俄羅斯油井選擇性堵水新技術(shù)工藝
時(shí)間：2016-05-30 13:57
來源：
作者: 馮耀忠 / 中石化勝
目前，國內(nèi)外注水開發(fā)的油田含水率均較高，產(chǎn)油量下降迅猛。為提高油井產(chǎn)油量和降低含水率，人們廣泛采用選擇性堵水技術(shù)工藝，但效果并不理想。為了提高油井的選擇性，提高堵水效果，近年來俄羅斯成功研制并廣泛應(yīng)用水玻璃膠、石油瀝青、石油瀝青 + 表面活性劑 + 礦化水、硅酸鋁酸溶液和三氯化鋁 + 尿素等多種新型選擇性堵水技術(shù)工藝。油田現(xiàn)場使用結(jié)果表明，這類技術(shù)工藝具有良好的增油降水效果，可提高油田采收率。
選擇性堵水劑應(yīng)用原理
采用選擇性堵水劑對油井進(jìn)行堵水，有選擇性地降低地層高滲透率，使地層流體的滲濾阻力系數(shù)隨其初始滲透率的增大而上升，采用堵水劑可對油井進(jìn)行選擇性堵水。其選擇性堵水的機(jī)理為堵水劑中的分散膠粒、高分子聚合物和反應(yīng)生成堵塞物質(zhì)， 可在地層孔隙中形成，并堆積在地層的孔隙表面或自由空間內(nèi)。堵塞物在地層孔隙表面的堆積，對地層滲透率影響不大。然而，當(dāng)不太大的堵塞物塊在地層孔隙空間形成，會(huì)大幅度減小滲濾通道面積，降低地層的滲透率。通常在小孔隙低滲透油飽和小層中，因堵劑的流速較慢，堵塞物主要是在地層孔隙表面形成，而并非孔隙通道的狹窄處。另外，因地層親水，而原油是非潤濕相位于孔隙中央，使孔隙的自由空間體積縮小，也會(huì)迫使堵塞物在孔隙表面形成。其結(jié)果會(huì)使油飽和小層比水飽和，小層有較小的殘余阻力系數(shù)，并且原油飽和度越大其殘余阻力系數(shù)越小。在地層的高滲透水洗小層，因地層孔隙自由空間的體積較大，再加上水洗小層均為憎水，堵塞物質(zhì)不能在孔隙表面形成，只能在地層孔隙的自由空間形成，并且堵塞物運(yùn)移到孔隙通道的狹窄處就會(huì)被阻擋住。其結(jié)果就是堵塞物不斷在孔隙空間堆積并壓實(shí)，形成永久性堵塞。大幅度提高水洗小層的殘余阻力系數(shù)，達(dá)到選擇性堵水的目的。
多種選擇性堵水技術(shù)應(yīng)用
以水玻璃 + 鹽酸 + 惰性無機(jī)填料的選擇性堵水技術(shù)工藝。當(dāng)水玻璃與鹽酸反應(yīng)時(shí)， 可生成硅酸溶膠，隨后它又可轉(zhuǎn)化成膠體狀態(tài)。該溶膠在自由分散狀態(tài)時(shí)，其黏度與水的區(qū)別不大， 十分便于向地層注入。當(dāng)將其注入地層并轉(zhuǎn)化成膠體狀態(tài)時(shí)，就可形成由分散相顆粒組成的堅(jiān)固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這時(shí)其中的惰性無機(jī)填料就位于其網(wǎng)眼內(nèi)，形成無流動(dòng)性的粘性分散系統(tǒng)。由于該技術(shù)工藝主要在地層的高滲透水洗小層中應(yīng)用，大幅度降低其滲透率，達(dá)到選擇性堵水的目的。目前，俄羅斯已成功將該技術(shù)工藝用于封堵油井的高滲透小層出水。工人共用該技術(shù)工藝進(jìn)行了 9 井次油井堵水，增油效果最好的是每井次增油 1,643t，效果最差的每井次增油 30t。以 原 油 重 質(zhì) 餾 分 + 油 溶 性 表明活性劑為原料的選擇性堵水新技術(shù)工藝。該技術(shù)工藝的實(shí)質(zhì)是表面活性劑的重?zé)N溶液與不同礦化度的地層水和注入水混和時(shí)可形成運(yùn)動(dòng)黏度高達(dá) 10,000mm 2 /s 的高粘乳化液，進(jìn)行油井的選擇性堵水，采用油溶性表面活性劑和瀝青工廠的重質(zhì)烴餾分配制堵劑。