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大庆油田三元复合驱油井清防垢技术研究

王庆国  
【摘要】:三元复合驱技术是油田高含水后期进一步提高采收率的重要手段。但随着三元复合驱矿场试验不断地深入暴露出了油井结垢的问题,从大庆一厂、三厂、四厂三元复合驱试验区情况来看,油井结垢已严重影响了正常生产。三元复合驱油井结垢问题已成为该技术工业化应用的最大障碍,因此,研究三元复合驱油井结垢机理及防治措施是当前非常迫切的任务之一。同时,该课题已列为“十五”国家科技攻关计划重大项目“大庆油田三元复合驱工业化应用技术研究”的二级子课题。 本文首先通过三元复合驱储层特征及试验动态研究,分析采出液离子成分,总结矿场油井结垢动态规律,为室内机理研究及分析提供依据。并从垢样成份分析入手,研究了针对性较强的化学清防垢剂,其对于合理应用三元复合体系驱油方法,提高化学剂的效率和配方的进一步完善具有重要意义,并为三元复合驱技术大面积工业化应用奠定技术基础。 一、三元复合驱矿场试验及油井结垢动态研究 1、三元复合驱矿场试验概述 大庆油田地质条件具有地层水矿化度低、粘土含量低、温度低等特点,适应于三元复合驱油。两个三元复合驱工业性矿场试验结果表明,在大庆油田的地质条件下,三元复合驱可以比水驱提高采收率20%以上。 2.三元复合驱矿场油井结垢动态反映特征 三元复合驱试验过程中,均不同程度地出现结垢现象,结垢发生在采出环节,包括油井近井地带、井筒举升设备和地面集输 WP=83 设备,以中心采出井最为严重,也最为典型。总结两个区的结垢情况有以下两条主要规律: (1)在不同的驱替阶段,垢的外观、成分以及成垢机理有很大的变化,大致可以分为三个阶段:结垢初期即高峰期,灰褐色疏松板片状,堆积速度较快,30天内可达3-4mm.由泥和碎屑矿物组成,矿物颗粒为:重晶石(35-50%)、石英及长石。泥以粘土为主,其中,SiO2:9.45%,CaO:13.71%;结垢中期,垢的致密程度增加,呈白色致密状主要由细小的方解石、玉髓集合体组成, CaO 25.8%,SiO2 22.3%,泥质明显减少;结垢后期,灰色淤泥状(方解石 占31.7% ,SiO2占52.4%)。 (2)结垢出现时,采出液中离子浓度发生变化:开始出现NaOH,PH值升高,Ca2+、Mg2+离子明显减少,甚至为零,HCO3-离子明显减少或为零,CO32-离子增加。同时Si离子浓度随PH值的增加而增加。 二、三元复合驱油井中垢的成分特征 使用先进的分析仪器,对三元复合驱油井中垢的矿物组成、化学组成进行分析研究,确定其物质组成、化学结构: 1.油井垢中的主要矿物成分为非晶质二氧化硅、六方球状方解石、普通方解石和硫酸钡等。次要矿物为碎屑石英、碎屑长石、碎屑粘土颗粒和黄铁矿等。另外,还有少量微量矿物。 2.垢样化学成分组分按含量多少依此为(以氧化物表示):有机物,CaO(33.02%), SiO2(15.50%), MgO, Al2O3, FeO(FeO+ Fe2O3), P2O5, MnO, TiO2, K2O, Na2O。 三、三元复合驱油井结垢机理研究 WP=84 通过垢的成分特征研究,同时结合大庆油田储集层性质研究对三元油井中垢的形成机理及影响因素进行了分析和研究。研究结果表明: (1)三元复合驱油井结垢的类型主要是为非晶质二氧化硅、硅酸盐垢、碳酸钙。 (2)三元区块的地层水为碳酸氢钠型,HCO3-离子含量高。在注入三元复合体系后,体系环境PH≥11,HCO-3转化为C02-3(HCO-3+OH-(C02-3+H2O),易与Ca2+、Mg2+离子形成碳酸钙沉淀,三元油井结垢时,采出液中C02-3离子含量高,Ca2+、Mg2+离子浓度为零。 (3)三元复合体系中的强碱与油层中岩石矿物、地层水发生系列物理化学反应,使地层流体中成垢离子(Ca2+、CO32-、SiO2-3等)浓度增加,在采出环节,由于温度、压力等因素的变化,达到过饱和并析出,沉积成垢。 四、三元复合驱油井化学清防垢技术研究 1.三元复合驱化学清防垢剂 (1)清垢剂研究 不同垢用不同的除垢剂。清除碳酸盐垢和氢氧化物垢可用盐酸清除,硅酸垢可用氢氟酸清除,清除硅酸盐垢可用垢转化剂和络合剂。结合三元油井中垢质分析,通过大量筛选复配实验,确定了由缓速酸、潜在酸系列、表面活性剂、缓蚀剂等组成的综合清垢剂,其对三元垢样室内静态清垢率达80%以上。 (2)清垢施工工艺 考虑三元油井的近井地带、井筒中均有结垢现象,清垢施工工艺采用二步法清垢施工工艺。即:将清垢剂从环空内泵入井筒, WP=85 静止浸泡后再返出,充分洗井后再向地层挤入清垢剂,静止浸泡后进行洗井,残液返出地面。该工艺不动管柱,简便易行,并且安全性高。 2.三元复合驱化学防垢工艺技术 针对三元复合驱采出液PH值高、硅离子含量高等苛刻条件造成常规防垢剂难以有效防垢的情况,而相应地开展了适合三元复合驱油井特点的防垢剂研究。复配防垢剂EDTMP+310防垢剂适于三元复合驱体系,在地层条件下防垢率达到88.2%,并由于其在岩石上具有吸附性,同时可缓慢脱附、释放,对其可采用挤注工艺,通过在油层中吸附/解析作用,减缓油井近井地层和井筒结垢趋势。 3.化学清防垢工艺矿场应用 在三元复合驱区块15口结垢油井进行了清防垢现场试验。油井措施成功率100%。据部分油井统计,油井检泵作业周期已由措施前21天延长至200天以上,矿场应用取得


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