（石油与天然气工程专业论文）高压注水井降压增注工艺在文南油田的研究应用.pdf

中文摘要 论文题目：高压注水井降压增注工艺在文南油田的研究应用 专业；磊油 硕士生：王 指导老师：胥元 摘要 针对文南油田特殊的储层构造、污染严重、常规增注工艺局限性较大等因素造成增 注效果不明显的情况，建立了储层污染评价模型，强化措施论证，应用压降测试软件， 运用基质酸化专家决策系统，优化方案设计，解决了文南油田高压注水井增注问题。应 用醛酮胺类缓蚀剂提高了缓蚀效果；应用缩膨剂改善了措施效果；通过强氧化剂解除细 菌、高分子聚合物对储层的污染；完善分层酸化工艺，实现目的层解堵：后置顶替液采 用缩膨液顶替，形成了适用于文南油田不同欠注水井特点的砂岩缓速酸、氧化深穿透系 列增注工艺。现场实施水井增注7 0 口，有效6 1 口，有效率8 7 1 4 ，累计增注水量2 8 4 6 x1 0 4 m 3 ，对应油井累增油6 7 6 7 t ，增加水驱控制储量3 6 6 x 10 4 t ，增加水驱动用储量 2 7 2 1 0 t ，开发水平显著提高，为下步其它相似区块整体降压增注工作的开展提供了借 鉴依据。 关键词：高压注水井降压增注文南油田工艺应用 论文类型；应用研究 英文摘要 s u b j e c t ：t h ea p p l i c a t i o no fh i g hp r e s s u r ew a t e r - i n j e c t i o ns t i m u l a t i o nt e c h n o l o g yi n w e n n a n0 i l f i e i d s p e c i a l i t y ：o i l g a s n a m e ：w a n gf e i ( s i n s t r u n o r x u y u a n g a n g ( s i g n a t - 吐丝摹垡笔多g a b s t r a c t w e n n a no i l f l e l dh a sas p e c i a lr e s e r v o i rs t r u c t u r e a n dh a sb e e nd a m a g e ds e r i o u s l y t h e c o n v e n t i o n a lt e c h n o l o g i e so fw a t e r - i n j e c t i o ns t i m u l a t i o nh a v el i t t l ee f f e e t a i m i n ga tt h i s s i t u a t i o n ，am o d e lh a sb e e ne s t a b l i s h e dt oe s t i m a t et h ed a m a g eo fr e s e r v o i r ，a n dd i s c u s s i n g t h es t i m u l a t i o nm e a g u l e sh a sa l s ob e e ns t r e n g t h e n e d a tt h es a m et i m e ，as o f t w a r eo ft e s t i n g p r e s s u r ed e n l i n ea n de x p e r td e c i s i o n - m a k i n gs y s t e mo f m a t r i xa c i d i f i c a t i o nh a v eb e e na p p l i e d t oo p t i m i z ed e s i g n i n g ，w h i c hc a nr e s o l v et h ep r o b l e mo fh i g hp r e s s u r ew a t e r - i n j e c t i o n s t i m u l a t i o n c o r r o s i o nc o n t r o la g e n t ss u c ha sa l d e h y d e ，k e t o n ea n da m m o m ae r e a r ea p p l i e d t oi m p m v et h ee f f e c to f c o r r o s i o n i n t r o d u c i n ge x p a n s i o na n dc o n t r a c t i o na g e n tt oi m p r o v et h e e f f e c to fm e a s u r e s a d d i n gs t r o n go x i d a n tt dd e c r e a s et h er e s e r v o i rp o l l u t i o no fb a c i l l ia n d l l i g hm o l e c u l a rp o l y m e r d e