奈曼油田压裂井选择性堵水技术
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奈曼油田提高开采效果配套技术研究与应用奈曼油田由于具有断层多、断块多、构造发育史复杂等特点,其地下油水系统分布较为复杂。
围绕老油田提高储量动用率、油田采收率和单井产量“三大目标”,充分发挥油水井技术的协同作用,以细分注水为常规手段,配合提高单井产量技术,着力构建注、调、采“三位一体化”技术体系,最大限度挖掘剩余油潜力。
标签:提高采收率;细分注水;解堵1 概况奈曼油田有多套含油层系,但不同层系的富集程度确有很大差别,其中主力油层通常占有绝大部分储量。
由于具有断层多、断块多、构造发育史復杂等特点,其地下油水系统分布较为复杂,主要开采矛盾体现在以下几个方面:①储层物性差异大,纵向上水驱不均。
奈曼油田层内渗透率级差大于10,非均质系数均大于2,层间非均质系数最高为16.1,渗透率级差高可达525倍,层间矛盾突出属于强非均质储层。
导致纵向上吸水不均的问题;②水驱控制程度低。
奈曼油田共有水井18口,开井12口。
受复杂断块影响,目前已有4个井组出现明显注水突进及水窜现象,注入水的大量无效循环,水驱程度低;③注采不完善。
奈曼油田内部断层发育,油水关系复杂,注水开发后只在局部井组见到注水效果,油井受效不明显;④主力油层动用程度高。
油田标定采收率为19.02%,目前采出程度达到17.76%,剩余可采储量少,油田的后续开发难度加大。
2 提高开采效果技术研究与应用随着油田开发不断深入,工艺技术在老区挖潜中的作用尤为突出。
2016年起,重点针对奈曼油田存在的问题,围绕老油田提高储量动用率、油田采收率和单井产量“三大目标”,充分发挥油水井技术的协同作用,以细分注水为常规手段,着力在改善注水井吸水剖面,提高水驱动用程度上下工夫。
2.1 实施测调联动分注技术,提高区块注水有效率奈曼油田主要开发层系为下第三系沙河街组,沙三段储层孔隙度平均为24.1%,渗透率平均为453×10-3mm2,泥质含量平均为7.9%,属中孔-中渗储层,层间非均质系数最高为16.1,渗透率级差高可达525倍,层间矛盾突出属于强非均质储层。
0 引言为补充油层能量和驱替原油,油藏往往会进行注水开发。
然而,由于油层的非均质性,注入水优先顺着高渗透流动通道(又称优势流动通道)流动,导致出现水驱波及体积减小、驱油效率降低和油井过早见水等一系列问题[1-4]。
注水开发油藏难以避免地会出现油井含水居高不下,尤其是在超前注水油藏中油井见水早,含水率高[5]。
因此,油井堵水一直是注水开发油藏重点研究内容。
国内油井堵水试验最早始于1957年玉门油田,其后在大庆油田、大港油田、长庆油田以及塔里木油田等地也多有研究。
1 油井堵水技术分类油井堵水模式发展出5大类,主要有区块整体堵水、选择性堵水、不同来水堵水、深部堵水和多种措施结合堵水。
堵水技术也从机械堵水发展到化学堵水[6-8],如图1所示。
机械堵水可分为机械式可调层堵水、液压式可调层堵水、重复可调层堵水、遇油/水自膨胀封隔器堵水、水平井重复可调机械找水堵水、电控机械找水堵水以及水平井智能机械找水堵水。
化学堵水可分为聚丙烯酰胺堵水、交联聚合物类堵水、水玻璃-氯化钙类堵水、油基水泥浆类堵水、干灰砂类堵水、木质素类堵水、凝胶类堵水和活化稠油类堵水。
机械堵水应用在井筒,化学堵水应用在储层内部孔隙和裂缝。
化学堵水剂按其作用机理可分为选择性堵水剂和非选择性堵水剂。
选择性堵水剂作用机理:当油水在不同的通道中流动时,选择性堵水剂可以堵塞水流通道而不会堵塞油道;当油水在同一通道流动时,选择性堵水剂只能降低水相渗透率。
非选择性堵水剂作用机理:非选择性堵水剂优先进入高渗透区和裂缝,堵塞通道可能是水流通道,也可能是油流通道。
Chen Lifeng 等人[9]认为,选择性堵水剂在油田的成功应用极其少,主要原因是投资回报率低、高温高矿化度条件下效果差、易减产。
选择性堵水剂用于小孔道(如孔隙和微裂缝),堵水强度很低,一般小于0.1 MPa。
与选择性堵水剂相比,非选择性堵水剂具有更高的封堵强度,适用于人工裂缝和天然大裂缝[1, 10, 11]。
压裂过程中砂堵处理方法的实践
