油井堵水与调配作业.ppt
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1、油水井堵水与调剖技术,油水井堵水与调剖技术,堵水与调剖分类和作用堵水、调剖的常用方法化学堵水机械堵水资料录取,堵水与调剖分类和作用,堵水、调剖技术的作用 堵水也叫封堵。在油气田开采过程中,由于各油层间差异,固井、油水流度比不同及地层结构等因素的影响,造成部分油水井的层间或管外水层串槽,使一些油井过早见水或遭水淹。为了减少水淹造成的危害,所采取的封堵出水层段的井下工艺措施。,堵水与调剖分类和作用,为了调整注水井的吸水剖面,提高注入水的波及系数,改善水驱效果,向地层中的高渗透层注入堵剂,堵剂凝固或膨胀后,降低高渗透层的渗透率,迫使注入水增加对低含水部位的驱油作用,这种工艺措施称为注水井调剖技术。它
2、的原理与油井堵水基本相同,用机械和化学方法来封堵或部分封堵高渗透层,降低其渗透率,阻止其大量吸水,从而断掉油井出水的水源达到堵水的目的。,堵水与调剖分类和作用,堵水、调剖技术分类1)、油井堵水技术 油井堵水技术是采用机械方法或化学方法,对产水油井的高产水井段或层段进行临时性封隔或封堵,从而改善产油井的产液剖面,减少产水量。由于减少了相应的井内层间干扰或一层内层段间的干扰而增加产油量,从而达到降低油井含水,增加产油,改善开发效果的目的,如图1-8所示。,图18 油井堵水示意图 图19 注水井调剖示意图,堵水与调剖分类和作用,2)、注水井调剖技术 对注水开发的油田,注水井主要是用机械或化学方法控制
3、高吸水层的吸水量,相应地提高低吸水能力油层的吸水量,达到满足合理配注的要求,从而扩大注水的波及体积,提高注水开发的采收率,如图1-9所示。,图18 油井堵水示意图 图19 注水井调剖示意图,堵水与调剖分类和作用,3)、油水井对应堵水、调剖技术 在油田区块中根据油田开发的需要,对注水井进行调剖的同时,对相对应的采油井进行堵水措施,达到改善吸水剖面的同时也改善采油井的产液剖面,提高对应油水井的注水和采油效果,扩大见效范围,提高产油量和延长堵水调剖的有效期,如图110所示,堵水与调剖分类和作用,堵水与调剖分类和作用,4)、油田区块整体堵水调剖技术 对一个油田区块通过筛选选出的不少于全部注水井数1/3
4、的调剖目标井和堵水目标井进行相应的调剖、堵水措施,并根据区块开发的整体要求辅助以其它增产措施,如压裂、酸化、补孔、调参等,以达到该油田区块的调剖。,堵水与调剖分类和作用,用不同的注入方法,如段塞法、大剂量法或采用延迟交联注入法等将化学剂注入油藏深部,封堵高渗透高吸水层段,达到在油藏深部而不仅是在近井地带改善吸水剖面,迫使液流转向,扩大波及体积,提高注水开发效果和水驱采收率,如图111所示,堵水与调剖分类和作用,油水井堵水与调剖技术,堵水与调剖分类和作用堵水、调剖的常用方法化学堵水机械堵水资料录取,堵水、调剖的常用方法,堵水与调剖工艺的分类 工艺方面,在油井内所采用的堵水方法分为机械堵水和化学堵
5、水两类:1)、机械法封堵水层是用封隔器将出水层位在井筒内卡住,以阻止水流入井内。2)、化学堵水是利用化学堵水剂对水层造成堵塞。,堵水、调剖的常用方法,根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用,化学堵水又分为非选择性堵水和选择性堵水。(1)、非选择性堵水所用的堵剂对水层和油层均可造成堵塞,而无选择性。(2)、选择性堵水所用的堵剂只与水起作用,而不与油起作用,只在水层造成堵塞,而不堵塞油层。,堵水、调剖的常用方法,油井出水原因不同,采取的封堵方法也不同。一般对于外来水或水淹后不再准备生产的水淹油层,在搞清出水层位并有可能与油层封隔开时,采用非选择堵剂(如水泥、树脂等)堵死出水层位;不具备与油层封隔的地层,
