低产低效井驱油增产技术研究 毕业论文.doc

- 0 摘要：该项目的研究目的是开发研制高效驱油剂，通过有机溶剂，无机化 合物以及表面活性剂的协同作用，提高油井远井地带渗透率，提高原油日 产量，降低生产成本，进而提高经济效益。按照规定的内容及进度，课题 组开展了一系列理论研究与室内试验工作，并根据特定区块的地质状况及 油藏特点，研究开发出了驱油剂配方体系，同时并对其性能进行了评价。 该项目具有良好的应用前景，与其它酸化手段相比，可避免近井眼的地层 过度酸化，而又达到深部酸化的目的，同时能够剥蚀残余油。该驱油剂的 配制和施工工艺简单，便于推广，相信会有广阔的市场前景 关键词：驱油剂，协同作用，渗透率，驱油剂配方体系，驱油剂性能评价 - 1 目 录 一、 前言3 二、正文 1、研究内容及关键技术4 1.1 研究内容 4 1.1.1 驱油剂液的研制4 1.2 驱油剂性能评价 6 1.2.1 钢片腐蚀实验 6 1.2.2 与岩石反应 6 1.2.2.1 静态实验6 1.2.2.2 在填砂管中的损耗速度7 1.2.2.3 填砂管中的反应特性9 1.2.2.4 驱油剂动态流动实验 11 1.2.2.5 驱油剂的穿透性能11 1.2.2.6 驱油剂体系低伤害性能 12 1.2.2.7 静态洗油效果实验 13 1.2.2.8 驱油剂辅助 200热水驱提高驱油效率岩心流动试验13 1.2.2.9 防膨剂性能评价 14 1.2.2.10 耐温性测定 15 1.2.2.11 对采出液脱水性能影响 15 2. 驱油剂技术现场应用 16 2.1 选井条件： 16 2.2 现场施工工艺 16 三、结论 1. 取得的结论和认识16 2. 未来发展方向17 参考文献18 致谢19 - 2 前言 *油田位于西部凹陷西斜坡南部,从下往上发育古潜山,高升,杜家台,莲花,大凌河,热 河台,兴隆台,于楼,东营,馆陶十套油气层。 1980 年*油田正式投入开发，其资源有稀油，稠油，高凝油和天然气。经过 20 多 年的勘探开发，其主力区块已进入递减阶段，油气生产呈现双高一低的特点。即采出 程度高，含水高，产量低。但同时又存在一批难采储量难以动用或采出程度并不高。 这批储量一般存在低渗、高凝、特稠、低阻、隐蔽、分散的特点。动用起来难度更大， 投资更多，风险更高。要较好地勘探、开发这批难采储量，就需要掌握多学科专业知 识，基本素质更高的综合型人才，收集、研究多学科的资料和信息，应用更多的新工 艺，新技术来完成。 - 3 低产低效井驱油增产技术研究 在油井生产过程中，由于固体颗粒和胶体物质不断向油井运移，造成近井地带渗 透率下降，原油日产量降低，生产成本增大。该项目的研究目的是开发研制高效驱油 剂，通过有机溶剂，无机化合物以及表面活性剂的协同作用，提高油井远井地带渗透 率，提高原油日产量，降低生产成本，进而提高经济效益。 该项目研发的技术思路是开发一种驱油剂体系，将驱油剂带入地层深部与堵塞物 和砂岩颗粒进行反应，以达到提高远井地带渗透率的目的，同时能够乳化稠油，将地 层由油润湿，变成水润湿，剥蚀残余油，最终达到提高原油采收率的目的。 该驱油剂能在很高的温度下不破乳，在蒸汽或泵压的驱动下，会增大酸化作用距 离，达到深部酸化的目的。该驱油剂体系是把常规酸与有机溶剂、表面活性剂以及助 表面活性剂混合在一起形成一种均匀、透明的体系，具有很高的稳定性。在驱油剂体 系中，油/水界面张力往往达到超低（通常原油和水之间的界面张力为 50mn/m，驱油剂 其界面张力可以降低到 10-4到 10-5mn/m 的数值） ，粘度很低，容易泵入，同时由于形成 的油外相微乳液降低了氢离子的释放速度，酸被逐渐释放出来，可运移到远离井眼的 位置，以达到较大范围的酸化效果。该项目的关键技术是开发一种高效的驱油剂。 1、研究内容及关键技术 1.1 研究内容 1.1.1 驱油剂液的研制 驱油剂体系由油相（柴油或混苯） 、水相（土酸 68%盐酸+1.52.5%氢氟酸） 、表 面活性剂和助表面活性剂组成，在室内大量实验研究的基础上，采用正交设计实验法 确定最终配方。正交表为 l9（3 4） ，正交因素、水平如表 1 所示。 - 4 表1 驱油剂正交实验因素水平表 因素 代码 名称 水平1 水平2 水平3 a 土酸，% 40 45 50 b 防膨剂，% 2 3 4 c 表面活性剂，% a0.1 a0.2 a0.3 d 助剂，% 1 1.5 2 其中因素c采用活动水平，这样可以避免不合理的水平搭配，消除因素间交互作用， 保证实验效果。 