油水井增产增注措施PPT课件

1、6.1 概述概述本章主要内容：本章主要内容：水力压裂水力压裂酸化酸化防砂与清砂防砂与清砂防蜡与清蜡防蜡与清蜡调剖堵水调剖堵水第1页/共64页6.1 概述概述油气井产量的主要影响因素 产层的能量产层的能量( (压力压力) ) 产层的渗透性产层的渗透性 流体的流动性能流体的流动性能随着油气开采时间的延长,产层的压力逐渐下降；可通过注水的方式来保持产层的压力。一些地层本身渗透率就极低；开采过程中，由于措施不当会造成油气通道堵塞，导致渗透率下降；可通过酸化或压裂等措施予以改善。油品中高分子化合物的含量对粘度的影响大；可通过电加热、注蒸汽、以及微生物作用等物理化学方法进行改良。第2页/共64页6.2 水

2、力压裂水力压裂思路思路 地层孔隙裂缝小？地层孔隙裂缝小？通过人为的方法，扩大油气在地层中的通道。通过加压，当压力超过地层强度时，就可使地层破裂，产生裂缝。井筒内的流体岩石的力学性质井底附近的地应力分布压裂液性质及注入方式如何产生和扩大裂缝？靠什么来加压？地层破裂的影响因素？第3页/共64页6.2 水力压裂水力压裂6.2.1岩石的力学性质岩石的力学性质xyz第4页/共64页6.2 水力压裂水力压裂 6.2.1岩石的力学性质岩石的力学性质。当zx y时，产生垂直裂缝当yx z时，产生水平裂缝第5页/共64页6.2 水力压裂水力压裂造缝条件造缝条件 为使地层破裂，必须使井底压力高于井壁上的总应力及岩

3、石的抗张强度。 最大有效周向应力大于水平方向抗拉强度时，产生水平裂缝。 当有效周向应力大于垂直方向抗张强度时，产生垂直裂缝。第6页/共64页6.2 水力压裂水力压裂 水力压裂是利用地面泵组，将高粘液体以大大超过水力压裂是利用地面泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底蹩起高于地地层吸收能力的排量注入井中，在井底蹩起高于地层强度的压力，使井底附近地层产生裂缝；层强度的压力，使井底附近地层产生裂缝； 继续注入带有支撑剂的携砂液，使裂缝延伸并填以继续注入带有支撑剂的携砂液，使裂缝延伸并填以支撑剂，从而形成高导流能力的填砂裂缝。支撑剂，从而形成高导流能力的填砂裂缝。水力压裂的工艺过

4、程：憋压造缝裂缝延伸充填支撑剂裂缝闭合第7页/共64页S1S2S3S4压裂压裂第8页/共64页6.2 水力压裂水力压裂6.2.2 压裂液压裂液作用：作用： 传递和施加压力，使地层破裂。传递和施加压力，使地层破裂。问题：当压力释放之后，如何阻止裂缝愈合？加砂压裂 压裂液是一个总称，根据其在压裂过程中的任务不同可分为前置液、携砂液和顶替液。第9页/共64页l6.2.2 压裂液破裂地层、造缝、降温作用。一般用未交联的溶胶。携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷却地层作用。必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。末尾顶替液：替液入缝，提高携砂液效率和防止井筒沉砂。中间顶替液：携砂液、防砂卡；6.2 水力压裂第10页

5、/共64页性能要求：滤失少：悬砂能力强：摩阻低：稳定性好：配伍性好：低残渣：易返排：货源广、便于配制、价钱便宜。造长缝、宽缝取决于它的粘度与造壁性取决于粘度摩阻愈小，用于造缝的有效功率愈大热稳定性和抗机械剪切稳定性不应引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率减少压裂液的损害6.2 水力压裂l6.2.2 压裂液第11页/共64页6.2 水力压裂水力压裂6.2.2 压裂液压裂液类型：类型：水基压裂液水基压裂液 水水 + 成胶剂成胶剂 + 其他其他油基压裂液原油 or 粘性成品油稠化油 = 油 + 稠化剂酸基压裂液 酸 + 成胶剂 + 其他多相压裂液泡沫压裂液=水基冻胶 +

