馬道詳,強 星,蔣 莉,紀善良

(1.中國石化河南油田分公司第二采油廠2.中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院)

CY/GCS-1粉煤灰調剖劑的研制與應用

馬道詳1,強 星1,蔣 莉2,紀善良1

(1.中國石化河南油田分公司第二采油廠2.中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院)

通過粉煤灰原料篩選、配方優(yōu)化、樣品性能測試一系列環(huán)節(jié),結合大量室內實驗,研制出具有良好安全性、可泵性和封堵性的CY/GCS-1粉煤灰高溫調剖劑。截至目前CY/GCS-1粉煤灰調剖劑在現場應用28井次,取得較好的調剖效果,而且開展粉煤灰調剖充分利用了75t/h燃煤鍋爐粉煤灰資源,大大降低了調剖劑的成本,取得了降本增效的雙重效果。

粉煤灰;調剖劑研制 ;應用效果

目前,河南油田共有熱采井1500口,汽竄井達516口,占熱采井的1/3,而且還有明顯加劇的趨勢。汽竄從原來的單向竄、單層竄發(fā)展到目前的層內向多井竄、雙向竄、層間竄發(fā)展,汽竄井排水期明顯增長(長達30～40天),因汽竄造成的熱損失可達注入熱能的40%～70%。由于熱能的損失,汽竄井加熱體積減小,周期產油量降低,油井吞吐效果變差,嚴重影響了河南油田稠油采收率的提高。因此,耐高溫熱采調剖體系完善以及油井汽竄治理已迫在眉睫。

隨著稠油油田燃煤鍋爐不斷增加,特別是75t/h燃煤鍋爐投入運行,每天可產生70～80t粉煤灰,因此開展粉煤灰調剖劑的研制,可充分利用這部分資源,變廢為寶,可大幅降低調剖劑的成本。

1 耐高溫粉煤灰調剖劑的研制[1-3]

1.1 調剖劑的研制原則

以粉煤灰等無機顆粒為主體,與添加劑復配組合,研制具有良好耐溫性、封堵性和施工安全性的調剖劑。

1.2 粉煤灰調剖劑性能的要求

熱采井調剖的主要目的是封堵高滲層或汽竄通道,改善吸汽剖面,提高注入蒸汽的波及體積,達到提高采收率的目的。在調剖劑研制過程中,要求調剖劑必須具有良好的耐溫性和封堵性能。同時,為保證施工安全,確保調剖劑注入過程中不在井筒凝固,還需要一定的初凝時間。具體指標要求:①耐溫性 ≥300℃;②封堵率 ≥95%;③初凝時間 ≥8小時。

1.3 粉煤灰調剖劑原料的篩選

通過對聯(lián)合站清出的地層砂進行粒度分析,砂子粒徑主要集中在105μm左右,結合地層孔喉半徑等參數,在選擇粉煤灰原料時,通過大量實驗研究計算,將粉煤灰調剖劑的粒徑確定在50μm以下,并根據不同油藏特點,適當調整粉煤灰粒度,從而確保粉煤灰調剖劑能順利進入地層虧空大孔道,避免或減少對地層低滲透帶造成污染,同時對封堵大孔道提供了一定的選擇性。

1.4 主劑和助劑的配比優(yōu)化

1.4.1 預設配方

經過大量的室內實驗,按照耐溫≥300℃、封堵率≥95% 、初凝時間 ≥8h,懸浮穩(wěn)定性好和成本低廉易得的原則,預設了八組配比。粉煤灰含量25%～60%、助劑A含量:10%～45% 、其它助劑30%～35%(表1)。其中,助劑A主要起稠化作用,助劑B主要起增稠作用,助劑 C主要起懸浮穩(wěn)定作用。

表1 粉煤灰調剖劑預設配方

1.4.2 初凝時間優(yōu)化

實驗按表2所設定各組分濃度測定了八個配方條件下的初凝時間。

表2 各預設配方的初凝時間

通過對比分析,初步選用3號配方作為粉煤灰調剖劑的基本配方,在此基礎上對粉煤灰調剖劑的懸浮性、流動性、耐溫性、配液濃度及密度、封堵率等指標進行優(yōu)選測定,以確定粉煤灰調剖劑構成。

1.4.3 懸浮劑用量優(yōu)選

試驗在粉煤灰調剖劑濃度30%、溫度35℃條件下,通過調整懸浮劑濃度來改變析水率,達到改善調剖液的可泵性能和封堵性能的目的。

從表3可以看出當懸浮劑濃度為溶液濃度的0.2%時調剖液析水率基本穩(wěn)定,再提高懸浮劑濃度對降低析水率作用變小,因此優(yōu)選懸浮劑濃度為0.2%。

表3 不同濃度懸浮劑粉煤灰調剖劑的析水率

1.5 調剖劑性能評價

1.5.1 流動性

流動性即可泵性,在懸浮劑濃度一定的情況下,用旋轉粘度計測定不同濃度粉煤灰調剖劑溶液的粘度。見表4。

表4 不同濃度粉煤灰調剖劑溶液的粘度(溫度35℃)