v e l o p i n gl a y e r i n ga c i d i f i c a t i o nt e c h n o l o g yt oi m p r o v et a r g e tz o n e e x p a n s i o na n dc o n t r a c t i o na g e n t i no v e r d i s p l a c e m e n tl i q u i di ss u i t a b l ef o rw e n n a no i l f i e l d s u n d e r i n j e c t i o nw a t e rw e l l st oi m p r o v ew a t e r - i n t a k ec a p a c i t y g r e a ts u c c c s so fp r e s s u r e - d e c l i n ew a t e r - i n j e c t i o ns t i m u l a t i o ni nw e n 3 3b l o c kh a sb e e na c h i e v e d ：t w e n t ye i g h ii nt l l i n y w a t e rw e l l sa r ee f f e c t i v e t h ee f f e c t i v er a t i oi se i g h t yf i v ep e r c e n t t h e r ea r ea n o t h e r1 2 1 ，0 0 0 c u b em e t e rw a t e rh a sb e e ni n j e c t e di n t or e s e r v o i r ，a n dt h ei n t e r c o n n e c t i o no i lw e l l sp r o d u c e d a d d i t i o n a l5 ，8 6 5t o n sc r u d eo i l w a t e rd r i v ec o n t r o lr e s e r v e sh a sb e e ni n c r e a s e d3 6 6 ，0 0 0t o n s a n dp r o d u c i n gl - e s e l v e s2 7 2 0 0 0t o n s t h en a t u r a ld e c l i n er a t ed e c r e a s e do n ep o i n ts i x t y - s i x p e r c e n ta n do v e r a l ld e c l i n er a t ed e c r e a s e dp o i n ts e v e n t y - s e v e np e r c e n t t h ed e v e l o p i n gl e v e l i sn o t a b l eb e t t e r , w h i c hg i v es o m er e f e r e n c ef o ro t h e rb l o c k s p r e s s u r e - d e c l i n e w a t e r - i n j e c t i o ns t i m u l a t i o n k e yw o r d ：h i g h - p r e s s u r ew a t e ri n j e c t i o nw e l l s , t h ep r e s s u r et oi n c r e a s et h en o t e w e n n a no i l f i e l d ，t e c h n o l o g y , a p p l i c a t i o n t h e s i s ：a p p l i c a t i o ns t u d y 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究【作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：迎 噍潮：夕 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接 相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名 导师签名 嗍旱丛 | 第一章绪论 第一章绪论 文南油田属典型高压、低渗、复杂断块油气田，储层埋藏深，发育不稳定，非均质 性强，油臧深度平均3 1 0 0 米，其中油减深度在3 0 0 0 米以上的储量占6 9 2 8 。储层孔隙 度1 1 4 2 1 6 ，平均空气渗透率4 3 2 0 8 9 1 0 0 um 2 , 渗透率变异系数0 7 0 9 8 ，渗透率级差 5 0 6 “3 8 。文南油田已动用地质储量中渗透率小于3 0 1 0 。l lm 2 的储量占5 9 3 9 。