趙迎秋,靳曉霞 (中海油天津化工研究設(shè)計院,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評價和解堵物模試驗評價表明,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,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)行了試驗評價。

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,配聚水或地層水中高含量金屬離子會造成聚合物分子與高價金屬離子發(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價

將復(fù)合解堵工藝與常用的幾種解堵工藝進(jìn)行垢樣溶蝕試驗對比評價,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,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 解堵時間優(yōu)化

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

從圖2可以看出,垢樣溶蝕率隨復(fù)合氧化解堵時間的增加而提高;當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到24h時,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間為24h。

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

2.3 巖心驅(qū)替試驗

采用動態(tài)巖心驅(qū)替試驗儀,對復(fù)合解堵工藝進(jìn)行了物模試驗評價,試驗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)替試驗曲線

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

根據(jù)旅大10-1油田A5井的儲層特征、實際堵塞情況及復(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。施工程序為: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,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)垢樣溶蝕試驗表明,復(fù)合解堵工藝比單獨氧化解堵和酸化解堵有更好的解堵效果,在相同時間內(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,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),張云寶,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,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。