在压裂作业中,砂堵是一个常见的问题。
砂堵的出现会影响压裂
效果,严重时甚至会卡住井筒。
因此,当发现砂堵问题时,需要采取
有效的处理方法。
1. 喷砂液处理法:在发现砂堵后,可以利用喷砂液进行处理。
喷砂液通常是由高压泵将清水和特定比例的酸液混合而成。
随着喷砂
液的喷射,在砂堵处形成的压力会逐渐降低,砂颗粒也会被冲出井口。
这种方法需要有专业的压裂工具和设备,对细节和操作要求严格。
2. 冲洗法:这种方法比较简单,可在现场使用。
可以通过向井
眼中灌注大量清水,然后穿过砂堵击穿井底深层的通道进行冲洗,这
样砂堵就会被冲走。
需要注意的是,冲洗时需要准确计算水的流量和
压力,否则会造成水不够或水力过强导致砂堵位置变化。
3. 清砂工具开发:市场上有一些专门用于处理砂堵的清砂工具,如连续油管清砂器、双径孔贯流鞭管等。
这些工具通过多次清理和吹
扫砂层,逐步打通补孔,让压裂液再次流动。
这样的方法需要专业设
备支持,而且设备成本较高。
砂堵出现后,可根据实际情况选择不同的处理方法。
不同的方法
都有其自身的优缺点,需要斟酌使用。
在操作中需要耐心细心,避免
出现操作不当造成的不可逆损害。
中性压裂解堵阻垢剂1前言压裂酸化改造技术作为低渗透油气田开发的重要手段之一,为中国低渗透油气藏的开发作出了重要贡献。
然而,随着中国低/特低渗透油气藏储量所占比重逐年增多,低/特低渗透砂岩油气藏、火山岩油气藏、酸性油气藏以及复杂结构井的开发比例越来越大,研究适合不同复杂类型低渗透油气藏的大幅度提高单井产量技术,以及如何提高增产改造有效期,成为目前研究开发中性压裂解堵技术与发展的核心技术难题,迫切需要在中性压裂解堵阻垢机理、工艺技术及新材料等方面有所发展和创新,使其在增储上产方面发挥更大的作用。
目前该技术体系已形成了低渗透油藏整体压裂技术、开发压裂技术、重复压裂技术、深井/超深井压裂酸化技术、复杂岩性酸压技术、碳酸盐岩储层酸压及加砂压裂技术、砂岩基质酸化技术、加重压裂和加重酸压技术、控水锁低伤害压裂技术和泡沫压裂技术等具有特色的压裂酸化工艺技术与不用储层的工作液体系;并在水力压裂油藏工程、压裂力学、压裂酸化材料学、酸岩反应机理、砂岩酸化二次伤害机理、裂缝监测和长期导流能力、岩石力学性质与储气库稳定性、重复压裂前地应力场预测、水平井井网与人工裂缝优化匹配及产量预测、考虑启动压力和长期导流能力影响的油气藏数值模拟、压裂液对储层伤害机理及储层应力敏感性等机理性研究方面取得了一定的成就。
近年来,环境保护越来越受到重视。
因此,在压裂、酸化等井下施工过程中,不仅要注意对储层环境的保护,提高油气采收率,而且要重视对自然环境的保护。
1.1酸处理方式酸处理方式常规酸化(又称空隙酸化)与酸压两种。
- 1 -在低于地层破裂压力,不压开裂缝的情况下,把酸液挤入地层,这种酸处理方式称为常规酸化。
因为常规酸化主要起解除井底附近地层的堵塞作用,所以亦称为解堵酸化。
解堵酸化就是在新井完成或修井后,以解除泥浆堵塞恢复地层的渗透性,使之正常投产的一种酸处理措施。
由于泥浆的侵入范围很小,以解除近井地带堵塞为目的的常规酸化所采用的酸量一般都不会很大,常在10m3以内,多则10m3左右。
奈曼油田压裂井选择性堵水技术
由于奈曼油田天然能量不足、地层压力低等自身特点导致初期(压裂)产量高、后期自然递减快,投产初期储层动用程度高,后期逐渐变差。
为缓解奈曼地区生产矛盾,实现低渗透油藏高效稳产,则要靠注水的不断调整,提高区块产能。
奈曼油田2009 年进入全面注水开发阶段。
2013 年,奈曼油田油井含水大于70%的油井18 口,占总开井数的22%,奈曼油田综合含水53%,部分井组综合含水大于70%。
由于其自身条件限制,奈曼油田油井不压裂不出油。
注水开发后,油井的递减率得到减缓,油井稳产基础得到了加强。
但随着注水开发的深入,油井综合含水逐年上升,压裂产生的裂缝对注水的巨大影响,油井沿裂缝方向易发生水窜、水淹等现象,若不能有效治理,驱油效率将不断下降。
一、压裂井出水治理方法以往在治理奈曼油田压裂井高含水工艺措施中,主要应用机械卡封或注水泥在井筒内打隔断灰塞,控制高含水层。