油 田储层为河湖相沉积，储层发育不稳定，连通性差，在现有2 0 0 2 5 0 m 井网条件下，砂 层层数连通率6 4 ，厚度连通率6 9 。 近年来进行局部注采完善开展高压试注的低渗区块，注水启动压力更高，文9 5 块 s 3 下和文8 8 块s 3 中5 - 6 砂组开展高压试注试验，注水压力3 6 4 1 m p a ，文8 2 块低渗油 藏渗透率5 5 8 5 10 1 3 u m 2 ，在局部物性相对较好的井组进行注采完善，注水井在启动 压力在3 8 m p a 以上。储层主要为长石粗粉砂岩，次为细粉砂岩及少量细砂岩；孔隙以粒 问孔为主，粒间溶孔次之；胶结物以泥质为主、次为灰质及白云质。文南油田的成岩作 用由于压实作用，促使原生孔隙进一步变小，这给油田注水造成了困难。储层中敏感矿 物的含量在3 4 - 5 0 6 之间，往往造成储层的中强水敏而影响油田的注水开发。同时部分 储层中含量在3 8 5 1 之间的绿泥石，在酸化时将生成f e ( o h ) ，沉淀堵塞地层，造成二次 污染，直接影响酸化效果。加上9 6 年以前水质较差，给储层造成了伤害。文南油田这种 储层特征给油田注水及增注带来极大难度，2 0 0 5 年开展提压增注试验，对欠注或注不进 的7 6 口水井采取提压增注措施，提压前平均注水压力3 5 m p a ，日注5 8 m 3 ，d ，提压初期 平均注水压力3 7 m p a ，注水量1 0 3 m 3 d ，到年底在注水压力保持不变的情况下，平均单 井日注6 1 8 m 3 d ，增注效果不太理想。加强降压增注工艺技术研究应用是解决欠注水井 注水问题的主要途径。 为搞好文南油田老区注采调整，加强低渗油田二、三类油层的注水工作，转注的水 井增多，但在注水过程中因注入水水质不稳定、井下措施频繁，加之在钻井和修井过程 中采用高比重钻井液和压井液，使得污染情况日趋复杂，造成注水压力逐渐升高，注水 越来越困难，水井欠注严重。针对目前文南油田因注水水质不稳定，地层孔喉半径小， 地层污染日趋复杂，注水增注效果不明显的情况，我们立足油藏，在对各种污染类型重 新认识和室内系列试验的基础上，强化措施前期论证工作，确定欠注井主要污染类型， 同时运用压降测试资料指导选井、运用基质酸化专家决策系统软件指导方案设计，以区 块整体增注为先导，应用适合文南油田储层污染特点的以砂岩缓速酸降压增注为主导的 工艺技术，精细现场施工，并注意在应用过程中改进完善酸液配方、施工及配套技术， 形成了适用于文南油田不同欠注水井增注特点的氧化深穿透等系列增注工艺，在现场应 用后取得了好的措施效果，有效的解决了文南油田高压低渗区块水井增注难题，为油田 的可持续开发作出了贡献。 西安石油入学硕十学位论文 1 1 国内外现状 随着注水开发的进一步发展，水井污染日益严重，水井酸化是解决水井污染的有效 方法之一，因此在各油田均有不同的水井酸化工艺。 尕斯油田暂堵选层酸化的应用。尕斯油田储层多而薄，非均质性严重，岩性以细砂 岩为主，各储层都存在不同程度的水敏、酸敏、速敏和盐敏等油藏特征，并为了消除储 层突出的层间和层内矛盾，更好地改造油层，使尕斯油田单井产量和水井的配注量尽早 达到设计要求，通过室内酸液确定试验、酸液主要添加剂选取试验、酸化暂堵剂研制试 验、低伤害多效酸液添加剂l s t 系列试验等筛选出适合该油田暂堵选层的酸化配方。 现场试验表明，暂堵选层酸化取得了明显的效果，既暂堵了目的层，解放了不产液层和 不吸水层，又较好地消除了地层伤害，尤其对水井结垢而引起的堵塞效果极佳。 辽河油区曙光油田低渗油田改善注水效果。根据低渗透油田普遍存在注水困难，地 层压力下降快，油井产量递减快等问题，寻找注不进水的原因，考察地层对盖度、酸碱 度、机械杂质、防膨剂的敏感性，确定地层堵塞的原因。结果改善了注水井的污染，控 制了注水水质，提高了地层的渗透性。注入水中的机械杂质可能是地层污染的主要原因， 定期进行反排可大大改善污染情况，在注入水中加入少量盐酸，对改善地层渗透性可起 到良好的效果。 榆树林油田砂岩油层酸化。根据近年榆树林油田油水井酸化的经验与认识，提出成功 的砂岩酸化的关键在于研究储层的损害类型和分析储层矿物的含量，是酸化工作液体系 配方与工艺参数优化设计的基础，分析总结了砂岩储层常见的损害及其处理方法、酸岩反 应和二次损害及其预防与解决对策，以实例论述了酸化前对关键因素评估的重要性。 文南油田一种新型缓速酸。中原文南油田低渗透油藏注水井近井、远井地带堵塞严 重，注水压力过高，配注水量不能完成。为此，研制了一种缓速酸液用于解堵。该酸液的 基本组成为；一种商品混合酸液h s1 ，含磷酸、硼酸等多种酸( 8 ) ；氯乙酸( 2 ) ；一种 商品强氧化剂h s2 ( 12 ) 及活化剂( 2 ) 。室内性能测试结果表明：该酸液具有良好 的缓速性能；在地层内可长时间维持低p h 值( 15 0 天，平均单井增注6 0 0 0 m 3 。介绍了施工工艺程序和两口井 的施工效果。 轮南油田深穿透缓速酸p r h l 。针对轮南油田注水井前期酸化解堵措施中存在的 二次污染和出砂等问题，研制并应用了p r h l 型深穿透缓速酸。