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表 明， 當(dāng) 重 烴 的 表 面 活 性 劑 含 量為 9~10%，重?zé)N與水的體積比為1:8~1:20 時(shí)，這種技術(shù)工藝就可在更廣泛的范圍內(nèi)形成高粘乳化液，并且隨著地層水的礦化度升高，在較低的重?zé)N和水的重量比下，形成高粘乳化液。該選擇堵水技術(shù)工藝只對水飽和的高滲透小層產(chǎn)生堵塞作用，不堵塞油層。另外，因其中難有溶劑和表面活性劑，還可在注入堵劑時(shí)沖洗地層的原油滲濾帶，使油井增產(chǎn)原油，可推薦用于地層水礦化度大于 100mg/L 的高含水油井的堵水。
礦場試驗(yàn)堵水技術(shù)工藝
俄羅斯在 6 口高含水油井上對以原油重質(zhì)餾分 + 油溶性表明活性劑為原料的選擇性堵水新技術(shù)工藝進(jìn)行了礦場實(shí)驗(yàn)，注入的堵劑和礦化水的量均為 6.8~8.1m 3 。在井場施工時(shí)，多次交替注入 1/4 體積的堵劑和礦化水。通常應(yīng)在地層中形成 3~4 個(gè) 段 塞， 以 增 大 堵 劑 與 礦化水的接觸面積，擴(kuò)大形成的高粘乳化液的范圍，提高堵水效果和延長有效期。迄今為止，工人已用該技術(shù)工藝成功地處理了 12 口高含水油井。處理后油井的產(chǎn)油量上升了 0.99~6.94t/d， 含 水 量 下 降 了8~22%。其平均有效期為 420 天，成功率為 100%。另外，俄羅斯也試驗(yàn)了一種新的酸鋁酸溶膠堵水技術(shù)工藝，即第三種選擇性堵水技術(shù)工藝。試驗(yàn)先后在不同地質(zhì)條件下的 113 口油井進(jìn)行選擇性堵水作業(yè)，堵水施工后這些井累計(jì)增油 98,000t，平均每井次的增油量為 867t，油井含水平均下降了 12%，其堵水成功率為98%。這種選擇性堵水工藝在冬季也可正常施工，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
第四種選擇性堵水技術(shù)
第四種選擇性堵劑由三氯化鋁加尿素組成，可適用于頁巖地層的選擇性堵水，其成膠反應(yīng)可很好溶于水，生成鹽酸和氫氧化鋁溶液。氫氧化鋁溶液可在 PH 值升高時(shí)再轉(zhuǎn)化成溶膠或凝膠。該種選擇性堵劑可在地層中直接形成溶膠，其均勻的水溶液易于注入，其熱穩(wěn)定性適用于 -50℃的冬季氣候條件，不需要專用注入設(shè)備，選擇性堵水 效 果 好， 適 用 性 廣。 施 工 時(shí) 將該堵劑注入地層后關(guān)井即可同灰?guī)r反應(yīng)，當(dāng)其 PH 值升高時(shí)，該堵劑就瞬間成膠。這時(shí)因高滲透水洗小層的灰?guī)r表面積最大，堵劑就可最有效地成膠，而在地層的油飽和非水洗帶因堵劑與孔隙表面的接觸面積有限，不會(huì)與灰?guī)r反應(yīng)成膠。這就是說，在用該堵水劑處理含水油井的水洗和非水洗非均質(zhì)地層時(shí)，只對最大含水飽和度的含水區(qū)起作用。到目前為止，俄羅斯已用該技術(shù)工藝對 88 口油井進(jìn)行了選擇性堵水作業(yè)。堵水后油井平均增油 1.5t/d，含水平均下降了 12%，累計(jì)增油 63,786t，堵水的有效期平均為268 天，成功率為 100%。以上論述的四種俄羅斯油井應(yīng)用的選擇性堵水技術(shù)工藝，其現(xiàn)場施工過程中增油降滲水率效果較好。建議國內(nèi)各油田和有關(guān)科研單位，根據(jù)國內(nèi)的油田開發(fā)實(shí)際，借鑒和深入研究這些選擇性堵水新技術(shù)工藝，開發(fā)出適合國內(nèi)油田高含水油井選擇性堵水的堵劑和堵水新工藝，以提高國內(nèi)的進(jìn)入開發(fā)晚期高含水油田的開發(fā)效果。
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