;再采用復(fù)合解堵工藝解堵并反應(yīng)24h;最后測定解堵后巖心滲透率,結(jié)果見表3。

表3 旅大10-1油田氧化解堵體系的巖心驅(qū)替試驗(yàn)結(jié)果

從圖3可以看出,模擬堵塞巖心經(jīng)復(fù)合解堵工藝作用后,解堵率達(dá)100%以上,復(fù)合解堵工藝解堵效果良好。

圖3 旅大10-1油田復(fù)合解堵工藝巖心驅(qū)替試驗(yàn)曲線

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

根據(jù)旅大10-1油田A5井的儲(chǔ)層特征、實(shí)際堵塞情況及復(fù)合解堵液體系化學(xué)性質(zhì)等確定了施工參數(shù)、規(guī)模及施工程序。施工程序?yàn)?正擠酸化液12m3,雙液法正擠氧化劑90m3,關(guān)井24h,正擠酸化液30m3,正擠頂替液(水)30m3。施工中采用的雙液法正擠氧化劑即氧化劑與激活劑分開注入,只有在井口以下二者接觸才緩慢生成強(qiáng)氧化性的活性自由基引發(fā)丙烯酰胺聚合物的α裂解和β裂解反應(yīng)使聚合物骨架斷裂起到解堵功效。這樣既可以最大限度保持活性羥基的活性和濃度從而達(dá)到更好的解堵效果,同時(shí)還極大地提高了氧化解堵工藝的安全性。2011年12月采用復(fù)合解堵工藝對旅大10-1油田A5井進(jìn)行了現(xiàn)場解堵試驗(yàn),施工工藝曲線見圖4,解堵后的注入曲線見圖5。

圖4 旅大10-1油田A5井復(fù)合解堵施工工藝曲線

由圖4可知,解堵作業(yè)前該井泵注壓力為12.5MPa左右,排量為0.24m3/min;解堵作業(yè)后該井泵注壓力降為9.7MPa左右,排量升至0.94m3/min,解堵完時(shí)地層視吸水指數(shù)提高近400%,解堵效果顯著。

由圖5可知,A5井恢復(fù)注聚后注入壓力12.5MPa降為11.5MPa,而日注入量則由502m3上升為800m3,解堵效果顯著。

4 結(jié)論

1)采用化學(xué)定量分析、XRD、XRF、ICP等分析方法對旅大10-1油田A5井現(xiàn)場垢樣進(jìn)行了組分分析,從分析結(jié)果可看出堵塞物主要由油污、有機(jī)物、無機(jī)物等組成,其中油污質(zhì)量分?jǐn)?shù)占19.6%,有機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)占40.3%,碳酸鈣、無機(jī)黏土礦物以及腐蝕產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)占40.1%,A5井堵塞物主要是聚合物包覆了黏土、機(jī)械雜質(zhì)、污油、無機(jī)垢、鐵腐蝕產(chǎn)物等形成的復(fù)合垢。

圖5 旅大10-1油田A5井復(fù)合解堵施工后生產(chǎn)曲線

2)垢樣溶蝕試驗(yàn)表明,復(fù)合解堵工藝比單獨(dú)氧化解堵和酸化解堵有更好的解堵效果,在相同時(shí)間內(nèi)復(fù)合解堵法的有機(jī)物溶蝕率達(dá)到74.7%,無機(jī)物溶蝕率達(dá)到94.3%,總?cè)芪g率達(dá)到81.8%;巖心驅(qū)替試驗(yàn)表明,復(fù)合解堵工藝對模擬堵塞巖心解堵率達(dá)100%以上。

3)采用復(fù)合解堵工藝對旅大10-1油田A5井進(jìn)行了現(xiàn)場解堵試驗(yàn),解堵前該井泵注壓力為12.5MPa左右,排量為0.24m3/min;解堵后該井泵注壓力降為9.7MPa左右,排量升至0.94m3/min,恢復(fù)注聚后,該井日注入量由502m3上升至800m3,解堵效果顯著。

[1]唐洪明,黎菁,劉鵬,等.旅大10-1油田含聚污水與清水配伍性研究[J].石油與天然氣化工,2011,40(4):401.

[2]隆鋒,仲強(qiáng),張?jiān)茖?等.旅大10-1油田化學(xué)驅(qū)物理模擬研究[J].海洋石油,2007,27(1):36～39.

[3]張浩,龔舒哲.注聚合物井堵塞因素分析[J].大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào),2005,25(4):16～18.

[編輯]帥群

TE357

A

1000-9752(2014)02-0139-04

2013-11-02

趙迎秋(1981-),男,2003年大學(xué)畢業(yè),碩士,工程師,現(xiàn)主要從事油田化學(xué)領(lǐng)域的研究工作。