与其他深穿透缓速酸 相比，该缓速酸在缓速性能、缓速酸引发剂的选择、防止酸化二次沉淀、多功能高效酸 化助剂和现场施工工艺方面有一定的新颖性和实用性，并且解堵增注效果显著。 南阳油田新型砂岩缓速酸。针对南阳油田地层中f e ”含量和泥质含量高的特点，研 2 第一章绪论 制了以有机酸和含氟盐为主要成分的r a 3 7 酸液，并对作用机理进行了探讨。室内试验 结果表明，r a 3 7 酸液的缓速性能好，其钱酸不会造成二次沉淀物，具有较强的f 一+ 稳 定能力：该酸液对油管的腐蚀性小，适合于中高温地层的酸化作业。r a 3 7 酸液的长岩 心流动试验表明，该酸液对长岩心有很好的酸化效果，有效作用时间长( 可达1 2 h ) 。 卫城油田多元复合酸酸化工艺。卫城油田是典型的高压、低渗断块砂岩油藏历年来 酸化效果较差。从卫城油田的油藏物性等方面出发，分析了制约其酸化效果的因素：酸渣 的影响、铁离子二次沉淀的影响，残酸返排的影响。针对这些问题，研究应用了多元复合 酸酸化工艺技术，该工艺采用了独特的挤酸排酸一体化管柱。室内试验表明：该酸液具 有缓速性能好、毖有效防止铁离子二次沉淀、有效防止酸渣生成、与地层水配伍性好、 防膨能力强、排残酸迅速等特点。现场应用高压注水井7 口，平均降低注水压力12 8 m p a , 累计增加注水量27 6 5 2 m 3 ，取得了较好的降压、增注效果。 孤岛低渗油田砂岩缓速酸。文章针对孤岛低渗油田在酸化增注过程中存在的问题， 分析总结了在孤岛油田应用过的各种酸处理剂的优缺点，研制了一种新型的缓速酸体系， 经过室内评价，性能优良，能够满足孤岛低渗油田在酸化增注作业中的要求。 宝浪油田低渗透砂岩储层低伤害缓速酸。由于煤层发育、软地层等原因使压裂技术 尚未突破。针对宝浪油田低孔、低渗特低渗储层岩屑含量高、孔隙中充填物含量多、 孔喉半径小、通道中杂质含量高的地质特点和对酸化技术要求，研究出了一种新型低伤害 缓速酸实现深部酸化。该酸液具有对岩石溶蚀能力强、缓速性能好、表面张力低、防乳 破乳率高、易返排的特点。在宝浪油田应用中取得好的增产效果，为低渗透砂岩油气藏开 发提供了技术支撑。 1 2 文南油田注水开发中存在的主要问题 。 1 、注水状况 水驱控制储量少，动用程度低。2 0 0 5 年1 2 月份，文南油田含油面积6 0 ，0 k m 2 ， 石油地质储量7 0 8 1 1 0 4 t ，水驱控制储量3 6 1 3 o 1 0 4 t ，水驱控制程度5 1 o ，水驱动用 储量2 5 5 8 9 1 0 4 t ，水驱动用程度3 6 1 。 注水井状况差，开井率低。2 0 0 5 年1 2 月底，文南油田总注水井数2 3 3 口，正常 开井1 4 4 口，其中注水压力小于3 0 m p a 的注水井7 2 口，3 0 3 5 m p a 的注水井2 2 口， 3 5 - 4 0 m p a 的注水井3 7 口，大于4 0 m p a 的注水井1 3 口。 注水井吸水厚度百分数小，吸水剖面严重不均。统计2 0 0 5 年所测7 5 口井吸水剖 面资料，射开1 9 2 4 9 m 9 0 5 n , 吸水7 7 3 ，4 m 3 2 8 n ，吸水厚度百分数4 0 2 ，吸水层数百分 数3 6 2 ，吸水厚度大于1 5 m 3 d r n 的层1 9 6 7 r n 9 7 n ，厚度百分数不足2 1 4 ，而吸水 量却占6 0 8 ，可见吸水量过于集中。 2 、地质情况复杂，注水压力高 文南油田属典型高压、低渗、复杂断块油气田，储层埋藏深，发育不稳定，非均质 性强，油藏深度平均3 1 0 0 米，其中油藏深度在3 0 0 0 米以上的储量占6 9 ，2 8 。储层孔隙 西安 i 油人学硕士学位论文 度1 1 4 2 1 6 ，平均空气渗透率4 3 2 0 8 9 1 0 。“m 2 , 渗透率变异系数0 7 0 9 8 ，渗透率级差 5 0 6 6 4 3 8 。文南油田已动用地质储量中渗透率小于3 0 l o 。i xm 2 的储量占5 9 ，3 9 。油 田储层为河湖相沉积，储层发育不稳定，连通性差，在现有2 0 0 - 2 5 0 m 井网条件下，砂 层层数连通率6 4 ，厚度连通率6 9 。 文南油田现已投入注水开发的8 个断块1 5 个开发单元中，储层物性较好的一类层水 驱动用程度较好，但目前已大面积水淹，需要加强注水，提高水驱动用程度的储量主要 集中在二、三类储层。由于先天性储层特征，决定了注水的难度，注水井启动压力高， 统计文南油田注水1 3 个开发单元9 6 口水井，除文3 3 块砂二下、文9 5 块、文2 6 6 块三 个单元，其余区块的注水启动压力均在2 9 m p a 以上。 近年来进行局部注采完善开展高压试注的低渗区块，注水启动压力更高，文9 5 块 s 3 下和文8 8 块s 3 中5 - 6 砂组开展高压试注试验，注水压力3 6 4 1 m p a ，文8 2 块低渗油 藏渗透率5 5 _ 8 5 x1 0 0 um 2 , 在局部物性相对较好的井组进行注采完善，注水井在启动压 力在3 8 m p a 以上。