堵水调剖工艺技术讲座要点.pdf
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1、1 油水井堵水调剖工艺技术讲座 一、前言 由于注水开发油田油田上有采油井和注水井,注水井注水,采油井就要见水。见水 了就要治水,其中主要手段是油水井的堵水调剖工艺技术。通过堵水调剖: 1、控制水线的推进速度; 2、控制含水上升率; 3、提高油层的存水率; 4、改善油井各产层的出油剖面; 5、调整注水井的吸水剖面。从而实现较长时间油田稳产,提高注水开发阶段(二 次采油阶段)的采收率。 长庆油田的大部分区块为非均质、多油层的砂岩油藏, 是“三低油藏” 低压、低渗、 低丰度。油井大多依靠压裂投产,注水开发。因油层不同程度的存在高渗透层和裂缝走 向,致使注入水在油层纵向上形成单层突进,横向上形成舌进,
2、中低渗透层达不到注水 受效的要求,导致油井过早水淹,降低了注水开采效果。边底水油藏,因个别井生产压 差控制不合理或改造措施不当,致使边、底水突进,油井水淹,影响了油井的最终产油 量。降低了油藏的开采效率。堵水调剖是解决注水“指进”“舌进” ,油井底水“锥进” 的有效手段。 (一)何为剖面 1、采油井的产油剖面(也叫产液剖面) 在一口油井中,同时合采多个油层,由于各层的油层物性不同(即渗透率不同,底 层压力不同, 含油饱和度不同, 水推进的速度不同等) 因此储油层的采油采液强度不同, 含水高低也不同。这就构成了油井的出油或产液剖面。 图 1 采油井产液剖面 油管 套管 油层 1 2 3 2 2、
3、注水井的吸液剖面 在一口注水井中,同时在井口注水压力下,对多个油层注水,由于各油层的物性不 同,因此各油层的吸水量也不同。这就构成了注水井的吸水剖面。 图 2 注水井吸水剖面 (二)为什么要进行调剖 1、油田注水开发以后产生的三大矛盾 a、层间矛盾: 层与层之间由于渗透率差异达几百上千倍,注水后,各层受效时间、 地层压力、产油速度、含水率都不一样。 b、平面矛盾: 一口注水井要对应两口以上的油井注水,由于沉积相的影响,各油 井受效情况差异很大。 c、层内矛盾: 在同一油层内,由于油层的非均匀质存在,影响该层的注水采收率。 图 3 层间矛盾图 油管 套管 油层 配水器 封隔器 1 2 3 3 图
4、 4 平面矛盾图 图 5 大厚油层层内矛盾图 图 6 岩性变压的层内矛盾图 这三大矛盾,使所有注水开发的油田都是躲不过绕不开的问题。因此,地质家和工 程师都在忙此事。解决这三大矛盾的关键是:就如何改善出油剖面和调整吸水剖面,以 达到稳产、增产、提高采收率的目的。 4 二、油水井堵水调剖技术 为改善出油剖面和调整吸水剖面,在注水开发过程中,油藏工程师和采油工程师先 后采用了大量的技术措施,如: a、对差油层进行压裂,酸化措施,提高油水井差油层的出油和吸水能力。使油水 井剖面得到了改善; b、对高渗透层和低渗透层分两套井网或用分采管柱、堵水管柱,消除层间干扰因 素。 c、对注水井采用分层配水管柱,
5、实现各油层的合理配水目的。以保证水线的均匀 推进。 尽管如此,也只能解决层间矛盾。油田进入三高开发阶段以后(高含水、高采出程 度、高采油速度)阶段,如何提高油田采收率,当务之急是解决油田的平面矛盾和层间 矛盾,想法扩大注入水的波及体积和提高驱油效率。 E采收率=Ev波及体积 E驱油效率 (靠深部调剖)(靠三次采油) (一)什么是深部调剖技术 深部调剖技术: 通过注水井、 对油层深处注入各种调剖剂。 注入方法可以是段塞法、 大剂量法、延迟交联法等,利用调剖剂的堵塞、滞流作用,封堵高渗透率部位,高吸水 层段,迫使液流转向,从而扩大了波及体积,提高注水开发效果和水驱阶段的采收率。 (二)对深部调剖剂
6、性能的要求 1、有较好的粘弹性和强度(要具有变形虫的特点) 2、有遇水膨胀十至几十倍的性能 3、有较好的耐温性(在油层温度条件下,保持较高的粘度) 4、有较好的抗盐性和抗酸性(遇到Ca 2+、Mg2+和低 PH值不降解) 5、有良好的可注入性能 6、有良好的耐剪切性能(抗炮眼、孔隙的剪切) (三)当前深部调剖技术的进展情况 随着长庆油田调剖堵水的逐步深入和调剖工作量的逐渐加大,在堵剂应用上,进一 5 步加大了堵剂的研究力度,使调剖剂科学化、系列化,形成了很多体系配方,以满足长 庆油田不同油藏调剖堵水的需要, 这些堵剂的研究与应用, 在生产中取得了较好的效果。 1、凝胶体系 凝胶体系是以 HPA