6、气体乳化压裂液第12页/共64页6.2 水力压裂水力压裂6.2.3 支撑剂支撑剂性能要求：性能要求： 粒径均匀粒径均匀 密度低密度低 强度高强度高 圆球度高圆球度高 杂质少杂质少 货源广、价廉货源广、价廉第13页/共64页6.2 水力压裂水力压裂6.2.3 支撑剂支撑剂常用类型：常用类型： 天然砂天然砂 粗晶石英砂（低强度）粗晶石英砂（低强度） 人造支撑剂人造支撑剂 树脂包层支撑剂树脂包层支撑剂 树脂包裹砂粒，中等强度，树脂包裹砂粒，中等强度，密度低，接触面增大，抗闭合压力高，防破碎，防嵌入。密度低，接触面增大，抗闭合压力高，防破碎，防嵌入。核桃壳、铝珠（韧性支撑剂）玻璃珠、陶粒（高强度）第1

7、4页/共64页6.2 水力压裂水力压裂6.2.4 压裂设计压裂设计主要内容：主要内容： 裂缝几何参数优选及设计；裂缝几何参数优选及设计； 压裂液类型、配方选择及注液程序；压裂液类型、配方选择及注液程序； 支撑剂选择及加砂方案设计；支撑剂选择及加砂方案设计； 压裂效果预测和经济分析等。压裂效果预测和经济分析等。第15页/共64页6.2 水力压裂水力压裂 6.2.5 压裂工艺过程压裂工艺过程l循环l试压l试挤l压裂l加砂l替挤l反洗第16页/共64页6.2 水力压裂水力压裂6.2.6 压裂设备与材压裂设备与材料料 压裂车；压裂车； 压裂液罐车；压裂液罐车； 供砂车；供砂车； 支撑剂。支撑剂。第17

8、页/共64页6.2 水力压裂水力压裂第18页/共64页6.3 酸化酸化思路思路 地层孔隙裂缝小？生产中发生堵塞？地层孔隙裂缝小？生产中发生堵塞？解堵或扩大油气在地层中的通道。通过溶蚀作用使孔隙裂缝扩大。用酸液对岩石胶结物或地层的孔隙、裂缝内进行堵塞物的溶解和溶蚀。酸洗基质酸化压裂酸化如何扩大孔隙裂缝？靠什么来溶蚀？酸化工艺种类？第19页/共64页6.3 酸化酸化酸化的原理是利用酸液对岩石酸化的原理是利用酸液对岩石胶结物或地层的孔隙、裂缝内胶结物或地层的孔隙、裂缝内的堵塞物的溶解和溶蚀作用，的堵塞物的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。渗透性。有酸洗、基质

9、酸化和压裂酸化有酸洗、基质酸化和压裂酸化三种工艺。三种工艺。第20页/共64页6.3 酸化酸化6.3.1 酸化工艺类型酸化工艺类型酸洗酸洗基质酸化基质酸化酸化压裂酸化压裂将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中的酸溶性颗粒、钻屑和结垢，并疏通射孔孔眼。在低于岩石破裂压力下，将酸液注入地层。依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。也称为酸压，是在高于岩石破裂压力下，将酸液注入地层，在地层内形成裂缝。通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀作用形成高导流能力的裂缝。第21页/共64页6.3 酸化酸化6.3.2 碳酸盐地层的酸化 盐酸与碳酸盐岩的化学反应盐酸与碳酸盐岩的化学反应22232C

