葡萄花层注水井酸处理增注技术研究.ppt
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1、1,葡萄花层注水井酸处理增注技术研究,大庆石油学院二四年十一月,2,问题的提出,注水压力高,20MPa(185口,占19.78%)注不进或注水量小、递减快(102口完不成配注,日欠注1257m3/d)常规酸化成功率低、效果不明显、有效期短,3,利用酸处理解堵工艺解决八厂葡萄花层注水井稳注增注问题,提高酸化的成功率和有效期,达到油田稳产、增产的目的。,项目研究目标,4,储层物性、钻完井史、测井解释、注水井动态等分析研究 储层伤害类型及后期堵塞情况的分析研究 以往注入水水质分析及损害机理研究 酸液添加剂评价筛选与酸液体系综合性能研究 岩心酸化流动模拟试验研究 优化酸化增注工艺参数,进行5口井的单井
2、工艺方案设计,现场施工指导 酸化处理后评估,合同开发研究内容:,5,分析认识葡萄花层注水井堵塞的类型及损害机理 优选适合葡萄花层注水井酸处理的低伤害酸液体系 优选适合葡萄花层注水井酸处理工艺方案和工艺参数 完成5口井的工艺设计 酸化有效率80%,平均有效期180天(注入水质达标),合同要求技术指标:,6,汇报提纲,一、葡萄花层注水井酸处理增注研究路线与技术思路二、酸化前储层评估研究三、葡萄花层注水井伤害机理研究及油层保护措施四、污水伤害机理研究五、酸液体系室内试验研究六、葡萄花油层酸渣伤害机理研究七、砂岩基质酸化工艺模拟试验研究八、注水井酸化工艺参数优化及单井施工设计九、现场施工及后评估十、结
3、论与建议,7,8,葡萄花层注水井酸化增注难点,低渗透油藏重复酸化技术 酸/岩反应速度快,酸液有效作用距离短,容易生成二次沉淀,要求酸液缓速(常规土酸酸化效果差)储层污染严重,无机堵塞和有机堵塞并存,对解堵液提出新的要求 低渗吸酸能力差,施工排量受限,对设备及酸化材料要求高 注污水污染深度大,解堵困难,易造成新的污染,9,针对葡萄花层注水井储层特征和酸化增注存在的技术难题,本次酸化工艺技术研究中采取以下对策:以室内试验、工艺模拟研究为基础,对酸前地质特征进行认真分析论证 对欠注层伤害机理和污水伤害机理进行研究,弄清欠注井伤害类型,采取相应措施有针对性地解堵 室内筛选、评价适合于储层特征的高效低伤
4、害酸液体系及添加剂,优选出低伤害、深穿透、有机缓速酸体系 通过岩心流动模拟试验研究工作液对储层的适应性及酸/岩反应二次伤害机理 对施工参数进行优化设计 优选最佳的酸化施工方案,进行单井优化设计 对先导酸化施工井进行后评估,为推广此项增注工艺提供可靠依据,葡萄花层注水井酸化对策,二、酸化前储层评估研究,11,八厂油田概况,徐家围子,升平,宋芳屯,永乐,肇州,探明:31909104t,动用:11239104t,地质储量,含油面积,探明:837.6Km2,动用:298.2Km2,油井:2212口累积产油:1424.3457104t 采出程度:12.67%采油速度:1.14%,水井:938口累计注水:
5、4513.6161104m3累计注采比:1.6566油田综合含水:47.96%,卫11区块,截止2003年10月,有油水井3150口,12,大庆油田采油八厂储藏类型构造背景下的岩性油藏。主要层位:葡萄花油层、杨大城子油层、扶余油层,主力油层为葡萄花油层 物性以中孔中低渗为主,平均19.8%,有效K52210-3m2之间,平均13.55510-3m2 葡萄花油层主要岩性为中细中粗砂岩,其次为含砾砂岩、砾状砂岩和粉砂岩。以岩屑质长石细砂岩和混合砂岩为主,砂岩中碎屑颗粒主要由石英、长石和岩屑组成。石英3034%,长石3642%,岩屑2230%。胶结物以泥质为主,平均10.49%。泥质胶结物中粘土矿物
6、及其相对含量为伊利石46.6%,高岭石16.7%,绿泥石8.1%,蒙皂石/伊利石混层4.3%,蒙皂石/绿泥石混层15.9%,蒙脱石8.4%,葡萄花层储层评估小结,13,油层温度64.471.0,平均地温梯度4.49/100m,属正常地温梯度 油层压力13.716.1MPa,压力系数1.001.14,平均压力系数1.07,属于正常地层压力 储层流体性质:地面原油密度0.8641t/m3,粘度为31.9mPaS,凝固点33.3,含蜡27.2%,含胶18.2%高压物性:地层原油密度0.8028t/m3,粘度5.9mPa.s,体积系数1.105,原始气油比25.1m3/t,原始饱和压力5.2MPa 地
