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[摘 要]为提高封闭断块油藏的采收率,桩西油田从2004年开展二氧化碳吞吐复合酸化技术,但随着吞吐轮次的增加,吞吐效果逐年变差,选井条件越发苛刻。为提高桩西油田封闭小断块油藏的整体开发水平,从二氧化碳吞吐机理出发,通过室内合成无碱表面活性剂体系,提出了活性水+二氧化碳+酸化三元复合吞吐解堵技术,深入剖析了其提高采收率机理,并确定了桩西三元复合吞吐解堵技术的矿场筛选标准,该技术在桩西推广应用5井次,取得了良好的增油效果。
[关键词]断块油藏 桩西油田 三元复合吞吐
[中图分类号]TE[文献标识码]A[文章编号]1009-5489(2010)06-0155-03
桩西油区目前共有断块单元31个,动用地质储量达3963×104t,可采储量1080.55×104t,平均采收率27.3%,比油田同类油藏平均水平低3%。桩西断块油藏小于1.0km2的单元有11个(详见表1),地质储量775×104t,油水井数比为3.3∶1,其中有5个断块没有注水井,注采关系完善难度大,井网完善程度低。
表1 桩西封闭小断块油藏统计表
油藏分类序号区块含油面积地质储量油井总数油井开井水井总数水井开井
中渗
1老17断块0.61166533
2老15断块0.64144
3老13断块0.3232133
复杂
4老451块0.412233
5桩古37块0.87951
6桩X220.87565
7桩34块0.42036532
8桩59-10.1222120
9桩2420.4415521
10渤9910.84143
11桩6-X10.28124311
合计77547361410
开展封闭断块油藏低效井提高采收率技术研究,完善动态注采关系,补充能量,提高油井利用率,改善油藏开发效果,是桩西封闭断块油藏增储上产及持续稳定发展的重要保证和主要途径。
一、技术思路及方案
针对桩西封闭断块油藏二氧化碳吞吐效果逐年变差的现象,提出了活性水+二氧化碳+酸化三元复合吞吐解堵技术,通过表面活性剂降低油水界面张力(即使不达到超低界面张力)提高洗油效率。而二氧化碳除发挥其本身作用外,还可与表面活性剂形成二氧化碳泡沫,产生贾敏效应,扩大吞吐剂的波及系数,最后通过酸化解除近井带温度骤然降低引起的污染。
技术方案:首先将表面活性剂注入地层,接着注入二氧化碳吞吐剂,焖井15天,酸化解除近井带污染,将油驱出。
二、吞吐剂增油机理研究
1.活性水的研制及其性能评价
活性水属稀表面活性剂体系,由于表面活性剂具有良好的耐温、抗盐、乳化、助排等性能,在二氧化碳作用下,可改善油井吞吐效果,延长生产周期。
一般的表面活性剂体系均为碱性,碱性表面活性剂体系可与二氧化碳发生反应,为此本文研制了与二氧化碳具有良好协同作用的无碱表面活性剂体系,作为三元复合吞吐的活性水体系,其配方为:0.21%9BS-5-0+0.09%十四烷基甜菜碱(TETR)。实验测定了其界面张力、乳化性能,见表2。
表2 无碱表面活性剂体系的性能
界面张力起泡体积泡沫半衰期乳化最小转速
起始界面张力为5×10-2mN/m,60min后界面张力达到平衡,平衡界面张力为7×10-3mN/m
525mL600s300转/min
可以看出,上述无碱表面活性剂体系达到了界面张力低(达到了超低)、乳化最小转速低、泡沫半衰期长、起泡体积大的要求。
2.二氧化碳增油机理研究
CO2吞吐提高采收率的重要机理之一是改善原油性质,从而改善原油在地下的流动性。为确定CO2对桩西地区原油性质的改善效果,在室内利用CO2-原油物性分析仪器进行了试验研究。试验油样为桩39-9井原油,原油基本性质见表3。
表3 桩39-9井原油基本性质表
井号密度g/m3凝点℃蜡%含硫%沥青%胶质%初馏点100℃馏分200℃馏分300℃馏分
桩39-90.84243524.240.1331.9511.48900.77.228.1
(1)降低原油粘度
桩39-9地层油样品的粘度变化关系见图1。从粘度测试结果可以看出,溶解了天然气的地层油的粘度远远低于同温度下地面脱气油的粘度(50℃时,脱气油粘度为11.18mPa.s)。当高于地层油饱和压力(13.1MPa)时,地层油的粘度随压力的升高而升高。在地层压力、温度下(19.84MPa、121℃),溶解了天然气的地层油粘度为1.27mPa.s。