6、采用选择性堵剂进行封堵。,堵水、调剖的常用方法,对于同层水,则普通采用选择性堵剂进行堵水;为控制个别水淹层的含水,消除合采时的层间干扰,大多采用封隔器来暂时封住高含水层。对于底水,在有条件的情况下采用在井底附近油水界面处建立隔板,以阻止锥进,堵水、调剖的常用方法,油田的调剖堵水工艺准备 油田的调剖堵水工艺技术,必须立足油藏,从油田区块整体入手,以提高产油量,提高注入水的波及效率,增加可采储量为目标。其基本工作归纳如下。1)、取全取准资料 搞好堵水、调剖工作必须取全取准51项资料数据,即四图、四曲线和两个数据表。,堵水、调剖的常用方法,四图为:(1)油藏构造图;(2)油藏剖面图;(3)井身结构图
7、;(4)产油、吸水剖面图。,堵水、调剖的常用方法,四条曲线是:(1)油、水井综合采油、注水曲线;(2)注水井指示曲线;(3)注水井压降曲线;(4)水驱特征曲线。,堵水、调剖的常用方法,两个数据表是:(1)油藏开发动态及储集层数据表:包括27项数据;(2)化学堵剂数据表:包括16项数据。,堵水、调剖的常用方法,2)、油田区块堵水调剖目标的筛选和决策 根据油田开发的要求,选用我国自己研制的RS筛选技术和软件,或采用RE技术和软件、PI决策技术和软件,对堵水井、调剖井和整体调剖、堵水处理的油田区块进行筛选决策,对区块、井别、堵调方式、化学剂等方面提出评价意见,堵水、调剖的常用方法,3)、编制处理方案
8、 首先以油藏为整体编制好油田区块调剖、堵水的整体处理方案,在此基础上进一步编制注水调剖和油井堵水的单井处理方案,主要包括:(1)、油藏地质特点的再认识:应用油藏描述的软件对准备进行处理的油藏的最新资料进行重新描述,建立起油藏经过注水开发的地质模式。,堵水、调剖的常用方法,(2)、油藏开发动态的综合分析:用数值模拟对开采历程进行综合分析和历史拟合,提出挖掘潜力的方向。,堵水、调剖的常用方法,(3)、堵水、调剖和区块整体处理方案优化:确定优化过的注水井调剖,以及相应的油井堵水部署及注、压、喷、抽综合治理的整体方案。(4)、化学剂的筛选及作用机理的分析:根据油藏的特点筛选出相适应的化学剂。,堵水、调
9、剖的常用方法,(5)、注入工艺技术优化:制定不同的注入工艺方案,优选最佳方案,其中包括注入压力、排量、处理半径、关井措施、开井措施等。(6)、动态监测和效果分析:对处理油井区块进行产油和吸水剖面测试、产出液体的计量分析及周围井区油水井动态反映的观测等。当一次堵水无效或效果不大时,可连续进行封堵。,油水井堵水与调剖技术,堵水与调剖分类和作用堵水、调剖的常用方法化学堵水机械堵水资料录取,化学堵水,化学堵水剂的工艺原理1)、沉淀型无机盐类堵水、调剖化学剂 常用于油田的沉淀型无机盐类堵水、调剖化学剂有双液法水玻璃氯化钙堵水剂,即用清水或油作隔离液将水玻璃、隔离液和氯化钙依次注入地层。随着注入液体往外推
