年实施方案汇报

油气井、水井屏蔽暂堵工艺技术 2015年 5月 目 录 一、前言 二、 油气井屏蔽暂堵工艺技术开发部分 三、水井 屏蔽暂堵工艺技术开发部分 前言 文南油田属于中深埋藏油田，井段长、层间物性差异大、层间矛盾突出，特别是高油气比的油、气井，经过长时间的开采，油气井地层能量下降、地层漏失严重，造成冲砂、洗井等作业工序无法实施，影响了其他增产措施的正常实施。为此 ，必须对漏失层进行屏蔽暂堵，以便下步措施的进行。 前言 对水井而言：在文南油田注水井注入压力高达 30 这个过程非短期可为 ， 不仅造成地下存水率降低 ， 增加了作业成本 ， 更重要的是这种大压差返吐 ，会造成井下套管损坏 ， 给注水井后期措施带来极大的隐患 。为此 ， 开发研究一种屏蔽暂堵技术 ， 旨在注水井进行井下作业前 ， 将屏蔽暂堵剂挤入地层炮眼附近 ， 暂时封堵注水层 ，在保证地层压力不被释放 、 不返吐水的情况下 ， 进行井下作业的安全施工 ， 待施工结束后 ， 可以及时进行解堵 ， 并确保注水井不受伤害或少伤害 ， 从而恢复注水井的注水能力 。 油、气井屏蔽暂堵 工艺技术开发部分 暂堵剂使用现状及缺陷 油溶性可变形暂堵剂 ： 主要成份是油溶性石油树脂，磺化沥青，聚合物（羟基瓜胶）等增稠剂，配制成悬浮液，挤入地层内，增稠剂在一定温度下自动破胶，石油树脂在生产过程中随着油流慢慢溶解，随泵液产出。该暂堵剂渗透率下降 80可建立起 5溶率达到 另外有机凝胶类堵剂可作为暂堵剂，利用压裂液自动破胶的原理进行暂堵，由羟基瓜胶和交联剂及破胶剂等组成，井下压裂公司曾使用该类型的暂堵剂进行暂堵，因其成本较高，未得到推广应用。 水溶性暂堵剂因挤入后不容易起压，也不能达到冲砂、洗井目的 。 暂堵剂的研制 暂堵体系有水相和作为暂堵剂的固体粒子所构成 ,水相一般是与地层配伍的水溶液 ,显然不会是清水 ,而是与地层相适应的加有各种无机盐和抑制剂的溶液 因此它就简单得多 ,而且对地层的针对性也强得多 即暂堵剂 )的作用除对体系加重外 ,又能在油层井壁表面上形成致密的外泥饼和在油层内的孔喉上架桥 ,并形成致密的内泥饼 。这种固体粒子自身可以溶解于酸或溶解于油或溶解于水 。 因此一般依其自身密度和溶解能力分为酸溶性暂堵剂 、 油溶性暂堵剂 、 水溶性暂堵剂 。 本次试验主要研究酸溶性暂堵剂 、 油溶性暂堵剂 、 为使暂堵剂粒子在体系中有效悬浮 ， 体系中还应加入增粘剂 ， 它可以是水溶性聚合物 ， 也可以是一些高价金属离子 （ 如 ） 的羟基化多核络合物 ， 也可二者同时使用 。 前者的体系是非触变性体系 ， 后者为触变性体系 。 酸溶性暂堵剂的研制 酸溶性暂堵剂的所有成分都应在强酸中溶解 ， 比较常用的酸溶性体系有聚合物碳酸钙 ， 这种体系主要由盐水 、 聚合物 、 碳酸钙微粒和其它一些必要的处理剂组成 ， 密度范围为 在酸溶性体系中，通常用钠或钾盐水作为体系基液，并根据悬浮性能、流变性、携带能力、降失水性能及堵塞和残留特征选用悬浮剂，常用的悬浮剂有 土、海泡石等。碳酸钙主要用作桥堵剂，它易溶于酸，化学上也较稳定，价格便宜，有较宽的颗粒范围。