图1 地层油粘度与压力关系
(2)对地层油的膨胀特性
地层油在不同的饱和压力下溶解不同量的CO2,相应地使地层油体积发生不同幅度的膨胀。不同饱和压力下,地层油的体积膨胀幅度可以从体积系数随饱和压力的变化得出。溶胀实验测得地层油及饱和CO2地层油体积系数随饱和压力的变化结果见图2。
图2 体积系数与饱和压力关系
从图2可以看出,溶解CO2的地层油体积系数随饱和压力的增加而增加,即原油中CO2溶解量越大,体积膨胀幅度越大。在地层条件下,桩39-9原始地层油的体积系数为1.2415,在目前地层条件下饱和CO2后,其体积系数为1.4405。与地层油相比,体积膨胀了16%。
(3)酸化解堵作用
二氧化碳溶于水后呈酸性并与岩石中的基质发生反应,会溶蚀一部分杂质,特别是其中的碳酸盐,使地层渗透率得以改善,同时在连续的注入压差下,二氧化碳对空隙中的堵塞物有一定的冲刷作用,可疏通孔道,解除二次污染。
(4)溶解气驱
油层中的二氧化碳溶解气,在井下随着温度的升高,部分二氧化碳游离汽化以压能的形式储存部分能量,当油层压力降低时,大量的二氧化碳则从原油中游离,从而将原油驱入井筒,起到溶解气驱的作用。
3.酸液优选及其效果评价
CO2吞吐补充地层能量提高采收率虽然较显著,但在实施过程中,其反面的影响因素也较多,如吞吐后随压力降低和CO2气体的不断析出,产生了碳酸盐沉淀堵塞近井地带,导致产液低;原油中的胶质、沥青质在注入CO2时,由于温度骤然降低,原油中的胶质、沥青质会结晶析出堵塞油层近井地带等。针对以上影响因素,实验优化酸液配方和浓度,通过酸化解除近井带污染,改善吞吐效果。
实验过程:将桩39-9岩样粉碎,过100目筛,称取5g加到100ml体积的不同酸液中,90℃恒温水浴,2小时后取出岩样,水洗、烘干、称量,计算溶解率。
表4 桩52块岩心溶解性实验结果
岩心酸液类型溶解率(%)
桩39-9
10%HCl5.1
12%HCl+1%HF11.2
12%HCl+2%HF23.8
12%HCl+3%HF24.9
8%HCl+5%HAC+1.5%HF20.6
20%FHG13.1
20%FHG+1%HF19.5
20%FHG+2%HF22.3
由表4可见,相比较而言,12%HCl+3%HF的酸液配方对桩39-9岩心具有较好的溶解率。
三、现场施工概况
1.选井条件
通过先期的室内试验研究,结合现场经验,最终确定了桩西油田三元复合吞吐解堵技术的矿场筛选标准。见表5。
表5 三元复合吞吐矿场筛选标准
筛选条件指标名称适应指标
油层条件
原油粘度mPa.s≤1000
渗透率×10-3μm2≤300
胶质、沥青质%≤24
凝固点℃≤35
C5～C20%≥71
生产动态
初期产液量t/d≥10
初期产液含水%≤30
初期低含水采油期d≥90
选井时产液量t/d≤10
选井时产油量t/d≤3
储层条件
封闭性好
储层厚度m≥4
渗透性非均质性小、渗透率差异小
其它条件沙河街油藏、构造部位相对较高
井况条件
1.储层附近固井质量好,层间无窜通。
2.井况条件好,无套变等异常情况。
在依据表5的标准选择三元复合吞吐井后,要进行精心设计与施工,保证能够顺利地把吞吐剂注入油藏。同时必须有良好的CO2注入工艺作为技术保证,包括CO2的运输、CO2的加压注入、CO2注入管线处理(包括井筒和设备的清洗与防腐)及良好的井况。
2.施工注入流程
设计注入三个段塞,第一段塞注入活性水(20m3),以提高驱油效果和扩大二氧化碳波及面积;第二段塞注入液态二氧化碳(80t),焖井15天,以期补充地层能量,提高驱油效率;第三段塞注入酸液(20m3),以解除近井带污染,提高地层渗透率。
3.施工效果分析
(1)从2009年1月到2009年7月,二氧化碳三元复合吞吐解堵采油技术在桩西油田实施了桩66-15、桩34-15、桩6-X1等5井次,有效井4口,措施有效率80%,措施后累计增油2401吨,按2000元每吨计算,共获得经济效益429万元。施工效果详细情况见表4。
表4 三元复合吞吐解堵施工效果表
井号措施前措施后日液/t日油/t含水/%日液/t日油/t含水/%日增油/t累增油/t
L5高含水计关13.51.985.91.956