10、OOHCaClCaCOHCl22222322)(4COOHMgClCaClCOMgCaHCl酸化反应影响因素l接触面积、酸液类型与浓度、流速、温度、压力第22页/共64页6.3 酸化酸化6.3.3 酸化压裂(10.28)用酸液作为压裂液实施不加支撑用酸液作为压裂液实施不加支撑剂的压裂称为酸化压裂剂的压裂称为酸化压裂( (简称酸简称酸压压) )。压裂后通过酸液的不均匀溶蚀作压裂后通过酸液的不均匀溶蚀作用，防止卸压后裂缝愈合。用，防止卸压后裂缝愈合。主要用于碳酸盐岩地层。主要用于碳酸盐岩地层。第23页/共64页6.3.3 酸化压裂酸化压裂技术措施：技术措施：l酸液的滤失酸液的滤失l降低反应速度降低

11、反应速度目的：尽量提高裂缝的有效长度和压裂效果。影响因素：酸液的滤失性、反应速度、流速。固相防滤失剂前置液酸压胶化酸、乳化酸、泡沫酸使用前置液降温使用缓蚀剂（表面活性剂）使用乙酸、胶化酸、泡沫酸第24页/共64页6.3 酸化酸化6.3.4 砂岩地层酸化 砂岩的成分：砂岩的成分： 骨架：石英、长石骨架：石英、长石 胶结物：硅酸盐类（粘土）、碳酸盐胶结物：硅酸盐类（粘土）、碳酸盐类类 土酸的组成：土酸的组成：盐酸（盐酸（HClHCl）+ + 氢氟酸（氢氟酸（HFHF） 作用原理：作用原理： HClHCl溶蚀碳酸盐类胶结物溶蚀碳酸盐类胶结物 HFHF溶蚀硅酸盐类矿物溶蚀硅酸盐类矿物第25页/共64页

12、6.3 酸化酸化6.3.4 砂岩地层酸化 氢氟酸（氢氟酸（HFHF）与硅酸盐类矿物的反应）与硅酸盐类矿物的反应例：氢氟酸与石英反应生成可溶性氟硅例：氢氟酸与石英反应生成可溶性氟硅酸酸OHSiFHSiOHF262226第26页/共64页6.3 酸化酸化6.3.4 砂岩地层酸化 土酸的配方：土酸的配方：101015% HCl + 315% HCl + 38% 8% HFHF 常规土酸：常规土酸： 12% HCl + 3% HF12% HCl + 3% HF 逆土酸：逆土酸： 3% HCl + 6% HF3% HCl + 6% HF第27页/共64页6.3 酸化酸化6.3.5 常用酸液 盐酸盐酸 甲

13、酸和乙酸甲酸和乙酸 土酸（盐酸土酸（盐酸+ +甲酸、乙酸）甲酸、乙酸） 多组分酸（盐酸多组分酸（盐酸+ +甲酸、乙酸）甲酸、乙酸） 乳化酸（乳化酸（W/OW/O型）型） 稠化酸（盐酸稠化酸（盐酸+ +胶凝剂）胶凝剂） 泡沫酸（泡沫酸（656585%85%氮气，氮气，151535%35%酸液）酸液）第28页/共64页6.3 酸化酸化6.3.6 常用酸液添加剂 缓蚀剂（防金属腐蚀）缓蚀剂（防金属腐蚀） 表面活性剂（降低表面张力）表面活性剂（降低表面张力） 稳定剂（减缓铁沉淀）稳定剂（减缓铁沉淀） 增粘剂（降低反应速度）增粘剂（降低反应速度） 减阻剂（降低流动阻力）减阻剂（降低流动阻力） 暂堵剂（降

14、滤失）暂堵剂（降滤失）第29页/共64页6.3 酸化酸化6.3.7 酸化工艺 选井选层选井选层 确定酸化方式确定酸化方式 方案设计与施工方案设计与施工 残酸返排残酸返排 放喷、抽汲、气举排液放喷、抽汲、气举排液 增注液态增注液态COCO2 2或氮气排液或氮气排液第30页/共64页6.3.8 酸化施工（）将酸化管柱下到预定位置，装好井口。（）接好地面注酸管线，并进行试泵。（）配制酸液。一般在配酸站配制好拉到井场。（）挤注酸液。（）反排。自喷或人工排液。第31页/共64页6.4 防砂与清砂防砂与清砂6.4.1 地层出砂的危害 使井下和地面设备严重磨蚀，增加维使井下和地面设备严重磨蚀，增加维修工作量

