高等职业教育高等职业教育 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题题 目目 暂堵酸化工艺技术研究 学学 生生 张 旭 东 指导教师指导教师 张 益 评评 阅阅 人人 专专 业业 油气开采技术 完成日期完成日期 2012 年 4 月 14 日 高高职职毕毕业业设设 计计 论文 论文 任任务务书书 学生姓名学生姓名张旭东专专业业班班级级采油 09301学学号号 20093006013 4 题题 目目暂堵酸化工艺技术研究 设设计计 论论文文 内内容容及及 基基本本要要 求求 研究内容 国内外暂堵酸化技术研究现状 暂堵酸化机理分析 暂堵酸化技术研究及效果评价 1 国内外暂堵酸化技术研究现状 国内暂堵酸化技术的现状 国外暂堵酸化技术的现状 2 暂堵酸化机理分析 3 暂堵酸化技术研究及效果评价 要求 开展暂堵酸化技术现状分析 结合暂堵酸化机理分析 开展暂堵酸化技术研究 及效果评价 设计 论文 起止时间设计 论文 起止时间2012 年 2 月 21 日 至 2012 年 6 月 10 日 设计 论文 地点设计 论文 地点 指指导导教教师师签签名名年 月 日 学学生生签签名名年 月 日 目录目录 1 绪绪 论论 1 1 1 目的和意义 1 1 2 国内外现状 1 2 暂堵酸化机理分析暂堵酸化机理分析 3 2 1 暂堵酸化的原理 3 2 2 暂堵酸化技术 4 2 3 暂堵剂注入工艺 4 2 3 1 暂堵剂注入量确定 5 2 3 2 堵剂注入参数确定 5 2 3 3 选择性注入技术依据 6 2 3 4 注入压力确定 7 2 3 5 堵液注入速度确定方法 8 2 4 堵剂封堵半径和用量确定方法 9 2 4 1 堵剂封堵半径计算 9 2 4 2 堵剂用量确定 9 2 5 影响注入酸速度的因素研究及注酸速度确定 10 2 6 现场应用 11 2 6 1 施工步骤 11 2 6 2 现场应用情况 11 3 暂堵酸化技术研究及效果评价暂堵酸化技术研究及效果评价 12 3 1 暂堵剂类型的选择 12 3 2 暂堵理论 13 3 3 固相颗粒在地层孔隙中的堵塞机理 13 3 4 暂堵剂优选及性能评价 15 3 4 1 暂堵剂油溶性实验 15 3 4 2 暂堵剂酸不溶 水不溶评价实验 17 3 5 暂堵剂在携带液中分散性实验研究 18 3 5 1 分散性实验 18 3 5 2 携带液及暂堵剂悬浊液粘度测试 19 3 6 暂堵剂粒径分布选择 20 3 7 暂堵剂模拟封堵岩心实验研究 20 3 7 1 验原理及实验装置 20 3 7 2 实验分析 21 3 8 暂堵带酸化解除研究 22 4 酸化体系的研究与评价酸化体系的研究与评价 23 4 1 常用砂岩酸化液体系 23 4 2 适宜的酸型选择 24 4 3 常规土酸研究 25 4 3 1 常规土酸酸岩反应的机理 25 4 3 2 酸化引起地层的伤害酸化引起地层的伤害 25 4 3 3 常规土酸酸化存在的问题 26 4 4 新型酸液体系研究 26 4 4 1 添加剂的选择标准 26 4 4 2 基本作用原理 27 4 5 新型酸液体系的筛选及性能评价 27 4 5 1 酸液配方的选择 27 4 5 2 添加剂的优选 28 4 5 3 酸液体系的评价 30 4 6 酸液体系配方确定 30 5 结论与认识结论与认识 31 参考文献参考文献 32 1 1 绪绪 论论 1 1 目的和意义目的和意义 对于非均质性强的低渗 低压和低产油藏 其注水剖面和产液剖面极为不均 加 之在油田开发过程中 部分措施对储层也造成了一定伤害 从而使层间矛盾更加 突出 严重影响了油田开发水平的提高 目前 酸化是油气井稳产 增产 注水井稳注 增注的主要措施之一 但对 于非均质性地层 笼统酸化施工时酸液遵循阻力最小原则 首先大量进入渗透率 最高的层位 只有少量酸液进入渗透率较低的层位 形成酸液的指进 不但未有效 清除中低渗透层伤害 反而进一步加大了层间渗透率差异 