397-X55.00.687.614.510.2309.61150
66-15供液不足关井723650361081
6-X12.91.064.424.50.996.5——
34-150.30.312.418.86.6656.3114
(2)桩6-X1井吞吐后无效,分析原因是该井非均质性严重,二氧化碳吞吐剂沿高渗透层优先进入高含水地带,未能对含油部位形成有效驱替,导致措施后高含水,建议在以后的二氧化碳吞吐作业时通过堵水调剖剂改善油层非均质性,使吞吐剂对低渗透带形成有效驱替。
四、结论
1.针对桩西油田中低渗断块油藏地质条件复杂,注采关系不完善等情况,改进了二氧化碳吞吐技术,提出活性水+二氧化碳+酸化三元复合吞吐解堵技术,并通过室内实验评价了吞吐剂配方性能及其提高采收率机理。
2.结合现场实践,从油层条件、生产动态、储层条件和井况条件四个方面最终确定了桩西三元复合吞吐解堵工艺的矿场筛选标准。
3.通过在桩西油田5口井进行试验,措施有效率80%,累增油2401吨,获得了良好的经济效益。
4.现场分析实践表明吞吐无效井是由于储层非均质性严重造成的,此类井吞吐措施后往往出现高含水现象,建议在以后的二氧化碳吞吐作业时通过堵水调剖剂改善油层非均质性,使吞吐剂对低渗透带形成有效驱替。
[参考文献]
[1]赵福麟.油田化学[M].东营:石油大学出版社,1999:110~112.
[2]梁福元.二氧化碳吞吐技术在断块油藏的应用[J].试采技术,2001,32(3):55～57.
[收稿日期]2010年3月28日
[作者简介]宋岩玲(1973～ ):女,山东利津人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂工程师,研究方向:油田提高采收率新技术的研究和推广。李军(1977～ ):男,湖北洪胡人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂。张茂森(1972～ ):男,山东乐陵人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂。眭纯华(1967～ ):女,湖南零陵人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂。刘江涛(1982～ ):男,江苏连云港人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂。
[关键词]断块油藏 桩西油田 三元复合吞吐
[中图分类号]TE[文献标识码]A[文章编号]1009-5489(2010)06-0155-03
桩西油区目前共有断块单元31个,动用地质储量达3963×104t,可采储量1080.55×104t,平均采收率27.3%,比油田同类油藏平均水平低3%。桩西断块油藏小于1.0km2的单元有11个(详见表1),地质储量775×104t,油水井数比为3.3∶1,其中有5个断块没有注水井,注采关系完善难度大,井网完善程度低。
表1 桩西封闭小断块油藏统计表
油藏分类序号区块含油面积地质储量油井总数油井开井水井总数水井开井
中渗
1老17断块0.61166533
2老15断块0.64144
3老13断块0.3232133
复杂
4老451块0.412233
5桩古37块0.87951
6桩X220.87565
7桩34块0.42036532
8桩59-10.1222120
9桩2420.4415521
10渤9910.84143
11桩6-X10.28124311
合计77547361410
开展封闭断块油藏低效井提高采收率技术研究,完善动态注采关系,补充能量,提高油井利用率,改善油藏开发效果,是桩西封闭断块油藏增储上产及持续稳定发展的重要保证和主要途径。
一、技术思路及方案
针对桩西封闭断块油藏二氧化碳吞吐效果逐年变差的现象,提出了活性水+二氧化碳+酸化三元复合吞吐解堵技术,通过表面活性剂降低油水界面张力(即使不达到超低界面张力)提高洗油效率。而二氧化碳除发挥其本身作用外,还可与表面活性剂形成二氧化碳泡沫,产生贾敏效应,扩大吞吐剂的波及系数,最后通过酸化解除近井带温度骤然降低引起的污染。
技术方案:首先将表面活性剂注入地层,接着注入二氧化碳吞吐剂,焖井15天,酸化解除近井带污染,将油驱出。
