閆方平

(承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系,河北承德067000)

擠注防垢技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用

閆方平

(承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系,河北承德067000)

我國東部老油田在注水開發(fā)后期的結(jié)垢現(xiàn)象較為嚴(yán)重。以往頻繁的酸化及檢泵作業(yè)對(duì)地層、油套管和地面設(shè)施造成傷害,使用擠注防垢技術(shù)是一種新的嘗試。描述防垢劑擠注技術(shù)的擠注方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場應(yīng)用。在勝利油田和江蘇油田的3個(gè)目標(biāo)區(qū)塊的現(xiàn)場試驗(yàn)表明:井下擠注防垢技術(shù)是一種可行的現(xiàn)場施工工藝,操作簡單,適用范圍廣,可用于高溫、高鈣、低孔低滲的地層條件;從源頭防垢,有效期長,可顯著提高油田的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)垢;碳酸鈣;防垢劑;擠注工藝;現(xiàn)場應(yīng)用

油田進(jìn)入中后期開發(fā)后,含水率逐漸升高,各種提高采收率技術(shù)的普遍應(yīng)用造成油藏環(huán)境及采出系統(tǒng)中的結(jié)垢問題日益嚴(yán)重。結(jié)垢往往造成地層、生產(chǎn)管線或設(shè)備堵塞,降低油井產(chǎn)能,增加生產(chǎn)成本[1]。目前國內(nèi)應(yīng)用較多的油井結(jié)垢處理技術(shù)主要是酸洗除垢和投加化學(xué)防垢劑防垢,國外應(yīng)用較多的主要是井下擠注液體防垢劑[2-4],與注入法和投放固體防垢塊法相比,不僅可以防治井筒和管線設(shè)備上的結(jié)垢,還可以防治近井地層內(nèi)的結(jié)垢,有效期長。筆者結(jié)合國外應(yīng)用井下擠注防垢技術(shù)取得的良好效果及國內(nèi)防垢劑常規(guī)投放方法的不足,對(duì)井下擠注防垢技術(shù)在勝利油田和江蘇油田的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 油田概況

1.1 勝利油田純梁采油廠

純梁油田樊41塊位于高青大斷層下降盤,勝利油田的西南部,1997年實(shí)施注水開發(fā)。隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長,區(qū)塊平面、層間、層內(nèi)矛盾日益突出,綜合含水率明顯上升,結(jié)垢現(xiàn)象日益明顯。炮眼處及射孔井段向上一段距離處結(jié)垢最嚴(yán)重,3～6個(gè)月垢厚度就達(dá)2～5 mm,其原始地層水和注入水成分見表1。從表1中可見其水質(zhì)的礦化度很高,Ca2+濃度大,易結(jié)垢。垢樣結(jié)果分析表明其成分主要是碳酸鈣。

表1 樊41塊原始地層水和注入水成分mg·L-1

1.2 勝利油田牛莊采油廠

牛25-C砂體儲(chǔ)層低孔低滲,非均質(zhì)嚴(yán)重,溫度高(123℃左右)。隨著油井含水率的上升,結(jié)垢問題日益嚴(yán)重。抽油桿及泵筒內(nèi)結(jié)垢的井?dāng)?shù)大幅度增加,油層部位套管及近井地帶也出現(xiàn)結(jié)垢問題,結(jié)垢周期大幅度縮短,尤其是含水率高的井。通過垢樣分析(表2)可知,其所結(jié)垢主要為碳酸鈣垢。針對(duì)牛25-C砂體結(jié)垢堵塞問題,油田進(jìn)行酸化除垢,由于對(duì)油井進(jìn)行頻繁的酸化及檢泵作業(yè),嚴(yán)重傷害了油層套管和地層,且不能從根本上解決結(jié)垢問題,嚴(yán)重影響了砂體的開發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

