化学采油技术在稠油冷采上研究与应用.ppt

化学采油技术在稠油冷采上应用 汇报 课题编号 中油辽字 2010 127号 中油辽河油田钻采工艺研究院2012年10月 一 项目概述二 主要技术成果三 技术创新点四 现场应用情况五 吞吐后期油井存在问题及对策 汇报提纲 一 项目概述 化学采油技术 结合吞吐后期低效油井已不具备继续吞吐开采经济性 或因油层薄 井分散不便采取吞吐开采以及地层温度低油稠难开采等技术难点 借助化学反应热 稠油稀化降粘 活性助排以及油层低碳酸解堵技术等特性 将各药剂性能优点有机结合起来 借助于特殊工艺过程 形成有针对性的化学采油技术 从而实现了吞吐后期无效井增产和地层稠油冷采目的 一 项目概述 经过十多年反复研究 应用 形成了定量评价油井伤害程度的方法 研制出交替注入液体段塞方法 不动管柱实现超长井段均匀处理 生产出3种新专利产品并编制出新产品企业标准 获授权发明专利2项 受理专利4项 申报专利2项 发表论文8篇 取得产品 技术 创新3项 产品性能集成创新1项 工艺创新1项 应用配方创新3项 研究水平达到国际先进 化学采油技术 应用现场以来 先后在锦采 欢采 冷家 油气试采公司 浅海公司现场应用 截止目前累计实施122口井 措施有效率96 平均单井产量提高幅度82 5 平均单井增油278吨 其中锦8 兴H1井产量提高幅度达到360 阶段累计增油850吨 取得巨大的增产效果 汇报提纲 一 项目概述二 主要技术简介三 技术创新点四 现场应用情况五 吞吐后期油井存在问题及对策 二 主要技术简介 1 热化学反应技术 1 热化学反应技术原理热化学反应技术 是利用化学药剂反应过程释放大量热 气体等特性 油田上就是利用反应产生热加热地层 降低原油粘度 改善原油流动性 利用反应产生大量气体 补充地层能量 提高原油采出程度 化学反应如下 NO2 NH4 N2 2H2O Q 式中的Q为发热量 反应产物为氮气和水 2 主要成份及作用热化学反应剂是由发热剂 延缓剂 分散剂三部分组成 其中 发热剂是主剂 它是利用NO2 与NH4 反应产生大量热量与氮气 3mol L浓度的发热剂溶液 每立方米可以放出1116 06MJ的热量 生成氮气11m3 气体产生压力约28MPa 在高温与高压作用下 充分降低原油粘度 改善原油流动性同时 还能有效的清洗近井地带 井筒 解除污染与堵塞 提高其渗透率 二 主要技术简介 1 热化学反应技术 延缓剂可控制发热剂的反应速度 根据各施工井的需求来调节溶液的pH值 从而控制反应速度 分散剂是一种活性物质 由于它的活性作用 能把蜡质 胶质 沥青质等有机物分散成微小的颗粒 使其在低温下仍处于分散状态 不会聚结 在高温和大量气体压力的作用下有利于反应物返排 3 适用范围及应用效果热化学反应技术 在油田主要应用于加热储层 提高油层温度 降低原油粘度 改善流动性 实现低温稠油冷采 也可以利用反应过程产生大量气体特性 提高流体采出速度和采出程度 该技术累计现场应用36井次 措施有效率89 累计增油9600多吨 二 主要技术简介 2 C1 C4低碳混合有机酸技术 1 C1 C4低碳混合有机酸技术原理C1 C4低碳混合有机酸技术 是利用液蜡裂解合成低级脂肪酸的回馏组份 根据相似相溶原理并借助氧化加成反应 研制开发的复合型油井解堵剂 该技术既能解除油层各种垢堵塞 也能对储层结蜡具有很好的溶解 分散效果 同时还能解除生产过程中造成的各种堵塞 2 主要成份C1 C4混合有机酸解堵剂的主要成份是 甲 乙 丙 丁 少量 有机酸 酮类 醛类 醇类有机溶剂 不饱和稀烃 阳离子小分子表面活性剂 氧化剂 分散渗透剂等化学添加剂 3 适用范围及应用效果C1 C4混合有机酸解堵技术 主要应用于酸敏 水敏严重地层油井解堵 特别是对沥青质 胶质 蜡等有机物堵塞解堵效果更显著 该技术先后在辽河 大庆 胜利累计应用536井次 措施有效率83 5 累计增油177000吨 平均单井增油330多吨 二 主要技术简介 3 稠油稀化降粘技术 1 技术原理研究表明 引起原油粘度增大主要原因是 金属元素以配位体 由配位键形成的配位体分子 