15、和生产成本；修工作量和生产成本； 造成砂卡、砂埋油层或井筒砂堵，导造成砂卡、砂埋油层或井筒砂堵，导致停产；致停产； 出砂严重时会引起井壁坍塌、套管挤出砂严重时会引起井壁坍塌、套管挤毁甚至油井报废。毁甚至油井报废。第32页/共64页6.4 防砂与清砂防砂与清砂6.4.2 地层出砂的原因 地层岩石胶结强度低；地层岩石胶结强度低； 地应力作用；地应力作用； 开采工艺措施不当（压差过大、流速开采工艺措施不当（压差过大、流速过大。过大。第33页/共64页开采因素由于固井质量差，使得套管外水泥环和井壁岩石没有粘在一起，在生产中形成高低压层的串通，使井壁岩石不断受到冲刷，粘土夹层膨胀，岩石胶结遭到破坏，因而

16、导致油井出砂。流体渗流而产生的对油层岩石的冲刷力和对颗粒的拖拽力是疏松油层出砂的重要原因。油、水井工作制度的突然变化，使得油层岩石受力状况发生变化，也容易引起油层出砂。3. 油井工作制度如果射孔密度过大，有可能使套管破裂和砂岩油层结构遭到破坏，引起油井出砂。2. 射孔密度1. 固井质量油层压力降低，增加了地应力对岩石颗粒的挤压作用，扰乱了颗粒间的胶结；油层含水后部分胶结物被溶解使得岩石胶结强度降低；4. 其它不适当的措施，降低了油层岩石胶结强度，使得油层变得疏松而出砂。第34页/共64页6.4.3 防砂方法 (一)制定合理的开采措施(1)制定合理的油井工作制度：通过生产试验使所确定的生产压差不

17、会造成油井大量出砂(控制生产压差)。对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差。(2)加强出砂层油水井的管理：开、关操作要求平稳；对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施。(3)对胶结疏松的油层，酸化、压裂等措施要求慎重。(4)正确选择完井方法和改善完井工艺。第35页/共64页6.4 防砂与清砂防砂与清砂(二二) 防砂工艺 机械防砂；机械防砂； 化学防砂；化学防砂； 焦化防砂；焦化防砂； 砂拱防砂。砂拱防砂。防砂管柱：割缝衬管、绕丝筛管、胶结滤砂管防砂管柱 + 粒石充填人工胶结砂层人工井壁人工加热使原油在砂粒表面焦化压实井壁附近的地层，形成较坚固的砂拱防砂

18、第36页/共64页6.4 防砂与清砂防砂与清砂6.4.3 防砂工艺机械防砂机械防砂 筛管防砂筛管防砂 第37页/共64页6.4 防砂与清砂防砂与清砂6.4.3 防砂工艺机械防砂机械防砂 砾石充填防砂砾石充填防砂 第38页/共64页6.4 防砂与清砂防砂与清砂6.4.3 防砂工艺机械防砂机械防砂 砾石预充填筛管砾石预充填筛管 第39页/共64页6.4 防砂与清砂防砂与清砂6.4.4 清砂方法 (1)(1)冲砂冲砂 通过冲管、油管或油套环空向井底注入通过冲管、油管或油套环空向井底注入高速流体冲散砂堵，并将砂粒携带至地高速流体冲散砂堵，并将砂粒携带至地面。面。 （2 2）捞砂）捞砂 用钢丝绳向井内下

19、入专门的捞砂筒，将用钢丝绳向井内下入专门的捞砂筒，将井底砂粒捞出地面。井底砂粒捞出地面。第40页/共64页冲砂液冲砂液的基本要求：(1) 具有一定的粘度，以保证具有良好的携砂能力；(2) 具有一定的密度，以便形成适当的液柱压力，防止井喷；(3) 不损害油层；(4) 来源广泛、价廉等。第41页/共64页6.4 防砂与清砂防砂与清砂6.4.4 清砂方法 (3)(3)冲砂方式冲砂方式 正冲砂（冲管冲砂）；正冲砂（冲管冲砂）； 反冲砂；反冲砂； 正反冲砂；正反冲砂； 联合冲砂。联合冲砂。联合冲砂第42页/共64页6.5 防蜡与清蜡防蜡与清蜡6.5.1 油井结蜡石蜡石蜡：C16到到C64的烷烃的烷烃(C

