论文部分内容阅读
【摘要】本文介绍了任丘灰岩油田的开发特点和暂堵酸化的挖潜机理,针对任丘灰岩油藏处于高含水后期开发阶段,油井生产中已水淹的大缝洞启动压力低、出水量大,明显干扰了含油程度高的中小缝洞出油能力,造成油井高产水低产油的现象,针对这一现象。研究出一套暂堵、酸化剂及配套工艺技术。通过现场9口井的应用,取得了显著的效果和良好的经济效益。
【关键词】灰岩油井 暂堵酸化 机理 工艺 典型井效果
【中图分类号】TE34 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0240-02
任丘灰岩油藏储层主要以缝洞为主、非均质性强、渗透性差异大,初期油井产量高,无水采油期较长、采出程度高;而油井一旦见水,含水上升速度快,实施增产措施难度较大。经过二十三年的开发生产,已进入后期开发阶段,目前油藏存在着:综合含水高(平均88%),水淹体积大 ,采出程度高;剩余可采储量少(仅占可采储量的4.6%左右);单井产油量低(是高产稳产期的5%,平均日产油6吨左右)。产水量高(平均单井日产水77m3);自然开采条件下高渗透出水缝洞对中低渗透性出油缝洞干扰严重,导致中低渗透性出油缝洞的生产潜力难以发挥,加大了剩余油开采的难度。
通过钻井取心资料表明油层裂缝宽度大于100μm的大裂缝基本水淹。50μm～100μm的中等裂缝发生水浸。小于50μm的小裂缝及孔隙含油状况仍然较好。中小裂缝渗透性差。生产测试资料表明:在油井生产过程中,大裂缝和中小裂缝共存时,启动压差小,出水量大,干扰中低渗透性缝洞的出油能力。
为了解决这些问题,研制出了暂堵酸化工艺技术,控制高渗透性大裂缝的干扰,提高中小裂缝出油能力,取得了良好的挖潜效果。
1 暂堵酸化工艺的作用机理
采用粒径范围在30～100um之间的SHZ-1暂堵剂颗粒,按比例与清水配成具有悬浮性能的暂堵液,挤入地层,在低泵压下颗粒首先进入高渗透层或大裂缝,形成架桥粒子,产生堆积现象,并软化成为凝胶状物质,逐步将大裂缝孔道堵死,形成暂堵段。在压力逐步升高情况下,后续主体盐酸液进入中低渗透缝洞,由于酸对岩石的溶蚀作用,扩大中低渗透性缝洞,疏通油气通道,降低启动压差和渗流阻力,提高出油能力。在酸化过程中,由于SHZ-1暂堵剂是油溶性的,不溶于水和酸,进入水淹大裂缝后,不仅起到暂堵作用,而且具有堵水作用;若进入油水同出的大裂缝或油层,暂堵剂逐步被原油溶解,随油排出。
2 SHZ-1暂堵剂及酸液的组成
(1)SHZ-1暂堵剂组成:主剂3～8%;添加剂0.1～0.2%。(2)酸液组成:盐酸15%;缓蚀剂2～3%;活性剂0.5%;铁离子稳定剂2%
3 暂堵剂性能试验研究
3.1 主要试剂及仪器
3.1.1 主要试剂
SHZ-1暂堵剂主剂 工业品
添加剂 自制
盐酸工业品
缓蚀剂 工业品
活性剂工业品
铁离子稳定剂 工业品
3.1.2 主要仪器
万分之一分析天平、台架天平、恒温箱
3.2 计算方法
3.2.1 溶蚀率计算
η=(1)
式中G1——放入酸前暂堵剂的重量,g
G2——酸溶解晾干后暂堵剂的重量,g
3.2.2 油溶解率计算:
η1= (2)
式中
W1——用油溶解前暂堵剂的重量,g
W2——油溶解后暂堵剂的重量,g
3.3 室内试验
3.3.1 耐酸稳定性试验
