油藏保護高新技術            
泥巖地層有效修復           
 保障油田科學發展

 

修復泥巖活性分子

活性防膨縮膨劑

    活性防膨縮膨技術是東營盛世石油科技公司全球首家推出的油藏保護新科技。產品可廣泛應用于含泥巖的油藏修復處理,提高采收率的各種工藝。技術充分考慮了含泥巖油藏,特別是低滲透油藏的水傷害問題,從全新的視角開發的多功能油藏礦物處理產品。注入地層后修復泥巖活性分子與粘土礦物(蒙脫石、伊利石)發生物理化學反應,使粘土晶格改性,使其遇水后不膨脹;已膨脹的粘土晶格,通過化學反應改性后釋放出水分子,晶格縮小。活性分子從容進入更廣泛的孔隙空間,降低表面張力,消除大水顆粒的水鎖傷害,清潔地層,并通過多點吸附作用使這些改性的粘土物質與原地層礦物牢固結合,從而解除了粘土礦物遇水傷害,水鎖、水敏膨脹、運移對地層造成的傷害,達到降壓增注、恢復有效滲透率,提高油氣開發的優秀效果。

    一、粘土礦物對油氣田開發的影響

 

    低滲透砂巖油藏在中國油田分布廣泛,且多處于高溫、高壓的中深層,以粉砂巖和細砂巖為主,油藏物性差,孔隙度低,為5%~20%,滲透率低于10×10-3цm2的油層占低滲透油藏總數的50%以上。外來流體侵入造成的水鎖、水敏、水不配伍污染等傷害是低滲透油田油水井傷害的重要因素之一,不少油井因工作時洗井或壓井,造成開井后產量恢復時間長,有的井產量大幅度下降,甚至失去產油能力。現場統計資料表明,地層壓力低(壓力系數小于1)、油井含水率低(小于50%)的滲透油井,水鎖、水敏傷害問題較普遍,污染比較嚴重。試驗結果表明,低滲透巖心經外來水侵入后,油相滲透率將產生比較嚴重的傷害,滲透率下降范圍在7%~60%之間,流動壓力升高1~3倍。一些油藏由于酸化和作業等措施入井液質量問題,造成污染傷害問題更是十分普遍。油氣產量不斷下降,直接影響油氣井生產。

    在注水開發的區塊,含粘土的油層直接注不進水,而不含粘土的地層呈強吸水趨勢,注入水指進現象嚴重,對應油井很快水淹,使水驅動用儲量和采收率下降。更為嚴重的是粘土含量高的地層發生膨脹后會造成套管的變形或錯斷,使該井無法正常生產。

    二、活性防膨縮膨劑作用機理

    活性防膨縮膨劑主要成分為:活性無機半導體超微粒,無機超微粒與巖石表層結合能非常大,凝聚結合能約580KJ/mol,產生的能量可以使水分子變得更加活躍,影響水油流度的變化。

    由于納米科學技術是研究由尺寸0.1-100nm之間的物質組成體系的運動規律和相互作用,以及可能的實際應用中的技術問題的科學技術,活性防縮活性分子中無機超微粒分子與巖石表層的作用尺度在該研究領域。

具體機理為:

    1. 壓縮雙電層機理

    防膨縮膨分子經設計合成的分子進入粘土顆粒晶層間,它帶有充足的正電荷離子依靠其靜電引力吸附中和負電荷,過剩的正電荷使粘土顆粒中性反轉,壓縮雙電層,晶層收縮,減小了粘土層間距。

對于已膨脹的粘土,使用合適的分子有效地改變粘土的帶電性質,是使粘土產生收縮的主要機理。而未膨脹的粘土,在其形成過程中粘土晶體一般帶負電荷,依“電中性原理”,即有等當量的反離子吸附在粘土表面,粘土處理劑分子中的正電性基團便可與粘土晶層表面的低價陽離子發生陽離子交換吸附。