并造成大量酸液的浪 费 未能达到解除中低渗透层伤害的目的 酸化效果不理想 油量不增 1 3 针对 这一问题 国内外报道过采用暂堵酸化技术 4 即在注入酸液之前注入油溶性或 水溶性暂堵剂 或将暂堵剂加到酸液中随酸液一同注入 这时注入的暂堵剂对高 渗透水层会形成较好的封堵作用 使后续注入的的酸液大部分进入低渗透油层 从而取得一定的酸化转向的作用 本文主要针对我国长庆油田的安塞低渗砂岩油藏展开了 暂堵酸化工艺技 术 动态研究 为现场提供依据并且完善室内实验关于暂堵酸化的动态研究 1 2 国内外现状国内外现状 80 年代末期 国外曾报道过暂堵酸化技术 这种技术是在注酸前注人油 溶性暂堵剂 或将暂堵剂混到酸液中注人 以便在高渗透层界面快速形成滤饼 使后续注人的酸液进人低渗透产层及污阻部位 而这种暂堵剂则在酸化后随油 流排出 但因为井周地带不均 质 渗透率不均匀 压力分布也不一样 加上注人的暂堵剂粒径大小也不一定 合适 所以很难形成致密滤饼 即使形成致密滤饼 承压能力也很低 极易被 后续注人的酸液突破 故这种技术在现场应用中成功的机率不大 针 1 注水井投球暂堵酸化工艺 使用专用硬质塑料调剖球 5 先对注水井进行选择性投球调剖 6 暂堵高渗强 吸水层 密度接近且略小于注入水的调剖球在动态水流携带下进入井筒 依注入 水的概率性分配选择性地流至强吸水层炮眼附近并封堵主强水层炮眼 在炮眼内 侧注入压差作用下靠贴压实封堵在炮眼上 在施工压力和正常注水压力下不产生 2 形变 从而改变注水在层间的分配 大大降低强吸水层吸水量 增强弱吸水层及可 能启动的新吸水层的吸水量 暂堵结果相对改变了不同吸水强度的吸水层间的 注水分配 投球暂堵高渗强吸水层作业以水井注水量下降或注水压力上升为完 成标志 投球暂堵作业之后注入酸液 此时 调剖球在注水压差作用下仍压贴封 堵在炮眼上 不因井筒内进入酸液 周围环境密度变化而移位 阻止酸液进入高 渗强吸水层 酸液主要进入并酸化弱吸水层和可能启动的新吸水层 使这些层孔 喉变大 弱吸水层吸水量增大 不吸水层开始吸水 从而有效地改善吸水剖面和 提高油藏动用程度 2 新型粘性暂堵酸化技术 对于小层多且薄 无法采用机械分层酸化 普通化学暂堵剂耐温性能较差而 无法满足储层高温的特点 其应用受到严重限制 对于泡沫转向技术 由于泡沫 本身的高温稳定性和低的液柱压力 也不宜在高温深井中应用 针对该类储层 提出了采用粘性暂堵技术来封堵高渗透层 使酸液转向到低渗透层 新型粘性暂堵技术是采用一种粘性酸液体系作为暂堵剂来封堵高渗透层 使 酸液转向低渗透层 7 这种粘性酸液体系在高温下能保持较高的粘度 8 耐温性 能良好 酸化后其粘度能很快降低 对储层伤害小 粘性暂堵技术解决了常规颗 粒暂堵剂耐温性能较差的问题 适用于非均质性较强 小层较薄的气藏 采用这 项技术在大北气藏进行了暂堵酸化施工 获得了显著的增产效果 采气指数增加 了 2 2 19 倍 对开发类似气藏具有重要的推广价值 9 3 泡沫暂堵酸化 泡沫暂堵酸化是解决纵向非均质及多层油气藏酸化 达到均匀布酸提高吸酸 剖面 均匀改善各层渗透率的一项有效技术 泡沫暂堵技术 对并联岩芯酸化时 能有效地暂堵分流 从而使低渗透岩芯吸酸量增大 能均匀改善不同渗透性岩芯 的最终渗透率 提高酸化效果 同时采用该项技术可有效解决渗透率差异较大的 多层油气藏均匀吸酸 均匀解堵问题 而无需进行其它分层措施 10 4 油井选堵酸化 针对暂堵酸化技术存在的问题 佘跃惠等提出了一种油井选堵酸化的新技 术 即在注酸前注入选堵剂封堵高渗透水层 然后注入酸液以酸化低渗透层和 污染部位 通过反复研究 选用具有热塑性和良好油溶性的烃类树脂作为选堵 剂主要成分 并添加适量交联助剂和无机填充料 以确保研制的堵剂在地层温 度下经一定时问交联固化后遇水不变化 遇油后慢慢分散溶解 从而最终实现 堵水不堵油的目的 11 5 选择性堵水酸化一体化技术 选择性堵水酸化一体化技术就是在酸液注入前先注入选择性堵水剂封堵高 