油井不排液酸化工藝技術(shù)分析研究

1、油井不排液酸化工藝技術(shù)研究 劉斌 單永卓 王冰 王鑫 康燕 大慶油田有限責(zé)任公司采油工藝研究所） 摘要：“油井不排液酸化工藝技術(shù)”是針對油井酸化目前仍存在著施工動管柱、工藝復(fù)雜、施工周期長、殘酸須返排、對環(huán)境造成嚴(yán)重污染等缺點(diǎn)而研究的新型酸化工藝技術(shù)。該技術(shù)能夠簡化施工工藝、大大降低施工成本、縮短施工周期，適應(yīng)油田油井酸化的需要，適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的需要，是增加油井產(chǎn)能、降低原油成本的重要手段，也是酸化工藝發(fā)展的方向。 油井酸化。不排液。降成本。環(huán)保主題詞：1前言 目前，酸化作為一種經(jīng)濟(jì)有效的油井增產(chǎn)措施，在油田生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，大慶油田油井每年酸化井?dāng)?shù)達(dá)400口以上，酸化已成為新井改造、老井挖

2、潛的重要手段之一，與其它措施相比，酸化以其經(jīng)濟(jì)、有效的優(yōu)勢應(yīng)具有更好的發(fā)展前景。在大慶長垣加密井，由于儲層條件差、夾層薄，因固井質(zhì)量等原因，油井壓裂往往不能實(shí)施。因此，酸化是提高這部分油井產(chǎn)能的必要措施之一；在外圍油田，油井酸化規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大并取得了很好的效益。以第十采油廠為例，2000年油井酸化已達(dá)166口井，壓裂42口井，酸化單井平均累計(jì)增油155.6 t，壓裂單井平均累計(jì)增油222.7 t，從經(jīng)濟(jì)效益對比酸化比壓裂更有優(yōu)勢，但油井酸化工藝的不適應(yīng)性限制了其發(fā)展。如油井酸化施工需動管柱，工藝復(fù)雜，施工周期長，而且酸化后殘酸未經(jīng)處理返排至地面，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。若不排液直接生產(chǎn)，未經(jīng)

3、處理的酸液會對井下泵、管柱和地面管線、油水分離裝置等造成腐蝕，影響油井正常生產(chǎn)，從而限制了油井酸化的應(yīng)用規(guī)模。針對這些問題，進(jìn)行了新型酸化工藝技術(shù)油井不排液酸化工藝技術(shù)的研究，該技術(shù)能夠簡化施工工藝，大大降低施工成本，縮短施工周期，適應(yīng)油田油井酸化的需要，適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的需要。 2油井不排酸工藝技術(shù)原理 該技術(shù)的基本原理是采用主體酸殘酸處理劑互動體系，該體系主要分為主體酸液、殘酸處理劑兩大部分。主體酸是根據(jù)大慶油田的儲層物性、巖性，通過溶失、洗油、破乳、巖芯模擬等實(shí)驗(yàn)有針對性地研制出的，由有機(jī)酸、無機(jī)酸及添加劑組合而成，具有溶失率高、破乳率高、洗油率高、破碎率低、無二次沉淀、低腐蝕等特點(diǎn)，能夠有

4、效解除地層污染并能提高基質(zhì)滲透率。殘酸處理劑是根據(jù)殘酸液的性質(zhì)研究出的具有中和、絡(luò)合性能的工作液，使用后采出液的PH值達(dá)到67，對泵筒無腐蝕，礦化度達(dá)到與采出液相同水平，在油水分離器中能正常分離?，F(xiàn)場施工采用不動管柱、不排液的方法，通過地面泵將酸液從油套環(huán)空泵送入地層，達(dá)到清除地層污染以及提高基質(zhì)滲透率的作用，再由油套環(huán)空加入殘酸處理劑中和殘酸，使處理后的殘酸對井下泵、管柱和地面管線、油水分離器無影響，能保證油井正常生產(chǎn)。 3主體酸體系的綜合性能及特點(diǎn) 主體酸體系由無機(jī)酸、有機(jī)酸及酸液添加劑組成。當(dāng)酸液進(jìn)入地層后，無機(jī)酸首先與地層中的礦物反應(yīng)，抑制了有機(jī)酸的電離，有機(jī)酸緩慢電離，從而使該酸體系