储层主要为长石粗粉砂岩，次为细粉砂岩及少量细砂岩：孔隙以粒问 孔为主，粒间溶孔次之；胶结物以泥质为主、次为灰质及白云质。文南油田的成岩作用 由于压实作用，促使原生孔隙进一步变小，这给油田注水造成了困难。储层中敏感矿物 的含量在3 4 - 5 0 6 之间，往往造成储层的中强水敏而影响油田的注水开发。同时部分储 层中含量在3 8 5 1 之间的绿泥石，在酸化时将生成f e ( o h ) 3 沉淀堵塞地层，造成二次污 染，直接影响酸化效果。加上我厂9 6 年以前水质较差，给储层造成了伤害。文南油田这 种储层特征给油田注水及增注带来极大难度，2 0 0 5 年我厂开展提压增注试验，对欠注或 注不进的7 6 口水井采取提压增注措施，提压前平均注水压力3 5 m p a ，日注5 8 m 3 d ，提 压初期平均注水压力3 7 m p a ，注水量1 0 3 m a d ，到年底在注水压力保持不变的情况下， 平均单井日注6 1 8 m 3 d ，增注效果不太理想。加强降压增注工艺技术研究应用是解决欠 注水井注水问题的主要途径。 3 、注水井欠注严重 通过对欠注井的调查，发现共有4 2 口欠注井，其中高压注水井4 1 口，常压注水井 1 口，这些井主要分布在二、三类储层，注水压力在3 8 m p a 以上。4 2 口欠注井配注3 9 3 0 m d ，实注1 2 3 l m 3 d ，欠注2 6 9 9 m 3 d 。 从历年酸化增注工作来看：随着油田开发的不断深入，虽然水质不断提高且达标稳 定，但因其注水开发中水质不稳定、井下措施频繁，且在钻井和修井过程中采用高比重 钻井液和压井液等原因，对油层都有不同程度的污染和伤害，使得污染情况也日趋复杂， 注水压力增长也较快，造成降压增注工作难度加大。如果没有进一步对井层构造的科学 分析和认识，没有经济实用解决问题的技术手段，难以从根本上解决文南油田在注水开 发中的高压增注问题。 4 、现有工艺存在一定局限性 现有的酸化多为土酸酸化，适用于解除泥浆污染、注水过程中有机物、机械杂质、 4 第一章绪论 腐蚀产物造成的近井地带堵塞，以及储层润湿性浓度改变引起的毛管阻力伤害。对于地 层物性和连通状况相对较好( 或者说不太差) 的水井都能取得显著的增注效果。 但对于钻井过程中重质泥浆、高分子聚合物、注水过程地层深部垢物及生物污染， 现有酸化技术即便有效，也是有限的。对于和周围井连通较好，但地层物性太差、井距 过大、储层中绿泥石含量较高的水井增注。现有的酸化技术收效甚微。因现有的酸化技 术都是土酸体系扩展出来的，土酸的突出特点是反应速度快，尤其在地层温度条件下， 反应时间仅有几十秒钟到几分钟，在有效时间内进入地层的深度有限，处理半径较小： 土酸的另一特点是和胶结物反应快，而和骨架颗粒、碎屑反应十分缓慢。此外以往酸化 大多采用笼统酸化技术，无法满足油藏精细管理、分层开发的要求。因此现有技术不能 适应低渗区块、层系及酸敏储层的酸化增注工作的要求，需要对构造、储层进行更深入 的研究和认识，对高压增注的可行性作更深层次的研究和探讨。 1 3 研究的目的和意义 针对文南油田注水现状，开展增注工艺技术的研究和应用有如下几方面的目的和意 义： 1 、通过砂岩缓速酸增注工艺研究，解决土酸增注处理半径小、易形成二次污染的问 题，避免多元复合酸体系伤害地层骨架的问题。 2 、通过常规土酸酸化工艺技术研究，解决泥浆污染，注水过程中有机物、机械杂质、 腐蚀产物造成的近井地带堵塞，以及储层润湿性浓度改变引起的毛管阻力伤害矗 3 、通过缩膨增注工艺研究，稳定粘土颗粒，阻止粘土颗粒分散运移，收缩粘土膨胀 体积，恢复被堵塞的地层孔隙，达到降压增注的目的。 4 、通过层内自生弱酸降压增注技术研究，采用强酸近解、地层自生弱酸远解相结合 的复合技术原理，解除各种油层污染堵塞。 5 、通过氧化深穿透复合解堵技术研究，降解高分子聚合物，使聚合物分子链变短， 从而解除高聚物堵塞。 6 、通过p c g 降压增注技术研究，达到深部酸化解堵的目的。 1 4 主要研究内容 l 、砂岩缓速酸增注工艺 土酸酸化增注工艺因其反应速度快，有效反应时间内进入地层深度小，易形成二次 污染的原因，不能适应油田增注工作的需要，而多元复合酸体系【l ”虽可有效预防f e 3 + 、 f e 2 + 的氢氧化物沉淀，但解除地层硅质堵塞的组分仍是h f ，而h f 与粘土矿物反应快， 而且生成大量的氟化硅沉淀物堵塞地层，过量使用h f 还会伤害地层骨架，为解决这一 问题，推广了砂岩缓速酸增注工艺技术【i - 3 】，其工作原理：砂岩油层处理剂为含氟络合物， 在水中仅能解离出微弱的活性h f ，当与地层硅质接触反应时，随着h f 的消耗，系统平 衡体系被破坏，体系不断解离出新的h f ，直至消耗殆尽。另外s y d 水解释放1 3 1 ：后的 成分为一种硅沉积阻止剂，可将反应产物保留在溶液中，反应后无二次沉淀生成。 西安z i 油大学硕士学位论文 2 、常规土酸酸化工艺技术 该工艺酸液体系为1 0 1 2 h c l + 2 5 h f + 酸化添加剂，适用于解除泥浆污染、注水 过程中有机物、机械杂质、腐蚀产物造成的近并地带堵塞，以及储层润湿性浓度改变引 起的毛管阻力伤害【7 1 。 