挤注防垢技术的现场应用

2010-11-02闫方平

中国石油大学胜利学院学报 2010年4期

关键词：防垢胜利油田工作液

闫方平

(承德石油高等专科学校石油工程系,河北承德067000)

挤注防垢技术的现场应用

闫方平

(承德石油高等专科学校石油工程系,河北承德067000)

我国东部老油田在注水开发后期的结垢现象较为严重。以往频繁的酸化及检泵作业对地层、油套管和地面设施造成伤害,使用挤注防垢技术是一种新的尝试。描述防垢剂挤注技术的挤注方案设计及现场应用。在胜利油田和江苏油田的3个目标区块的现场试验表明:井下挤注防垢技术是一种可行的现场施工工艺,操作简单,适用范围广,可用于高温、高钙、低孔低渗的地层条件;从源头防垢,有效期长,可显著提高油田的经济效益。

结垢;碳酸钙;防垢剂;挤注工艺;现场应用

油田进入中后期开发后,含水率逐渐升高,各种提高采收率技术的普遍应用造成油藏环境及采出系统中的结垢问题日益严重。结垢往往造成地层、生产管线或设备堵塞,降低油井产能,增加生产成本[1]。目前国内应用较多的油井结垢处理技术主要是酸洗除垢和投加化学防垢剂防垢,国外应用较多的主要是井下挤注液体防垢剂[2-4],与注入法和投放固体防垢块法相比,不仅可以防治井筒和管线设备上的结垢,还可以防治近井地层内的结垢,有效期长。笔者结合国外应用井下挤注防垢技术取得的良好效果及国内防垢剂常规投放方法的不足,对井下挤注防垢技术在胜利油田和江苏油田的应用进行研究。

1 油田概况

1.1 胜利油田纯梁采油厂

纯梁油田樊41块位于高青大断层下降盘,胜利油田的西南部,1997年实施注水开发。随着生产时间的延长,区块平面、层间、层内矛盾日益突出,综合含水率明显上升,结垢现象日益明显。炮眼处及射孔井段向上一段距离处结垢最严重,3～6个月垢厚度就达2～5 mm,其原始地层水和注入水成分见表1。从表1中可见其水质的矿化度很高,Ca2+浓度大,易结垢。垢样结果分析表明其成分主要是碳酸钙。

表1 樊41块原始地层水和注入水成分mg·L-1

1.2 胜利油田牛庄采油厂

牛25-C砂体储层低孔低渗,非均质严重,温度高(123℃左右)。随着油井含水率的上升,结垢问题日益严重。抽油杆及泵筒内结垢的井数大幅度增加,油层部位套管及近井地带也出现结垢问题,结垢周期大幅度缩短,尤其是含水率高的井。通过垢样分析(表2)可知,其所结垢主要为碳酸钙垢。针对牛25-C砂体结垢堵塞问题,油田进行酸化除垢,由于对油井进行频繁的酸化及检泵作业,严重伤害了油层套管和地层,且不能从根本上解决结垢问题,严重影响了砂体的开发效果和经济效益。

表2 牛25-C砂体原始地层水与注入水成分mg·L-1

1.3 江苏油田

江苏油田韦2断块位于苏北盆地高邮凹陷西部,采用注采同步的方式,在采油井投产的同时注水井投注。全油藏有54口井,其中采油井39口、注水井15口,分两套井网开发。随着含水率的不断升高,一些油井出现较为严重的结垢现象。从表3中可见,该水垢总矿化度高,Ca2+浓度大,易结垢。根据垢样分析可知,其主要成分为碳酸钙,近年来陆续发现地面管线开始结垢。

表3 江苏油田地层水和注入水成分mg·L-1

2 挤注方案设计

井下挤注防垢技术的关键在于防垢剂的优选。挤注用防垢剂的选用条件:与地层岩石、流体及其他所用化学药剂相配伍;防垢效率高且最低有效防垢浓度(MIC)低;低浓度下易于准确检测;在地层条件下可长期稳定存在;在地层岩石中有较大的吸附量和适中的解吸附速率。通过防垢剂与地层水的配伍性试验、防垢效果及MIC试验、吸附解吸性能与挤注寿命试验等对防垢剂进行优选[5],优选出适用于胜利油田和江苏油田井下挤注用的防垢剂SA13。

