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引言:修井作业作为油田开发的一项重要工艺措施,对维持油水井正常生产和实现稳产、上产是必不可少的,它贯穿于钻完井之后直到生产井报废为止的生产全过程。复合解堵技术是一种新型的物理和化学解堵相结合的解堵增产增注工艺技术。
一、修井作业过程中伤害因素分析
修井过程中地层污染主要是修井液固相进入地层造成堵塞;修井液液相进入地层造成污染;原油中有机质沉积后堵塞孔喉;修井液中的添加剂吸附降低。尤其对低压低渗储层,如果不采取保护措施,一旦造成污染几乎不可能自行恢复,直接导致作业后单井产量下降。所以修井作业中实施油层保护对稳定单井产量非常重要。储层高孔高渗,孔喉较粗,修井液易浸入并导致较深的堵塞伤害。储层泥质含量高,胶结疏松,水敏性强,粘土水化膨胀、分散、运移,导致水敏性伤害。 储层压力系数低,地层亏空,大孔道,目前老油田地层压力为原始压力的70%左右。修井液漏失较严重,修井液只要侵入储层,都会对储层带来或大或小的伤害。修井作业过程中的储层污染主要来源于修井液。地层会受到各种污染,近井地带的渗透率会因此降低,影响井底油液的流动。要保持油田的稳产、增产,必须恢复和改善地层的渗透性。利用各种物理解堵方法产生声波对地层进行处理,可以清除近井地带的机械杂质、钻井液和胶质沥青沉积,破坏盐类沉积,并可形成不闭合的微裂缝。物理解堵方法对地层进行处理后的地层及井筒中存在各种无机盐垢类颗粒物及各种有机物蜡质、沥青质和胶质,处理不及时会产生沉淀导致二次堵塞污染油层。采用常规酸化方法解堵时,酸化作业存在效果稳定性差等缺点,而且长期投入生产的油水井井底存在常规酸化解堵无法清除的无机物和有机物堵塞。复合解堵技术是一种兼顾物理和化学综合作用的解除油层污染措施,对于非线性水力声波处理后的地层注入复合酸来溶蚀各种无机盐垢类颗粒物及各种有机物蜡质、沥青质和胶质,并及时进行返排,防止其沉淀引起二次堵塞污染油层。该技术可以在一定程度上解决压裂、酸化及其它物理或化学解堵方法的适应性差、井内无机物和有机物杂质难以排尽等问题。
二、复合解堵技术的机理及特点
堵塞物主要有外来颗粒侵入与内部颗粒运移;粘土矿物吸水引起的伤害;无机结垢堵塞;有机结垢堵塞;细菌作用污染等等。注入物引起了油井堵塞,吸产液能力下降,注入量减少。其原因有注入液浓度过高而引起的堵塞和注入物质量问题造成地层堵塞。但是,作为高分子溶液,富含大量活性官能团,也存在对许多化学品的敏感性,造成局部或整体的变质或变性。现场造成注入物变性的原因主要是注入管线或井内的泥浆、增产增注剂造成聚合物絮凝,其化学机理是吸附作用为主。
1、复合解堵技术的机理
物理法解堵机理是利用油管柱将新型波发生器下至油层部位,通过地面设备经油管柱打入高压动力液,使波发生器产生持续的高能量的非线性水力声波。非线性水力声波作用于油层可以解除油田在钻井、开采及修井过程中井下和地层的液体乳化、粘土颗粒运移、沉淀物析出及机械杂质对地层的污染,恢复近井地带地层的渗透能力,改善流体的流动状况,从而达到解堵增产增注目的。
新型波发生器所产生的非线性水力声波对油层的作用机理如下:
(1)净化作用:非线性水力声波携带能量在油水层中的传播,以振动和冲击作用激发波场中的介质,使介质的振幅、速度及加速度发生显著的变化,由于其时大时小的反复作用,破坏了封堵颗粒与油层间的结合力,产生松动作用,使沉积在油层孔隙内的固体颗粒剥落,分散在液体中,然后被动力液带走,达到疏通孔道的目的。
(2)对岩层裂缝的疲劳作用:非线性水力声波以强烈的交变声压作用于地层,在地层内产生周期性的张压应力,由于岩层在此应力的作用下产生破坏所需的应力比静载荷下小得多,因此,当声波频率和声强达到某一域值时,地层会产生微裂缝网,从而提高渗透率。
(3)对有机质沉积的溶解作用:在油流与地层通道的分界处,由于波场参数的差异,使非线性水力声波的能量通过传热和粘滞机构大大转化为热能,加之动力液中活性剂的作用,使油流通道中的有机质沉积得以溶解,随动力液排除。
(4)加速原油流动的作用:非线性水力声波所产生的交变声压的持续作用,可以改变原油结构,降低原油粘度,还可以减少岩层中的表面张力,加快原油向井筒的流动速度,因而提高原油产量。