    2. 粘土轉型機理

    粘土處理劑中的成分,可將膨脹性粘土礦物轉型,使之脫水。可減弱或消除粘土礦物的陽離子交換能力,使膨脹性粘土礦物表現出非膨脹性。

    3.“包被”機理

    活性防膨縮膨劑分子與粘土顆粒強烈的靜電引力,使高分子牢固地吸附在粘土或其它微粒上形成一層保護層,從而有效地阻止了粘土的水化作用。

    4. 多點吸附機理

    充分利用活性防膨縮膨劑分子具有的適度的鏈長和鏈上帶有特定的功能基,同時吸附到多個晶層和微粒上,從而有效地抑制了粘土的分散和運移。這一機理也可稱之為“橋連”機理。

    5.活性膜保護機理

    活性分子推電子基因,產生誘導效應,使電子云分布不均勻,在巖石表層形成分子保護膜,防止黏土膨脹。

    6.活性潤濕清潔降壓機理

    研藏潤濕性改變成水濕,積垢消除,巖心得以修復,滲流孔道增大,表面張力變低使大分子水堵消除,原油流動效率增高,降低石油攜砂能力,減輕毛管阻力,減少流體與砂巖的摩擦,從而達到穩定油藏結構,對水井起到降低注水壓力,提高水驅效果,油井提高油壓,增產原油,提高采收率的目的。

 

    活性防膨縮膨劑是綜合以上六大機理設計合成出來的保護油藏處理劑,它通過與粘土礦物發生物理化學反應,使粘土晶格改性,使其遇水后不膨脹;已膨脹的粘土晶格,通過化學反應改性后釋放出水分子,晶格縮小。并通過多點吸附作用使這些改性的粘土物質與原地層礦物牢固結合,從而避免了粘土礦物遇水膨脹、運移給地層造成傷害,快速消除水鎖傷害,解除近井地帶油層污染,通過滲流力學的基礎理論實驗表明,可降低原油粘和減少原油流動過程的阻力,降低井底回壓,使油井增產。處理后,改善油藏,表皮系數降低,滲透率提高,改善了油水井近井地帶導流能力。達到增大石油產能或恢復注水效率,提高油氣開發效果,節省了大量的地層改造費用的作用。

    三、主要特點

    1. 對膨脹性粘土礦物孔道的防膨縮膨合二為一;

    2. 潤濕清潔地層,消除水鎖傷害,降低注水壓力,提高油水井滲透力;

    3. 可使粘土懸浮物的粒徑變小;

    4. 與地層水、淡水有良好的配伍性;

    5. 與酸化液、壓裂液、表面活性劑及無機鹽有良好的配伍性;可作為酸化、壓裂工藝的前置液,產生良好的增效作用。

    四、性能指標

    1. 外觀:淺黃色固體顆粒

    2. 固含量:≥ 80%;

    3. 降粘率(1.5%濃度):50%-60%;

    4. 縮膨降壓率(1.5%濃度):60%-70%;

    5. 提高采收率(1.5%濃度):6%-20%;

    6. 防膨率:≥ 60%;

    7. 表面張力≤35MN/N,界面張力≤0.56MN/N;

    8. 滲透率恢復值:≥60 %;

    9. 配伍性:與地層水、注入水、各類表面活性劑、無機鹽及常規酸化液配伍良好;

    10. 可應用在330℃內。

    五、應用范圍

    藥劑主要針對儲層中含有敏感性粘土礦物,如蒙脫石,伊蒙混合造成地層傷害,特別是低滲透油田或油層,因孔喉小,滲透率低,入井液傷害等水鎖容易發生的區塊。藥劑應用具有普及性,幾乎可涉及所有常規油田化學油水井改造工藝中。

    1. 油井改造增產;

    2.注水投注井或轉注井的預處理,水井降壓增注;

    3.作業射孔、完井、壓裂、礫石充填、砂控、注水、注蒸汽預處理、酸化、無固相鉆井、修井液中;

    4.注水井調剖的后處理劑;