7、M 为主要成分的抗高温高盐调剖剂为代表,适用温度60100, 该堵剂特点是抗盐性、热稳定性、抗剪切性较好代表体系如PIA601 2、分散体系 分散体系是由一定细度的固体颗粒分散在水中配成,主要应用了两种分散体系。 (1)钙基、钠基分散体系 这两种体系中蒙脱石含量高,在水中的粒径较大,对水的稠化能力较低,因此可以 使用较高的浓度。 (2)灰渣泥分散体系 灰渣泥是水体改造后的残渣,其主要成分是碳酸盐和氢氧化物,对封堵大孔道十分 有效,该堵剂抗盐性好,不受温度影响,具有耐冲刷、耐压、强度高等特点。 分散体系堵剂主要应用于封堵中低渗透层,其特点是封堵强度高,有效期长。 3、絮凝体系 絮凝体系是由水溶性
8、聚合物分子桥接固体颗粒产生,为使絮凝发生在离井眼的不同 距离,因此絮凝体系必须用双液法的方式注入,由隔离液的注入量控制絮凝发生的距离, 絮凝体系一般应用于高中渗透层中期调剖,比分散体系具有更好的封堵能力。 4、活化体系 活化体系由钙土与活化剂配成,因此先将钙土注入地层,再注活化剂将它活化成钠 土,通过提高膨胀性提高调剖剂的封堵能力。钠土的活化有两个特点, 即阳离子为 Na+、 K+或 NH4+(主要用 Na+) ,阴离子可与 Ca2+反应生成沉淀。试验表明,活化体系比絮 凝体系具有更好的封堵作用,主要应用于高中渗透层高含水期注水井调剖。 5、固化体系 固化体系是以粘结剂将水泥、粘土或石灰泥粘结
9、而成,一般以单液法注入。由于它 比其它体系有更好的封堵作用。因此固化体系适用于封堵高渗透层或裂缝。现场一般使 用了钙土低度固化体系、钙土高度固化体系、石灰泥固化体系、BLD、水膨体等,这 些堵剂对存在高渗透次生孔道的长期注水地层,固化体系对这些孔道的封堵效果具有较 6 好的封堵作用。 6、近增远调体系 这类堵剂主要应用于低渗透地层,对于注水压力高,油层致密,非均性严重的油藏 具有较好的作用。这类堵剂主要有水玻璃盐酸、水玻璃氯化钙两种。 7、复合体系 根据长庆油田大孔道普遍存在的状况,为提高调剖效果,开发了复合体系调剖剂, 这类调剖剂主要有多种堵剂组合,并加入一定量的添加剂,以提高调剖效果,这类
10、堵剂 一般应用于封堵大孔道。现场采用的复合体系主要有有机凝胶+无机凝胶 +固化体系。 上述调剖剂在矿场使用中都发挥了积极作用。但仍满足不了生产急需。化学类的受 油层温度和矿化度所限, 沉淀颗粒类虽不受温度和矿化度的影响,但只能调剖高渗透层, 小于 50mD 就不适应了。因此,调剖工艺目前的主要任务就是开发新的堵剂体系。 (四)逐级深部调驱技术的研究与实践 中国科学院应用化学研究所研制的纳米微球调剖剂,它是将复合堵剂通过加工, 做 成(m级或 nm级)的微球,膨胀倍数100 倍,注入体积倍数0.15PV,在低渗透直到 1000mD 的高渗透油层进行调剖,仍然有效。具有抗高温、抗高盐、耐剪切,可用
11、任何水 质调配。注入地层后,这些超细的颗粒先进入大孔道,利用自身的膨胀堵塞大孔道,迫 使注入水向新的方向推进,使剩余油更富集的地区得到水的驱动,从而扩大了注水波及 体积,达到了提高采收率的目的。 若采用此技术, 我国共有 150 亿吨的水驱储量。 若提高采收率 5%-10% ,按 8% 计算, 与当前的水驱技术相比,可以多采出12 亿吨,这就等于又找到了地质储量48亿吨的大 油田。对社会产生巨大的经济效益。目前主要受成本限制,还未大规模应用,有待进一 步研究改进,降低成本,从而满足油田大规模应用。 三、油水井堵水调剖设计与施工技术 (一)油水井堵水调剖设计 1、取全取准各项资料 要取准取全资料
12、,即:四图、四曲线和两数据表。 四图为: a、油藏构造图 b、油藏剖面图(和井筒连通的诸油层剖面) 7 c、井身结构图(油套管和固井结构图) d、吸水剖面图(在相同井口注水压力下,各油层的吸水量) 四曲线: a、油井水井综合注水曲线 b、注水井指示曲线 c、注水井压降曲线 d、水驱特征曲线(油田某一时刻的产油量和产水量曲线) 两表:a、油藏开发动态及储集层数据表 b、水堵和调剖数据 2、堵水调剖决策技术 长庆油田从 1990 年开始进行水井调剖到2005 年的区块整体调剖, 在十几年调剖中 应用了三种决策技术,即油藏示踪剂监测技术,油藏数值模拟技术和PI 决策技术,这 三种技术的应用,使长庆油
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