旅大10-1油田A5井解堵工艺研究

赵迎秋,靳晓霞 (中海油天津化工研究设计院,天津 300131)

吴威,吴博 (中海油能源发展采油技术服务公司,天津 300452)

旅大10-1油田A5井解堵工艺研究

赵迎秋,靳晓霞 (中海油天津化工研究设计院,天津 300131)

吴威,吴博 (中海油能源发展采油技术服务公司,天津 300452)

旅大10-1油田A5井聚合物堵塞日益严重,通过多种化学分析方法对现场堵塞垢样进行了组分分析,并针对堵塞物特点开发了一种新型复合解堵工艺;通过对复合解堵工艺的垢样溶蚀试验评价和解堵物模试验评价表明,复合解堵工艺能够有效地降解注聚井堵塞物、恢复地层渗透率和吸水性能。对A5井进行了现场解堵试验,解堵后目标地层吸液量由502m3/d上升至800m3/d,取得了良好的解堵效果。

注聚井;解堵;吸水性能;旅大10-1油田

A5井位于旅大10-1油田构造高部位,于2005年1月28日投产,2007年6月22日Ⅱ油组开始注聚,注聚后压力迅速上升,地层堵塞严重,随后进行的多次酸化解堵效果亦不明显,需对A5井进行有效的解堵作业,以降低注入压力,提高日注入量。研究针对A5井的堵塞特点开发了一种复合解堵工艺并对其解堵性能进行了试验评价。

图1 旅大10-1油田A5井垢样

1 堵塞原因分析

从旅大10-1油田A5井连续油管冲洗下来的筛管堵塞物切面及外观 (见图1)可以看出,垢样为黑色、致密、胶结状有机物包裹黏土颗粒的复杂结构,有一定的弹性。采用化学定量分析、XRD、XRF、ICP等分析方法对垢样组分进行了分析,分析结果见表1。

表1_旅大10-1油田A5井筛管堵塞物成分分析

由表1可以看出,堵塞物主要由油污、有机物、无机物等组成,其中油污质量分数占19.6%,有机物占40.3%,碳酸钙、无机黏土矿物以及腐蚀产物占40.1%,可见A5井堵塞物主要是聚合物包覆了黏土、机械杂质、污油、无机垢、铁腐蚀产物等形成的复合垢。由于旅大10-1油田储层黏土矿物以高岭石和蒙脱石为主,质量分数平均为71%和25%,蒙脱石质量分数高且易吸附水和羟基,从而导致聚合物大分子与地层易产生氢键吸附,这是注聚井堵塞的最根本原因。同时,配聚水或地层水中高含量金属离子会造成聚合物分子与高价金属离子发生分子内或分子间交联并形成局部网状结构造成堵塞。另外,近井地带地层渗出的油污与聚合物和黏土杂质互相参杂也会堵塞地层孔隙[3]。

2 解堵工艺研究

针对堵塞物为交联聚合物包裹油污和无机杂质的复杂堵塞物,采用先氧化解堵以解除包裹在外的聚合物等有机物堵塞;再酸化解堵以解除无机物堵塞的复合解堵工艺,其中的氧化解堵为一种安全、高效的加有强负极性延展助剂的活性羟基型氧化解堵剂,酸化解堵为一种改性的多氢酸,氧化与酸化共同作用以达到彻底解除堵塞物的目的。

2.1 复合解堵工艺溶蚀效果评价

将复合解堵工艺与常用的几种解堵工艺进行垢样溶蚀试验对比评价,结果见表2。

由表2可见,氧化解堵、酸化解堵和二氧化氯解堵均不能有效解除A5井的注聚堵塞。由于堵塞物中聚合物大分子卷曲交联,无法提供足够的反应活性点与氧化剂反应,导致普通氧化效果不佳;而无机物被包裹在聚合物大分子中,也极大影响了普通酸化的解堵效果。而新型复合解堵工艺中加入的强负极性延展助剂成分能使得堵塞物中卷曲交联的聚合物大分子重新伸展,为分子链氧化降解反应提供充足的反应活性点,从而有效增强了氧化解堵剂的氧化降解效果;随后注入的酸化液能与被剥离有机聚合物后剩下的无机杂质充分接触反应以消除无机物堵塞。氧化解堵与酸化解堵充分配合,达到彻底消除注聚井堵塞的目的。

