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[摘 要]分析水锁效应的形成条件及伤害机理,并以双河油田江河区及下二门油田水锁减产为例进行详细阐述。此后,针对双河、下二门油田的具体情况,通过一系列的实验配制出了效果最优的复配活性剂体系,并对其性能进行了评价,认为该配方有效的抑制了水锁效应。
[关键词]油气藏开发;水锁效应;防水锁处理剂
中图分类号:P641.4+62 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)30-0100-01
水锁效应已成为油气藏开发中普遍存在的问题,是低渗透储层最重要的伤害因素,严重制约油气藏的及时发现、准确评价和经济开发,降低了油气开发采收率。对于喉道半径小于10μm的低渗透储层,水锁损害率可高达70%~90%。目前,国内外对水锁效应都做了大量研究,尤其是其形成条件及伤害机理,但对于如何有效地预防及解除水锁效应至今仍无统一结论。我们在前人的基础上,通过机理研究和现场分析,对水锁现象进行了详细的分析,并结合室内实验,对防水锁处理机配方进行了研究和评价。
1 水锁效应与水锁伤害
水锁效应是指在毛细管中非润湿相驱替润湿相时,润湿相对非润湿相将产生毛管阻力的现象。由于油水界面张力的不同,导致油水出现界面,在微小孔隙中,由于近井地带含水饱和度的上升,油流通道变为非连续相,油滴和水之间的界面张力相互叠加,导致渗流阻力增加,从而造成油井生产含水上升,出水不出油。水锁效应的本质是由于油、气、水及岩石间存在界面张力而产生的附加压力,为毛细管弯液面两侧非润湿相压力与润湿相压力之差。
水锁伤害是由于外来流体侵入油气层影响油水分布而造成的损害。从油水两相体系典型相对渗透率关系可知,水相饱和度稍有增大,油相的相对渗透率就迅速下降,因此,水锁伤害是相对渗透率下降的重要原因。当岩石多孔介质内的流体渗流为油、水两相共渗时,可动水相会对油相渗流产生附加阻力(束缚水不参与渗流),可动水相对油相有效渗透率的伤害即为水锁伤害。水锁伤害程度与原始含水饱和度呈负相关关系,与束缚水饱和度呈正相关关系。外来水侵入地层后,欲将漏失到地层中的水返排出来,就必须克服毛管阻力、贾敏效应阻力和井筒中的液柱压力,否则,滞留在地层的水会降低油相的有效渗透率,这就是水锁伤害的根本原因。对于低渗和特低渗油气藏,初始含水饱和度的值越小,水滴在毛管中、缝中被捕集的趋势越大,被捕集的量也越多;储层渗透率越低,表明孔喉尺寸越小且连通性越差,因而水滴两侧曲界面的压差(即毛管力)越大,水锁损害也就越严重。
2 防水锁处理剂的配方研究及性能评价
2.1 配方研究
通过对SATRO、烷基磺酸钠、复配体系以及和防水锁助剂的破乳性能的评价,同时考虑在体系中加入一定量的甲醇,增加体系组分的互溶性及降低体系的界面张力,可以初步得到防水锁处理剂的配方为SATRO+烷基磺酸钠+甲醇+FX-02。
由以上复配体系的实验现象和界面张力可以看出,当甲醇的浓度加倍时,体系的外观由乳白色变为半透明状,且界面张力呈下降趋势,当甲醇浓度为10%、FX-02浓度为0.02%时界面张力达到4.067×10-3 mN/m,同时综合考虑经济因素,甲醇的加量不可过大,因此可以初步确定防水锁处理剂的配方为0.5%SATRO +0.05%烷基磺酸钠+10.0%甲醇+0.02% FX-02。
2.2 性能评价
1、对防水锁处理剂与原油间的动态界面张力进行评价。进行界面张力测定,实验条件为:旋转滴界面张力仪转速为5800r/min,测试温度为70℃。实验发现,防水锁处理剂与原油之间的动态界面张力随时间的增加而降低,测试时间达到60min时界面张力达到超低且趋于稳定。
2、对防水锁处理剂抑制原油乳化的能力进行评价。分别用蒸馏水和防水锁处理剂与原油配制乳状液,通过对比吸光度(A)评价防水锁处理剂抑制原油乳化的能力。结果显示,防水锁处理剂对原油乳化的抑制率都超过75%,具有良好抑制原油乳化的能力,能有效防止水锁的发生。
3、对防水锁处理剂与地层的配伍性进行评价。分别以过滤液为溶剂配置防水锁处理剂各100ml,充分摇匀后静置48h,结果表明,48h后防水锁处理剂的各项指标均无变化,证明该防水锁处理剂的稳定性良好。
4、对防水锁处理剂的耐温耐盐性进行评价。在一定浓度的表面活性剂溶液中加入NaCl,随着NaCl量的增加,表面活性剂溶液会有新相出现。通过这一方法可判断表面活性剂的耐盐性。
为考察防水锁处理剂的耐温耐盐性可以设计实验如下:分别以矿化度为10000mg/L、20000mg/L、30000mg/L的模拟地层水为溶剂配置防水锁处理剂,放置于60℃、80℃、100℃的环境中24h后观察溶液变化。结果显示,防水锁处理剂在高矿化度、高温条件下体系比较稳定,无新相生成,具有良好的耐温耐盐性。
3 结论
减产问题主要是由低压层原油乳化水锁造成。油井作业释封后,高压层的水进入低压层,低压层原油发生乳化,乳化油滴吸附在岩石表面,加之粘度较大,造成有机物堵塞地层,降低了油相渗透率,并使近井地带含水上升,加剧了水锁损害程度;防水锁处理剂的最终配方为0.5%SATRO+0.05%烷基磺酸钠+10.0%甲醇+0.02% FX-02。防水锁剂各项性能指标良好,能够有效地抑制水锁的产生。