通過對比分析看出濃度在小于或等于40%粉煤灰調剖劑溶液的粘度較低,流動性(可泵性)好,可滿足調剖施工的要求。

1.5.2 粉煤灰調剖劑耐溫性

對已確定的粉煤灰調剖劑進行耐溫實驗,要求調剖劑在300℃條件下失重率小于或等于5%。

測試方法:稱取100g粉煤灰調剖劑放入馬釜爐內,在300℃條件下烘烤至恒重,稱重,計算失重率。實驗測得該粉煤灰調剖劑失重率為0.45%,耐溫性能好。

1.5.3 粉煤灰調剖劑溶液的密度

對確定配方的粉煤灰調剖劑配制不同濃度的溶液,測定其密度。見表5。

表5 不同濃度粉煤灰調剖劑溶液的密度

當密度在1.20左右時,調剖劑具有良好的可泵性,有利于現場施工,可以看出濃度在25%～40%的粉煤灰調剖劑溶液的密度較為合適。

1.5.4 粒度分布測試

通過對確定的調剖劑樣品粒度分布測試分析,其測試結果與之前的試驗結果相符,實驗最終測得粒度中值為33.47μm。

1.5.5 稠化實驗

參照 GB10238-1998的規(guī)定,當稠度達到30 BC為初凝。實驗最終測得在80℃、6MPa下8小時稠度為10BC,滿足初凝時間大于或等于8小時的要求,具有良好的施工安全性。

1.5.6 粉煤灰調剖劑的封堵率

通過對粉煤灰調剖劑封堵率測試的室內實驗可以看出:粉煤灰調剖劑在室內實驗中平均封堵率達到99.957%,具有較高的封堵率。見表6。

表6 粉煤灰調剖劑封堵率測試表

2 現場應用效果

截止到2010年6月,CY/GCS-1粉煤灰調剖劑現場應用28井次,工藝成功率100%,調剖前共有汽竄通道69條,其中11條因組合注汽無法評價外,有效封堵汽竄通道36條,汽竄減弱14條,未能封堵8條,現場封堵率86%,累計增油3909t,平均井組周期增油139.6t,周期油汽比上升0.02,大幅度提高了油層動用程度,見到了較好的增產效果。

典型井例:井樓油田L963井于2009年6月3日調剖,井組累計周期增油250t,油汽比提高 0.06,該井調剖后表現出以下三個特點:

(1)吸汽剖面得到了改善,油層吸汽能力增強。井口平均注入壓力由4.9MPa上升至5.5MPa,說明動用厚度增大了,有新層開始吸汽。見圖1。

圖1 L963井注氣壓力曲線

(2)排水周期縮短,由 66天下降到 5天;峰值產液、產油量增高,分別由 12.9t、3.2t上升到 26.9t、9.4t;高峰穩(wěn)產期持續(xù)時間長,達21天之久。說明汽竄通道得到了有效封堵,擴大了蒸汽波及體積。見圖2。

圖2 L963井生產曲線

(3)井組日產液量上升,日產油上升,含水下降,開發(fā)效果明顯改善。該井組調剖后日產液量由16.7t上升到37.2t,日產油量由2.3t上升到10.1t,綜合含水由85.2%下降到72.8%,增產效果明顯。見圖3。

3 結論與認識

(1)研制的粉煤灰調剖劑各項技術指標均已達到要求,擁有良好的耐高溫性能,可泵性好,初凝時間長,進入現場后未發(fā)生一次堵井事故,安全性能高,成本低廉。

(2)采用粉煤灰調剖劑調剖后油井注氣壓力上升,鄰井汽竄通道減少,說明有較好的封堵效果。

(3)井組調剖后日產液、日產油量上升,含水率下降,平均單井次增油140噸,具有較好的增產效果。

[1] 何德文 劉喜林.熱采井高溫調剖技術的研究與應用[J].特種油氣藏,1996,(3):52-55

[2] 王雷緒余倩.稠油熱采井封堵調技術研究[J].石油鉆采工藝,2001,23(6):42-45

[3] 劉正奎,李鐵恒,張雁龍,等.低成本高溫調剖劑的研究與應用[J].石油地質與工程,2009,23(1):107-109

[4] 劉東豐,李小玲,劉忠民,等.高溫抗鹽化學堵劑的研制與應用[J].石油地質與工程,2009,23(1):110-112

編輯:李金華

TE357

A

2010-09-08

馬道詳,工程師1962年生,2008年畢業(yè)于重慶科技學院石油工程專業(yè),一直從事油田開發(fā)技術工作。

1673-8217(2010)06-0122-03