方法:用浓度为15%的盐酸按配方配制成酸液,取酸液30mL放入不锈钢筒内,再加入5克左右暂堵剂颗粒摇匀。将不锈钢筒密封后,置于恒温箱内,温度调至100℃(地层温度)恒温20小时取出,开盖,用滤纸滤出暂堵剂颗粒,用水洗净,晾干颗粒,称重结果见表1。
从表1可以看出,暂堵剂在酸中基本是不溶的,对盐酸有较好的稳定性。
3.3.2 油溶性试验
方法:取30mL煤油放入不锈钢筒内,再取2克左右暂堵剂颗粒加入不锈钢筒摇匀后密封。钢筒放进恒温箱,温度调至100℃,恒温20小时后取出钢筒,开盖,用滤纸滤出暂堵剂颗粒,用热水洗净,晾干颗粒,称重结果见表2。
从表2可以看出,暂堵剂在煤油中的溶解能力较强。
3.3.3 软化点试验
方法:取100mL清水放入烧杯中,再取10克暂堵剂颗粒放入烧杯中。把烧杯放入恒温箱内,恒温2小时后观察颗粒的状态。共试验三个样其结果见表3。
从表3可以看出,暂堵剂在60℃时不软化,100℃时软化
4 现场施工工艺
4.1 选井原则
暂堵酸化工艺技术是碳酸盐岩油井有效的增产措施。只有在合适的条件下才能最大限度地发挥其控水增油的作用,优化选井的主要原则是:
a经过生产剖面测试,油井的生产井段渗透性差异大,油气显示好,油气层有一定的能量,而且产油剖面和供油半径尽量大。
b过去采用化学堵水措施后日产油量增加不大的油井。
4.2 工作液用量的确定
4.2.1 暂堵剂用量的确定
用浓度5%—10%的盐酸液(或清水)加入浓度为3%～8%的暂堵剂颗粒,添加剂0.1～0.2%。对于含水高,产液能力强的油井,考虑处理半径一般在5m左右。对于含水较高而产液能力较弱的油井,考虑处理半径一般在3m左右。使用量为每米油层0.5m3～1.0m3。
4.2.2 酸液用量的确定
如果储层渗透率低,而且还有泥质等其它物质的堵塞,则考虑处理半径大些,其用量也相对大些,反之处理半径小,用量也小,一般用量为每米油层1.0m3～2.0m3。
4.2.3 顶替液量的确定
顶替液为清水,其用量是施工管柱内径和地面管汇容积之和的1.2倍。
4.3 施工参数确定
4.3.1 施工泵压的确定
注暂堵剂液和盐酸处理液的泵压,必须低于地层破裂压力。即P泵〈P破-P液柱+P摩阻。一般当注暂堵剂的爬坡压力达到8～12MPa时就应开始改注盐酸处理液。
4.3.2 施工排量的确定
注入排量由施工压力确定,注暂堵剂一般为0.15m3/min～0.4m3/min。注盐酸处理液一般为0.2m3/min～0.5m3/min。
4.3.3 挤注方式
根据地层的裂缝发育状况和井段大小,可进行笼统一级暂堵酸化施工,即一次将暂堵酸化剂挤入地层,也可进行笼统二级暂堵酸化施工,将暂堵酸化剂分两次挤入地层。
5 典型井举例
5.1 一级暂堵酸化技术施工举例
任223井,生产井段为2946.0—2970.48米,油层厚度24.48米,该井在1995年进行了大型酸化增产措施,酸化后产量由12t升至23t,含水由56%升至71%,有效期78天,增油760t。1998-2001年期间曾进行了两次有机堵水施工,两年后堵剂失效,含水升至77.3,出水大孔道对中低渗透性出油缝洞干扰现象十分明显,2003年1月2日对该井实施一级暂堵酸化技术施工。
采用的暂堵剂液和酸化处理液配方是:暂堵剂:清水30m3加入浓度为5%暂堵剂颗粒。
酸化处理液:浓度为15%—20% 盐酸20 m3
任223井暂堵酸化施工P—t Q—t曲线见图1、图2