10、移,隔离液所形成的隔离环厚度越来越小,直至失去隔离作用,使两种液体相遇而产生沉淀物,达到堵水的目的。,化学堵水,基本配方:A液:20水玻璃0.3部分水解聚丙烯酰胺 B液:10-15氯化钙 AB11(体积比),化学堵水,单液法水玻璃氯化钙堵水技术:在地面将两种注入液体(水玻璃和氯化钙)配制成一种液体向油层注入,但为了减缓反应速度实现单液法注入,先使氯化钙与碱反应变为氢氧化钙,然后再与水玻璃缓慢作用,形成沉淀,其凝胶时间可达0.5-3h,便于施工注入,主要反应生成物为凝胶状弹性固体,可有效地封堵出水层,化学堵水,典型配方:水玻璃有效含量为5-20、氯化钙(工业品)、氢氧化钠(工业品)、其余为水。各
11、组分用量比为:水玻璃氯化钙氢氧化钠水10.060.040.5。,化学堵水,除以上两种外,尚有氟硅酸水玻璃堵水剂。其主要化学反应原理为氟硅酸和水玻璃两种液体混合后经化学反应生成Na2SiF6弹性凝胶体,该胶体粘度高、强度大,可有效地封堵出水孔道。此外还有水玻璃硫酸亚铁调剖剂。,化学堵水,水玻璃硫酸亚铁作用机理与水玻璃氯化钙相似。其第一反应液为水玻璃,第二反应液为硫酸亚铁。它们相遇产生沉淀。,化学堵水,2)、聚合物冻胶类堵水、调剖化学剂 该类化学剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯睛、木质素磺酸盐和生物聚合物黄胞胶与各种交联剂反应所形成的冻胶,以及阳离子和复合离子型化学剂,它的作用机理主要是聚合物冻胶对出水、
12、吸水高渗透层或大孔道形成物理堵塞作用。,化学堵水,由于动力捕集作用和吸附作用,聚合物链上的反应基团与交联剂作用后形成网状结构,呈粘弹性的冻胶体,在孔隙介质中形成物理堵塞,阻碍水流通过;未被交联的分子及其极性基团,可蜷缩在孔道中被称之为孔隙空间动力捕集,也具有阻碍地层水流动的作用。同时分子链上的极性基团与岩石表面相吸附,提高了堵水效果,化学堵水,(1)、注水井调剖剂TP910 基本配方为:丙烯酰胺(AM):4-6;交联剂:;引发剂:0.008-0.02%;缓聚剂:0-0.005;缓冲剂:0-0.06。,化学堵水,反应原理为:单体AM、引发剂、交联剂及其它控制添加剂存在下,在地层温度作用下就地进行
13、交联。聚合反应产物粘度高、强度大、有体积膨胀性、可堵塞大孔道且对注入水有增粘作用,可改变流度比,改善驱油作用,化学堵水,(2)、FT213堵水调剖剂 堵水调剖机理:FT213堵水调剖剂为非选择性堵水材料,聚合物经与交联剂作用生成的树脂聚合物凝胶的复合体可通过吸附、动力捕集、物理堵塞等作用封堵地层孔隙或裂缝。,化学堵水,基本配方及主要性能:(a)、基本配方:聚合物:相对分子质量:(400-500)l04;阳离子浓度:5-10;阴离子浓度:10-15;有效含量,0.7-1。BY92交联剂:有效含量:。稳定剂:有效含量:。促凝剂:有效含量:0.01-0.05%。,化学堵水,(b)、主要性能技术指标:
14、、FT213适用井温范围:60-120的碳酸盐岩、砂岩地层。、堵水调剖液地面粘度小于50mPas,便于泵送及大剂量使用。,化学堵水,、凝胶时间可调,一般3-4d,凝胶粘度不小于(5-10)104mPas。、封堵效率不小于95。、吸附性、热稳定性、抗盐性、抗剪切性能好,化学堵水,(3)、化学反应原理 FT213堵水调剖剂的化学反应主要是在复合离子聚合物和交联剂之间进行。在一定的pH值和温度条件下发生化学反应后,线型结构的聚合物形成网状或体型结构凝胶,该凝胶可有效地封堵高渗透层,起到堵水或调整剖面的效果。化学反应分两步进行:即交联剂的分解反应;聚合物的交联反应。,化学堵水,3)、颗粒类堵水、调剖化
