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延时可控热化学解堵技术研究与应用

2013-04-29杨雄

中国石油和化工标准与质量 2013年9期
关键词:热化学

【摘要】沈阳油田静35块浅层高凝油油藏埋藏深度较浅,平均埋深1200米,地层温度43度;该区原油凝固点37℃,析蜡温度42℃。由于地温仅高于析蜡温度1度,造成地层特别时近井地带蜡堵严重。针对这种情况,采用了热化学解堵技术,通过室内试验研究了热化学解堵剂配方并通过现场试验完善,该配方能控制引发时间,实现延迟反应。在静35块的应用用取得了明显的增产效果

【关键词】高凝油 热化学 解堵

在油气田生产过程中,由于地温低常常使得井筒周围地层结蜡,造成地层渗透率降低,开采难度增大。现场结合实际,曾采用注蒸汽、热洗、电加热等来解决这方面的问题。这些方法相比化学热存在诸多不足。目前常用的化学生热体系为亚硝酸盐与氯化铵生热体系,该体系,在酸催化条件下反应产生大量的热和气体,在现场应用较多。

其化学反应方程式为:

在实际生产施工中,使用盐酸、草酸等作为催化剂。这些催化剂按一定重量比与反应体系混合后,一般很快引起反应,虽然能达到预期目的,但是却会发生在施工过程中反应情况,给施工带来极大的安全隐患。

1 静35块简况

沈阳油田为全国最大高凝油生产基地,原油凝固点最高为67℃,最低为37℃,在常温下即成固态。静35块油层埋藏深度较浅,平均埋深1200米,地层温度43度;该区原油凝固点37℃,析蜡温度42℃。由于地温仅高于析蜡温度1度,造成地层特别时近井地带蜡堵严重,新井投产后原油递减快,没有稳产区。当采用侧钻等措施,解除井筒周围3~5米蜡堵,原油产量便得以恢复。但是由于其他措施一般施工成本较高,所以针对静35块的地质特性开展了热化学浅层高凝油增产研究和应用,并取得了较好效果。

图2 室温下不同搅拌速度-反应时间曲线

该配方使用有机无机两相界面反应来控制体系的引发时间,所以,两相的分散程度对体系引发时间影响很大。从图二可以看出,当溶液静止时,大约11小时可以反应,逐渐提高搅拌速度至800转/分,引发时间会迅速缩短1小时左右。当进一步提高搅拌速度,引发时间变化较小。

我们采取变化最大的200转/分作为以下实验的基本搅拌速度。

2.2.2 碳酸氢钠浓度的影响

改变碳酸氢钠的浓度,引发时间如图三。从下图可以看出,当碳酸氢钠浓度为0时,只需几分钟,反应就会发生,和加普通酸催化效果一样;当浓度达到2.5%以上时,反应时间受浓度影响基本不变。我们采取2.1%的浓度为施工浓度。

图3 碳酸氢钠浓度-反应时间曲线图

2.2.3 其他因素影响

(1)温度的影响:当温度升高时,溶液分子间运动加剧,该反应也会加剧,整个体系的引发时间会缩短,但是由于该体系采用两相溶液,所以温度影响较小。

(2)PH值的影响:氯化铵-亚硝酸钠溶液受酸碱度影响较大,但是地层水PH值在6~8之间变化,从实验可知,当PH>5时,对体系引发时间不会有影响,所以,地层水的PH不会有影响。

图4 时间-温度曲线图

我们使用催化剂浓度2.1%,室温下200转/分搅拌速度时,测得以下曲线,如图四。从图中可以看出,在前175分钟时,温度上升非常缓慢,仅从25℃升高至30℃;从175至180分钟时,温度上升速度明显加快,5分钟时间从30℃升高到60℃,并伴随气体产生;当温度达到60℃时,停止搅拌,反应迅速剧烈,伴随大量气体生成,在敞开容器中温度迅速升高至105℃以上,持续剧烈反应约5分钟后,反应放缓,温度逐渐降低。

结合第一口井施工经验,我们取催化剂B7%含量。

做施工前100kg试验,药液在第72分钟开始反应。

2011年8月对静35块33-31井进行油管注药剂热化学解堵施工,施工井段1608.1~1677.0米,共16.3米/4层,该井原油含胶质沥青质28.5%,含蜡量36.3%,地温47度。

施工时水泥车压力与时间曲线如图6:

结合施工情况分析:前10分钟为正替时压力5MPa,然后开始开始挤注,压力从12MPa逐步上升至103分钟的18.5MPa。在顶替水时,压力迅速上升至顶替完的23MPa,应为药液在地层开始反应。

施工后5小时开始放压,放压80分钟。作业下杆投产。3.3 产量对比

静35-30-32井,施工前日产液2.2吨,日产液1.0吨,施工后初期(两周)平均日产液2.9吨,日产油1.5吨。目前(截至2011年9月18日)平均日产液3.4吨,平均日产油2.1吨。增油率达110%。

静35-33-31井,施工前日产液2.2吨,日产油1.4吨,施工后(截至2011-9-18)平均日产液4.7吨,平均日产油3吨。增油率达114%。

图8 静35-33-31井施工时间压力曲线图

4 结果及讨论

(1)该配方解决了热化学施工无法控制引发时间的问题。

(2)理论计算,该配方每方溶液产生热量1.2×107千焦,产生气体80方。在试验室敞开容器中,原配方敞开容器中,反应最高温度可达107℃。新配方反应最高温度可达117℃。

(3)该配方只对蜡堵或同类有机质地层堵塞起作用。

参考文献

[1] 蒋晓明.气井热化学解堵技术,断块油气田,石油工业出版社,2004年3月,11(2):84~85

[2] 杨建华.热化学油层戒毒技术的研究与应用,新疆石油科技,2003年3月,2(13):22~24[3] 马英建.油井热化学解堵技术的应用,油田节能,2000年,3:48,60~61

作者简介

杨雄,2004年毕业于西南石油大学应用化学专业,长江大学石油与天然气开采专业研究生在读,目前主要从事三次采油。

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