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[摘 要]大庆油田聚合物驱三次采油过程中,随着聚合物注入体积的增加,注聚井堵塞问题日益突出,注聚井解堵增注技术分析了聚驱注入井注入压力上升的主要原因及注聚井堵塞规律,本文在大庆油田运用注聚井解堵增注技术的基础上,着重分析了该技术目的、趋势以及原理。
[关键词]解堵增注;研究分析;大庆油田
中图分类号:TE358 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)15-0032-01
一、研究目的与意义
随着世界经济的发展,人类对石油的需求量逐年增加。但是世界上发现新的好区块油田的可能性却不大,而各国油田的老区块都已经进入了高含水的开发阶段,因此普遍加大了对老区块剩余油的开发力度,进行了三次采油的理论研究和矿场实验。聚合物驱油技术是研究较早的一项三次采油技术,并且在室内实验和现场试验中均取得了良好的驱油效果,并逐渐在大规模的工业推广。在大庆油田,聚合物驱三次采油的工业化应用规模己达到年产原油1000万吨以上,对提高油田最终采收率、控制油田产量递减、改善油田高含水后期开发效果起着重要作用。在聚驱开发过程中,随着聚合物累计注入量的增加,由于聚合物在油层孔道内的吸附滞留等造成地层堵塞,总体注入状况逐年变差,例如吸液能力变差、注入速度被迫下调和注入压力逐渐升高等问题。并且有相当一部分井(占总井数的20%以上)的注入压力己经接近或达到油层的破裂压力,但仍无法满足配注要求,影响聚合物驱油效果。
近几年来,大庆油田采取了压裂、化学解堵和微生物解堵等解堵增注技术措施,在一定程度上缓解了聚合物注不进去和注入压力上升等问题。但因聚合物堵塞地层原因分析不透彻,措施盲目性较大,仍然存在着措施后增注量低、有效期短等问题。据统计,大庆油田解堵增注措施井的有效期平均不超過3个月。其中利用普通酸化作业只能解除无机垢类和少量岩石充填物和杂质,对聚合物堵塞不会有明显的降解、降黏作用;采用强氧化剂进行解堵,虽然能迅速降解聚合物,解堵效果较好,但由于存在大量的游离氧,施工作业中存在巨大的安全隐患;采用常规表面活性剂进行解堵,虽然安全但效果又不十分明显。总体来讲,油田目前开展的大量的现场化学解堵试验,取得了一定效果,起到了积极作用,但也存在着一定问题,如成本过高,施工不安全以及部分井达不到预计效果等。因此有必要深入研究注聚井的堵塞规律、研究如何延长解堵措施有效期,开发新的聚合物解堵技术研究,改善注聚合物井的解堵效果。
大庆采油六厂在一类油层开始了聚合物驱油现场试验,取得了良好的开发效果,随后又分别在几个二类油层开展了聚合物驱现场试验,注入方式和聚合物分子量都发生了变化,较常规水驱在提高采收率方面有较大的改善。但是,由于聚合物与二类油层适应性等问题,导致注聚井堵塞严重,大部分井堵塞欠注超过两年。曾经在一些井上采取过压裂措施,解堵效果较好,但成本较高;也曾在一些井上采取过普通酸化解堵、氧化剂解堵、表面活性剂解堵、混合低碳酸解堵等技术进行解堵,解堵成功率均不高。分析认为主要是对注聚合物井的堵塞原因不清楚,解堵药剂配方针对性不强。因此,有必要针对大庆采油六厂注聚区块的实际情况,开展有针对性的注聚井解堵技术研究。
二、国内外研究现状和发展趋势
大庆油田在十五期间开展了注聚井解堵增注技术研究攻关,截止目前研究出了注聚井RFD化学复合解堵、表面活性剂化学解堵技术和树脂砂压裂增注技术,并在大庆油田进行了现场应用,收到较好的效果。目前研究的新型解堵技术有MD膜解堵技术和微生物注聚井解堵技术,未来将具有很好的应用前景。