7、层水:Cl-4587mg/L,总矿化度10527.111658.4mg/L,NaHCO3水型 储层敏感性:临界流速8.18m/d,中等偏弱速敏,中等偏强水敏,临界盐度8000ppm,强酸敏,中等碱敏。,葡萄花层储层评估小结(续),三、葡萄花层注水井伤害机理研究及油层保护措施,15,欠注层伤害机理研究及油层保护措施,中低孔、低渗透特性 欠注层酸化矿物特点 粘土矿物的潜在伤害 重复酸化对储层造成的伤害 不适当酸化液可能对储层造成的伤害 以往酸化、压裂措施可能对地层的潜在伤害,16,伤害储层酸化矿物特点,酸液进入地层后,与岩石发生一系列物理、化学作用,HCl主要与碳酸盐岩作用;HF与长石、粘土矿物、
8、钻井泥浆等发生反应。地层中含有大量的K+、Na+、SiO32-、Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+等,这些离子在适当的压力、温度、pH值等条件下,进一步结合形成沉淀,造成二次伤害。常规土酸酸化后易形成的沉淀主要有CaF2、MgF2、Na2SiF6、K2SiF6、Na3AlF6、K3AlF6、Si(OH)4、Al(OH)3、AlF3、SiF4、CaCO3等,在酸化工作液体系和工艺设计中应予以重点考虑。,17,重复酸化对储层造成的伤害,重复酸化因采用的酸液体系和添加剂不同,形成的二次沉淀物也不同,有一部分沉淀物不是土酸/有机土酸所能消除的,它们会形成永久性的伤害。为了消除或减小重复酸化已经形成
9、的伤害,必须对历次酸化采用的酸类型及浓度、添加剂类型及浓度、施工参数(压力、排量、用量)等作具体分析,弄清伤害的类型、程度,再采取相应的措施进行处理。,18,不适当酸化液可能对储层造成的伤害,酸液与储层流体的配伍性:储层原油与酸液的配伍性,主要防止酸渣的形成,特别是在有Fe3+、Fe2+、H+存在时,此问题更显突出;地层水与酸液的配伍性,避免HF直接与地层水接触 酸液与储层岩石的配伍性:酸液引起粘土矿物膨胀,主要针对Na蒙脱石和伊利石,添加高效粘土稳定剂酸岩反应及冲刷造成运移,主要考虑酸的作用强度和排量酸溶解含铁矿物,形成不溶物,主要针对绿泥石,防止Fe3+沉淀酸化后结垢,针对碳酸盐含量高储层
10、,应及时返排液堵及润湿性改变,添加表面活性剂,加强酸后返排,四、污水伤害机理研究,20,大庆油田油藏水驱注水水质指标及分析方法执行SY/T 5329-94碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法,21,宋芳屯油田注入水成分分析,注:离子浓度及矿化度单位为mg/l,22,注入水细菌分析,TGB:腐生菌 SRB:硫酸盐还原菌,23,宋一联外输污水站出口水的悬浮微粒激光粒度分析结果,检测样品为2003年9月宋一联外输污水站出口注入水 使用仪器为Coluter LS130 激光粒度分析仪 按照石油天然气行业标准SY/T 6131-1995进行检测,24,宋一联外输污水站出口水的悬浮微粒粒度分布图,96.9
11、%悬浮微粒的粒径大于2m,而分布在平均孔隙喉道半径1.73m以下的悬浮微粒仅占不到3%,最大孔隙喉道半径4.11m以下的悬浮微粒不到5%,25,宋一联外输污水站出口注入水对岩心伤害实验结果(65),目的:评价污水中固体悬浮物对储层岩心的伤害率试验仪器:岩心流动试验仪试验程序:3%NH4Cl4m地层水(或0.45m地层水)3%NH4Cl,注:K0-岩心;K1通污水样后岩心渗透率;D-通污水样后岩心伤害率。,26,27,目的:考察乳化油对储层岩心的伤害试验方法:采用人工模拟的含油污水进行实验,用3%NH4Cl+乳化剂+原油,在高速搅拌下,使原油乳化在盐水中,制成不同含量的含油盐水。试验过程:先用标
12、准盐水正向测岩心的基准渗透率,然后注入含油盐水,测不同注入量时的渗透率,再注标准盐水测岩心的渗透率,研究含油盐水对岩心的损害情况。,乳化油对葡萄花层岩心的伤害实验结果,注:K0-岩心原始渗透率;K1通乳化油后岩心渗透率 D-通乳化油后岩心伤害率。,28,一方面,高矿化度的NaHCO3型水,在地层温度场和压力场变化时,由于难溶的碳酸钙和碳酸镁及碳酸铁等溶解度低的物质的溶解度变化,势必会引起难溶物质的析出,产生无机垢。当注入水与地层水不配伍时,也会引起各种垢的沉积,造成渗流通道堵塞,渗透率下降。另一方面,随着地层的大量注水,近井地层温度场会由于冷水的不断注入而降低,由于原油的凝固点高,在井筒的递变