二、吞吐剂增油机理研究
1.活性水的研制及其性能评价
活性水属稀表面活性剂体系,由于表面活性剂具有良好的耐温、抗盐、乳化、助排等性能,在二氧化碳作用下,可改善油井吞吐效果,延长生产周期。
一般的表面活性剂体系均为碱性,碱性表面活性剂体系可与二氧化碳发生反应,为此本文研制了与二氧化碳具有良好协同作用的无碱表面活性剂体系,作为三元复合吞吐的活性水体系,其配方为:0.21%9BS-5-0+0.09%十四烷基甜菜碱(TETR)。实验测定了其界面张力、乳化性能,见表2。
表2 无碱表面活性剂体系的性能
界面张力起泡体积泡沫半衰期乳化最小转速
起始界面张力为5×10-2mN/m,60min后界面张力达到平衡,平衡界面张力为7×10-3mN/m
525mL600s300转/min
可以看出,上述无碱表面活性剂体系达到了界面张力低(达到了超低)、乳化最小转速低、泡沫半衰期长、起泡体积大的要求。
2.二氧化碳增油机理研究
CO2吞吐提高采收率的重要机理之一是改善原油性质,从而改善原油在地下的流动性。为确定CO2对桩西地区原油性质的改善效果,在室内利用CO2-原油物性分析仪器进行了试验研究。试验油样为桩39-9井原油,原油基本性质见表3。
表3 桩39-9井原油基本性质表
井号密度g/m3凝点℃蜡%含硫%沥青%胶质%初馏点100℃馏分200℃馏分300℃馏分
桩39-90.84243524.240.1331.9511.48900.77.228.1
(1)降低原油粘度
桩39-9地层油样品的粘度变化关系见图1。从粘度测试结果可以看出,溶解了天然气的地层油的粘度远远低于同温度下地面脱气油的粘度(50℃时,脱气油粘度为11.18mPa.s)。当高于地层油饱和压力(13.1MPa)时,地层油的粘度随压力的升高而升高。在地层压力、温度下(19.84MPa、121℃),溶解了天然气的地层油粘度为1.27mPa.s。
图1 地层油粘度与压力关系
(2)对地层油的膨胀特性
地层油在不同的饱和压力下溶解不同量的CO2,相应地使地层油体积发生不同幅度的膨胀。不同饱和压力下,地层油的体积膨胀幅度可以从体积系数随饱和压力的变化得出。溶胀实验测得地层油及饱和CO2地层油体积系数随饱和压力的变化结果见图2。
图2 体积系数与饱和压力关系
从图2可以看出,溶解CO2的地层油体积系数随饱和压力的增加而增加,即原油中CO2溶解量越大,体积膨胀幅度越大。在地层条件下,桩39-9原始地层油的体积系数为1.2415,在目前地层条件下饱和CO2后,其体积系数为1.4405。与地层油相比,体积膨胀了16%。
(3)酸化解堵作用
二氧化碳溶于水后呈酸性并与岩石中的基质发生反应,会溶蚀一部分杂质,特别是其中的碳酸盐,使地层渗透率得以改善,同时在连续的注入压差下,二氧化碳对空隙中的堵塞物有一定的冲刷作用,可疏通孔道,解除二次污染。
(4)溶解气驱
油层中的二氧化碳溶解气,在井下随着温度的升高,部分二氧化碳游离汽化以压能的形式储存部分能量,当油层压力降低时,大量的二氧化碳则从原油中游离,从而将原油驱入井筒,起到溶解气驱的作用。
3.酸液优选及其效果评价
CO2吞吐补充地层能量提高采收率虽然较显著,但在实施过程中,其反面的影响因素也较多,如吞吐后随压力降低和CO2气体的不断析出,产生了碳酸盐沉淀堵塞近井地带,导致产液低;原油中的胶质、沥青质在注入CO2时,由于温度骤然降低,原油中的胶质、沥青质会结晶析出堵塞油层近井地带等。针对以上影响因素,实验优化酸液配方和浓度,通过酸化解除近井带污染,改善吞吐效果。
实验过程:将桩39-9岩样粉碎,过100目筛,称取5g加到100ml体积的不同酸液中,90℃恒温水浴,2小时后取出岩样,水洗、烘干、称量,计算溶解率。
表4 桩52块岩心溶解性实验结果
岩心酸液类型溶解率(%)
桩39-9
10%HCl5.1
12%HCl+1%HF11.2
12%HCl+2%HF23.8
12%HCl+3%HF24.9
8%HCl+5%HAC+1.5%HF20.6
20%FHG13.1
20%FHG+1%HF19.5
20%FHG+2%HF22.3
由表4可见,相比较而言,12%HCl+3%HF的酸液配方对桩39-9岩心具有较好的溶解率。
三、现场施工概况