    5.降壓增注驅油(低滲透油田、含泥巖敏感油藏、ASP三元驅后)。一般低滲透油藏試驗項目為50-200噸,2%濃度,2500-10000方。

    為提高現場的有效性,可根據區域地層進行巖心滲透率驅替實驗,通過滲透率的恢復和注水壓力的降低,確認應用的可行性。

    一般效果:壓裂中應用增產效果提高25-40%,油水井酸化措施效率提高20-40%。注水壓力降低10-60%。措施投入產出比1:10。

    六、使用方法

    1. 用于投轉注井預處理:將RUN活性防膨縮膨劑配成3-5%的水溶液,根據地層粘土含量和井距的大小設計用量(一般30~50m3),在洗井后試注前擠入地層,然后按地質要求注水即可;

    2. 用做儲層中含有敏感性粘土礦物的區塊油氣井酸化、壓裂的前置液:在設計的酸化、壓裂前置液中添加2-5%的RUN活性防膨縮膨劑即可;

    3. 用做儲層中含有敏感性粘土礦物的區塊注水井調剖的后處理劑:將RUN活性防膨縮膨劑配成2-5%的水溶液,根據地質情況設計用量在注水前擠入地層;

    4.酸化解堵增效添加劑:用2-5%的RUN活性防膨縮膨劑(代普通的粘土穩定劑)有明顯的增效作用;

    5. 單獨作為儲層中含有敏感性粘土礦物的區塊注水井的縮膨降壓增注劑:將活性防膨縮膨劑配成3-5%的水溶液,根據地層粘土含量和井距的大小設計用量(一般30~50m3),擠入地層關井24-48h后直接注水。可以同活性劑一起進行方案,提高注水效率。

    6.作為油田注水采油、壓裂、酸化、洗井、完井保護等入井液的添加藥劑,濃度1-2.5%,一般2.5%。

    7.油井單井吞吐增產增效(一般使用在低滲透油藏和作業傷害的一些井):2.5-5%的水溶液,根據地層粘土含量和井距的大小設計用量(一般30~50m3),在洗井后試注前擠入地層,關井24-48h開井生產即可。

    七、注意事項

    本品略有酸性,無毒性,使用中若濺到眼上或皮膚上,可用清水沖洗。如還有不適,請迅速找醫生進行處理。

    八、井

    8.1 SW11-1

    油層含泥巖18%,增注前吸水層為6.1m/3層,強吸水層為1.3m/1層,吸水強度71.6%。使用5%RUN活性防膨縮膨劑進行施工后,共用40方,頂替液30方,關井36h。恢復注水后,壓力由施工前32Mpa下降為26Mpa,下降了6Mpa,注水由56m3/天提高到71m3/天,觀察統計有效1年,共增注3160方。吸水剖面增注后大大改善,啟動新層2個,共7.2m,吸水層變為5層,原吸水層降低強度8%。對應油井4口,見效后平均單井提液1.2m3液,動液面上升36m,兩口井見到增油效果,日增1.2噸,累計單井增油186噸。

    8.2 SW20-16

    油層含泥巖13%,使用5%RUN活性防膨縮膨劑進行施工,共用30方,頂替液體20方,關井36h。恢復注水后,壓力由施工前29 MPa下降為23Mpa,下降了6MPa,注水由46m3/天提高到88m3/天,觀察統計有效8個月,共增注8116方。對應油井3口,見效后平均單井提液4m3,動液面上升22m,油井見到增油效果,日增5噸,累計單井增油332噸。

    8.3 SA120井組(油井)

    油層含泥巖11%,滲透率25md,孔隙度16%,含蠟8%,施工前液2.1方/日,油1.6方/日。使用3.3%RUN活性防膨縮膨劑油井吞吐,共用50方,頂替回注液體15方,關井36h。恢復生產后,單井提液4.3m3,油3.5噸/日,動液面上升60m,油井見到明顯增油效果。

 

油井壓力恢復曲線參數解釋對比表

井號

測試日期

流壓mpa

靜壓mpa

滲透率

10-3ūm2

完善系數

SA-120

施工前

0.9628

5.45

10

0.964

施工后

1.158

5.22

32

-1.41

SA-11

施工前

0.253

10.28

2.5

1.8188

施工后

1.126

13.86

4.8

-2.611

 

 

 

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