15、学剂 常用的有果壳、青石粉、石灰乳、膨润土、轻度交联的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇粉等。其中膨润土具有轻度体积膨胀性,聚丙烯酰胺和聚乙烯醇在岩石孔隙中吸水膨胀性好,可增加封堵效果,化学堵水,(1)、石灰乳复合堵剂 其化学反应原理为石灰粉与水结合后迅速反应,生成产物为Ca(OH)2胶体粒子的凝聚结构,在地层水中的CO2作用下,可继续发生如下反应:Ca(OH)2CO2 nH2O CaCO3+(n1)H2O,化学堵水,配方中加入水泥后,水硬性胶结材料和碳酸钙一起,进一步增强石灰浆的凝聚结构并使之成为凝固体,会对地层大孔道产生堵塞能力。,化学堵水,典型配方:石灰粒度为40-150m,含量为28;120油井水泥
16、含量为13;膨润土含量为3;石棉含量为2.5;蛭石含量为2.2;TZ1降失水剂含量为0.5;其余为水。,化学堵水,(2)、钠土双液法堵剂 封堵机理为:颗粒物理堵塞,当粘土颗粒大于地层孔径1/3时,在孔隙喉道可产生物理堵塞,减少水流通道。部分水解的聚丙烯酰胺的亲水基团与钠土颗粒表面的羟基形成絮凝体,封堵大孔道,称之为絮凝堵塞。吸附作用,HPAM通过氢键作用与粘土表面产生吸附粘膜,如多次处理则粘膜增厚可明显降低大孔道的渗透性。,化学堵水,4)、泡沫类堵水、调剖化学剂 根据成分的不同可分为二相或三相泡沫。三相泡沫的主要成分为发泡剂十二烷基磺酸钠(ALS)或烷基苯磺酸钠(ABS)及稳定剂梭甲基纤维素(
17、CMC)、膨润土、空气和水。利用ABS为发泡剂,CMC为稳定剂加膨润土形成三相泡沫。,化学堵水,三相组分混合后,稳定的泡沫流体在注水层中产生叠加的气液阻效应贾敏效应,改变吸水剖面。如用干水泥则反应后生成水泥石,泡沫水泥浆在高含水饱和带硬化封堵吸水大孔道或高渗吸水层段。二相泡沫不加入固体颗粒,其稳定性较差,化学堵水,5)、树脂类堵水、调剖化学剂 油田所用永久性堵水剂主要有脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、糠醇树脂、热缩性树脂等。其主要作用原理是各组分经化学反应形成树脂类堵塞物,在地层条件下固化不溶,造成对出水层的永久性封堵。,化学堵水,例如酚醛树脂,化学反应分两步进行,先将苯酚与甲醛在酸性或碱性条件
18、下制备羧甲基酚和多羟甲基酚混合物,以该混合物为原料,在酸性和有硬化催化剂存在的条件下进一步聚合成热固性树脂。,化学堵水,典型配方:水溶性羧甲基酚含量为50-70,硬化催化剂氯化铵(工业品)、草酸或盐酸。配方一:羟甲基酚草酸10.06(质量分数)配方二:羟甲基酚氯化按盐酸(20)10.0250.025属于该类化学剂的还有脲醛树脂堵水剂、松香皂堵水剂等,化学堵水,6)、微生物类堵水、调剖化学剂 根据目前的资料,各国用于堵水、调剖的微生物的菌株接种物类型有下列几类:(1)、葡聚糖球菌。(2)、硫酸盐还原菌。(3)、需氧和厌氧的充气污泥细菌。,化学堵水,(4)、生成生物聚合物的细菌,如肠膜明串珠菌。(