2、化学法解堵机理
化学法解堵机理是通过挤注化学药剂对于非线性水力声波作用后的地层注入复合酸来溶蚀各种无机盐垢类颗粒物及各种有机物蜡质、沥青质和胶质,防止其沉淀引起二次堵塞污染油层,由于非线性水力声波作用于地层会产生微裂缝网,因此可使酸化液穿透地层的深度大大提高。为满足不同地层条件,改善基础酸液性能、提高酸化效果。
3、复合解堵技术的特点
复合解堵技术主要具有以下特点:
(1)该新型波发生器产生非线性水力声波除基频外,还伴有较低频率的子波存在,比其它波具有更强的穿透能力,因此具有较大的处理半径。
(2)该非线性水力声波还伴有较高频率的谐波存在,高频谐波具有能量集中的特点,低频波可作为它的载体将能量带入地层深部,因此此波较其它类型的波作用于油层具有较高的换能效率,提高解堵效果。
(3)该非线性水力声波会产生谐波畸变现象:也就是在声波传播过程中,能量由低频向高频转移,使高频能量不断得到补充,提高了声波在岩层中的传播深度和携带能量的能力。
(4)新型波发生器克服了电超声设备由于电缆传输沿程能量损失大,不宜作用于深井的缺点,克服了某些旋转式水力波发生器作业条件苛刻的缺点(因为万一杂物进入将导致转子破损,导致发生器不能正常工作)。
(5)复合解堵技术可根据不同井的地层条件及堵塞物状况对该工艺做出适当调整,可应用于大多数常规解堵方法无法清除的有机物及无机物堵塞的油水井的解堵,实现增产增注的目的。
(6)从解堵机理上看,采用物理解堵与化学解堵相结合的工艺可使解堵更充分、更彻底,其工艺合理,具有效果好、适用范围广的特点,具有一定的先进性和实用性。
三、结论与认识
1、复合解堵工艺技术采用物理解堵与化学解堵相结合的工艺可使解堵更充分、更彻底,其工艺合理,具有效果好、适用范围广的特点,具有一定的先进性和实用性。
2、复合解堵技术通过物理和化学的综合作用,能较好地解除低渗透油藏钻井泥浆污染、油水井结垢、洗井堵塞、修井作业污染等机械杂质及有机垢造成的油水井近井地带污染,可以在一定程度上解决压裂、酸化及其它物理或化学方法的适应性差、井内无机物和有机物杂质难以排尽等问题。
参考文献
[1]宋丽丽,任涛,刘炳森,任发俊.化学解堵工艺在靖边气田的应用[J].石油化工应用.2011(08).
(作者单位:辽河油田分公司沈阳采油厂)
一、修井作业过程中伤害因素分析
修井过程中地层污染主要是修井液固相进入地层造成堵塞;修井液液相进入地层造成污染;原油中有机质沉积后堵塞孔喉;修井液中的添加剂吸附降低。尤其对低压低渗储层,如果不采取保护措施,一旦造成污染几乎不可能自行恢复,直接导致作业后单井产量下降。所以修井作业中实施油层保护对稳定单井产量非常重要。储层高孔高渗,孔喉较粗,修井液易浸入并导致较深的堵塞伤害。储层泥质含量高,胶结疏松,水敏性强,粘土水化膨胀、分散、运移,导致水敏性伤害。 储层压力系数低,地层亏空,大孔道,目前老油田地层压力为原始压力的70%左右。修井液漏失较严重,修井液只要侵入储层,都会对储层带来或大或小的伤害。修井作业过程中的储层污染主要来源于修井液。地层会受到各种污染,近井地带的渗透率会因此降低,影响井底油液的流动。要保持油田的稳产、增产,必须恢复和改善地层的渗透性。利用各种物理解堵方法产生声波对地层进行处理,可以清除近井地带的机械杂质、钻井液和胶质沥青沉积,破坏盐类沉积,并可形成不闭合的微裂缝。物理解堵方法对地层进行处理后的地层及井筒中存在各种无机盐垢类颗粒物及各种有机物蜡质、沥青质和胶质,处理不及时会产生沉淀导致二次堵塞污染油层。采用常规酸化方法解堵时,酸化作业存在效果稳定性差等缺点,而且长期投入生产的油水井井底存在常规酸化解堵无法清除的无机物和有机物堵塞。复合解堵技术是一种兼顾物理和化学综合作用的解除油层污染措施,对于非线性水力声波处理后的地层注入复合酸来溶蚀各种无机盐垢类颗粒物及各种有机物蜡质、沥青质和胶质,并及时进行返排,防止其沉淀引起二次堵塞污染油层。该技术可以在一定程度上解决压裂、酸化及其它物理或化学解堵方法的适应性差、井内无机物和有机物杂质难以排尽等问题。
二、复合解堵技术的机理及特点
