CY/GCS-1粉煤灰调剖剂的研制与应用

2010-09-29马道详纪善良

石油地质与工程 2010年6期

关键词：调剖剂耐温性助剂

马道详,强星,蒋莉,纪善良

(1.中国石化河南油田分公司第二采油厂2.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院)

CY/GCS-1粉煤灰调剖剂的研制与应用

马道详1,强星1,蒋莉2,纪善良1

(1.中国石化河南油田分公司第二采油厂2.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院)

通过粉煤灰原料筛选、配方优化、样品性能测试一系列环节,结合大量室内实验,研制出具有良好安全性、可泵性和封堵性的CY/GCS-1粉煤灰高温调剖剂。截至目前CY/GCS-1粉煤灰调剖剂在现场应用28井次,取得较好的调剖效果,而且开展粉煤灰调剖充分利用了75t/h燃煤锅炉粉煤灰资源,大大降低了调剖剂的成本,取得了降本增效的双重效果。

粉煤灰;调剖剂研制 ;应用效果

目前,河南油田共有热采井1500口,汽窜井达516口,占热采井的1/3,而且还有明显加剧的趋势。汽窜从原来的单向窜、单层窜发展到目前的层内向多井窜、双向窜、层间窜发展,汽窜井排水期明显增长(长达30～40天),因汽窜造成的热损失可达注入热能的40%～70%。由于热能的损失,汽窜井加热体积减小,周期产油量降低,油井吞吐效果变差,严重影响了河南油田稠油采收率的提高。因此,耐高温热采调剖体系完善以及油井汽窜治理已迫在眉睫。

随着稠油油田燃煤锅炉不断增加,特别是75t/h燃煤锅炉投入运行,每天可产生70～80t粉煤灰,因此开展粉煤灰调剖剂的研制,可充分利用这部分资源,变废为宝,可大幅降低调剖剂的成本。

1 耐高温粉煤灰调剖剂的研制[1-3]

1.1 调剖剂的研制原则

以粉煤灰等无机颗粒为主体,与添加剂复配组合,研制具有良好耐温性、封堵性和施工安全性的调剖剂。

1.2 粉煤灰调剖剂性能的要求

热采井调剖的主要目的是封堵高渗层或汽窜通道,改善吸汽剖面,提高注入蒸汽的波及体积,达到提高采收率的目的。在调剖剂研制过程中,要求调剖剂必须具有良好的耐温性和封堵性能。同时,为保证施工安全,确保调剖剂注入过程中不在井筒凝固,还需要一定的初凝时间。具体指标要求:①耐温性 ≥300℃;②封堵率 ≥95%;③初凝时间 ≥8小时。

1.3 粉煤灰调剖剂原料的筛选

通过对联合站清出的地层砂进行粒度分析,砂子粒径主要集中在105μm左右,结合地层孔喉半径等参数,在选择粉煤灰原料时,通过大量实验研究计算,将粉煤灰调剖剂的粒径确定在50μm以下,并根据不同油藏特点,适当调整粉煤灰粒度,从而确保粉煤灰调剖剂能顺利进入地层亏空大孔道,避免或减少对地层低渗透带造成污染,同时对封堵大孔道提供了一定的选择性。

1.4 主剂和助剂的配比优化

1.4.1 预设配方

经过大量的室内实验,按照耐温≥300℃、封堵率≥95% 、初凝时间 ≥8h,悬浮稳定性好和成本低廉易得的原则,预设了八组配比。粉煤灰含量25%～60%、助剂A含量:10%～45% 、其它助剂30%～35%(表1)。其中,助剂A主要起稠化作用,助剂B主要起增稠作用,助剂 C主要起悬浮稳定作用。

表1 粉煤灰调剖剂预设配方

1.4.2 初凝时间优化

实验按表2所设定各组分浓度测定了八个配方条件下的初凝时间。

表2 各预设配方的初凝时间

通过对比分析,初步选用3号配方作为粉煤灰调剖剂的基本配方,在此基础上对粉煤灰调剖剂的悬浮性、流动性、耐温性、配液浓度及密度、封堵率等指标进行优选测定,以确定粉煤灰调剖剂构成。

1.4.3 悬浮剂用量优选

试验在粉煤灰调剖剂浓度30%、温度35℃条件下,通过调整悬浮剂浓度来改变析水率,达到改善调剖液的可泵性能和封堵性能的目的。

从表3可以看出当悬浮剂浓度为溶液浓度的0.2%时调剖液析水率基本稳定,再提高悬浮剂浓度对降低析水率作用变小,因此优选悬浮剂浓度为0.2%。

表3 不同浓度悬浮剂粉煤灰调剖剂的析水率

1.5 调剖剂性能评价

1.5.1 流动性

流动性即可泵性,在悬浮剂浓度一定的情况下,用旋转粘度计测定不同浓度粉煤灰调剖剂溶液的粘度。见表4。

表4 不同浓度粉煤灰调剖剂溶液的粘度(温度35℃)

通过对比分析看出浓度在小于或等于40%粉煤灰调剖剂溶液的粘度较低,流动性(可泵性)好,可满足调剖施工的要求。

1.5.2 粉煤灰调剖剂耐温性

对已确定的粉煤灰调剖剂进行耐温实验,要求调剖剂在300℃条件下失重率小于或等于5%。

测试方法:称取100g粉煤灰调剖剂放入马釜炉内,在300℃条件下烘烤至恒重,称重,计算失重率。实验测得该粉煤灰调剖剂失重率为0.45%,耐温性能好。

1.5.3 粉煤灰调剖剂溶液的密度

对确定配方的粉煤灰调剖剂配制不同浓度的溶液,测定其密度。见表5。

表5 不同浓度粉煤灰调剖剂溶液的密度

当密度在1.20左右时,调剖剂具有良好的可泵性,有利于现场施工,可以看出浓度在25%～40%的粉煤灰调剖剂溶液的密度较为合适。

1.5.4 粒度分布测试

通过对确定的调剖剂样品粒度分布测试分析,其测试结果与之前的试验结果相符,实验最终测得粒度中值为33.47μm。

1.5.5 稠化实验

参照 GB10238-1998的规定,当稠度达到30 BC为初凝。实验最终测得在80℃、6MPa下8小时稠度为10BC,满足初凝时间大于或等于8小时的要求,具有良好的施工安全性。

1.5.6 粉煤灰调剖剂的封堵率

通过对粉煤灰调剖剂封堵率测试的室内实验可以看出:粉煤灰调剖剂在室内实验中平均封堵率达到99.957%,具有较高的封堵率。见表6。

表6 粉煤灰调剖剂封堵率测试表

2 现场应用效果

截止到2010年6月,CY/GCS-1粉煤灰调剖剂现场应用28井次,工艺成功率100%,调剖前共有汽窜通道69条,其中11条因组合注汽无法评价外,有效封堵汽窜通道36条,汽窜减弱14条,未能封堵8条,现场封堵率86%,累计增油3909t,平均井组周期增油139.6t,周期油汽比上升0.02,大幅度提高了油层动用程度,见到了较好的增产效果。

典型井例:井楼油田L963井于2009年6月3日调剖,井组累计周期增油250t,油汽比提高 0.06,该井调剖后表现出以下三个特点:

(1)吸汽剖面得到了改善,油层吸汽能力增强。井口平均注入压力由4.9MPa上升至5.5MPa,说明动用厚度增大了,有新层开始吸汽。见图1。