表2 牛25-C砂體原始地層水與注入水成分mg·L-1

1.3 江蘇油田

江蘇油田韋2斷塊位于蘇北盆地高郵凹陷西部,采用注采同步的方式,在采油井投產(chǎn)的同時(shí)注水井投注。全油藏有54口井,其中采油井39口、注水井15口,分兩套井網(wǎng)開發(fā)。隨著含水率的不斷升高,一些油井出現(xiàn)較為嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象。從表3中可見,該水垢總礦化度高,Ca2+濃度大,易結(jié)垢。根據(jù)垢樣分析可知,其主要成分為碳酸鈣,近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)地面管線開始結(jié)垢。

表3 江蘇油田地層水和注入水成分mg·L-1

2 擠注方案設(shè)計(jì)

井下擠注防垢技術(shù)的關(guān)鍵在于防垢劑的優(yōu)選。擠注用防垢劑的選用條件:與地層巖石、流體及其他所用化學(xué)藥劑相配伍;防垢效率高且最低有效防垢濃度(MIC)低;低濃度下易于準(zhǔn)確檢測;在地層條件下可長期穩(wěn)定存在;在地層巖石中有較大的吸附量和適中的解吸附速率。通過防垢劑與地層水的配伍性試驗(yàn)、防垢效果及MIC試驗(yàn)、吸附解吸性能與擠注壽命試驗(yàn)等對(duì)防垢劑進(jìn)行優(yōu)選[5],優(yōu)選出適用于勝利油田和江蘇油田井下擠注用的防垢劑SA13。

2.1 擠注工藝

擠注防垢技術(shù)所用的工作液主要包括前置液、防垢液和后置液。常規(guī)擠注處理工藝為:(1)前置液,一般為配有多種處理劑的鹽水溶液,用以調(diào)節(jié)油井附近地層的大量鹽水和防止黏土膨脹分散引起地層傷害;(2)防垢液,由鹽水和防垢劑配制而成,可以先高濃度后低濃度注入;(3)后置液,一般是用清水或采出污水,將防垢液頂替到地層設(shè)計(jì)深度,提高防垢劑在地層中的滯留量;(4)關(guān)井12～48 h,讓防垢劑在地層中產(chǎn)生吸附和沉淀效果,保留在地層內(nèi); (5)效果監(jiān)測,開井恢復(fù)生產(chǎn)后,防垢劑慢慢釋放返排到產(chǎn)出液中起到防止結(jié)垢的目的,定時(shí)監(jiān)測產(chǎn)出液中防垢劑的濃度,當(dāng)其降到MIC值時(shí)需要進(jìn)行下一次擠注作業(yè)。

2.2 擠注參數(shù)的確定

擠注參數(shù)的設(shè)計(jì)主要包括前置液、防垢液和后置液的體積及防垢液的濃度和擠注深度的確定。各種工作液的擠注體積須根據(jù)被處理地層的厚度、孔隙度及處理半徑等進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算方法為:

式中,V為工作液所需的擠注體積,m3;kn為工作液的消耗系數(shù),經(jīng)驗(yàn)值,一般取1.5～3.0;r2為前一種工作液被擠入地層的半徑,m;r1為后一種工作液被擠入地層的半徑,m;h為被處理地層的厚度,m;φ為被處理地層的平均孔隙度;Sor為被處理地層的剩余油飽和度,%。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

3.1 勝利油田純梁采油廠

自2006年6月以來相繼對(duì)樊41塊進(jìn)行了6口井的擠注防垢作業(yè)。兩口施工較早的井作業(yè)后防垢劑的返排濃度監(jiān)測結(jié)果如圖1和2所示。從圖中可以看出,施工1 a多來,目前防垢劑返出濃度仍在60 mg/L左右,遠(yuǎn)高于其MIC值,表明防垢劑仍然有效,同時(shí)也證明了防垢劑能夠吸附在地層中,并且能夠緩慢釋放,該技術(shù)具有長期防垢的作用。

