油田低渗砂岩油藏酸化解堵技术研究及应用硕士论文

油田低渗砂岩油藏酸化解堵技术研究及应用硕士论文内容摘要：

井的酸化施工 [38]。 自生土酸缓速体系，将酯与氟化胺在井口混合后以较低的排量泵入地层，酯分解生成有机酸，有机酸再与氟化胺反应生成氢氟酸。 理论上，该工艺可将酸注入地层很深 的部位进行酸化。 使用不同的脂类化合物可以满足不同储集层温度（ 40～ 107℃）的要求。 泥酸体系，顺序注入盐酸和氟化胺，利用粘土的天然离子交换性，在粘土颗粒表面生成氢氟酸，就地溶解粘土。 适用条件：适于泥质胶结的砂岩油层，解除来自油层内部粘土颗粒运移、膨胀所造成的堵塞或常规土酸不能完全解除的钻井液堵塞。 磷酸缓速酸化体系 (PPAS)，磷酸（ H3PO4）电离度低，加入专用的添加剂后有明显的缓速效果，高浓度的 PPAS 与 HCI 或 HF 联合使用，特别适用于处理钙质含量高的砂岩或石灰岩储集层。 主要特点：能延缓酸的反 应速度，使活性酸穿透距离大在有钙质的情况下，能自身延缓反应速度，并保证有最大的铁螯合能力，对硅质具有独特的选择性；具有良好的粘土稳定性，低腐蚀速度和湿水性能。 典型配方：磷酸 +～ 1%铁离子稳定剂 +～ 2%磷酸盐结晶改良剂 +～ %羧基醋酸 +酸稳定防沫剂 +表面活性剂[27]。 胶束酸体系，主要组成：胶束剂、盐酸、缓蚀剂、助排剂等。 作用机理：胶束剂使酸液形成胶束，降低表 /界面张力。 主要特点：具有较强的缓速性，酸在较低压力下实现深穿透；酸液的高表面活性有助于降低毛细管压力，使残液易离开地层， 避免水锁，促进排液；胶束吸附酸不溶物微粒并悬浮于酸液中，减轻了微粒运移、沉积而造成的地层伤害。 复合酸体系，主要组成：甲醛、氟化铵、有机羧酸盐。 作用机理：甲醛 +氟化铵 生成 HF 酸。 有机羧酸盐 +HF 酸 生成二元羧酸 (缓速 /络合 )。 主要特点：在常温下酸度较低，在高温并与地层反应的条件下，缓慢离解出酸组分，溶蚀地层堵塞物，并络合部分 Fe3+和 Fe2+，与地层反应均匀，不易产生二次沉淀物。 酸化施工工艺研究 低渗砂岩酸化是一个相当复杂的酸岩反应过程，包括多种矿物、堵塞物与处理酸液之间的反应，反应发生在 多孔介质中，属“非均质”反应，加之每种物质与酸的反应速度不一致，同时反应表面也难以预测，使得准确预测砂岩酸化这一复杂过程的结果是十分困难的。 为提高酸化处理的效果，提高处理液处理的距离、提高处理反应程度、提高返排减少二次污染等诸多考虑研究发展了多种与酸化解堵处理目的相适应的施工工艺技术，大大促进了酸化解堵的处理效果。 分层酸化工艺：分层酸化工艺是针对纵向多产层，提高纵向改造强度的一种工艺，按分层手段分为封隔器分层和堵塞球分层。 前者的可靠性较高，后者施工方便，且适用性强，费用低 . 暂堵酸化工艺：暂堵酸化 是用携带液将暂堵剂带入井内封堵高渗层，然后挤酸；或者酸化中低渗透层将暂堵剂加入酸液中一起挤入地层，暂堵剂首先进入高渗透层迫使后来酸进入中低渗透层，从而达到暂堵酸化的目的用暂堵剂进行酸化，可以避免用封隔器酸化卡不准，套管变形封隔器下不去等缺点。 稠化酸酸化工艺：该工艺主要用于中、低渗储集层的改造，既可采用单一的稠化酸注入法，也可采用注前置液加稠化酸的施工方法致密均质的碳酸盐岩储集层用稠化酸酸化时，首先使用高粘前置液在地层压开一条水力裂缝，再利用稠化酸沿裂缝剖面刻蚀出一条高导流深穿透酸蚀裂缝裂缝性碳酸盐岩储 集层用稠化酸酸化时，不需要前置液，直接利用稠化酸。 泡沫酸酸化工艺：泡沫酸化工艺不仅适用于一般碳酸盐岩油气井处理，更适用于重复酸化的老井和液体滤失性大的低压储集层处理。 对于油层温度低，井底附近有石蜡胶质沉积的井，采用泡沫酸处理前，可先用二甲苯浸泡，清洗油层表面泡沫酸酸化的选井原则：泡沫酸有深穿透能力，可用于大段碳酸盐岩储集层的酸化施工，适用于滤失难以控制的储集层、低压、低渗或水敏性储集层 [20]。 闭合酸化工艺：此工艺主要是针对某些较软碳酸盐岩储集层的酸化增产工艺。 采用闭合酸化工艺，可在此类地层中获 得理想的裂缝导流能力，从而达到增产的目的 [21]。 前置液酸压工艺：前置液酸压是碳酸盐岩储集层有效的增产工艺。 增产原理是依靠压裂泵的水力作用，压开地层形成新裂缝或撑开地层中原有裂缝。 同时，依靠盐酸液的化学溶蚀作用，沿压开、撑开的裂缝溶蚀碳酸盐岩，使这些裂缝成为具有良好导流能力的酸蚀裂缝，从而减少了油气流向井筒的阻力，使油气井获得增产效果 [3031]。 