3 渗透水层 然后注入酸液酸化并解放低渗透油层 这种技术使堵水过程中不伤害 非目的层 酸化过程中酸液少进入高渗层 使堵剂和酸液分别在高渗层和低渗层 发挥有效作用 最终达到封堵高渗层并有效启动低渗层的目的 此技术的关键在 于选择性堵水剂的研制与选择性注入工艺的确定 要求选择性堵水剂对水相封 堵能力强 堵水率高 大于 90 而对油相封堵能力弱 堵油率低 小于 20 要求采用相应的选择性注入工艺 以保证选择性堵水剂最大限度的进入高渗透 水层 并达到一定的的封堵半径和封堵强度 以便能承受足够的正向 注入酸液 和反向 排酸或采油生产抽吸 压力冲击 应使选择性堵水剂尽可能少的进入 低渗透油层 酸液尽可能多的进入低渗透油层 从而取得降水增油效果 12 13 2 暂堵酸化机理分析暂堵酸化机理分析 2 1 暂堵酸化的原理暂堵酸化的原理 砂岩储层酸化技术是一种重要的解堵投产措施 在油田应用十分广泛 酸 化作业时 如果多层油气藏注入能力十分悬殊 例如各层渗透率差异较大 或各层 受伤害程度不一致 注酸时 酸液总是按最小阻力原理 优先进入高渗透层 这样 必然造成低渗透层或伤害严重层不能进酸 由此导致两个方面的问题 其一 按 照多层设计的酸量主要进入其中部分高渗透层 使高渗透层吸酸过多 对岩石溶 蚀过量 易造成砂岩储层垮塌 过多液量必然造成返排困难 引起储层二次伤害 降低酸化效果 其二 酸液不能按设计要求进入低渗透层和伤害严重的层 使低 渗透层和伤害严重层得不到改善 不能达到酸化解堵的目标 因此 应考虑采用 适当的工艺技术 将酸液分流进入低渗层或伤害严重层 提高酸化效果 37 根据 达西定律 进入每一层的酸量可表示为 5 1 ii iii i L APK Q 式中 Ki 第i层的渗透率 pi 第i层流动压差 Ai 第i层渗流面积 第i层流体粘度 i Li 造成 Pi 压差的距离 Qi 第i层的流量 4 为了使各层均匀进酸 应满足下述条件 5 2 nn nn 22 22 11 11 L PK L PK L PK 上式中n为总层数 显然 各层的储层压力 所含流体的压缩性 流体粘度 天然缝洞的发育情 况以及伤害程度的不同都会影响进入各层的流量分布 如果考虑各层压力及流 体性质大致相同 则进入各层的酸量主要取决于各层的渗透性能 因此 只要设法 造成各产层产生的渗流能力接近 就能实现各层均匀进酸 达到改善低渗层或解 除伤害 提高酸化效果的目的 暂堵酸化技术就是通过在酸液中加入暂堵剂 由于酸液首先进入高渗层 高 渗层吸酸多 暂堵剂进入量也多 对高渗层的堵塞也大 从而使进入高渗层的流量 逐渐减少 低渗层的流量逐渐增大井口压力增加 最终各小层流量趋于均匀 酸 化结束后 靠产出液自动解除暂堵剂堵塞 疏通所有渗流通道 从而达到各层均匀 改善 提高酸化效果的目的 2 2 暂堵酸化技术选井原则暂堵酸化技术选井原则 暂堵酸化具有一定的针对性 在进行暂堵酸化施工前应认真做好选井工作 在进行暂堵酸化选井时应遵循以下几条原则 38 1 应选近井地带油层出现严重堵塞或污染的油井 这些井在开采过程中 常表现出油井产液量下降 动液面下降等现象 2 应选择单层开采或相隔较近的多小层开采的油井 在这些油井中单层 开采的储层内 应存在渗透率值差异较大 非均质性极强或存在天然裂缝及人造 裂缝情况 而对于相隔较近的多小层开采井 不便于封隔酸化 储层间大多存在 渗透率值差异较大或储层受污染堵塞程度不同等问题 3 应选择储层含油性能较好 地层能量较高 低渗透层有潜力挖掘的开采 井 4 应选择距离水线较近 常规酸化后容易引起含水快速上升的油井 2 3 暂堵剂注入工艺暂堵剂注入工艺 由实验我们知道在渗透率一定的情况下 随着注入速度的逐渐增大 进入 低渗层的流量分数也逐渐增加 并且注入压力的升高可以对进入低渗层的暂堵 颗粒起到压实作用 通过上面两方面作用使低渗层暂堵后的渗透率大大降低 5 所以根据上面的原理 在注入暂堵剂时应在地层允许的最大压力下采用最大排 量对低渗层实现有效