形式 使得稠油分子结构空间排布更加网络化 流动性能变差 稠油稀化降粘技术 是借助物理化学反应 利用络合吸附 絮凝 沉淀等方法 通过控制改变 目标 元素与原油分子结合方式 赋存状态 降低原油分子结构上过渡金属元素含量 实现原油粘度降低 稠油稀化降粘技术开采稠油的原理 不同于利用活性剂 通过油水乳化方式 形成水包油乳状液 改变界面张力 使稠油降粘实现开采 也不同于利用溶剂 对稠油溶解 稀释使稠油降粘实现常规开采 而通过控制或改变影响稠油粘度的核心因素 从分子结构上 利用物化反应 特别是化学反应 使稠油降粘稀化 被稀化的稠油在一定的条件下又不易反弹 真正实现稠油常规开采 二 主要技术简介 3 稠油稀化降粘技术 1 技术原理 表1控制元素含量降低原油粘度实验 二 主要技术简介 3 稠油稀化降粘技术 1 技术原理 二 主要技术简介 3 稠油稀化降粘技术 2 主要成分稠油稀化降粘剂的主要成份是 过渡金属络合剂 薄膜扩展剂 固体气源 分散渗透剂等化学添加剂 3 适用范围及应用效果稠油稀化降粘技术 主要应用于稠油降粘 改变原油流动性 提高稠油井单井产量方面 当油层温度65 吞吐井开采中期以前 以上 原油粘度低于100000mPa 可利用该技术直接冷采 提高低产 效 油井的产量 当油层温度低于65 吞吐井开采后期 原油粘度低于50000mPa 可利用该技术直接冷采 提高低产 效 油井产量 该技术自应用于现场以来 先后在锦州采油厂 曙光采油厂 冷家油田进行稠油井冷采推广 累计实施128井次 措施有效率86 0 平均单井增油286吨 累计增油30000多吨 二 主要技术简介 4 低温自生气增能技术 1 技术原理低温自生气增能技术 是在地层条件下 借助于复合型催化剂 使原来只能在高温 130 140 条件下分解 释放出气体的化学反应 也能够在低温 10 65 可控制 条件下反应并产生大量气体 最大限度恢复油井产能 NO2 H2N CO NH2催化剂 CO2 3H2O 2N2 N02 Q15 35 H2N CO NH2催化剂 CO OH 2 2NH3 CO2 H2O 2NH3 35 65 低温自生气增能技术 利用药剂对泥浆絮凝 悬浮 分散 降解等作用 解除钻井过程伤害 借助药剂对原油降粘效果 对储层岩石溶蚀作用等 解除采油生产各环节所造成堵塞 达到提高油井产能的目的 二 主要技术简介 4 低温自生气增能技术 2 主要成份低温自生气增能技术 由A B两种药剂构成 A药剂 辅剂或牺牲剂 主要成份是固体气源药剂 薄膜扩展剂 起泡剂 B药剂 主剂或核心药剂 主要成份是气源引发剂 原油稀化降粘剂 低碳混合有机酸解堵剂 分散渗透剂 润湿转向剂 3 适用范围及应用效果低温自生气体增能技术 主要应用于老井产能恢复 挖潜 解除钻完井过程钻井液伤害以及各种原因造成产能突然下降的油井增产方面 效果非常显著 特别适应于油层能量较低 随着油层流体的采取 油层能量下降较快的常规油井增能复产 应用于解除各轮次吞吐造成的油井液锁 水锁 水敏伤害以及解除近井地带有机物 有机无机垢堵塞 借助药剂反应释放气体 搅拌作用 大幅度提高药剂作用效果 从而提高措施有效率 该技术自2007年应用现场以来 先后在辽河油田锦州采油厂 冷家油田开发公司 特油公司 长庆油田采油一厂 大庆油田采油八厂应用 截止目前累计实施98井次 措施有效率93 6 平均单井增油465吨 取得巨大经济效益 二 主要技术简介 5 化学采油技术 1 技术原理化学采油技术 结合吞吐后期低效油井已不具备继续吞吐开采经济性 或因油层薄 井分散不便采取吞吐开采以及地层温度低油稠难开采技术难点 借助化学反应热 稀化降粘剂 活性助排以及油层解堵等特性 将各药剂性能优点有机结合起来 借助于特殊工艺过程 形成有针对性的化学采油技术 从而实现了吞吐后期无效井增产和低温地层开采稠油目的 二 主要技术简介 5 化学采油技术 2 引发剂浓度反应时间升至沸点及保持沸腾时间室内评价室内对引起热化学反应的引发剂加量与反应时间 升温至沸点时间及保持沸腾时间进行测试 测试结果见表2 