油井分层酸化配套技术研究
赵红豪
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赵红豪,. 油井分层酸化配套技术研究[J]. 中国科学研究,2024.4. DOI:10.12721/ccn.2024.157261.
摘要: 随着注水开发进入中后期,因产出水矿化度较高、在温度及压力变化条件下,产生结垢现象严重。统计2011-2016年共发现因结垢导致躺井103井次,结垢部位多集中于凡尔球座及生产管柱下部,垢物组分以钙垢及腐蚀产物为主;同时部分油井因原油中重质成份含量较高,生产过程中因压力、温度、流速变化等因素影响,导致在近井地带堵塞炮眼污染储层。
关键词: 油井分层;解堵工艺;喷砂器;封隔器
DOI:10.12721/ccn.2024.157261
基金资助:

1、项目概况

2012年文南油田实施油井复合活性解堵工艺,取得了一定的效果,为此针对文南油田开展了解堵工艺规模化应用研究,同时也存在很多难点和不足:1、现有暂堵剂耐温、抗压强度无法满足文南油田暂堵解堵工艺需求;2、目前分层解堵管柱无法满足细分解堵;3、部分油井解堵后再次结垢造成产能下降,重复解堵还没有一套成熟的工艺技术可借鉴;4、低压低能井酸化返排困难,易腐蚀管杆,措施效益差。 

2、取得的主要技术创新成果

2.1 暂堵解堵工艺研究

为了提高复杂井况无法卡封、层间矛盾突出井的解堵效果,开展暂堵酸化解堵工艺的研究,从耐酸性能、可降解性能、耐压强度等性能方面选择合适的暂堵剂,并对暂堵剂的用量、粒径、浓度及段塞施工工艺参数等方面进行研究优化,提高暂堵酸化解堵效果。

2.1.1 暂堵剂优选

油井解堵酸化施工用的暂堵剂,应具备以下几个特点:1、能在施工期间有效的封堵低压高渗层;2、具有良好的耐酸防腐蚀性能,不被解堵液降解;3、在施工后能够较快的降解,不堵塞污染地层。因为油溶性暂堵剂具有很好的油溶性,能够随着原油的采出而带出地层,对地层伤害比较小,同时油溶性暂堵剂的原料多为有机质,具有较好的耐酸性。

2.1.2 暂堵剂施工工艺参数设计

1)暂堵剂粒径设计

暂堵剂的粒径分布是否与地层渗透率配伍,直接影响暂堵效果好坏。由于长期注水开采,地层渗透率变化较大,孔隙大小分布不均,选用的暂堵剂粒径要有一个合适的范围,以保证形成桥堵。如果粒径太小,颗粒不能在表面孔隙喉道处形成桥塞,就不能实现暂堵;如果粒径太大,颗粒只能附在岩石的表面,容易被液流冲走降低效果。

2)暂堵剂浓度剂用量设计

多段渗透率梯度测试仪主要测试原理是把达西定律和单向渗流场理论有机地结合起来,运用到岩心渗透率测试上,根据单向渗流场理论的等压面原理,在岩心表面引出若干个测压点,测定沿岩心长度方向上的压力分布。

①暂堵剂浓度设计

为优化施工用液的浓度,以达到最佳的封堵效果,室内考察了暂堵剂悬浮液注入量相同而浓度不同时的封堵效果,同时对不同浓度的暂堵剂对渗透率恢复率的影响。

②暂堵剂注入量设计

暂堵剂注入量的大小对岩芯的暂堵效果和解堵效果以及现场施工的经济效益有一定的影响,因此在相同试验条件下,考察了暂堵剂的不同注入量对岩芯暂堵率和油相渗透率恢复值的影响。

3)暂堵剂段塞设计

为了更好的提高暂堵解堵效果,依据油井的低压漏失层产油能力,将暂堵剂的挤入时间和顺序进行调整,对暂堵剂的段塞进行优化设计,目前主要采用以下两种段塞方式进行设计。

第一类设计主要是针对低压漏失层为非主力产油层,为了提高高压层的解堵效果,减少解堵液损耗,先挤入暂堵剂将低压漏失层暂堵,使解堵液更多的进入高压层,提高解堵液进入主力层用量。

第二类设计是针对低压漏失层即为主力生产油层,在解堵液的前置液中添加暂堵剂,暂堵剂随着解堵液一同进入地层,可以时解堵液在低压层进行绕流,改变原有的通道,提高渗透率,同时可以解除高压层污染。