20、16H34 C64H130) )。纯石蜡纯石蜡为白色，略带透明的结晶体，密度为白色，略带透明的结晶体，密度880905kg/m3，熔点为熔点为4960；结蜡：结蜡：温度低于原油析蜡点时，蜡以结晶形式析出，随温度低于原油析蜡点时，蜡以结晶形式析出，随着结晶长大，蜡晶体沉积于管道和设备表面；着结晶长大，蜡晶体沉积于管道和设备表面；第43页/共64页(一)油井结蜡的过程（1）当温度降至析蜡点以下时，蜡以结晶形式从原油中析出；（2）温度、压力继续降低和气体析出，结晶析出的蜡聚集长大形成蜡晶体；（3）蜡晶体沉积于管道和设备等的表面上。蜡的初始结晶温度或析蜡点：当温度降低到某一值时，原油中溶解的蜡便开始析

21、出，蜡开始析出的温度。l6.5.1 油井结蜡第44页/共64页6.5 防蜡与清蜡防蜡与清蜡6.5.1 油井结蜡结蜡的影响因素：结蜡的影响因素： 原油组分原油组分 压力和溶解气油比压力和溶解气油比 水和机械杂质含量水和机械杂质含量 流动速度流动速度 管壁粗糙度及表面性质管壁粗糙度及表面性质第45页/共64页1. 原油成分（含蜡量、 胶质、沥青质 ） 原油中含蜡量越高，油井就越容易结蜡。 原油中所含轻质馏分越多，则蜡的初始结晶温度就越低，保持溶解状态的蜡就越多，即蜡不易出。 胶质含量增加，蜡的初始结晶温度降低； 沥青质对石蜡结晶起到良好的分散作用，且使沉积蜡的强度将明显增加，而不易被油流冲走。2.

22、 压力和溶解气油比第46页/共64页3.原油中的水和机械杂质 油井含水量增加，结蜡程度有所减轻。4.液流速度 水和机械杂质对蜡的初始结晶温度影响不大。 原油中的细小砂粒及机械杂质将成为石蜡析出的结晶核心，而促使石蜡结晶的析出，加剧了结蜡过程。 5、管壁粗糙度及表面性质第47页/共64页（1）阻止蜡晶的析出：在原油开采过程中，采用某些措施(如提高井筒流体的温度等)，使得油流温度高于蜡的初始结晶温度，从而阻止蜡晶的析出。（2）抑制石蜡结晶的聚集：在石蜡结晶已析出的情况下，控制蜡晶长大和聚集的过程。如在含蜡原油中加入防止和减少石蜡聚集的某些化学剂抑制剂，使蜡晶处于分散状态而不会大量聚集。（3）创造不

23、利于石蜡沉积的条件：如提高表面光滑度、改善表面润湿性、提高井筒流体速度等。6.5 防蜡与清蜡l6.5.2 防蜡方法第48页/共64页1.油管内衬和涂层防蜡作用：通过表面光滑和改善管壁表面的润湿性，使蜡不易在表面上沉积，以达到防蜡的目的。（1）玻璃衬里油管防蜡原理油管表面具有亲水憎油特性；玻璃表面十分光滑；玻璃具有良好的绝热性能。（2） 涂料油管防蜡原理在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水性强的物质。第49页/共64页2.化学防蜡通过向井筒中加入液体化学防蜡剂或在抽油管柱上装有固体化学防蜡剂，防蜡剂在井筒流体中溶解混合后达到防蜡目的。（1）活性剂型防蜡剂：通过在蜡结晶表面上的吸附，形成不利于石蜡