采用室内动静态测试评价驱油剂性能，结果见表2。 表2 正交实验表 列号 测试号 a b c d 残渣分解率 % 1 1 1 1 1 406 2 1 2 2 2 472 3 1 3 3 3 508 4 2 1 2 3 663 5 2 2 3 1 927 6 2 3 1 2 774 7 3 1 3 2 763 8 3 2 1 1 725 9 3 3 2 3 659 i 1386 1832 1905 1992 ii 236 4 2124 1794 2009 iii 214 7 1941 2198 1896 i/3 46 2 611 634 664 ii/3 78 8 708 598 670 iii/3 71 6 647 733 632 极差 32 6 97 135 38 总和：=589 总平均： u=655 - 5 由上表,结果可知：因素a3个水平对应数据的平均值分别为 462、788、716，说明水平a 2较a 3、a 1较好。类似地看出因素b 的水平b 2 较好， c3、 d3 较好。最后选出最优应用条件为a 2c3b2d3。 由极差分析可以看出，因素排名为acbd，因素a、c对残渣分解率指标影响较大。 通过对因素a、c进行的补充正交实验，最后得出驱油剂的基本组成：柴油（35.5%） 、 水相（45%） 、防膨剂（3%） 、表面活性剂（13.5%） 、助剂（3%） 。 1.2 驱油剂性能评价 1.2.1 钢片腐蚀实验 根据石油天然气行业标准sy5854的规定，采用静态挂片法分别测定2种酸液在80 时对n80钢片（5cm1cm0.3cm）的腐蚀速率，结果见表3 表3 土酸、驱油剂对钢片的腐蚀率 类型 钢片质量 3小时腐蚀的质量 （g） 腐蚀速率 （mg.cm- 2/h） 6小时腐蚀的质量 （g） 腐蚀速率 （mg.cm- 2/h） 土 酸 7.3132 0.1168 2.86 0.1981 2.43 驱油剂 7.2844 0.0638 1.56 0.1185 1.45 由表3可知，驱油剂对钢片的的腐蚀速度明显低于土酸，前者与后者相比3h腐蚀率 降低了454%，6h腐蚀率降低了402%。 1.2.2 与岩石反应 1.2.2.1 静态实验 分别用驱油剂和土酸70下浸泡岩芯块，分别于一定时间取出烘干、称重，计算 岩芯溶蚀率，结果如表4。 表4 土酸、驱油剂对岩石的溶蚀速率 - 6 30分 60分 90分 120分 150分 180分 土 酸 032 073 122 123 124 125溶蚀量 （g） 驱油剂 003 011 038 052 076 079 根据上表画出溶蚀量与时间的关系曲线如图1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 30分 60分 90分 120分 150分 180分 时 间 （ 分 ） 溶蚀 量（ 量） 土 酸 驱 油 剂 由图可见，与土酸相比，驱油剂对岩石的溶蚀速率较低；土酸与岩石反应2小时就 基本达到平衡；而驱油剂的反应2小时仍未达到平衡，溶蚀量继续增加，随着反应的进 行，两种酸对岩石的溶蚀量差别减小。驱油剂对岩石3小时的溶蚀量是土酸的60%。 1.2.2.2 在填砂管中的损耗速度 根据杜212-59-301井岩芯粒度分析，把岩芯块小心解离，并分选出7596微米的砂 子，水洗除去颗粒表面的粘土颗粒，烘干后装入50cm的填砂管中，抽空饱和水。用此 填砂管，分别注入不同段塞体积的土酸及驱油剂体系，然后在70下用ph=7的模拟水 驱替，泵速为0.5ml/min考察流出液ph值的变化。结果如表5。 - 7 表4 土酸、驱油剂对岩石的溶蚀速率 ph值 1 2 3 4 5 6 7 土 酸 281 234 192 173 146 128 53酸液流出 量（ml） 驱油剂 172 152 133 125 93 86 53 根据上表做流出液ph值与酸液注入体积的关系曲线如图2 0 5 10 15 20 25 30 1 2 3 4 5 6 7 流 出 液 ph值 流出 液体 积（ ml） 土 酸 驱 油 剂 流出液ph值与酸液注入体积 由上图可知，当泵速一定时，不同酸液体系在多孔介质中运移相同距离时所消耗 的量（单位距离的耗损量）是不同的，当流出液的ph值达到2时，土酸需要注入 23.4ml，而驱油剂仅需17.2 ml，即实际消耗的土酸为7.7ml（土酸的体积浓度为45%） ， 因此，驱油剂的消耗速率远小于土酸，即在用量相同的情况下，驱油剂在地层中的运 - 8 移及作用距离要远大于土酸。 