初期生产,产液123m3/d(其中产油31.3t/d)到2003年5月有效期106天,累计增油1200吨。取得理想增油效果。任丘碳酸盐岩油藏暂堵酸化施工井效果对比见表4。
5.2 二级暂堵酸化施工
任斜1-7井生产井段为3084.62m-3112.0m裸眼井段。属于非均质严重的类型。
施工中进行两轮挤暂堵液和盐酸处理液,第一轮挤暂堵剂液10.3m3,盐酸处理液12.5 m3。第二轮挤暂堵剂液14.1m3,盐酸处理液8.0m3。投产后有效期436天,累计增油7925吨,取得了十分理想的效果(见表4)。施工过程见图3、图4任斜1-7井二级暂堵酸化施工P-t Q-t曲线。
6 现场应用效果
2003年以来,暂堵酸化增产技术在任丘灰岩油藏油井已实施9口井,有效井8口,有效率88%。施工后初期生产,平均日增油8.6吨,到03年底12月份累计增油14062吨,平均单井增油1622吨,效果十分显著。如任223井施工后含水由77.3%降至74.4%,任456井施工后含水由68.5%降至60%,任斜1-7井施工后含水由72.7%降至68.78%,任257井施工后含水由75.7%降至71.1%。暂堵酸化施工井效果对比见表4。
7 结论
(1)对任丘灰岩油藏采用暂堵酸化工艺技术增油效果显著,是一种行之有效的挖潜措施。
(2)实施中二级暂堵酸化效果优于一级暂堵酸化效果。
(3)SHZ-1暂堵剂在酸化中不仅能起到暂堵作用,而且酸后还能起到堵水的作用。
参考文献
[1] 赵树栋等编著.中国油藏开发模式丛书.任丘碳酸盐岩油藏,北京:石油工业出版社,1997.1.
[2] 万仁溥,罗英俊等编著.采油技术手册.第九分册.压裂酸化工艺技术.北京:石油工业出版社,1993.1.
[3] 赵福麟编著.采油化学.石油大学出版社,1989.5.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
【关键词】灰岩油井 暂堵酸化 机理 工艺 典型井效果
【中图分类号】TE34 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0240-02
任丘灰岩油藏储层主要以缝洞为主、非均质性强、渗透性差异大,初期油井产量高,无水采油期较长、采出程度高;而油井一旦见水,含水上升速度快,实施增产措施难度较大。经过二十三年的开发生产,已进入后期开发阶段,目前油藏存在着:综合含水高(平均88%),水淹体积大 ,采出程度高;剩余可采储量少(仅占可采储量的4.6%左右);单井产油量低(是高产稳产期的5%,平均日产油6吨左右)。产水量高(平均单井日产水77m3);自然开采条件下高渗透出水缝洞对中低渗透性出油缝洞干扰严重,导致中低渗透性出油缝洞的生产潜力难以发挥,加大了剩余油开采的难度。
通过钻井取心资料表明油层裂缝宽度大于100μm的大裂缝基本水淹。50μm～100μm的中等裂缝发生水浸。小于50μm的小裂缝及孔隙含油状况仍然较好。中小裂缝渗透性差。生产测试资料表明:在油井生产过程中,大裂缝和中小裂缝共存时,启动压差小,出水量大,干扰中低渗透性缝洞的出油能力。
为了解决这些问题,研制出了暂堵酸化工艺技术,控制高渗透性大裂缝的干扰,提高中小裂缝出油能力,取得了良好的挖潜效果。
1 暂堵酸化工艺的作用机理