表2引发剂加量反应时间升温至沸点时间及保持沸腾时间测试结果依据表2的测试结果 化学采油技术现场实际应用时引发剂浓度1 00 1 25 性价比最高 二 主要技术简介 5 化学采油技术 3 药剂原油降粘率效果评价衡量药剂对原油降粘效果 主要参数是测定药剂对原油的降粘率 测试结果见下表3 表3药剂对原油降粘效果测试表 4 药剂助排效果评价药剂具有较好的助排性 有利于提高地层流体的采出速度和采出程度 衡量药剂的助排性能 主要测试参数指标是界面张力和发泡量 根据Q SYLY0095 2008 室内测试结果见下表4 表4药剂助排性能指标测试结果 二 主要技术简介 5 化学采油技术 5 对沥青胶质蜡溶解分散效果观察 高1 H4原油 0 25 的药剂 原油在药剂中逐渐分散溶解形成水包油乳状液 界面不清晰 80 600 二 主要技术简介 5 化学采油技术 5 对沥青胶质蜡溶解分散效果观察 高1 H4原油 0 5 的药剂 原油在药剂中迅速分散溶解形成较均匀的水包油的微乳液 界面消失 80 600 二 主要技术简介 5 化学采油技术 5 对沥青胶质蜡溶解分散效果观察 高1 H4原油 1 的药剂 原油在药剂中充分分散溶解形成均匀的水包油微乳液 界面消失 80 600 二 主要技术简介 5 化学采油技术 6 药剂暂堵效果评价首先将烘干恒重标准岩心用A剂真空状态下饱和4小时 其次将饱和好的岩心放入岩心夹持器中 用平流泵选定适当流量 按照岩心流动仪操作程序 用模拟地层水驱替岩心 待通过岩心A剂流体体积达到岩心体积2倍以上时记录平均驱替压力 第三用等流量含B剂的模拟地层水驱替岩心 待通过岩心B剂流体体积达到岩心体积2倍以上时记录平均驱替压力 实验测试结果见表5 表5流体通过岩心驱替压力变化实验 二 主要技术简介 5 化学采油技术 7 现场应用工艺方案确定化学采油技术 在提高吞吐后期单井产量上应用 要取得显著增产效果必须解决两个技术难点 一是确保药剂最大限度进入目的层 二是药剂与地层原油 堵塞物 充分混合 本文采取以下方法实现上述目的 确保有效药剂充分进入目的层 大幅度提高措施有效率 以往在进行常规增产措施时 当地层亏空严重时 难以实现有效药剂进入目的层 致使措施效果不理想 化学采油技术 借助特殊工艺解决了这一矛盾 现场实施时 先注入药剂A 固体气源牺牲剂 发泡剂 优先进入高渗 亏空 层 其次注入3 5方液体段塞 第三注入药剂B 含气源引发剂等有效药剂 也优先进入高渗层 在高渗层中与先进入大量的A剂接触立即发生剧烈反应 释放大量气体 使得反应空间压力迅速升高 阻碍后续药剂B的进入 使有效药剂更好地进入 目的 层 充分解除 目的 层堵塞 二 主要技术简介 5 化学采油技术 7 现场应用工艺方案确定化学采油技术 在提高吞吐后期单井产量上应用 要取得显著增产效果必须解决两个技术难点 一是确保药剂最大限度进入目的层 二是药剂与地层原油 堵塞物 充分混合 本人采取以下方法实现上述目的 确保有效药剂与地层稠油 堵塞物 充分混合 提高药剂降粘效果 反应程度 实现稠油冷采 解除油层堵塞 提高单井产量 先注入药剂A在优先进入高渗 亏空 层同时也有少量进入低渗层 堵塞层 含油层 当有效药剂B进入低渗层 与先进入少量的A剂接触立即发生反应 释放出气体过程 实现了地层条件下的 搅拌 作用 即可解决吞吐后期油井各种伤害 也可实现化学采油技术广泛应用于稠油冷采方面 汇报提纲 一 项目概述二 主要技术简介三 所取得的技术成果四 现场应用情况五 吞吐后期油井存在问题及对策 三 取得的成果及创新点 取得成果 1 研制出1种新技术 化学采油技术 2 确定1种新工艺 借助注A B药剂段塞方法确保措施要进入 目的层 3 开发研制出4种专利产品 稠油稀化剂 低温自生气体复合剂 稠油助采剂 稠油冷采剂 4 完成3种新产品企业标准编制 稠油稀化剂产品企业标准 低温自生气体复合剂产品企业标准 稠油助采剂产品企业标准 5 获得授权发明专利2项 稠油稀化剂低温自生气体复合剂获得受理发明专利2项 高温混相咱暂堵剂稠油助采剂申报发明专利2项 稠油冷采剂热化学解堵剂 在 油田化学 