1.2.2.3 填砂管中的反应特性 考察岩砂在两种酸液体系中的反应特性。在70下，先将模拟地层水（总矿化度为 120g/l，二价阳离子质量浓度为3g/l）泵入上述填砂管至压力稳定，然后注入一段酸 液体系，酸液段塞固定为30ml，泵速为0.5ml/min。注完后不停泵再转注注地层水，驱 至压力稳定，记录不同位置压力降。实验数据见表5、表6。 表5 土酸酸化前后压梯度变化 距离（距端口距离 cm） 0 10 20 30 40 酸化前 3.1 2.5 1.5 1.3 2.1压力梯度 （pa/cm） 酸化后 6.5 5.5 1.5 1.8 2.3 根据上表做酸化前后压梯度变化关系曲线如图3 - 9 0 1 2 3 4 5 6 7 0 10cm 20cm 30cm 40cm 距 离 压力 梯度 （p a/c m） 酸 化 前 酸 化 后 土酸酸化前后压梯度变化 由上图可知，酸化后的曲线在 020cm 之间下降幅度大，说明土酸在注入端口入就 发生了较剧烈的反应，产生的气体堵塞孔隙，使得填砂管前面 2 个测压点压力梯度有 了较大幅度的提高。另外，一部分砂子由于被溶蚀，体积减小，重新运移堆积，引起 渗透率下降，从而使得该部位压力升高。 表6 驱油剂前后压梯度变化 距离（距注入端距离 cm） 0 10 20 30 40 使用前 18 21 11 14 25压力梯度 （ pa/cm） 使用后 13 16 22 27 51 根据上表做酸化前后压梯度变化关系曲线如图 4 - 10 0 1 2 3 4 5 6 0cm 10cm 20cm 30cm 40cm 距 离 压力 梯度 （p a/c m） 使 用 前 使 用 后 驱油剂酸化前后压梯度变化 上图中使用驱油剂后的曲线在 13cm 以后缓慢上升（与酸化前相比） ，驱油剂由于 具有缓慢释放作用，在注入端口附近酸液基本没有消耗，只是发生了组分的变化，如 表面活性剂、油的吸附滞留和体系被稀释时发生相态的变化等。当运移到一定深度时， 驱油剂体系被破坏，土酸被释放出来并与砂子发生反应。 因此，从填砂管实验中可以看出，驱油剂具有一定的延缓酸蚀作用。 1.2.2.4 驱油剂动态流动实验 在静态实验研究的基础上，在高温岩心流动仪上进行了驱油剂通过岩心的模拟流 动。通过岩心的驱替流体依次为：3%防膨剂（50pv） 驱油剂（350pv） 3%防 膨剂（50pv）3%防膨剂（150pv，反向流动） 。实验条件：岩心总长20.8cm，温度70， 流量0.5ml/min，回压8mpa，围压15 mpa。实验结果如表7所示。 - 11 通过岩心液量/pv 0 100 200 300 400 500 k/k0 1 0.5 5.1 4.8 4.5 4.3 驱油剂液通过岩心动态流动后，岩芯的渗透率有明显的改善，岩心伤害比 （fd=(k 0-k/)k0）在-4左右，3%防膨剂反向流动后，岩心渗透率基本保持稳定，说明驱 油剂在有效提高渗透率的同时，能够防止溶蚀微粒运移，避免二次沉淀 等污染的产生，具有较好的低伤害性能。 1.2.2.5 驱油剂的穿透性能 采用分段的长填砂岩心，压实，加入填砂管中。人造岩心总长1.4m，等分为7段， 中间有端口。驱替流体可以连续流过整个岩心，也可分段流动。驱油剂解堵液改善岩 心渗透率实验数据见表8。 表8 岩心分段渗透率改善情况 渗透率10 -3/um2 分段 初始值k 0 解堵后k 1 k1/k0 a1a2 125 895 616 a2a3 130 881 578 a3a4 137 887 547 a4a5 121 806 566 a5a6 126 832 560 a6a7 129 791 513 a7a8 128 785 510 1.2.2.6 驱油剂体系低伤害性能 驱油剂缓速原理是基于由于具有缓慢释放作用，具有进入地层后缓速释放氢离子， 维持体系较低ph值（ph2）的特点，实验结果如表9。 - 12 表9 土酸、驱油剂的乏酸ph值与时间的关系 10分钟 20分钟 30分钟 40分钟 50分钟 60分钟 土 酸 45 50 55 56 55 55 ph值 驱油剂 15 16 18 17 19 19 由上表做出乏酸ph值与时间的关系曲线如图5 0 1 2 3 4 5 6 10分 钟 20分 钟 30分 钟 40分 钟 50分 钟 60分 钟 时 间 ph值 土 酸 驱 油 剂 驱油剂酸化施工过程中可以有效抑制氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化亚铁沉淀的生 成，同时在低ph值的状态下，降低高氟络合物离子浓度，减缓氟硅酸钾、氟硅酸钠、 氟化铝等二次沉淀的生成。 1.2.2.7 静态洗油效果实验 静洗油效果试验结果见表10，可以看出，在同一温度下，随着驱油剂浓度的增加， 洗油率增加。在0.3%的浓度下，洗油率可达到89.8%，接近水洗的2倍。 表10 静态洗油实验结果 - 13 驱油剂浓 度 0 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 备 注 洗 油 率 45 70.5 78.9 89.8 90.6 94.5 90 1.2.2.8 驱油剂辅助 200热水驱提高驱油效率岩心流动试验 我们选取了两种在国内油田应用效果较好，有代表性的热采添加剂和我们自己研 制的驱油剂一同进行评价。 这三种热采添加剂分别是：（1）wps-3高温降粘剂（实验代号为1 ） （2）kw-1高温助排驱油剂（实验代号为2 ） （3）自研驱油剂（实验代号为3 ） 实验用的水为油田地层水，原油为剂40-18-41井原油试验结果见表11 序号 pv 热水驱 热水+1 剂 热水+2 剂 热水+3 剂 1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2 0.25 38.9 41.6 42.8 39.8 3 0.5 50.6 53.5 54.7 53.5 4 1.0 60.3 62.9 64.1 65.6 5 2.0 67 69.1 70.0 73.8 6 3.0 69.6 71.6 72.1 77.5 7 5.0 71.9 73.8 74.5 81.9 8 10.0 73.8 75.4 76.4 85.5 表11 不同的添加剂辅助200热水驱提高驱油效果试验结果 由表中可见，在添加剂不同的驱油剂进行驱替时，其驱替效果都不同程度地有所 改善，但以3 剂最为显著，200热水驱时，最终驱油效率为73.8%，而添加自发研制 的驱油剂，最终驱油效率高达85.5%。 - 14 1.2.2.9 防膨剂性能评价 取岩心样品，平均分成两份，分别用注汽锅炉冷凝水添加0.3%驱油剂的注汽锅炉 冷凝水进行浸泡，4小时后，发现未加驱油剂的岩心全部分散，由于粘土矿物膨胀，体 积增加，而加入化学助排剂的岩心基本保持原样。 实验室内，我们采用膨润土及区块取芯井的天然岩心，进行定量实验，取14ml实 验样品，加溶液至100ml，充分振荡均匀后静止12小时，记录试验后的体积，确定防膨 性能，结果见表12。 表12 驱油剂防膨性能评价 驱油剂浓 度 0.1% 0.3% 0.75% 1.25% 2.5% 5% 防膨率 （ %） 19.2 53.2 80.77 85.8 96.15 98.08 1.2.2.10 耐温性测定 将驱油剂溶液置于280的高温烘箱内，分别经24h、18h、72h、96h，恒温热处 理后取出，冷却至室温，然后在不同浓度下与处理前相对比，测定其表面张力，具体 结果见表13。 数据显示该驱油剂具有良好的耐温性。 表13 驱油剂处理前后耐温性能测定结果 24h 48h 72h 96h 驱油剂高温处理 前表面张力 （mn/m） 33.4 34.1 35.9 36.3 - 15 驱油剂高温处 理后表面张力 （mn/m） 32.9 34.0 35.6 36.1 1.2.2.11 对采出液脱水性能影响 由于联合站内原油物性及水质差异性较大，频繁造成外输含水超标，为避免这 种现象，我们考查了驱油剂对采出液脱水性能的影响，室内实验表明，该剂与破乳剂 具有较好的配伍性，该驱油剂加入对联合站原油的破乳脱水及后水处理不会产生任何 不良影响。结果见表14。 表14 驱油剂与破乳剂配伍性评价 不同时间的脱水量（ml）序 号 破乳剂及添加剂用量 （ ppm） 0.5h 1h 1.5h 2h 4h 脱水界 高 1 空 白 0 0 1 1.5 5 不 齐 2 50 ppm 0.5 1.5 3 8 9.5 不 齐 3 50 ppm+3驱油剂 0.5 2 4 8 9 不 齐 4