24、继续长大的极性表面，使蜡晶以微粒状态分散在油中易被油流带走；还可吸附于固体表面上形成极性表面，阻止石蜡的沉积。（2）高分子型防蜡剂：油溶性的，具有石蜡结构链节的支链线性高分子，在浓度很小的情况下能够形成遍及整个原油的网状结构，而石蜡就可在这网状结构上析出，因而彼此分散，不能聚集长大，也不易在固体表面沉积，而易被液流带走。第50页/共64页3.热力防蜡：提高流体温度；采油成本高。4.强磁防蜡技术 （1）原油通过强磁防蜡器时，石蜡分子在磁场作用下定向排列作有序流动，克服了石蜡分子之间的作用力，不能按结晶的要求形成石蜡晶体；（2）对于已形成蜡晶的微粒通过磁场后，石蜡晶体细小分散，并且有效地削弱了蜡晶

25、之间、蜡晶与胶体分子之间的粘附力，抑制了蜡晶的聚集长大；（3）磁场处理后还能改变井筒中结蜡状态，使蜡质变软，易于清除。第51页/共64页6.5 防蜡与清蜡防蜡与清蜡6.5.3 清蜡方法机械清蜡机械清蜡 刮蜡器刮蜡器热力清蜡热力清蜡 热流体循环清蜡热流体循环清蜡 电热清蜡电热清蜡 热化学清蜡热化学清蜡第52页/共64页6.5 防蜡与清蜡防蜡与清蜡6.5.3 清蜡方法冼井清蜡车冼井清蜡车第53页/共64页6.6油井堵水6.6.1 油井出水原因及找水技术(一)油井出水来源（1）注入水及边水（2）底水（3）上层水、下层水及夹层水“底水锥进”现象：当油田有底水时，由于油井生产在油层中造成的压力差，破坏了

26、由于重力作用所建立起来的油水平衡关系，使原来的油水界面在靠近井底处呈锥形升高的现象。第54页/共64页(二)油井防水措施应以防为主，防堵结合（1）制订合理的油藏工程方案，合理部署井网和划分注采系统，建立合理的注、采井工作制度和采取工程措施以控制油水边界均匀推进。（2）提高固井和完井质量，以保证油井的封闭条件，防止油层与水层串通。（3）加强油水井日常管理、分析，及时调整分层注采强度，保持均衡开采。第55页/共64页(三)油井找水技术 找水：油气井出水后，通过各种方法确定出水层位和流量的工作。1.综合对比资料判断出水层位2.水化学分析法3.根据地球物理资料判断出水层位4.机械法找水 压木塞法 封隔

27、器找水5.找水仪找水第56页/共64页6.6.2 油井堵水技术(1)机械堵水使用封隔器及相应的管柱卡堵出水层的方法，以解决油井各油层间的干扰，达到增加油井产油量，减少产水量的目的。(2)油井化学堵水 用化学剂控制油气井出水量和封堵出水层的方法。 非选择性堵水 水来自误射开的水层或来自完全被水淹的油层,采用非选择性堵水把水层完全堵死. 选择性堵水 水来自油层,堵水的目的是让油层多产油、少出水.(3)底水封堵技术 人工隔板法第57页/共64页 开发准备阶段开发准备阶段详探、开发试验等详探、开发试验等 开发设计和投产开发设计和投产油藏工程研究及开发设计、开发井的全面部署及实施、注采方油藏工程研究及开发设计、开发井的全面部署及实施、注采方案实施等案实施等 开发调整和完善开发调整和完善调整方案实施、第三次采油调整方案实施、第三次采油提高采收率提高采收率l6.7.1 油田开发阶段(按开发进程分)6.7 油田开发第58页/共64页l投产阶段l稳产阶段l产量递减阶段l低产阶段6.7 油田开发l6.7.1 油田开发阶段(按产量变化分)第59页/共64页 一次采油阶段一次采油阶段 利用油藏自然能量进行开采利用油藏自然能量进行开采 二次采油阶段二次采油