2.1 挤注工艺

挤注防垢技术所用的工作液主要包括前置液、防垢液和后置液。常规挤注处理工艺为:(1)前置液,一般为配有多种处理剂的盐水溶液,用以调节油井附近地层的大量盐水和防止黏土膨胀分散引起地层伤害;(2)防垢液,由盐水和防垢剂配制而成,可以先高浓度后低浓度注入;(3)后置液,一般是用清水或采出污水,将防垢液顶替到地层设计深度,提高防垢剂在地层中的滞留量;(4)关井12～48 h,让防垢剂在地层中产生吸附和沉淀效果,保留在地层内; (5)效果监测,开井恢复生产后,防垢剂慢慢释放返排到产出液中起到防止结垢的目的,定时监测产出液中防垢剂的浓度,当其降到MIC值时需要进行下一次挤注作业。

2.2 挤注参数的确定

挤注参数的设计主要包括前置液、防垢液和后置液的体积及防垢液的浓度和挤注深度的确定。各种工作液的挤注体积须根据被处理地层的厚度、孔隙度及处理半径等进行计算,计算方法为:

式中,V为工作液所需的挤注体积,m3;kn为工作液的消耗系数,经验值,一般取1.5～3.0;r2为前一种工作液被挤入地层的半径,m;r1为后一种工作液被挤入地层的半径,m;h为被处理地层的厚度,m;φ为被处理地层的平均孔隙度;Sor为被处理地层的剩余油饱和度,%。

3 现场试验

3.1 胜利油田纯梁采油厂

自2006年6月以来相继对樊41块进行了6口井的挤注防垢作业。两口施工较早的井作业后防垢剂的返排浓度监测结果如图1和2所示。从图中可以看出,施工1 a多来,目前防垢剂返出浓度仍在60 mg/L左右,远高于其MIC值,表明防垢剂仍然有效,同时也证明了防垢剂能够吸附在地层中,并且能够缓慢释放,该技术具有长期防垢的作用。

图1 樊41-A井防垢剂返出浓度曲线

图2 樊41-B井防垢剂返出浓度曲线

3.2 牛庄油田

对牛25-A井进行了挤注防垢作业,恢复生产后,产液量由施工前的7.1 m3/d上升到施工后的9.5 m3/d,动液面由施工前的690.9 m上升到施工后的2 197.5 m,说明防垢剂有一定的酸化解堵作用,不会造成储层伤害。恢复生产后产出液中的防垢剂返排浓度见图3。从返排曲线可以看出,最初防垢剂返排浓度波动较大,后面趋于平稳。目前防垢剂返出浓度保持在60 mg/L左右,远远高于其MIC值,表明防垢剂仍然有效。施工近1 a来,有效地抑制了结垢的产生,延长了检泵周期,取得了良好的经济效益。

图3 牛25-A井防垢剂返出浓度曲线

3.3 江苏油田

2006年12月和2007年1月对江苏油田两口结垢较为严重的油井韦2-A和韦X-B进行了挤注防垢作业。两口井的防垢剂返排浓度监测结果如图4-5所示。从图中可以看出初始防垢剂返排浓度较高,这主要是由一些存留在地层孔隙中但未被地层吸附的防垢剂造成的,后面防垢剂返出浓度趋于平稳,主要来自被吸附的防垢剂的缓慢解吸。目前防垢剂返出浓度仍远高于其MIC值,表明防垢剂仍然有效。

挤注防垢剂前后油井产出液成分变化情况如表4-5所示。从表4可以看出,韦2-A井挤注防垢剂防垢50 d后测得的产出液中的Ca2+浓度较挤注前增加了2.7倍,Mg2+增加了0.45倍;从表5可以看出,韦X-B井挤注防垢剂防垢61 d后测得的产出液中的Ca2+浓度增加了5.9倍,Mg2+增加了2.9倍,防垢效果非常明显。