2.1.3 暂堵解堵应用效果

通过暂堵剂研究应用,对于井况问题无法卡封分层解堵的层间矛盾突出井,能够有效解决纵向非均质及多层油藏酸化,达到均匀布酸提高吸酸剖面、均匀改善各层渗透率,提高措施效果。2013年至2016年使用暂堵酸化42井次,累增油15630吨,平均单井增油372吨。

2.2 解堵施工管柱配套完善

针对文南油田层系多、层间矛盾突出的特点,为提高酸化解堵效果,开展分层酸化解堵管柱研究,通过分层酸化工艺使各地层能够有效得到解堵效果,借鉴目前多级多段分层压裂技术,改进了滑套喷砂器的耐酸性能,结合近几年来使用的封隔器性能以及我厂复杂的井下技术状况,决定以Y221封隔器为基础,开展分层解堵管柱研究,进一步提高了酸化解堵效果。

2.3 重复解堵工艺技术研究

为了提高重复解堵效果,从两个方面进行研究:一是提高解堵处理半径,将地层深部污染进行解除,提高有效期;二是重复解堵施工工艺进行完善优化,结合首次解堵施工记录和效果以及解堵施工目的优化施工管柱和工艺。

2.4 解堵后期配套措施研究

文南油田多年来在生产井中大规模的实施了酸化解堵措施,取得了较好效果。但是,解堵措施也是一把“双刃剑”,在为油田创造巨大经济效益的同时,也为后续生产埋下了的隐患:一是天然能量开发“动液面”持续下降,供液不足现象日趋严重;二是解堵后的“残酸”不能彻底“返排”,导致生产管柱腐蚀现象加剧,措施井平均检泵周期缩短38天,大大增加了生产维护成本。因此,研究创新解堵井后期生产配套工艺技术,对油田降本增效具有重要意义。

2.4.1 解堵井深抽技术研究

为提高效果,开展了低产低能解堵井后期深抽技术研究,通过深抽提液配套措施,配套HY级高强度抽油杆技术有效提高了措施效果。

1、“HY级高强度抽油杆深抽”技术研究

针对低产低能解堵井在措施后“采不出”的现象,研究应用“HY级高强度抽油杆深抽”技术,该技术是HY级高强度抽油杆是在制造新普通杆的工艺基础上(目前我厂主要使用D级抽油杆),经过专用特种探伤设备探伤优选后,采用超音频感应加热表面淬火工艺进行深加工,使其表面存在一层10%~15%的淬硬层,其组织晶粒细小均匀,在经过抛丸强化处理后,不仅具有很高的抗拉强度(1050~1300MPa)和表面硬度(HRC≥42),而且还有很高的表面残余应力,其结果会提供更高的疲劳强度和更高的应力腐蚀断裂抗力,能大大消除杆断隐患。

2、防漏失工艺技术研究——加长柱塞抽油泵

技术思路:根据抽油泵漏失量理论公式,通过改变与抽油泵本身有关的参数,减少泵筒漏失量。据理论研究表明,柱塞和泵筒间隙漏失量与柱塞的间隙的立方成正比,与泵深和泵径成正比,与柱塞的长度和抽吸流体的粘度成反比。

2.4.2 解堵井地面防腐工艺配套

1)解堵井缓蚀剂优选

为了提高井筒防腐性能,对井筒添加缓蚀剂进行优选改进,优选酸化缓蚀剂进行添加,该酸化缓蚀剂主要是以季铵盐缓蚀剂、添加咪唑啉类缓蚀剂以及其它添加剂进行复配,得到咪唑啉季铵盐缓蚀剂,具有热稳定性好、毒性低,具有良好的抗高温、点蚀性能,可以紧紧的吸附在金属表面,形成保护膜,阻碍金属离子向腐蚀介质扩散,从而减缓腐蚀。          2)加药工艺优化

为提高缓蚀剂对管柱吸附形成保护膜效果,在加药方式上进行优化,通过管内预膜以及套管滴加两种方式整体提高防腐效果。

2.5 技术创新点

1)改进耐酸型滑套喷砂器,配套Y221、Y241封隔器,实现细分解堵。

2)研究完善了酸液段塞注入工艺,优化浓度和用量,提高了重复解堵井的增油效率。

3)研究应用改性松香树脂、腐殖酸类型的油溶性暂堵剂,通过施工工艺优化,解决了井况复杂、差异层段均匀布酸的难题。

4、结论与认识

一、暂堵解堵工艺的研究,解决了井况复杂、多层段差异大油井井布酸问题。

二、滑套喷砂器和封隔器的集成应用,实现了细分解堵。

三、“一井一策、量身定制”重复井解堵方案,可有效提高增油效果。

四、解堵后集成配套深抽提液、加药措施,实现措施效益最大化。

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