圖1 樊41-A井防垢劑返出濃度曲線

圖2 樊41-B井防垢劑返出濃度曲線

3.2 牛莊油田

對(duì)牛25-A井進(jìn)行了擠注防垢作業(yè),恢復(fù)生產(chǎn)后,產(chǎn)液量由施工前的7.1 m3/d上升到施工后的9.5 m3/d,動(dòng)液面由施工前的690.9 m上升到施工后的2 197.5 m,說明防垢劑有一定的酸化解堵作用,不會(huì)造成儲(chǔ)層傷害。恢復(fù)生產(chǎn)后產(chǎn)出液中的防垢劑返排濃度見圖3。從返排曲線可以看出,最初防垢劑返排濃度波動(dòng)較大,后面趨于平穩(wěn)。目前防垢劑返出濃度保持在60 mg/L左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其MIC值,表明防垢劑仍然有效。施工近1 a來,有效地抑制了結(jié)垢的產(chǎn)生,延長了檢泵周期,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 牛25-A井防垢劑返出濃度曲線

3.3 江蘇油田

2006年12月和2007年1月對(duì)江蘇油田兩口結(jié)垢較為嚴(yán)重的油井韋2-A和韋X-B進(jìn)行了擠注防垢作業(yè)。兩口井的防垢劑返排濃度監(jiān)測結(jié)果如圖4-5所示。從圖中可以看出初始防垢劑返排濃度較高,這主要是由一些存留在地層孔隙中但未被地層吸附的防垢劑造成的,后面防垢劑返出濃度趨于平穩(wěn),主要來自被吸附的防垢劑的緩慢解吸。目前防垢劑返出濃度仍遠(yuǎn)高于其MIC值,表明防垢劑仍然有效。

擠注防垢劑前后油井產(chǎn)出液成分變化情況如表4-5所示。從表4可以看出,韋2-A井?dāng)D注防垢劑防垢50 d后測得的產(chǎn)出液中的Ca2+濃度較擠注前增加了2.7倍,Mg2+增加了0.45倍;從表5可以看出,韋X-B井?dāng)D注防垢劑防垢61 d后測得的產(chǎn)出液中的Ca2+濃度增加了5.9倍,Mg2+增加了2.9倍,防垢效果非常明顯。

圖4 韋2-A井防垢劑返排曲線

圖5 韋X-B井防垢劑返排曲線

表4 韋2-A井防垢前、后(50 d)水質(zhì)成分對(duì)比mg·L-1

表5 韋X-B井防垢前、后(61 d)水質(zhì)成分對(duì)比mg·L-1

4 結(jié) 論

(1)勝利油田和江蘇油田在注水開發(fā)后期都出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象,其所結(jié)垢主要為碳酸鈣垢。

(2)井下擠注防垢技術(shù)是一種可行的現(xiàn)場施工工藝,操作過程簡單,適用地層條件范圍廣,可用于高溫、高鈣、低孔低滲的地層,有效期長,可顯著提高油田的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 舒干,鄧皓,王蓉沙.對(duì)油氣田結(jié)垢的幾個(gè)認(rèn)識(shí)[J].石油與天然氣化工,1996,25(3):176-178.

[2] 李景全,趙群,劉華軍.河南油田江河區(qū)油井防垢技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2002,24(2):57-60.

[3] 賈紅育,曲志浩.注水開發(fā)油田油層結(jié)垢機(jī)理及油層傷害[J].石油學(xué)報(bào),2001,22(1):58-62.

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[5] 閆方平,任韶然,樊澤霞,等.井下擠注用防垢劑的選擇與實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法[J].石油與天然氣化工,2007,36(6):495-499.

[責(zé)任編輯] 辛艷萍

TE 358+.5

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1673-5935(2010)04-0013-03

2010-09-27

閆方平(1981-),男,山東沂水人,承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系講師,碩士,主要從事油田防垢防腐研究。