RFD复合解堵剂主要由聚合物降解剂、强氧化剂和复合酸等多种成分组成。具有缓速、低伤害、防粘土膨胀、无二次沉淀的特点,既可以对聚合物絮凝物有效氧化降解,又可以对有机质、粘土及机械杂质基本溶解,还可使地层基质渗透率提高。该技术适用于解除近井堵塞,对于油层深部的聚合物吸附滞留堵塞解堵效果不明显。为此需要进一步完善解堵剂配方和研究油层深部解堵剂配方,从而使解堵技术更具有现场实用性。
MD膜解堵技术是一种新型的解堵技术。MD膜剂浓度低,驱油效果高,无需加碱,表面活性剂及其他化学试剂,对地层损害小。另外它也具有良好的防膨杀菌能力。MD膜剂表面活性不高,不会产生原油乳化不利的影响,膜剂溶液呈中性,对注采系统腐蚀甚小。因此,MD膜剂在石油开采方面有广阔的应用前景。
微生物注聚井解堵技术是把微生物和营养物注入目的油层,并关井数日后开井生产,首先通过微生物本身对聚合物的降解作用及其代谢产物的作用改变油层压力、原油粘性、表而张力及流速等,以提高原油采收率;其次是利用微生物防蜡、降粘。兼性厌氧微生物菌体具有很强的分散能力和吸附特性。它生活在束缚水与油的界面上,以油中的沥青质和石蜡为营养物,通过对石蜡等重组分烃的降解作用,使长链烃变成短链烃,降低原油的含蜡量和粘度;同时它与石蜡的代谢物(有机酸如乳酸、丁酸等,表面活性剂如糖脂、中性脂等,有机溶剂如乙醇、丁醇等)均具有很高的表面活性,能激活和清洗岩石表而的固结物,疏通井底油层的孔隙通道,提高波及效率,达到增加产量,提高原油采收率的日的。
目前国外在聚合物解堵技术方面已积累了一些成功经验。在SPE20117中介绍了一种聚合物解堵新技术,该文章讨论了固体氧化剂处理技术,提供實例及试验室结果。所介绍的固体氧化物在50℃以下相对稳定。通过催化作用,该固体氧化物可以在相对较低的温度下发生均裂反应,发挥氧化效能。但国外在对注聚井堵塞的堵塞机理和对延长解堵措施有效期等的研究资料报道还很少。
三、注聚井堵塞原理分析
聚合物驱注入井随着注入时间的延长,会出现注入压力逐渐上升、注入量逐渐下降,甚至不吸水等现象。一般文献认为,主要有以下几种原因:(1)由于地层条件较差或射开层段所限,经长期注入造成的吸水状况变差;(2)聚合物溶液在配制过程中由于产品不合格或搅拌不均匀等原因造成的工艺问题,如干粉受潮导致不溶物含量上升,出现鱼眼,直接堵塞在井底和近井地带的地层中;(3)聚合物在注入过程中由于操作等原因造成注入浓度过高,超过方案要求;(4)注入管线或注入井在完井时存在的泥浆或增产增注剂等同聚合物溶液发生絮凝,呈块状堵塞在地层孔隙中[59]。对于第一种情况,一般通过酸化、压裂和补孔等常规增注方法即可解决;而对于其它几种情况,则要根据聚合物的性质采取化学解堵的方法。本课题主要研究如何提高化学解堵的有效性、适用性和如何延长解堵有效期,这就需要首先明确注聚井的堵塞原因。本章首先在理论上分析注聚井堵塞的原因,进而在室内采用仪器分析和化学分析方法对堵塞物进行分析,确定堵塞物的物理、化学组成,从而判断其堵塞机理和过程。
注聚井的堵塞原因一般归结为以下几点。目前油田聚合物驱中应用的聚合物主要有两种:一种是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM);另一种是黄胞胶生物聚合物(XC)[35]。前者产品形态主要有干粉、乳状液、高浓度溶液和胶板,后者产品形态主要有干粉和发酵液两种。由于聚合物本身性质对地层造成的堵塞主要有以下几种:
(1)无论是HPAM,还是XC,都有干粉形态的,这种形态的聚合物虽易于运输,但在施工过程中其分散溶解性较差,易于形成“鱼眼”而堵塞地层。
(2)黄胞胶产品中存在细菌噬体和微凝胶,也会堵塞地层。
(3)由于产品质量问题,聚合物中常存在一些机械杂质,如未采取有效方法除去,它们也会导致地层堵塞。
因此有必要深入研究注聚井的堵塞规律、研究如何延长解堵措施有效期,开发新的聚合物解堵技术研究,改善注聚合物井的解堵效果。
参考文献
[1] 池世永.注聚井解堵剂的研究与应用[D].大庆石油学院,2008.