1.选井条件
通过先期的室内试验研究,结合现场经验,最终确定了桩西油田三元复合吞吐解堵技术的矿场筛选标准。见表5。
表5 三元复合吞吐矿场筛选标准
筛选条件指标名称适应指标
油层条件
原油粘度mPa.s≤1000
渗透率×10-3μm2≤300
胶质、沥青质%≤24
凝固点℃≤35
C5～C20%≥71
生产动态
初期产液量t/d≥10
初期产液含水%≤30
初期低含水采油期d≥90
选井时产液量t/d≤10
选井时产油量t/d≤3
储层条件
封闭性好
储层厚度m≥4
渗透性非均质性小、渗透率差异小
其它条件沙河街油藏、构造部位相对较高
井况条件
1.储层附近固井质量好,层间无窜通。
2.井况条件好,无套变等异常情况。
在依据表5的标准选择三元复合吞吐井后,要进行精心设计与施工,保证能够顺利地把吞吐剂注入油藏。同时必须有良好的CO2注入工艺作为技术保证,包括CO2的运输、CO2的加压注入、CO2注入管线处理(包括井筒和设备的清洗与防腐)及良好的井况。
2.施工注入流程
设计注入三个段塞,第一段塞注入活性水(20m3),以提高驱油效果和扩大二氧化碳波及面积;第二段塞注入液态二氧化碳(80t),焖井15天,以期补充地层能量,提高驱油效率;第三段塞注入酸液(20m3),以解除近井带污染,提高地层渗透率。
3.施工效果分析
(1)从2009年1月到2009年7月,二氧化碳三元复合吞吐解堵采油技术在桩西油田实施了桩66-15、桩34-15、桩6-X1等5井次,有效井4口,措施有效率80%,措施后累计增油2401吨,按2000元每吨计算,共获得经济效益429万元。施工效果详细情况见表4。
表4 三元复合吞吐解堵施工效果表
井号措施前措施后日液/t日油/t含水/%日液/t日油/t含水/%日增油/t累增油/t
L5高含水计关13.51.985.91.956
397-X55.00.687.614.510.2309.61150
66-15供液不足关井723650361081
6-X12.91.064.424.50.996.5——
34-150.30.312.418.86.6656.3114
(2)桩6-X1井吞吐后无效,分析原因是该井非均质性严重,二氧化碳吞吐剂沿高渗透层优先进入高含水地带,未能对含油部位形成有效驱替,导致措施后高含水,建议在以后的二氧化碳吞吐作业时通过堵水调剖剂改善油层非均质性,使吞吐剂对低渗透带形成有效驱替。
四、结论
1.针对桩西油田中低渗断块油藏地质条件复杂,注采关系不完善等情况,改进了二氧化碳吞吐技术,提出活性水+二氧化碳+酸化三元复合吞吐解堵技术,并通过室内实验评价了吞吐剂配方性能及其提高采收率机理。
2.结合现场实践,从油层条件、生产动态、储层条件和井况条件四个方面最终确定了桩西三元复合吞吐解堵工艺的矿场筛选标准。
3.通过在桩西油田5口井进行试验,措施有效率80%,累增油2401吨,获得了良好的经济效益。
4.现场分析实践表明吞吐无效井是由于储层非均质性严重造成的,此类井吞吐措施后往往出现高含水现象,建议在以后的二氧化碳吞吐作业时通过堵水调剖剂改善油层非均质性,使吞吐剂对低渗透带形成有效驱替。
[参考文献]
[1]赵福麟.油田化学[M].东营:石油大学出版社,1999:110~112.
[2]梁福元.二氧化碳吞吐技术在断块油藏的应用[J].试采技术,2001,32(3):55～57.
[收稿日期]2010年3月28日
[作者简介]宋岩玲(1973～ ):女,山东利津人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂工程师,研究方向:油田提高采收率新技术的研究和推广。李军(1977～ ):男,湖北洪胡人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂。张茂森(1972～ ):男,山东乐陵人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂。眭纯华(1967～ ):女,湖南零陵人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂。刘江涛(1982～ ):男,江苏连云港人,中石化胜利油田分公司桩西采油厂。