5、始終處于較大活性之中，達(dá)到緩速和深部酸化的目的。此外，該酸體系可以解除蠟、瀝青、菌類形成的有機(jī)污染。 3.1主體酸的溶失性能 溶失實(shí)驗(yàn)是評價酸液性能的主要方法，以考察該酸液體系對地層巖石礦物的溶蝕能力。將巖屑 1 / 5 1967-），男，工程師，現(xiàn)從事油田化學(xué)科研工作。作者簡介：劉斌目），稱取一定量的巖屑，加入不同種類、濃度的酸液，于地層溫12粉碎至 0.9mm1.6mm20后過濾、烘干，稱出反應(yīng)后剩余巖屑的重量，計(jì)算溶失率及破碎率。計(jì)）條件下放置16 h度/ w=(w-w測定其溶蝕率：1121100% / w=(w-w測其破碎率：2232 溶蝕率；1 破碎率；2 ；w反應(yīng)前巖屑重量，g1

6、；w反應(yīng)后巖屑重量，g2 ；0.56mm標(biāo)準(zhǔn)篩子篩反應(yīng)后巖屑剩余重量，gw用3 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1 巖屑溶失實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1 破碎率溶失率 備注序號 ） %、Si(OH）和Fe(OH在PH=24時產(chǎn)生沉淀。因此，在主體酸中采用絡(luò)合系統(tǒng)，3432+2+3+絡(luò)合系統(tǒng)是由絡(luò)合劑與主體酸使用的有機(jī)酸組成，有機(jī)酸本身對Ca、Mg、Fe離子具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，與絡(luò)合劑復(fù)配使用從而阻止二次沉淀的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。 表2 二次沉淀實(shí)驗(yàn) 名稱 PH值 沉淀情況 無沉淀7 sw 有沉淀 3土酸 4 7：3.3 sw酸液的對鋼體腐蝕性 酸液的腐蝕是決定酸化施工成功與否的重要指標(biāo)，緩蝕劑是一種表面活性劑，它采用API

7、N80油管鋼片，按照能源部部頒標(biāo)準(zhǔn)SY5405-01進(jìn)行緩蝕實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)溫度為60，反應(yīng)時間16 h，之后烘干稱重，計(jì)算腐蝕率。結(jié)果表明，在加緩蝕劑0.2%時，腐蝕速率由不加緩蝕劑的22171.7 g/m.h降到2.98 g/m.h。 3.4sw酸液的其它性能 通過破乳、洗油、界面張力實(shí)驗(yàn)以及配伍性實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選了較佳的添加劑體系，具有以下的優(yōu)良性能,從而確保酸化的效果。(見表3 表3sw酸配方綜合性能數(shù)據(jù)表 2 / 5 破乳 洗油率 界面張力 (mN/m (% (% (min 破乳率時間1.20 20 100 64.3 3.5 巖芯模擬地層實(shí)驗(yàn) 取第九采油廠龍20-15井天然巖心25 mm25 m

8、m，經(jīng)過洗油，稱重，抽空后飽和標(biāo)準(zhǔn)鹽水，測定驅(qū)替鹽水15PV后的滲透率K1，驅(qū)替sw酸液15PV后關(guān)閉，反應(yīng)16 h，之后再測定標(biāo)準(zhǔn)鹽水滲透率K2，計(jì)算滲透率提高倍數(shù)，結(jié)果見表4。 表4巖心模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 酸前15PV鹽水滲透酸后15PV鹽水滲透滲透率提高倍數(shù)K2 率巖心號 K1 率(K2-k1/K1 22 ）m） m74.170 20-15 龍0.01586 1.1922 72.191 0.02501 龍20-15 1.8305 從巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，該解堵劑能大大地提高巖心滲透率，滲透率提高倍數(shù)平均是初始 倍，達(dá)到了解堵的目的。滲透率的73.184 殘酸處理劑體系的綜合性能及特點(diǎn) 考慮到