表2 复合解堵工艺与其他解堵工艺效果对比

2.2 解堵时间优化

选择不同反应时间对堵塞垢样进行溶蚀试验,以确定最佳解堵时间。

从图2可以看出,垢样溶蚀率随复合氧化解堵时间的增加而提高;当反应时间达到24h时,垢样溶蚀率达到最大;,当超过24h后,再延长解堵剂作用时间对提高垢样溶蚀率已没有多大效果。由此可知,复合氧化解堵最佳作用时间为24h。

图2 复合氧化解堵有机物溶蚀率与反应时间的关系曲线

2.3 岩心驱替试验

采用动态岩心驱替试验仪,对复合解堵工艺进行了物模试验评价,试验过程为先注入一定体积的质量分数为2%的KCl溶液至压力稳定后测定岩心原始渗透率;再注入一定体积的2000mg/L的聚合物溶液并测定聚合物堵塞后的岩心渗透率;再采用复合解堵工艺解堵并反应24h;最后测定解堵后岩心渗透率,结果见表3。

表3 旅大10-1油田氧化解堵体系的岩心驱替试验结果

从图3可以看出,模拟堵塞岩心经复合解堵工艺作用后,解堵率达100%以上,复合解堵工艺解堵效果良好。

图3 旅大10-1油田复合解堵工艺岩心驱替试验曲线

3 现场应用效果

根据旅大10-1油田A5井的储层特征、实际堵塞情况及复合解堵液体系化学性质等确定了施工参数、规模及施工程序。施工程序为:正挤酸化液12m3,双液法正挤氧化剂90m3,关井24h,正挤酸化液30m3,正挤顶替液(水)30m3。施工中采用的双液法正挤氧化剂即氧化剂与激活剂分开注入,只有在井口以下二者接触才缓慢生成强氧化性的活性自由基引发丙烯酰胺聚合物的α裂解和β裂解反应使聚合物骨架断裂起到解堵功效。这样既可以最大限度保持活性羟基的活性和浓度从而达到更好的解堵效果,同时还极大地提高了氧化解堵工艺的安全性。2011年12月采用复合解堵工艺对旅大10-1油田A5井进行了现场解堵试验,施工工艺曲线见图4,解堵后的注入曲线见图5。

图4 旅大10-1油田A5井复合解堵施工工艺曲线

由图4可知,解堵作业前该井泵注压力为12.5MPa左右,排量为0.24m3/min;解堵作业后该井泵注压力降为9.7MPa左右,排量升至0.94m3/min,解堵完时地层视吸水指数提高近400%,解堵效果显著。

由图5可知,A5井恢复注聚后注入压力12.5MPa降为11.5MPa,而日注入量则由502m3上升为800m3,解堵效果显著。

4 结论

1)采用化学定量分析、XRD、XRF、ICP等分析方法对旅大10-1油田A5井现场垢样进行了组分分析,从分析结果可看出堵塞物主要由油污、有机物、无机物等组成,其中油污质量分数占19.6%,有机物质量分数占40.3%,碳酸钙、无机黏土矿物以及腐蚀产物质量分数占40.1%,A5井堵塞物主要是聚合物包覆了黏土、机械杂质、污油、无机垢、铁腐蚀产物等形成的复合垢。

图5 旅大10-1油田A5井复合解堵施工后生产曲线

2)垢样溶蚀试验表明,复合解堵工艺比单独氧化解堵和酸化解堵有更好的解堵效果,在相同时间内复合解堵法的有机物溶蚀率达到74.7%,无机物溶蚀率达到94.3%,总溶蚀率达到81.8%;岩心驱替试验表明,复合解堵工艺对模拟堵塞岩心解堵率达100%以上。

3)采用复合解堵工艺对旅大10-1油田A5井进行了现场解堵试验,解堵前该井泵注压力为12.5MPa左右,排量为0.24m3/min;解堵后该井泵注压力降为9.7MPa左右,排量升至0.94m3/min,恢复注聚后,该井日注入量由502m3上升至800m3,解堵效果显著。

[1]唐洪明,黎菁,刘鹏,等.旅大10-1油田含聚污水与清水配伍性研究[J].石油与天然气化工,2011,40(4):401.

[2]隆锋,仲强,张云宝,等.旅大10-1油田化学驱物理模拟研究[J].海洋石油,2007,27(1):36～39.

[3]张浩,龚舒哲.注聚合物井堵塞因素分析[J].大庆师范学院学报,2005,25(4):16～18.

[编辑]帅群

TE357

A

1000-9752(2014)02-0139-04

2013-11-02

赵迎秋(1981-),男,2003年大学毕业,硕士,工程师,现主要从事油田化学领域的研究工作。