[2] 朱贵宝.注聚井解堵增注技术研究[D].大庆石油学院,2007.
[关键词]解堵增注;研究分析;大庆油田
中图分类号:TE358 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)15-0032-01
一、研究目的与意义
随着世界经济的发展,人类对石油的需求量逐年增加。但是世界上发现新的好区块油田的可能性却不大,而各国油田的老区块都已经进入了高含水的开发阶段,因此普遍加大了对老区块剩余油的开发力度,进行了三次采油的理论研究和矿场实验。聚合物驱油技术是研究较早的一项三次采油技术,并且在室内实验和现场试验中均取得了良好的驱油效果,并逐渐在大规模的工业推广。在大庆油田,聚合物驱三次采油的工业化应用规模己达到年产原油1000万吨以上,对提高油田最终采收率、控制油田产量递减、改善油田高含水后期开发效果起着重要作用。在聚驱开发过程中,随着聚合物累计注入量的增加,由于聚合物在油层孔道内的吸附滞留等造成地层堵塞,总体注入状况逐年变差,例如吸液能力变差、注入速度被迫下调和注入压力逐渐升高等问题。并且有相当一部分井(占总井数的20%以上)的注入压力己经接近或达到油层的破裂压力,但仍无法满足配注要求,影响聚合物驱油效果。
近几年来,大庆油田采取了压裂、化学解堵和微生物解堵等解堵增注技术措施,在一定程度上缓解了聚合物注不进去和注入压力上升等问题。但因聚合物堵塞地层原因分析不透彻,措施盲目性较大,仍然存在着措施后增注量低、有效期短等问题。据统计,大庆油田解堵增注措施井的有效期平均不超過3个月。其中利用普通酸化作业只能解除无机垢类和少量岩石充填物和杂质,对聚合物堵塞不会有明显的降解、降黏作用;采用强氧化剂进行解堵,虽然能迅速降解聚合物,解堵效果较好,但由于存在大量的游离氧,施工作业中存在巨大的安全隐患;采用常规表面活性剂进行解堵,虽然安全但效果又不十分明显。总体来讲,油田目前开展的大量的现场化学解堵试验,取得了一定效果,起到了积极作用,但也存在着一定问题,如成本过高,施工不安全以及部分井达不到预计效果等。因此有必要深入研究注聚井的堵塞规律、研究如何延长解堵措施有效期,开发新的聚合物解堵技术研究,改善注聚合物井的解堵效果。
大庆采油六厂在一类油层开始了聚合物驱油现场试验,取得了良好的开发效果,随后又分别在几个二类油层开展了聚合物驱现场试验,注入方式和聚合物分子量都发生了变化,较常规水驱在提高采收率方面有较大的改善。但是,由于聚合物与二类油层适应性等问题,导致注聚井堵塞严重,大部分井堵塞欠注超过两年。曾经在一些井上采取过压裂措施,解堵效果较好,但成本较高;也曾在一些井上采取过普通酸化解堵、氧化剂解堵、表面活性剂解堵、混合低碳酸解堵等技术进行解堵,解堵成功率均不高。分析认为主要是对注聚合物井的堵塞原因不清楚,解堵药剂配方针对性不强。因此,有必要针对大庆采油六厂注聚区块的实际情况,开展有针对性的注聚井解堵技术研究。
二、国内外研究现状和发展趋势
大庆油田在十五期间开展了注聚井解堵增注技术研究攻关,截止目前研究出了注聚井RFD化学复合解堵、表面活性剂化学解堵技术和树脂砂压裂增注技术,并在大庆油田进行了现场应用,收到较好的效果。目前研究的新型解堵技术有MD膜解堵技术和微生物注聚井解堵技术,未来将具有很好的应用前景。
RFD复合解堵剂主要由聚合物降解剂、强氧化剂和复合酸等多种成分组成。具有缓速、低伤害、防粘土膨胀、无二次沉淀的特点,既可以对聚合物絮凝物有效氧化降解,又可以对有机质、粘土及机械杂质基本溶解,还可使地层基质渗透率提高。该技术适用于解除近井堵塞,对于油层深部的聚合物吸附滞留堵塞解堵效果不明显。为此需要进一步完善解堵剂配方和研究油层深部解堵剂配方,从而使解堵技术更具有现场实用性。