堵塞物主要有外来颗粒侵入与内部颗粒运移;粘土矿物吸水引起的伤害;无机结垢堵塞;有机结垢堵塞;细菌作用污染等等。注入物引起了油井堵塞,吸产液能力下降,注入量减少。其原因有注入液浓度过高而引起的堵塞和注入物质量问题造成地层堵塞。但是,作为高分子溶液,富含大量活性官能团,也存在对许多化学品的敏感性,造成局部或整体的变质或变性。现场造成注入物变性的原因主要是注入管线或井内的泥浆、增产增注剂造成聚合物絮凝,其化学机理是吸附作用为主。
1、复合解堵技术的机理
物理法解堵机理是利用油管柱将新型波发生器下至油层部位,通过地面设备经油管柱打入高压动力液,使波发生器产生持续的高能量的非线性水力声波。非线性水力声波作用于油层可以解除油田在钻井、开采及修井过程中井下和地层的液体乳化、粘土颗粒运移、沉淀物析出及机械杂质对地层的污染,恢复近井地带地层的渗透能力,改善流体的流动状况,从而达到解堵增产增注目的。
新型波发生器所产生的非线性水力声波对油层的作用机理如下:
(1)净化作用:非线性水力声波携带能量在油水层中的传播,以振动和冲击作用激发波场中的介质,使介质的振幅、速度及加速度发生显著的变化,由于其时大时小的反复作用,破坏了封堵颗粒与油层间的结合力,产生松动作用,使沉积在油层孔隙内的固体颗粒剥落,分散在液体中,然后被动力液带走,达到疏通孔道的目的。
(2)对岩层裂缝的疲劳作用:非线性水力声波以强烈的交变声压作用于地层,在地层内产生周期性的张压应力,由于岩层在此应力的作用下产生破坏所需的应力比静载荷下小得多,因此,当声波频率和声强达到某一域值时,地层会产生微裂缝网,从而提高渗透率。
(3)对有机质沉积的溶解作用:在油流与地层通道的分界处,由于波场参数的差异,使非线性水力声波的能量通过传热和粘滞机构大大转化为热能,加之动力液中活性剂的作用,使油流通道中的有机质沉积得以溶解,随动力液排除。
(4)加速原油流动的作用:非线性水力声波所产生的交变声压的持续作用,可以改变原油结构,降低原油粘度,还可以减少岩层中的表面张力,加快原油向井筒的流动速度,因而提高原油产量。
2、化学法解堵机理
化学法解堵机理是通过挤注化学药剂对于非线性水力声波作用后的地层注入复合酸来溶蚀各种无机盐垢类颗粒物及各种有机物蜡质、沥青质和胶质,防止其沉淀引起二次堵塞污染油层,由于非线性水力声波作用于地层会产生微裂缝网,因此可使酸化液穿透地层的深度大大提高。为满足不同地层条件,改善基础酸液性能、提高酸化效果。
3、复合解堵技术的特点
复合解堵技术主要具有以下特点:
(1)该新型波发生器产生非线性水力声波除基频外,还伴有较低频率的子波存在,比其它波具有更强的穿透能力,因此具有较大的处理半径。
(2)该非线性水力声波还伴有较高频率的谐波存在,高频谐波具有能量集中的特点,低频波可作为它的载体将能量带入地层深部,因此此波较其它类型的波作用于油层具有较高的换能效率,提高解堵效果。
(3)该非线性水力声波会产生谐波畸变现象:也就是在声波传播过程中,能量由低频向高频转移,使高频能量不断得到补充,提高了声波在岩层中的传播深度和携带能量的能力。
(4)新型波发生器克服了电超声设备由于电缆传输沿程能量损失大,不宜作用于深井的缺点,克服了某些旋转式水力波发生器作业条件苛刻的缺点(因为万一杂物进入将导致转子破损,导致发生器不能正常工作)。
(5)复合解堵技术可根据不同井的地层条件及堵塞物状况对该工艺做出适当调整,可应用于大多数常规解堵方法无法清除的有机物及无机物堵塞的油水井的解堵,实现增产增注的目的。
(6)从解堵机理上看,采用物理解堵与化学解堵相结合的工艺可使解堵更充分、更彻底,其工艺合理,具有效果好、适用范围广的特点,具有一定的先进性和实用性。
三、结论与认识
1、复合解堵工艺技术采用物理解堵与化学解堵相结合的工艺可使解堵更充分、更彻底,其工艺合理,具有效果好、适用范围广的特点,具有一定的先进性和实用性。
2、复合解堵技术通过物理和化学的综合作用,能较好地解除低渗透油藏钻井泥浆污染、油水井结垢、洗井堵塞、修井作业污染等机械杂质及有机垢造成的油水井近井地带污染,可以在一定程度上解决压裂、酸化及其它物理或化学方法的适应性差、井内无机物和有机物杂质难以排尽等问题。
参考文献
[1]宋丽丽,任涛,刘炳森,任发俊.化学解堵工艺在靖边气田的应用[J].石油化工应用.2011(08).
(作者单位:辽河油田分公司沈阳采油厂)