但由于工艺技术的限制,既堵住了水流动通道,又堵住了油流通道,不能充分挖潜出高含水层段的剩余地质储量,或由于封堵半径小,油井堵水措施有效时间短,不能充分发挥油层层内潜力,使油田水驱采收率的提高受到影响。
针对奈曼油田复杂情况,现场封堵压裂高含水井要单井逐口实施,为达到稳油控水的目的,采用具有高度选择性的复合凝胶型堵水剂。
有注水井对应的油井堵水时,由于油井与注水井之间的联通有不同渗透率的地层,所以在油井堵水前关闭与油井联通好的注水井或投死嘴关闭与油井联通好的小层。
二、堵水技术
(一)反应机理
选择性堵剂主要由两性离子聚丙烯酰胺(MPAM、交联剂、有机酚和调节剂四种材料组成。
交联剂受热缓慢释放出甲醛,甲醛与有机酚缩合,其缩合产物与MPAM交联,形成凝胶型堵剂。
由MPAM交联剂、有机酚三种原料制备的凝胶型堵剂是以MPAM- 酚醛树脂为主要成分的复合凝胶体,此外,还有部分羟甲基有机酚、甲撑基MPAM凝胶等。
由上述反应机理可知:甲醛是交联剂受热缓慢释放出来的,延长了体系中的交联时间,有利于大剂量处理,凝胶型堵剂网状结构中导入了芳香环,提高了热稳定性。
选堵剂选择性堵水的机理主要有:两性离子聚合物MPAM勺
吸附、凝胶的堵塞、油溶性树脂颗粒的堵塞与封口剂的膨胀堵塞。
(二)性能评价经室内实验筛选出选择性堵剂最优配方:第一部分是凝胶型主剂,主要由两性离子聚丙烯酰胺MPAM有机酚和交联剂组成,凝胶强度大于50000mPa?s第二部分是封口剂,主要由丙烯酰胺、交联剂和引发剂组成,凝胶强度大于300000mPa.s。
1.选择性堵剂堵水能力测定
利用人造岩心,评价堵剂对岩心的突破压力的影响。
数据如表1 所示:
通过实验可知,选择性堵剂成胶后强度大,突破压力大于
1.5 MPa/cm。
对岩心的堵塞率高,堵塞率大于90% 注入堵剂后阻力系数较大,堵剂的堵塞效果好。
2.选择性堵剂堵油能力测定按照最优配方配制选择性堵剂,利用人
造岩心(用煤油浸泡
12 小时以上),评价堵剂对油的堵塞能力。
数据如表2。
通过实验可
知,选择性堵剂对煤油的堵塞能力较小,突破压
力小,对油的堵塞率小于30%。
注入堵剂后对油阻力系数小,堵剂具有堵水率高,堵油率小的特点。
3.选择性堵剂的长期稳定性长期稳定性是评价堵剂性能的一项重要
指标,直接影响到堵
水的有效期。
实验结果见表3 所示:
结果表明,选择性堵剂在60C条件下能长期稳定一年以上,不脱水,不破胶。
在凝胶形成初期,堵剂的强度逐渐增加,达到极大值后强度略有降低,但一年后的损失率小于1%。
三、施工工艺优化
(1)选井原则。
①无法确定出水层位或近井区域无分隔层(如页岩层)的压裂井;②压裂井段和射孔井段较长,含水上升较快的压裂井;
③优先选择裸眼完井且出砂不太严重的压裂井;④尚有较大增产潜力的压
裂井。
(2)施工参数优化。
①笼统注入,全井段处理半径4m-5m
②注入方式:带搅拌桨的搅拌池现场配药,罐车拉运,水泥车泵入地层;
③管柱结构:采用光油管;④施工泵压?10MPa⑤施工
排量0.3 - 1m /min 。
四、现场实施
选择性化学堵水技术先后在奈曼油田压裂高含水井中应用5 井次,
措施有效率70%,累计增油571t ,起到了明显的效果。
典型井为奈1-48-46 井。
该井于2008 年10 月29 日压裂投产,射开井段为2107.9m-1941.9m,厚度166m压裂井段2107.9-1941.9m ,48.1m/12 层。
初期日产液15.9t ,日产油14.2t ,含水11%。
后期含水逐渐上升到100%,并于2011 年12 月6 日因高含水关井。
2012年6 月机械堵水,封堵2055.9-2107.9m ,19.1m/7 层,封隔器位置2040.62 米,生产1941.9-1976.1m ,29m/5 层。
2012 年12 月6 日高含水停井。
2012 年12 月8 日实施选择性化学堵水措施,采用笼统注入工艺,注入目的层
1941.9m-2107.9m,累计增油275.54t,日增产原油2.43t/d,含水下降13 个百分点。
五、结论奈曼油田压裂井出水主要原因是沿裂缝而产生的底水锥进和边水突进,筛选两性离子聚丙烯酰胺( MPAM、交联剂、有机酚、和油溶性树脂颗粒堵剂体系具有较强的工艺适应性,可满足奈曼油田压裂井选择性堵水要求,达到了稳油控水的目的。