MD膜解堵技术是一种新型的解堵技术。MD膜剂浓度低,驱油效果高,无需加碱,表面活性剂及其他化学试剂,对地层损害小。另外它也具有良好的防膨杀菌能力。MD膜剂表面活性不高,不会产生原油乳化不利的影响,膜剂溶液呈中性,对注采系统腐蚀甚小。因此,MD膜剂在石油开采方面有广阔的应用前景。
微生物注聚井解堵技术是把微生物和营养物注入目的油层,并关井数日后开井生产,首先通过微生物本身对聚合物的降解作用及其代谢产物的作用改变油层压力、原油粘性、表而张力及流速等,以提高原油采收率;其次是利用微生物防蜡、降粘。兼性厌氧微生物菌体具有很强的分散能力和吸附特性。它生活在束缚水与油的界面上,以油中的沥青质和石蜡为营养物,通过对石蜡等重组分烃的降解作用,使长链烃变成短链烃,降低原油的含蜡量和粘度;同时它与石蜡的代谢物(有机酸如乳酸、丁酸等,表面活性剂如糖脂、中性脂等,有机溶剂如乙醇、丁醇等)均具有很高的表面活性,能激活和清洗岩石表而的固结物,疏通井底油层的孔隙通道,提高波及效率,达到增加产量,提高原油采收率的日的。
目前国外在聚合物解堵技术方面已积累了一些成功经验。在SPE20117中介绍了一种聚合物解堵新技术,该文章讨论了固体氧化剂处理技术,提供實例及试验室结果。所介绍的固体氧化物在50℃以下相对稳定。通过催化作用,该固体氧化物可以在相对较低的温度下发生均裂反应,发挥氧化效能。但国外在对注聚井堵塞的堵塞机理和对延长解堵措施有效期等的研究资料报道还很少。
三、注聚井堵塞原理分析
聚合物驱注入井随着注入时间的延长,会出现注入压力逐渐上升、注入量逐渐下降,甚至不吸水等现象。一般文献认为,主要有以下几种原因:(1)由于地层条件较差或射开层段所限,经长期注入造成的吸水状况变差;(2)聚合物溶液在配制过程中由于产品不合格或搅拌不均匀等原因造成的工艺问题,如干粉受潮导致不溶物含量上升,出现鱼眼,直接堵塞在井底和近井地带的地层中;(3)聚合物在注入过程中由于操作等原因造成注入浓度过高,超过方案要求;(4)注入管线或注入井在完井时存在的泥浆或增产增注剂等同聚合物溶液发生絮凝,呈块状堵塞在地层孔隙中[59]。对于第一种情况,一般通过酸化、压裂和补孔等常规增注方法即可解决;而对于其它几种情况,则要根据聚合物的性质采取化学解堵的方法。本课题主要研究如何提高化学解堵的有效性、适用性和如何延长解堵有效期,这就需要首先明确注聚井的堵塞原因。本章首先在理论上分析注聚井堵塞的原因,进而在室内采用仪器分析和化学分析方法对堵塞物进行分析,确定堵塞物的物理、化学组成,从而判断其堵塞机理和过程。
注聚井的堵塞原因一般归结为以下几点。目前油田聚合物驱中应用的聚合物主要有两种:一种是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM);另一种是黄胞胶生物聚合物(XC)[35]。前者产品形态主要有干粉、乳状液、高浓度溶液和胶板,后者产品形态主要有干粉和发酵液两种。由于聚合物本身性质对地层造成的堵塞主要有以下几种:
(1)无论是HPAM,还是XC,都有干粉形态的,这种形态的聚合物虽易于运输,但在施工过程中其分散溶解性较差,易于形成“鱼眼”而堵塞地层。
(2)黄胞胶产品中存在细菌噬体和微凝胶,也会堵塞地层。
(3)由于产品质量问题,聚合物中常存在一些机械杂质,如未采取有效方法除去,它们也会导致地层堵塞。
因此有必要深入研究注聚井的堵塞规律、研究如何延长解堵措施有效期,开发新的聚合物解堵技术研究,改善注聚合物井的解堵效果。
参考文献
[1] 池世永.注聚井解堵剂的研究与应用[D].大庆石油学院,2008.
[2] 朱贵宝.注聚井解堵增注技术研究[D].大庆石油学院,2007.