等杂志上发表论文7篇 三 取得的成果及创新点 创新点 1 产品 技术 创新4项 开发研制出稠油稀化剂 低温自生气体复合剂 稠油助采剂 稠油冷采剂四种专利产品 2 产品性能集成创新1项 开发研制出化学采油技术 3 工艺创新1项 研制出借助注A B药剂段塞方法确保措施要进入 目的层 新工艺方法 4 完成3种新产品企业标准编制 稠油稀化剂产品企业标准 低温自生气体复合剂产品企业标准 稠油助采剂产品企业标准 汇报提纲 一 项目概述二 主要技术简介三 取得的技术成果四 现场应用情况五 吞吐后期油井存在问题及对策 四 现场应用情况 化学采油技术 自应用现场以来 先后在锦采 欢采 油气试公司 浅海油田现场应用 截止目前累计实施122口水平井 措施有效率100 平均单井产量提高幅度82 5 平均单井增油278t 代表井措施效果分析如下 锦8 兴H1井 2005年12月13日完钻 2006年1月25日完井 泥浆浸泡时间为43天 生产井段1310 9 1519 9m 段长度198 2m 实际使用的泥浆密度1 20g cm3 原油粘度26000mPa s 比重 地面20 1 007g cm3 胶质 沥青27 85 含蜡11 91 通过对钻井过程分析 油层泥浆残余量约40方 分析得知造成该井开采效果差的主要原因是泥浆浸泡时间长 泥浆密度大油层伤害严重 油稠粘度大难以流动 吞吐过程中造成水锁 液锁 乳液伤害等 针对上述三种主要伤害原因 确定利用低温自生气技术解除钻完井液伤害 利用稠油稀化降粘技术降低原油粘度 利用低碳混合有机酸解堵技术解除吞吐过程伤害 锦8 兴H1井进行化学采油技术现场实施 措施前日产液为11 5m3日产油3 5吨 措施后日产液26m3 日产油12 6吨 单井产量提高幅度360 阶段已累计增油850吨 四 现场应用情况 四 现场应用情况 措施前日液 油17 0 8 措施后日液 油20 5 6 四 现场应用情况 措施前日液 油13 5 1 2 措施后日液 油20 6 2 四 现场应用情况 措施前日液 油18 5 1 6 措施后日液 油22 5 8 汇报提纲 一 项目概述二 主要技术简介三 取得的技术成果四 现场应用情况五 吞吐后期油井存在问题及对策 五 吞吐后期油井存在问题及对策 吞吐后期油井存在问题 1 油层堵塞问题 1 注汽前沿热 冷伤害 注入汽 注入热水 注入温水 注入冷水 对地层造成个 伤害带 随着注汽轮次的增加 此 伤害带 依次向前推移 并叠加起来 像个反向 压降漏斗 这是使注汽有效率降低 吞吐效果变差的主要原因 2 油层在进行蒸汽吞吐时 随着地层油水混合物不断被采出过程中 由于原油相对轻质成份优先被采出 而重质成份易滞留 吸附于近井附近 堵塞油层 这是造成吞吐井低 无 效的主要原因之一 五 吞吐后期油井存在问题及对策 吞吐后期油井存在问题 1 油层堵塞问题 3 乳液堵塞 液锁 伤害 汽注入时 热汽 热水 与地层原油产生乳化 形成乳状液 当乳化液液滴与地层孔隙不配伍时 阻挡注入汽向前移动 注汽后采出时 随着流体的采出 近井附近的压力降低 使得原来进入储层的乳液液滴变得与储层不配伍 对地层造成伤害 4 水敏 粘土膨胀 伤害 地层粘土矿物与热汽或热水接触 膨胀程度变大 伤害强度增大 这是因为粘土矿物在高温条件下 180 以上 高岭石蒙脱石化 即粘土矿物由非膨胀型向膨胀型转化 五 吞吐后期油井存在问题及对策 吞吐后期油井存在问题 2 汽窜现象严重 注汽热效率低 随着吞吐轮次增加及储层非均质性 高渗透层 低含油层 吸汽程度逐渐增大 汽窜 指进现象严重 注汽有效率迅速降低 吞吐效果差 3 回采速度慢 排水期长 采出程度低 随着吞吐轮次增加 地层流体不断采出 地层能量逐渐降低 以及各轮次吞吐造成的油层伤害 回采速度慢 排水期长 采出程度 开采效果差 预防解除对策根据吞吐后期油井存在的主要问题 采取有针对性的预防措施才能取得显著的增产效果 1 各种原因堵塞是造成油井产能下降主要原因 油层条件下原油能流动 可以采出的低产油井 这类油井主要借助低碳混合有机酸解堵技术 就可以实现单井产量提高 油层条件下原油难流动