使用碳酸钙时要根据根据地层空隙三分之一的原则选择合适尺寸的颗粒，本次试验选择碳酸钙（ 600目）作桥堵剂，粘土作悬浮剂 粘土浓度的确定试验 酸溶性暂堵剂的所有成分都应在强酸中溶解 ， 比较常用的酸溶性体系有聚合物碳酸钙 ， 这种体系主要由盐水 、聚合物 、 碳酸钙微粒和其它一些必要的处理剂组成 ， 密度范围为 在酸溶性体系中，通常用钠或钾盐水作为体系基液，并根据悬浮性能、流变性、携带能力、降失水性能及堵塞和残留特征选用悬浮剂，常用的悬浮剂有 土、海泡石等。碳酸钙主要用作桥堵剂，它易溶于酸，化学上也较稳定，价格便宜，有较宽的颗粒范围。使用碳酸钙时要根据根据地层空隙三分之一的原则选择合适尺寸的颗粒，本次试验选择碳酸钙（ 600目）作桥堵剂，粘土作悬浮剂 粘土浓度的确定试验 悬浮剂浓度筛选表 沉降体积（ 浓度 % 0 . 5 h 1h 1 . 5 h 2h 2 28 36 3 6 . 5 37 3 22 29 31 3 1 . 5 4 8 10 14 1 7 . 5 5 7 7 . 5 8 8 6 3 4 6 . 5 7 8 1 . 5 1 . 5 1 . 5 1 . 5 10 1 1 1 1 由上表可以看出：粘土的浓度为 4悬浮性较好 。 配制 6%的粘土浆体 ， 将一定量的碳酸钙加入其中 ， 混合均匀后 ， 配制成 15%悬浮体 ， 移取 15 采用 15%的盐酸和 12%盐酸 +2%的氢氟酸各 15 以解堵效果确定碳酸钙浓度 。 碳酸钙浓度的确定试验 暂堵剂解堵效果曲线02040608010012015%+6% 20%+6% 25%+6% 30%+6% 35%+6% 40%+6%浓度解堵率（%）解堵率（盐酸%）解堵率（土酸%）由上图可以发现 ， 当碳酸钙浓度为 20%时 ， 解堵率最高 ， 效果最好 ， 随着浓度的增加 ， 解堵率呈下降趋势 ， 效果开始变差 。 盐酸与土酸相比 ， 在浓度为25间时 ， 解堵效果较好 ， 在 20%和 40%的浓度时 ， 土酸的解堵效果优越一些 。 建议使用 12酸解堵 ， 其经济可行 。 油 溶性暂堵剂的研制 油溶性暂堵剂是一种油溶性可变形暂堵剂 ， 主要成份是油溶性石油树脂 ， 磺化沥青 ， 聚合物 （ 羟基瓜胶 ） 等增稠剂 ， 配制成悬浮液 ， 挤入地层内 ， 增稠剂在一定温度下自动破胶 ， 石油树脂在生产过程中随着油流慢慢溶解 ， 随泵液产出 。 油溶性暂堵剂的评价 暂堵剂类型 外观 80 下暂堵性能 解堵性能 常温下水溶性 1 油溶性暂堵剂 棕红色溶液 80 条件下仍为乳状液底部有 用汽油解堵能后全部溶解 乳 白 色 物 ，乳 状 液（ 20%的浓度） 2 油溶性暂堵剂 白色透明溶液 80 条件下乳状物全部溶解 有 絮 状 团 产 生 并 沉 淀（ 20% 的浓度） Z 油溶性暂堵剂 淡黄色悬浮液 80 条件下成为淡蓝色团状物 用汽油解堵能后全部溶解 淡 蓝 色 悬 浮 液 （ 20% 的浓度） 由以上结果可以看出 ， 但价格昂贵 ， 2暂堵剂和 1暂堵剂无法满足要求 ， 需进一步改进 。 油 溶性暂堵剂的研制 依据以上评价结果 ， 采用自行研制的技术路线 ， 本次实验采用磺化沥青作为油溶性暂堵剂的主要成分 。 试验了磺化沥青的耐温性 、 油溶性 ， 其试验结果如下 : 暂堵剂 外观 耐温性 油溶性 磺化沥青干粉 黑色粉末 180 条件下不熔化 全部溶解 磺化沥青溶液 黑色悬浮液 加热至 100 熔 化 ，加热至 80 不熔化 全部溶解 由以上实验结果可以看出 ， 磺化沥青可以满足暂堵的需要 。 