采用粒径范围在30～100um之间的SHZ-1暂堵剂颗粒,按比例与清水配成具有悬浮性能的暂堵液,挤入地层,在低泵压下颗粒首先进入高渗透层或大裂缝,形成架桥粒子,产生堆积现象,并软化成为凝胶状物质,逐步将大裂缝孔道堵死,形成暂堵段。在压力逐步升高情况下,后续主体盐酸液进入中低渗透缝洞,由于酸对岩石的溶蚀作用,扩大中低渗透性缝洞,疏通油气通道,降低启动压差和渗流阻力,提高出油能力。在酸化过程中,由于SHZ-1暂堵剂是油溶性的,不溶于水和酸,进入水淹大裂缝后,不仅起到暂堵作用,而且具有堵水作用;若进入油水同出的大裂缝或油层,暂堵剂逐步被原油溶解,随油排出。
2 SHZ-1暂堵剂及酸液的组成
(1)SHZ-1暂堵剂组成:主剂3～8%;添加剂0.1～0.2%。(2)酸液组成:盐酸15%;缓蚀剂2～3%;活性剂0.5%;铁离子稳定剂2%
3 暂堵剂性能试验研究
3.1 主要试剂及仪器
3.1.1 主要试剂
SHZ-1暂堵剂主剂 工业品
添加剂 自制
盐酸工业品
缓蚀剂 工业品
活性剂工业品
铁离子稳定剂 工业品
3.1.2 主要仪器
万分之一分析天平、台架天平、恒温箱
3.2 计算方法
3.2.1 溶蚀率计算
η=(1)
式中G1——放入酸前暂堵剂的重量,g
G2——酸溶解晾干后暂堵剂的重量,g
3.2.2 油溶解率计算:
η1= (2)
式中
W1——用油溶解前暂堵剂的重量,g
W2——油溶解后暂堵剂的重量,g
3.3 室内试验
3.3.1 耐酸稳定性试验
方法:用浓度为15%的盐酸按配方配制成酸液,取酸液30mL放入不锈钢筒内,再加入5克左右暂堵剂颗粒摇匀。将不锈钢筒密封后,置于恒温箱内,温度调至100℃(地层温度)恒温20小时取出,开盖,用滤纸滤出暂堵剂颗粒,用水洗净,晾干颗粒,称重结果见表1。
从表1可以看出,暂堵剂在酸中基本是不溶的,对盐酸有较好的稳定性。
3.3.2 油溶性试验
方法:取30mL煤油放入不锈钢筒内,再取2克左右暂堵剂颗粒加入不锈钢筒摇匀后密封。钢筒放进恒温箱,温度调至100℃,恒温20小时后取出钢筒,开盖,用滤纸滤出暂堵剂颗粒,用热水洗净,晾干颗粒,称重结果见表2。
从表2可以看出,暂堵剂在煤油中的溶解能力较强。
3.3.3 软化点试验
方法:取100mL清水放入烧杯中,再取10克暂堵剂颗粒放入烧杯中。把烧杯放入恒温箱内,恒温2小时后观察颗粒的状态。共试验三个样其结果见表3。
从表3可以看出,暂堵剂在60℃时不软化,100℃时软化
4 现场施工工艺
4.1 选井原则
暂堵酸化工艺技术是碳酸盐岩油井有效的增产措施。只有在合适的条件下才能最大限度地发挥其控水增油的作用,优化选井的主要原则是:
a经过生产剖面测试,油井的生产井段渗透性差异大,油气显示好,油气层有一定的能量,而且产油剖面和供油半径尽量大。
b过去采用化学堵水措施后日产油量增加不大的油井。
4.2 工作液用量的确定
4.2.1 暂堵剂用量的确定
用浓度5%—10%的盐酸液(或清水)加入浓度为3%～8%的暂堵剂颗粒,添加剂0.1～0.2%。对于含水高,产液能力强的油井,考虑处理半径一般在5m左右。对于含水较高而产液能力较弱的油井,考虑处理半径一般在3m左右。使用量为每米油层0.5m3～1.0m3。
4.2.2 酸液用量的确定
如果储层渗透率低,而且还有泥质等其它物质的堵塞,则考虑处理半径大些,其用量也相对大些,反之处理半径小,用量也小,一般用量为每米油层1.0m3～2.0m3。
4.2.3 顶替液量的确定