19、5)、生成表面活性物质,助表面活性物质的菌种。(6)、生成聚合物多糖和气体的菌种。,化学堵水,主要技术指标:、菌种耐温100,最佳生长温度60。、菌种耐矿化度100000mg/L(NaCl浓度)。、兼性厌氧与地层原生菌相容生长。、对20m2以下的岩心堵塞率大于90%。、有效期大于5个月。,化学堵水,应用范围:、井底温度小于70。、注入水矿化度小于100000mgL。、杀菌剂浓度400mgL以下,化学堵水,7)、其它类堵水、调剖化学剂(1)、氰凝堵水技术 化学反应原理:氰凝的主体成分加预聚体,为低聚的聚氨基甲酸酯。由过量的多异氰酸酯与端羟基聚醚反应制取。预聚体为低粘度液体,分子链两端含有活泼的异
20、酸基团NCO,遇水后在催化剂作用下发生化学反应。反应物再继续与水作用聚合,粘度逐渐增大而凝胶化,最后生成耐水的固结物,达到堵水的目的,化学堵水,(2)、有机硅堵水技术 化学反应原理:氯硅烷釜残液中含氯量大于40,遇水反应剧烈,不便于直接使用。采用醇解法将氯硅烷制成一种中间体RnSi(OR)4-n后,即可达到缓慢水解目的。反应最终产物为线型和体型结构物,可牢固吸附于砂岩表面并改变其表面性质,形成的憎水亲油膜,阻止水的流动而起到堵水作用。,化学堵水,典型配方:氯硅烷釜残液相对密度为1.11,含氯量为39-40,醇类为乙醇或多元醇。原料配比:釜残醇100(5-50)(质量分数)。主要性能:堵剂配制液
21、地面粘度小,凝固时间为5-60min,岩心抗折强度为1.84l05Pa,在16000mg/L矿化度水中使用无影响,堵塞效率大于80,化学堵水,(3)、活性稠油堵水技术 化学反应原理:活性稠油混合液泵入地层后,可与地层水形成油、水分散体,并改变岩石界面张力。体系中油滴使水的流动受阻产生贾敏效应可降低水相渗透率。,化学堵水,典型配方;原油(胶质、沥青质量含量大于50)粘度5001000mPas,活性剂AS(烷基磺酸钠)或ABS(烷基苯磺酸钠)。原料配比:原油活性剂10.005(质量分数)。,化学堵水,主要性能:配制液地面粘度小于100mPas,形成水分散体后最大粘度为1300mPas,封堵效率大于
22、60。,化学堵水,化学堵水施工工艺技术1)、施工工艺技术 油井堵水和注水井调剖的施工工艺必须注意做好下列几点:(1)、施工前应测得油井的产液剖面,根据油井、油田动态分析结果判断清楚主要出水、出油层段,封堵了目前出水层后的主要潜力出油层段。(2)、注水井施工前应测得吸水剖面,明确控制吸水的主要层段和增注主要层段。,化学堵水,(3)、注水井施工前测试指示曲线。(4)、优选施工管柱,对单层开采的油井可采用单管柱笼统挤注,对多层开采的油井,应下封隔器,对准目的层进行作业。对注水井一般不下封隔器控制压力注入,在必要时可下封隔器。(5)、按设计要求挤注堵剂或调剖剂,可采用强度高的堵剂进行封口,如用水泥、体
23、膨型堵剂等。,化学堵水,(6)、按设计要求关井。(7)、开井投产或投注,初期产液量或注入量不宜过大,逐渐恢复正常。(8)、按要求时间测得采油井产液剖面、注水井吸水剖面。(9)、取全、取准各项数据和资料,化学堵水,2)、注入设备和流程 堵水、调剖的注入设备和流程由单井施工,发展配套形成工业化规模的整体固定式。注入装置和流程主要包括:(1)、地面堵剂站和配套的堵水剂注入网络,利用注水井网和配水间进行大剂量注入。由地面注水泵、堵剂配制系统、储存下料系统、自动测量报警系统和流量计等部分组成,并通过相应流程和管线与配水间相联通。,化学堵水,(2)、以三缸活塞泵为主的地面泵站,集中注入堵剂。油田应用的地面
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