3 、缩膨增注工艺 针对部分区块因粘土水敏矿物含量较高，水井注水呈水敏、速敏特征，酸化增注后 表现为初期效果较好，但压力上升快，有效期短的现象，应用了缩膨增注工艺，其工艺 原理为：通过阳离子高分子聚合物缩膨剂抑制粘土膨胀，稳定粘土颗粒，阻止粘土颗粒 分散运移，使已膨胀的粘土所吸附的水分子脱离，收缩粘土膨胀体积，恢复被堵塞的地 层孔隙，达到降压增注的目的【4 j 。 4 、层内自生弱酸降压增注技术 该技术应用的解堵剂是一种由酸、碱、聚合物及一些添加剂构成的复合体系，采用 强酸近解、地层自生弱酸远解相结合、c 0 2 气体作用、热解堵作用机理、碱解堵作用、 表面活性剂的作用的复合技术原理，使酸、碱两种溶液在地层内发生化学反应生成c 0 2 气体，一部分c 0 2 气体溶于水后生成碳酸，另一部分c 0 2 气体在低渗油藏具有很好的穿 透作用，达到解除油藏深部污染的目的，注入酸与碳酸及c 0 2 气体共同作用，使解堵效 果更好【5 卅。 聚合物在近井地带地层的吸附，使其它化学剂顺利通过近井地带，并在地层内反应 生成c 0 2 气体，同时，聚合物又限制c o z 气体的突进。注入碱、体系中添加的表面活性 剂以及在油层深部发生化学反应，生成c 0 2 气体的过程中产生的热量具有一定的热解堵 作用，因此该技术是多种解堵机理的综合效果，能够解除各种油层污染堵塞。 5 、氧化深穿透复合解堵技术 该工艺针对目前部分钻井用泥浆为高分子聚合物泥浆以及前期注水井水质细菌含量 超标污染储层的状况，在酸液体系中引入了强氧化剂，体系中的强氧化剂用于降解高分 子聚合物，使聚合物分子链变短，从而解除高聚物堵塞：体系中缓速酸主要由无机酸、 有机酸、缓速酸及其它酸液添加剂组成，用于地层中无机杂质及其它堵塞，达到解除水 井堵塞，恢复水井注水能力的目的【“】。 6 、p c g 降压增注技术 本技术选择盐酸、氟化氢铵和硼酸三种物质为基础，能生成氢氟酸和氟硼酸的自生 酸体系，本体系中盐酸可首先溶掉岩石中的碳酸盐成份，随后生成的氢氟酸、氟硼酸则 可溶解砂岩，加之调节三种物质的比值，可控制生成的氢氟酸、氟硼酸的速度和浓度， 从而可很好地起到深部酸化解堵的作用。并根据储集层的不同特性，针对性地添加了抑 制水敏，酸敏、速敏、盐敏及有机物堵塞等的添加剂，为了提高残液中的离子和地层脱 落下来的微粒的稳定性，添加了晶格变异，使微粒表面正电化的化学剂。 第一章绪论 1 5 研究方法和技术路线 为做好该项工艺技术的研究和应用，首先全面搜集、整理国内外相关技术的研究成 果，通过认真学习、深入研究，消化和吸收好现有的技术成果，为该项技术的研究和应 用奠定扎实的理论基础。同时还要理论联系实际，全面展刀= 了文南油田注水井增注工艺 现状的调查和分析、研究工作，作到对文南油田的地质结构、开发状况，以及生产实际 和存在的问题和矛盾了如指掌。在此基础上，做出项目研究的整体规划，确定砂岩缓速 酸增注工艺、常规土酸酸化工艺技术、缩膨增注工艺、层内自生弱酸降压增注技术、氧 化深穿透复合解堵技术和p c g 降压增注技术等研究课题，技术路线主要从酸液配方的改 迸和施工工艺的完善两方面着手。 ( 一) 酸液配方的改进 针对原有酸化体系在应用过程中有较强局限性状况，结合措施井污染状况对原有酸 液配方进行了改进完善： 1 、对原配方中酸化缓蚀剂进行了改进 原配方的缓蚀剂缓蚀性符合要求，但与配液混合后呈浑浊状，加热8 5 c 以上时有 胶状物析出，易对储层造成二次污染，为此我们选用了醛酮胺缩合物类的缓蚀剂其缓 蚀机理是通过与金属表面阳极区共用电子对建立起的化学键能终止该区的反应，从而起 缓蚀作用，缓蚀性能好。其次，醛酮胺缩合物类的缓蚀剂为水溶性与酸液混合澄清，不 会对地层产生伤害i r 丌。 ，7 2 、采用缩膨处理，提高了措施效果 为进一步确保增注效果，对文南油田各区块储层矿物的敏感性进行了调查，依据调 查结果结合部分区块储层矿物水敏较强的特点，针对原酸液体系中的复合粘土稳定剂吸 附性差，作用效果短，易使地层润湿反转而伤害地层的现象，在酸液体系中引入一种阳 离子高分子聚合物粘土缩膨剂，它能够抑制枯土膨胀，稳定粘土颗粒，阻止粘土颗粒分 散运移，并可使已膨胀的粘土所吸附的水分子脱离，收缩粘土膨胀体积，恢复被堵塞的 地层孔隙，抑制措施后水敏矿物膨胀影响措施效果的现象，提高了措施效果。例如，在 文3 3 块沙三上强水敏特征区块在酸液体系中引入缩膨裁，同时在施工后应用缩膨液顶 替，现场应用1 2 井次，均见到了较好的增注效果。 3 、在原配方体系中有针对性的引入高效氧化剂，确保措施效果的实现 针对目前部分钻井用泥浆为高分子聚合物泥浆以及前期注水井水质细菌含量超标污 染储层的状况，在酸液体系中引入了强氧化剂，主要成分为亚氯酸及次氯酸，他们在强 酸性条件下快速生成具有强氧化性的二氧化氯气体，用于降解高分子聚合物，使聚合物 分子链变短，从而解除高分子聚合物以及细菌代谢产物的污染，例如w 9 9 2 3 井，3 月7 日实施增注，措施前油压3 7 6 m p a 日配注4 0 m 3 e t 注i l m 3 ，措施后初期油压1 8 m p a e 配注4 0 m 3 注4 0 m 3 ，措施初期前后对比压降1 9 6 m p a ，累增水量9 7 0 7 m 3 ，对应油井 9 9 2 1 累增油1 1 0 0 t ，措施效果良好。 