通过室内试验 ， 完成了屏蔽暂堵剂的基本研制工作 ， 为颗粒悬浮体 ， 在压差的作用下 ， 迅速在炮眼附近形成污染带 ， 具有耐高温 ， 耐高压的性能 ， 可保证钻塞冲砂等工序的顺利进行 ， 之后 ， 可以采用与之配套的酸性解堵剂进行解堵 ， 室内试验表明 ， 暂堵剂经解堵剂解堵率可达 96%以上 ， 对油层的污染较小 。 初步应用效果 2005年 1 共实施油井屏蔽暂堵技术 2井次 ， 均取得成功 ， 这些井均由于存在漏失造成后序工序无法实施 ， 采用屏蔽暂堵保护技术全部达到了施工目的 。 其中 179005年 1月 12日上修钻塞补孔 ， 钻塞时洗井 160 地层漏失严重 ， 为保证钻塞工序的正常进行 ， 先对漏失层 井段 堵后 ， 压力达到15满足了钻塞要求 ， 经补孔投产 ， 该井措施前日产液 0日产油 0t， 措施后日产液 日产油 累增油 效果显著 。 水井屏蔽暂堵 工艺技术开发部分 目前应用成熟的聚合物交联调剖剂注入地层后 ， 在地层温度条件下进行交联反应 ， 生成胶结物质 ， 封堵出水大孔道 ，从而使高渗透层渗透性减小 。 因此该类聚合物不仅可作为调剖剂 ,更可作为堵水剂 、 屏蔽暂堵剂 。 据此 ， 制定以下 “ 油气井 、 水井屏蔽暂堵工艺技术 ” 项目实施方案 。 针对高温高盐类油田的特点 ， 寻找并筛选适应高温高盐特点的屏蔽暂堵材料 ， 同时模拟地层环境 ， 对选用的暂堵材料进行地层配伍性试验 、 耐温性试验 、 考察影响暂堵剂性能的主要条件 ， 并初步确定暂堵材料和配方 、 实验成熟后进行配方优化试验 。 总 体 思 路 实施方案 方案一 ：初步选定 配以交联剂进行试验 ， 模拟地层高温高盐环境 ， 进行了配伍性试验 、 耐温性试验 。 根据试验结果决定是否进行下步配方优化试验及现场试验 。 实施方案 方案二 ： 运用分子设计思想 ， 对聚丙烯酰胺 （ 类冻胶进行改进：在冻胶体分子链上引入苯环 ， 以增强冻胶的抗温性 ， 同时选择能够缓慢释放交联剂的化学品 ， 且该化学品只有在较高温度时才缓慢释放出交联剂 ， 使冻胶成胶时间延长 ，并可方便地通过调节交联剂释放速度对成胶时间加以调节 。 运用上述思路 ， 初步确定暂堵材料和配方 、 实验后进行配方优化试验 。 现场试验须在室内模拟地层环境进行优化并放大后进行 。 疏水缔合聚合物配伍性试验方法 配制 二联注入水 )，将水溶液搁置两天，使疏水聚合物充分溶涨后分别加入 2号交联剂 充分搅拌后测定其粘度，并将其于 90 条件下密闭恒温 48小时后测定粘度变化。并观测成胶情况。 疏水缔合聚合物配伍性试验结果 聚合物类别 常温粘度 /恒温 48 小时后粘度 /配伍性 成胶情况 3( 清水配制 ) 85 72 良好 96 小时不成胶 3 ( 污水配制 ) 14 25 良好 96 小时不成胶 5( 清水配制 ) 80 55 差 96 小时不成胶 5( 污水配制 ) 30 15 差 96 小时不成胶 由上述试验结果可以看出： 温性差，而 文二联注入水配伍性良好，但它们都于 90 条件下不成胶或成胶缓慢。因此该类疏水缔合聚合物不适应于文南油田高温高盐地层。 聚丙烯酰胺配伍性试验方法 参考国内目前应用比较成功的聚丙烯酰胺 （ 类冻胶配方 ， 采用文二联注入水配成含 聚丙烯酰胺 、 的交联剂 、的稳定剂的水溶液后 ， 以酸度调节剂调节 6， 观测其水溶液的悬浮性及成胶状况 。 