作者简介
林茹(1973—),女,山东文登人,中专学历。
[关键词]油气藏开发;水锁效应;防水锁处理剂
中图分类号:P641.4+62 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)30-0100-01
水锁效应已成为油气藏开发中普遍存在的问题,是低渗透储层最重要的伤害因素,严重制约油气藏的及时发现、准确评价和经济开发,降低了油气开发采收率。对于喉道半径小于10μm的低渗透储层,水锁损害率可高达70%~90%。目前,国内外对水锁效应都做了大量研究,尤其是其形成条件及伤害机理,但对于如何有效地预防及解除水锁效应至今仍无统一结论。我们在前人的基础上,通过机理研究和现场分析,对水锁现象进行了详细的分析,并结合室内实验,对防水锁处理机配方进行了研究和评价。
1 水锁效应与水锁伤害
水锁效应是指在毛细管中非润湿相驱替润湿相时,润湿相对非润湿相将产生毛管阻力的现象。由于油水界面张力的不同,导致油水出现界面,在微小孔隙中,由于近井地带含水饱和度的上升,油流通道变为非连续相,油滴和水之间的界面张力相互叠加,导致渗流阻力增加,从而造成油井生产含水上升,出水不出油。水锁效应的本质是由于油、气、水及岩石间存在界面张力而产生的附加压力,为毛细管弯液面两侧非润湿相压力与润湿相压力之差。
水锁伤害是由于外来流体侵入油气层影响油水分布而造成的损害。从油水两相体系典型相对渗透率关系可知,水相饱和度稍有增大,油相的相对渗透率就迅速下降,因此,水锁伤害是相对渗透率下降的重要原因。当岩石多孔介质内的流体渗流为油、水两相共渗时,可动水相会对油相渗流产生附加阻力(束缚水不参与渗流),可动水相对油相有效渗透率的伤害即为水锁伤害。水锁伤害程度与原始含水饱和度呈负相关关系,与束缚水饱和度呈正相关关系。外来水侵入地层后,欲将漏失到地层中的水返排出来,就必须克服毛管阻力、贾敏效应阻力和井筒中的液柱压力,否则,滞留在地层的水会降低油相的有效渗透率,这就是水锁伤害的根本原因。对于低渗和特低渗油气藏,初始含水饱和度的值越小,水滴在毛管中、缝中被捕集的趋势越大,被捕集的量也越多;储层渗透率越低,表明孔喉尺寸越小且连通性越差,因而水滴两侧曲界面的压差(即毛管力)越大,水锁损害也就越严重。
2 防水锁处理剂的配方研究及性能评价
2.1 配方研究
通过对SATRO、烷基磺酸钠、复配体系以及和防水锁助剂的破乳性能的评价,同时考虑在体系中加入一定量的甲醇,增加体系组分的互溶性及降低体系的界面张力,可以初步得到防水锁处理剂的配方为SATRO+烷基磺酸钠+甲醇+FX-02。
由以上复配体系的实验现象和界面张力可以看出,当甲醇的浓度加倍时,体系的外观由乳白色变为半透明状,且界面张力呈下降趋势,当甲醇浓度为10%、FX-02浓度为0.02%时界面张力达到4.067×10-3 mN/m,同时综合考虑经济因素,甲醇的加量不可过大,因此可以初步确定防水锁处理剂的配方为0.5%SATRO +0.05%烷基磺酸钠+10.0%甲醇+0.02% FX-02。
2.2 性能评价
1、对防水锁处理剂与原油间的动态界面张力进行评价。进行界面张力测定,实验条件为:旋转滴界面张力仪转速为5800r/min,测试温度为70℃。实验发现,防水锁处理剂与原油之间的动态界面张力随时间的增加而降低,测试时间达到60min时界面张力达到超低且趋于稳定。
2、对防水锁处理剂抑制原油乳化的能力进行评价。分别用蒸馏水和防水锁处理剂与原油配制乳状液,通过对比吸光度(A)评价防水锁处理剂抑制原油乳化的能力。结果显示,防水锁处理剂对原油乳化的抑制率都超过75%,具有良好抑制原油乳化的能力,能有效防止水锁的发生。
3、对防水锁处理剂与地层的配伍性进行评价。分别以过滤液为溶剂配置防水锁处理剂各100ml,充分摇匀后静置48h,结果表明,48h后防水锁处理剂的各项指标均无变化,证明该防水锁处理剂的稳定性良好。
4、对防水锁处理剂的耐温耐盐性进行评价。在一定浓度的表面活性剂溶液中加入NaCl,随着NaCl量的增加,表面活性剂溶液会有新相出现。通过这一方法可判断表面活性剂的耐盐性。
为考察防水锁处理剂的耐温耐盐性可以设计实验如下:分别以矿化度为10000mg/L、20000mg/L、30000mg/L的模拟地层水为溶剂配置防水锁处理剂,放置于60℃、80℃、100℃的环境中24h后观察溶液变化。结果显示,防水锁处理剂在高矿化度、高温条件下体系比较稳定,无新相生成,具有良好的耐温耐盐性。
3 结论
减产问题主要是由低压层原油乳化水锁造成。油井作业释封后,高压层的水进入低压层,低压层原油发生乳化,乳化油滴吸附在岩石表面,加之粘度较大,造成有机物堵塞地层,降低了油相渗透率,并使近井地带含水上升,加剧了水锁损害程度;防水锁处理剂的最终配方为0.5%SATRO+0.05%烷基磺酸钠+10.0%甲醇+0.02% FX-02。防水锁剂各项性能指标良好,能够有效地抑制水锁的产生。
作者简介
林茹(1973—),女,山东文登人,中专学历。