多级注入酸压闭合酸化工艺：常规酸三级注入酸压后，随着闭合压力的增加， 导流能力下降很快，而稠化酸三级注入酸压后的导流能力下降幅度小 [32]。 闭合酸化后 尽管导流能力均有提高，但仍然是稠化酸闭合酸化导流能力高。 稠化酸多级注入较常规酸具更高的酸蚀裂缝导流能力。 稠化酸多级注入，级数多、排量大更有利于提高酸蚀裂缝导流能力 [23]。 注水井增注酸化工艺：常采用酸化防膨增注工艺。 对近井堵塞的注水井，或初次处理的注水井，采用常规土酸进行解堵；对深部堵塞的井，用解除深部堵塞的酸液。 防膨剂常用阳离子有机聚合物、长效防膨剂等 [22]。 酸化优化设计方法发展 为了提高酸化有效率，九十年代，国外大型石油公司和大学的研究机构相继开发研制了基质酸化系统。 根据油井类型、生产历 史、地层伤害机理、井底温度、压力、物性、矿物组成、原油性质等油气藏地质资料、现场统计分析结果以及酸化专家的经验知识，提供酸化工艺设计方案，提供添加剂及酸化液体系的选择原则。 同时可作为培训新职员的工具。 近年来， ARco 勘探开发公司和 Dowell Schlumberger 石油公司联合开发了新一代在微机上使用的基质酸化优化设计及评估综合系统 StimCADE，它将砂岩、碳酸岩盐基质酸化模拟计算，地层伤害机理分析，液体体积优选，酸液添加剂及酸液体系优选，现场实时监测评估结合在一起。 此外还具有如下功能 :如结垢预测、转向 剂置放、临界压差估算、产量预测及经济评价等。 美国 LT 大学亦将基质酸化专家系统与砂岩酸化模拟器综合在一起，开发研制了优化专家系统 ASSESS。 首先通过专家系统选择酸液类型、浓度、用量、注入排量、压力等参数。 然后再将这些参数作为输入参数启动“两酸三矿物”砂岩酸化模拟器，最后得到优化设计结果，以期提高酸化有效率。 在国内外先进软件系统的基本框架上，我们在优化设计上还停留在感性认识的水平上。 对于优化相关施工参数规模设计上，主要来源于现场实践，建立在先导试验的基础上对施工目的井进行对比分析，主要依赖于措施后效果、伤害 等分析来进一步优化调整参数。 在 工艺设计 时， 按照施工目的 层的堵塞程度认识不同采取 笼统酸化 或 分层酸化 ；按照施工工艺的 技术要求上实施 不动管柱酸化 或 动管柱酸化。 动管柱酸化还可细分为负压酸化、振动酸化、正水击酸化等 来解决酸化工作液处理不同需求目的层。 并根据处理半径及工作液数量来采取 整体一次性注入 或 段塞式注入两种 方式。 第二章 新民油田储层结垢机理研究 新民油田注水井网布局合理，注水后油井受效明显，原油产量相对稳定。 但由于注水水质、地层水水质、措施伤害、地层结构以及剩余油质变化等的影响，随着开发时间的延长， 油井堵塞问题越来越突出，同时伴随腐蚀、结垢问题，使油井产量下降，稳产难度越来越大。 新民油田结垢的情况 、结垢对油井的影响 新民油田油井结垢井数呈逐年上升的趋势，目前已发现 70%以上的油井都已经不同程度地发生了结垢。 如表 21所示： 新发现井数累计井数 %2020 年 874 49 623 %2020 年 901 19 642 %2020 年 881 11 653 %2020 年 956 10 663 %2020 年 944 2 665 %2020 年 947 3 668 %2020 年 960 25 693 %表 2 1 历年结垢统计表年份 油井总数结垢井 影响油井产能发挥 2020年酸化施工 110井次，当年累积增油 8778 吨，单井增油 79 吨，年末日增油水平 56吨。 2020年酸化施工 195井次，累积增油 万吨，单井增油 吨。 如： +5115 井 2020年 5月除垢前日产油 吨，除垢后上升到 吨， 2020 年 4月酸化前日产油 ，酸化后日产油 吨，间隔只有 11 个月。 油井维护性作业工作量增大 每年因结垢造成油井上修占维护性作业井次的 20%左右。 如表 22所示： 卡泵 泵漏 合计2020 年 651 24 140 164 2020 年 620 14 142 156 2020 年 527 16 78 94 2020 年 505 19 71 90 表 2 2 历年结垢上修井统计表年度 年作业井 次 因结垢上修 占 % 增产措施受到制约 压裂遇阻井比例逐年上升，特别是 2020 年以后明显增多，从 2020年 %，上升到 2020 年的 ％。 