7 西安石油人学硕士学位论文 4 、完善后的酸液体系的性能评价 ( 1 ) 、两种酸系对硅酸盐矿物溶解能力 由试验结果可以看出：1 2 缓速酸与常规土酸( 1 2 h c i + 3 h f ) 对硅酸盐矿物质的溶 解能力大体相当。 ( 2 ) 、不同温度下对硅酸盐矿物反应速度对比试验 试验表明，常温( 2 0 ) 下常规土酸反应速度是缓速酸9 1 5 倍，随时间延长，反应 速度下降，缓速酸以较低的反应速度保持稳定。 在8 5 条件下，土酸在初期反应十分迅速，在最初两小时内的平均速度是砂岩缓速 酸的8 6 倍，随着土酸快速反应，其浓度大量消耗，反应速度急剧下降，而砂岩缓速酸 对硅酸盐矿物的溶蚀，则以较低的、稳定的速度进行。 ( 3 ) 酸液体系防膨性能评价 为验证完善后的酸液体系的防膨能力，我们对酸液体系的防膨、缩膨性能进行了评 价。完善后的砂岩缓速酸酸液体系随温度升高，对硅酸盐矿物的反应速度增大，2 0 时 反应速度是5 1 9 m 2 h ，8 5 。c 时，反应速度是5 2 9 m 2 h ，反应速度提高1 0 倍。但相同温 度下，与常规土酸相比，其反应速度仅为土酸的十分之一，且其反应速度持续稳定。其 次，土酸溶蚀硅酸盐玻片的过程伴随有难溶沉淀生成，每溶蚀3 9 玻片的重量，则有o 8 6 9 的白色沉淀生成；而完善后的砂岩缓速酸酸液体系的溶蚀过程无沉淀出现。酸液体系的 防膨、缩膨性能能够满足现场施工的要求。据此，用完善后的砂岩缓速酸处理泥质砂岩 地层，可有效的增大处理半径和防范处理过程中二次沉淀产生，能够弥补土酸处理地层 的技术缺陷。 ( 二) 旋工工艺的完善 l 、完善分层酸化工艺技术： 针对以往酸化旌工，大多采用笼统酸化，无法实现针对目的层解堵，不能满足油田 油藏精细管理的要求的状况，对原有酸化工艺进行完善，现场应用了分层酸化工艺，主 要分为机械分层和化学分层两种。 ( 1 ) 机械分层工艺技术原理：分层酸化工艺技适用于井况较好，井段较短、日注水 量较大，注水压力较低、吸水剖面不均匀，层间渗透率差异大的注水井，目前文南油田 的分层酸化技术主要是靠封隔器来实现的，封隔器主要采用y 2 2 1 封隔器实现。 ( 2 ) 转向解堵工艺技术原理：转向解堵工艺技术是适用于一些射孔层数多，吸水量 较小、井况较差，酸化井段又长，采用分层酸化无法实现的注水井酸化工艺。其工艺原 理是酸化施工时，高渗透层进酸量大，挤入暂堵剂时，高渗透层进入大量的暂堵剂，其 颗粒在高渗透层的喉道中形成桥堵，随着注暂堵剂的增多，继而形成滤饼，堵住了高渗 透层的进酸，再提一个压力级后，酸液被迫进入另一个( 多个) 低渗层，达到分层酸化 的目的。随着时间的延长，酸液浓度降低，滤饼便会缓慢地溶于水中，部分不溶性颗粒 也随着返排残酸时排出，从而恢复这些层的渗透性，达到改善吸水剖面的目的。 第一章绪论 2 、残酸返排工艺的完善 结合完善后的酸液配方评价结果，体系反应后无二次沉淀生成，2 0 0 5 年我们在酸后 残酸返排工艺进行了完善，工艺采用酸后不返排工艺，关井反应后直接投注，依靠注入 水将残酸推向地层深部，进一步巩固措施效果。 3 、顶替工艺的完善 针对部分区块储层敏感性矿物中水敏严重的状况，对原施工工艺进行了完善，后置 顶替液采用缩膨液顶替处理工艺，克服因酸后储层粘土颗粒运移影响措施效果的现象， 从而强化了措施效果。 西安石油大学硕士学位论文 第二章高压注水井增注工艺 文南油田在水井增注方面主要采用了以下工艺 表2 1不同工艺技术降压增注效果表 实施有效有效 平均单 累增水量平均单 工艺名称并压降 井次井次 率m 井增水m 3 【p a 砂岩缓速酸增注 4 13 89 2 ，77 91 4 9 0 0 03 6 3 4 土酸增注 1 l1 0 0 23 3 1 43 3 1 4 缩膨增注 221 0 09 91 7 8 78 9 4 层内自生弱酸增注 2 l5 067 5 7 53 7 8 8 氧化深穿透增注2 21 8 8 1 87 71 1 9 0 0 05 4 0 9 p c g 增注 l l 1 0 05 83 9 4 63 9 4 6 无钙沉淀增注1o 0o00 合计 7 0 6 1 8 7 17 82 8 4 6 2 24 0 6 6 2 1 砂岩缓速酸增注工艺 土酸酸化增注工艺因其反应速度快，有效反应时间内进入地层深度小，易形成二次 污染的原因，不能适应油田增注工作的需要，而多元复合酸体系虽可有效预防f e 3 + 、 f c 2 + 的氢氧化物沉淀，但解除地层硅质堵塞的组分仍是i - i f ，而h f 与粘土矿物反应快， 而且生成大量的氟化硅沉淀物堵塞地层，过量使用h f 还会伤害地层骨架，为解决这一 问题，推广了砂岩缓速酸增注工艺技术，其工作原理；砂岩油层处理剂为含氟络合物， 在水中仅能解离出微弱的活性h f ，当与地层硅质接触反应时，随着h f 的消耗，系统平 衡体系被破坏，体系不断解离出新的i - i f ，直至消耗殆尽。