13、温度场中,原油中的石蜡等高凝固点的物质会逐渐在近井地带和井筒中析出,产生有机垢,造成渗透率下降,有机垢和无机垢的共同作用,加重地层阻塞,严重影响地层的吸水能力。油田注水开发经历了长期的注水,会对储层的渗透率产生一定影响。,地层流体的潜在伤害,29,试验目的:研究现场污水样对储层岩心的实际损害程度试验方法:在储层温度和压力下,挤入污水通过实际地层岩心,观察岩心渗透率的变化试验程序:3%NH4Cl污水3%NH4Cl,污水对葡萄花层岩心的伤害实验结果,30,五、酸液体系室内试验研究,32,目前国内外较成熟和常用的砂岩酸化液体系,常规土酸体系:12%HCl+3%HF自生土酸体系:HCl+NH4F或NH
14、4HF2HF氟硼酸酸化技术:HBF4+H2OH3O+BF4 BF4-+H2OBF3OH-+HF 有机酸/土酸体系:甲酸、乙酸、乙二酸、柠檬酸、HF复合酸体系:HCl、HF、HAC及HBF4浓缩酸体系:H3PO4、HCl、HF胶束酸体系:HCl、HF和胶束剂铝盐缓速酸:土酸中加入铝盐缓速剂,国外简称ALHF法互溶剂土酸:土酸加乙二醇单丁醚等互溶剂组成有机膦酸体系:膦酸络合物有5个H+可供反应,33,根据葡萄花层储层特性、敏感性及低渗注水井伤害因素分析,酸液应具备以下特征,能够解除钻井、完井等过程引起的地层堵塞 能够解除污水回注及增注过程造成的地层伤害 注污水地层损害较深,酸液体系应具备缓速、深穿
15、透功能 对金属设备、管串的腐蚀性小,保证施工安全 由于葡萄花层长石含量高、酸敏性矿物绿泥石含量高、重复酸化等原因,酸液体系中HF浓度必须适中,以使所优选的酸体系既能有效解堵,又能降低氟硅酸盐、氟铝酸盐及水化硅沉淀生成,避免酸化可能对储层造成的新的二次伤害,避免过度溶蚀地层而破坏地层骨架 各种酸化添加剂应耐酸、耐高温,在酸和高温条件下配伍性好,不分层、发生沉淀及性能改变 酸液体系的现场可操作性强,伤害低,价格/性能比合理,34,葡萄花层XRD全岩物相定量分析测试结果,葡萄花层粘土矿物相对含量分析测试结果,北京大学地质学系测试中心实验结果,35,不同酸液与砂岩地层矿物的静态反应,岩心溶解率:在一定
16、温度、时间内,测定岩心中盐酸和土酸可溶物所占的百分率。试验过程:将葡萄花油层的储层岩心粉碎、过筛、烘干,在岩心/酸液1g:20ml的条件下将酸液和岩心置于密闭容器中,在储层温度65下、恒温震荡水浴锅中充分反应,残酸液用已烘干、称重的定量滤纸滤出固体,求出岩心溶解率。试验所用岩心:肇29井(1499.01510.0m)、州2井(1459.81461.4m)、芳907井(1494.21502.6m)。,36,65下州2井岩心在不同浓度氢氟酸中的酸岩溶解率,37,38,65下肇29井岩心在不同浓度氢氟酸中的酸岩溶解率,65下芳907井岩心与常规土酸和低伤害酸的酸岩溶解率,39,40,酸液添加剂的评价
17、与筛选,酸化效果很大程度上依赖于所选用的添加剂,其研究、优选和现场应用受到国内外研究者普遍重视,对其品种和质量都提出了较高要求。酸用添加剂种类很多,应根据储层矿物成份,特别是一些容易造成二次伤害的粘土矿物、胶结物含量,原油组份以及储层温度等来综合考虑;除满足特定功能外,应考虑到各种添加剂之间、添加剂和酸液之间配伍性、协同效应,还应在储层条件下具有良好的配伍性,不应有粘稠物、悬浮物、沉淀物、油状物或颗粒等产生;添加剂的选择确定应以性能优良,使用浓度低,成本低,货源广、对人及环境无或少污染等进行全面考虑。,41,岩心溶解率实验、反应速率实验 目的层岩心粘土膨胀试验及粘土稳定剂优选:NP-02智能型
18、页岩膨胀仪 酸液腐蚀速度试验及酸化缓蚀剂确定:高温高压动态腐蚀试验仪 防乳、破乳实验及防乳破乳剂的筛选 铁离子稳定剂的稳定能力实验:AA、ICP 表、界面张力测定及酸液助排剂筛选:JYW-2OOA型自动界面张力仪 酸渣实验及抗酸渣剂的筛选 有机解堵剂评价筛选实验 酸液体系的综合性能试验,酸液体系室内试验研究:单项添加剂筛选评价,42,州2井岩心膨胀实验结果,43,常压、静态、65条件下的腐蚀速度实验结果,注:*腐蚀速度为三片N80钢片的平均试验结果,44,不同酸液的防乳、破乳率实验结果,45,在65下,不同铁离子稳定剂的稳定能力,46,低伤害酸液体系和助排剂FAC-10的降表面张力作用,47,
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