9、油井酸化后，殘酸隨著油井生產(chǎn)進(jìn)入井筒，為解決殘酸的腐蝕核對環(huán)境的污染問題，殘酸處理劑應(yīng)具有防腐、緩蝕、中和、絡(luò)合等作用。 4.1緩蝕性能 因?yàn)闅埶崽幚韯┦且运疄檩d體，所以采用的緩蝕劑應(yīng)是水溶性的，并且具有能夠長時間分散、腐蝕速率低的特點(diǎn)，表5所采用的緩蝕劑具有以上特點(diǎn)。 表5 水溶性緩蝕劑的性能表 2 g/m腐蝕速率h）水溶性 加入水溶性緩蝕劑未加水溶性緩蝕劑分散性時間h） 0.25 全部分散0.66 2.98 40 未有析出4.2殘酸處理劑綜和性能 4.2.1殘酸濃度確定實(shí)驗(yàn) 殘酸濃度的確定是決定整個殘酸處理劑主劑加入量的重要參數(shù)，也是不排液酸化工藝的關(guān)鍵。具體實(shí)驗(yàn)方法是選取采油九廠、十廠1

10、.6mm0.9mm1220目）巖屑400 g，平均裝入20個250 ml的燒杯之中，分別加入200ml的主體酸液，放入60 殘酸濃度（mol/L）54.543.532.5020406080100時間（h）3 / 5 圖1 殘酸濃度與反應(yīng)時間變化曲線圖 注：反應(yīng)溫度60，每一時間平衡樣4個。 從圖中可以看出，酸液在28 h反應(yīng)完成，可在之后進(jìn)行起抽，并監(jiān)測殘酸PH值。 4.2.2 殘酸處理劑性能 表6 殘酸處理劑性能數(shù)據(jù)表 殘酸 加殘酸處理劑后 PH值 電導(dǎo)率礦化度電導(dǎo)率礦化度PH值 ms） mg/l） ms） mg/l） 3 9.614 4598 6 13728 28.18 正常采出礦化電導(dǎo)P

11、mg/m22804.447 由表6可見，殘酸加藥后的電導(dǎo)率降低很多，由28.18 ms降到9.614 ms，礦化度由13728mg/l降到4598 mg/l雖然比正常采出液高，但不會影響油水分離見表7。 表7 殘酸加處理劑前后長期腐蝕數(shù)據(jù)表 殘酸加有緩蝕劑）腐蝕率 殘酸加處理劑后腐蝕率 22g/m.h）g/m.h） 序號 3d 序號 3d 10d 10d 1 5.501 0.0668 0.0652 1 3.12 2 2 0.0659 3.21 5.677 0.0625 2殘酸中加入處理劑后，腐蝕速率大大降低僅為0.06 g/m.h，對泵、抽油桿、油套管不會產(chǎn)生影響。 5現(xiàn)場應(yīng)用及分析 5.1現(xiàn)

12、場施工工藝 現(xiàn)場施工分為兩部分，第一步，采用多級轉(zhuǎn)向技術(shù)，大慶油田儲層屬于非均質(zhì)多層砂巖，層間差異較大。因此，在現(xiàn)場施工中我們采用多級轉(zhuǎn)向技術(shù)，該技術(shù)根據(jù)儲層的層間差異，通過控制施工壓力、排量并與轉(zhuǎn)向劑有機(jī)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)一次施工酸化多個目的層，達(dá)到分層酸化的目的。 第二步，轉(zhuǎn)抽以后，進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，投入殘酸處理劑，使采出液腐蝕性較小， PH值控制在67之間，不影響油水分離。殘酸處理劑可制成固、液兩種狀態(tài)，如果施工井是偏心井口，施工后可在測試閥門處定期投入固體處理劑；如果是普通井口，可配成液體在套管放空閥門處定期加藥，直至電導(dǎo)率接近正常。 工藝流程：擠入前置液，擠入主體酸，替擠液中加入殘酸處理劑的工作液，關(guān)井反應(yīng)，實(shí)時監(jiān)測投入殘酸處理劑。 5.2現(xiàn)場施工效果 表8 施工效果對比表 施工前 施工后 井號產(chǎn)液產(chǎn)油含水%） ）t/d t/d）產(chǎn)油 產(chǎn)液t/d）102-01 龍0 100 7.8 1.6 龍1.0 1.4間抽）120-19 28.6 2.5 間抽）120-20 龍1.8 5.6 4.5 1.7 間抽）118-19 龍1.80 100 3.7 1.7 0 180-62 永0 0 1.0 3.0 1.0 176-58 永0 172-58 永1.0 1.0 2.0 含t/ 該項(xiàng)技術(shù)的主體酸液具有溶失率高、破乳率高、洗油率高、破碎率低、無二次沉