顶替液为清水,其用量是施工管柱内径和地面管汇容积之和的1.2倍。
4.3 施工参数确定
4.3.1 施工泵压的确定
注暂堵剂液和盐酸处理液的泵压,必须低于地层破裂压力。即P泵〈P破-P液柱+P摩阻。一般当注暂堵剂的爬坡压力达到8～12MPa时就应开始改注盐酸处理液。
4.3.2 施工排量的确定
注入排量由施工压力确定,注暂堵剂一般为0.15m3/min～0.4m3/min。注盐酸处理液一般为0.2m3/min～0.5m3/min。
4.3.3 挤注方式
根据地层的裂缝发育状况和井段大小,可进行笼统一级暂堵酸化施工,即一次将暂堵酸化剂挤入地层,也可进行笼统二级暂堵酸化施工,将暂堵酸化剂分两次挤入地层。
5 典型井举例
5.1 一级暂堵酸化技术施工举例
任223井,生产井段为2946.0—2970.48米,油层厚度24.48米,该井在1995年进行了大型酸化增产措施,酸化后产量由12t升至23t,含水由56%升至71%,有效期78天,增油760t。1998-2001年期间曾进行了两次有机堵水施工,两年后堵剂失效,含水升至77.3,出水大孔道对中低渗透性出油缝洞干扰现象十分明显,2003年1月2日对该井实施一级暂堵酸化技术施工。
采用的暂堵剂液和酸化处理液配方是:暂堵剂:清水30m3加入浓度为5%暂堵剂颗粒。
酸化处理液:浓度为15%—20% 盐酸20 m3
任223井暂堵酸化施工P—t Q—t曲线见图1、图2
初期生产,产液123m3/d(其中产油31.3t/d)到2003年5月有效期106天,累计增油1200吨。取得理想增油效果。任丘碳酸盐岩油藏暂堵酸化施工井效果对比见表4。
5.2 二级暂堵酸化施工
任斜1-7井生产井段为3084.62m-3112.0m裸眼井段。属于非均质严重的类型。
施工中进行两轮挤暂堵液和盐酸处理液,第一轮挤暂堵剂液10.3m3,盐酸处理液12.5 m3。第二轮挤暂堵剂液14.1m3,盐酸处理液8.0m3。投产后有效期436天,累计增油7925吨,取得了十分理想的效果(见表4)。施工过程见图3、图4任斜1-7井二级暂堵酸化施工P-t Q-t曲线。
6 现场应用效果
2003年以来,暂堵酸化增产技术在任丘灰岩油藏油井已实施9口井,有效井8口,有效率88%。施工后初期生产,平均日增油8.6吨,到03年底12月份累计增油14062吨,平均单井增油1622吨,效果十分显著。如任223井施工后含水由77.3%降至74.4%,任456井施工后含水由68.5%降至60%,任斜1-7井施工后含水由72.7%降至68.78%,任257井施工后含水由75.7%降至71.1%。暂堵酸化施工井效果对比见表4。
7 结论
(1)对任丘灰岩油藏采用暂堵酸化工艺技术增油效果显著,是一种行之有效的挖潜措施。
(2)实施中二级暂堵酸化效果优于一级暂堵酸化效果。
(3)SHZ-1暂堵剂在酸化中不仅能起到暂堵作用,而且酸后还能起到堵水的作用。
参考文献
[1] 赵树栋等编著.中国油藏开发模式丛书.任丘碳酸盐岩油藏,北京:石油工业出版社,1997.1.
[2] 万仁溥,罗英俊等编著.采油技术手册.第九分册.压裂酸化工艺技术.北京:石油工业出版社,1993.1.
[3] 赵福麟编著.采油化学.石油大学出版社,1989.5.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”