另外s y d 水解释放h f 后的 成分为一种硅沉积阻止剂，可将反应产物保留在溶液中，反应后无二次沉淀生成。共现 场应用4 1 井次，有效3 8 井次，有效率9 2 7 ，平均单井压降7 9 m p a ，累增水量1 4 9 x 1 0 4 m 3 ， 平均单井累增水量3 6 3 4 m 3 。 2 2 常规土酸酸化工艺技术 该工艺酸液体系为1 0 1 2 h c i + 2 5 h f + 酸化添加剂，适用于解除泥浆污染、注水过 程中有机物、机械杂质、腐蚀产物造成的近井地带堵塞，以及储层润湿性浓度改变引起 的毛管阻力伤害。对于地层物性和连通状况相对较好( 或者说不太差) 、渗透率在6 0 1 0 。pn 1 2 以上的水井都能取得显著的增注效果。但对于钻井过程中重质泥浆、高分子聚 合物、注水过程地层深部垢物及生物污染，即便有效，也是有限的。对于和周围井连通 1 0 第二章高压注水井增注i 艺 较好，但地层物性太差、渗透率在6 0 1 0 。1 m 2 以下、井距过大、储层中绿泥石含量较 高的水井增注，收效甚微。因土酸的突出特点是反应速度快，尤其在地层温度条件下 反应时问仅有几十秒钟到几分钟，在有效时间内进入地层的深度有限，处理半径较小； 土酸的另一特点是和胶结物反应快，而和骨架颗粒、碎屑反应十分缓慢。因此现有技术 不能适应低渗区块、层系及酸敏储层的酸化增注工作的要求，需要对构造、储层进行更 深入的研究和认识，对高压增注的可行性作更深层次的研究和探讨。现场应用1 井次， 单井压降2 m p a ，累增水3 3 1 4m 3 。 2 3 缩膨增注工艺 2 3 1 工艺原理 通过体系中的酸液解除储层无机、有机堵塞；通过阳离子高分子聚合物缩膨剂抑制 粘土膨胀，稳定粘土颗粒，阻止粘土颗粒分散运移，使已膨胀的粘土所吸附的水分子脱 离，收缩粘土膨胀体积，恢复被堵塞的地层孔隙，达到降压增注的目的。 2 3 2 技术指标 密度( 2 0 ) ：1 2 1 3 9 c m 3 溶垢率：9 5 腐蚀速率0 0 c ，n 8 0 钢，4 h ) ： 5 0 0 m 鲋 缩膨率： 3 0 2 3 3 应用范围 区块因敏感矿物含量较高，水井注水呈水敏、速敏特征，酸化增注后表现为初期效 果较好，但压力上升快，有效期短的欠注水井降压增注。 2 3 4 现场应用情况 现场应用2 井次，有效2 井次，有效率1 0 0 ，平均单井压降9 9 m p a ，平均单井日 增水2 6 5 m 3 d ，累增水量17 8 7 m 3 ，平均单井累增水量8 9 3 5 m 3 。 2 4 层内自生弱酸降压增注技术 2 4 1 工艺原理 该技术应用的解堵剂是一种由酸、碱、聚合物及一些添加剂构成的复合体系，采用 强酸近解、地层自生弱酸远解相结合、c 0 2 气体作用、热解堵作用机理、碱解堵作用、 表面活性剂的作用的复合技术原理，使酸、碱两种溶液在地层内发生化学反应生成c 0 2 气体，一部分c 0 2 气体溶于水后生成碳酸，另一部分c o ：气体在低渗油藏具有很好的穿 透作用，达到解除油藏深部污染的目的，注入酸与碳酸及c 0 2 气体共同作用，使解堵效 果更好。聚合物在近井地带地层的吸附，使其它化学剂顺利通过近井地带，并在地层内 西安 i 油大学硕士学位论文 反应生成c 0 2 气体，同时，聚合物又限制c 0 2 气体的突进。注入碱、体系中添加的表面 活性剂以及在油层深部发生化学反应，生成c 0 2 气体的过程中产生的热量具有一定的热 解堵作用，因此该技术是多种解堵机理的综合效果，能够解除各种油层污染堵塞。 2 4 2 技术指标 适合油藏条件：平均注水压力 1 8 0 天 2 4 3 应用范围 适用于高、中、低渗、酸敏以及污染严重的高压注水区块油层解堵，应用范围广。 2 4 4 现场应用情况 共现场应用2 井次，有效1 井次，有效率5 0 ，平均单井压降6 m p a ，平均单井日 增水3 0 5 0 m ，累增水量7 5 7 5 m 3 ，平均单井累增水量3 7 8 7 5 m 3 。 2 5 氧化深穿透复合解堵技术 2 5 1 工艺原理 该工艺在酸液体系中引入了强氧化剂c 1 0 2 ，用于降解高分子聚合物，使聚合物分子 链变短，从而解除高聚物以及细菌代谢产物堵塞；体系中缓速酸主要由无机酸、有机酸、 缓速酸及其它酸液添加剂组成，用于地层中无机杂质及其它堵塞，达到解除水井堵塞， 恢复水井注水能力的目的。 2 5 2 技术指标 密度( 2 0 c ) ：1 0 1 1 9 e m 3 v h 值：l 鹰蚀速率( 9 0 ，n 8 0 钢，4 h ) 6 9 ( m 2 h ) 相对缓速率( 与1 2 h c l + 3 h f 相比) ：5 0 最终溶蚀量( 9 0 。c ，1 6 h ) ：( 与1 2 h c l + 3 h f 相比) 9 0 有机高分子降解率： 4 0 2 5 3 应用范围 在注水过程有机菌等繁衍而堵塞的井； 钻井过程中因使用高分子聚合物泥浆导致储层污染的油水井； 压裂后因压裂液破胶不彻底，导致储层污染的油水井