压裂事故井增多 由于油井普遍结垢，小直径胶筒在高压下膨胀系数大，套管 壁不光滑使得收缩不好，2020 年，压后强拔 7口井，造成卡井 1口，并且由于结垢使压裂增产效果不能充分发挥。 、结垢对水井的影响 注入压力高，注水困难。 由于注入压力高欠注和注不进井已达 60 口，排除井网影响、油层影响，连通影响，初步判断为结垢影响的有 54口井，严重制约了周围油井产能的发挥。 严重欠注井 18 口，配注 465 方，实注 233 方，欠注 232 方。 控制 53 口油井，我们统计了可对比的 35 口油井产量。 可对比井产量递减加大， 2020 年回归递减率 %。 （新民油田全区回归递减率 %） 影响分 注 新民自投产开发以来，共小修作业 296 口水井 ,其中小修拔不动井 21 口 ,占修井总数的 %，结垢缩径井 42 口 ,占小修作业井的 %。 、结垢对集输系统的影响 地面集输设备结垢严重 联合站的 5掺输炉， 2020 年新投， 2020 年对炉管测壁厚时发现，掺输炉炉管结垢严重，炉管直径由 216。 219mm 缩小到 193mm，结垢速度 26mm/年。 2020 年有 4 台掺输炉，因结垢原因炉效由 85%降低到 61%，年多消耗自用油 260 吨，并且由于结垢造成炉管爆管，年维护大修费用约 5万元。 地下 管线结垢严重 地下管线结垢严重，由于垢下腐蚀造成管线漏失严重。 如表 23 所示： 表 23 历年管线结垢造成漏失次数统计 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年外输管线漏失次数 1 2 4 8 11 12掺输干线漏失次数 32 47 64 73 84 87注水管线漏失次数 44 57 73 86 92 95 新民油田储层潜在伤害分析 酸化措施除了溶解地层岩石矿物以外，更重要的是要解除储层存在的伤害，恢复油井自然产能。 根据新民油田储层特点及开发现状，对储层可能存在的潜在伤害因素分析，可为酸化解堵提供设计依据。 新民油田地层损害分析 新民油田属于低渗透、低产能、非均质、裂缝性油藏。 随着注水开发时间的增长，剩余油质的变化及措施量的 增加，油层的损害越来越复杂。 油气层损害的主要原因有以下几个方面： 1油井建成的损害。 钻井、注水泥、射孔等过程中，由于完井液与产层接触，发生水敏、速敏、盐敏等效应；完井液由于密度不合理，造成固体颗粒堵塞储层，及射孔过程中的压实作用，都会对地层产生不同程度的损害。 采油作业过程的损害。 在长期生产作业过程中油层中微粒运移、疏松砂岩、粘土颗粒等堵塞地层；由于地层发生了物理变化和化学变化，引起有机垢和无机垢的生成；作业中由于工作液与地层不配伍，压裂液破胶不彻底 ，压裂砂的嵌入或破碎及压裂液压向地层中滤失，都会对 地层造成不同程度的损害。 注水过程中的地层损害：根据地层损害的的研究，入井液与地层中接触时间越长，对地层的损害就会越严重。 由于注入水长期和油气层接触，注入水的高矿化度、注入水中的机械杂质、注入水中的细菌、注入水中的含氧等，由此产生垢及腐蚀后的锈蚀产物，都会对地层产生严重的损害。 增产处理过程中的伤害：井眼清理、酸化施工、油井除垢等措施工过程中，由于入井液与储层的不配伍、清洗下的杂质等的不确定运移等均可对储层造成伤害。 新民油田油井堵塞原因分析 注水开发的影响。 新民油田储层岩性主要为粉 砂岩，胶结物主要以泥岩为主，胶结类型以孔隙式和接触式为主，由于该油田的注水水质清水约占总注水量的 85%以上，由于清水与地层水的矿化度差别较大，存在明显的不配伍现象，同时注水开发效果造成了泥岩颗粒向油井的定向运移，以及胶结物的存在将造成油井近进地带堵塞加剧。 水质构成的影响。 新民采油厂的油井采出水均为结垢型水质，水中成垢的钙、镁离子含量较高，水中含有硫酸盐还原菌，且水中含有二氧化碳、硫化氢等气体。 水质结垢问题十分突出。 如表 24所示： 表 24 新民采油厂油井采出水水质分析结果统计表 Na+K PH Mg 2+ Ca 2+ CL 总碱度 矿化度 S SO 4 2 CO2 SRBmg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L ug/L 个 / L1 队 9 11 2403 5878 20 0 结垢型水质2 队 + 11 10 2396 5。