疏水缔合聚合物配伍性试验结果 由上述试验结果可以看出：此配方与管壁粘附性良好 ， 与文二联污水配伍性良好 ， 但存以下问题 ， 目前此配方配制的聚丙烯酰胺在 90 条件下存在成胶间长的问题 。 故下步试验将对影响舌进时间 、 成胶时间 、 冻胶稳定性的各因素进行考察 ， 明确试验主要因素后 ， 以缩短成胶固化时间 、 不影响冻胶稳定性为目的 、 确定最佳试验条件 、 以及最佳配方 。 。 聚合物 分子量 /*104聚 丙 烯 酰 胺 （ 浓度 聚 丙 烯 酰 胺 （ 粘度 舌进时间 / 小时 成胶时间 / 小时 与管壁粘附程度 与注入水配伍性 600800 较低 26 29 良好 良好 8001000 较高 48 52 良好 良好 交联剂加料顺序考察试验 试验过程中发现：交联剂加料顺序对 对成胶时间影响较大 。 将交联剂交联剂先于调节剂加入 ， 用酸度调节剂调节到 ， 其成胶时间较交联剂后加入的成胶时间要长 。 我们分析：一方面 ， 可能是：由于交联剂水溶液显酸性 、 稳定剂在温度较高时在水中水解显碱性 ， 故配制屏蔽暂堵剂时 ,常温下在预配制的聚丙烯酰胺水溶液中 ， 先加入稳定剂 ， 待其溶解后 ， 加入交联剂并迅速加入酸度调节剂调节 更好地建立成胶固化的动态平衡 ， 避免交联剂充分溶解后水溶液显酸性 ， 加入调节剂后聚合物溶液中酸碱中和反应在一定程度上抑制了成胶固化反应 。 另一方面 ， 所加稳定剂只有在较高温度下才能与水反应释放出甲醛并与交联剂及聚丙烯酰胺 （ 在水中交联 ， 稳定剂只有在较高温度时才水解显碱性 ， 对聚合物溶液酸碱性影响较小 ， 故在调节剂加入后 ， 迅速加入交联剂后 ， 加入起促凝固化作用的酸度调节剂则更为有效 ， 加速成胶固化的动态平衡较迅速的向生成冻胶方向进行 。 酸度因素考察试验 根据化学平衡反应平衡原理，加入酸度调节剂，降低 交联反应加速，以缩短交联时间。 由上述试验结果可以看出： 因此在后面配方优化试验中 ， 同时初步确定 5。 实验过程中 ， 我们发现随着酸度调节剂的加入 ， 聚丙烯酰胺水溶液的粘度逐渐增大 。 也就是酸度调节剂的加入具有显著的增粘作用 。 但当其加量调整到 3时成胶过快 、 形成冻胶与管壁剥离 、 且稳定性变差 。 聚丙烯酰胺（ 浓度 交联剂加量 稳定剂加量 交联剂与稳定剂 摩尔比 成胶时间 / 小时 34 1 1 8 56 1 1 26 交联剂摩尔比考察试验 由于调节剂在较高温度下才能释放出甲醛 ， 因此须考虑其与交联剂的不同摩尔配比对冻胶成胶时间的影响 。 由上述试验结果可以看出： 因此在后面配方优化试验中 ， 同时初步确定 5。 实验过程中 ， 我们发现随着酸度调节剂的加入 ， 聚丙烯酰胺水溶液的粘度逐渐增大 。 也就是酸度调节剂的加入具有显著的增粘作用 。 但当其加量调整到 3时成胶过快 、 形成冻胶与管壁剥离 、 且稳定性变差 。 聚丙烯酰胺（ 浓度 交联剂 加量 稳定剂加量 交联剂与稳定剂摩尔比 成胶时间 / 小时 34 1 1 4 34 1 2 6 34 2 1 7 聚丙烯酰胺浓度调节试验 分别考察酸度调节剂对浓度为 聚丙烯酰胺水溶液粘度的影响程度 。 试验过程中发现：当聚丙烯酰胺浓度的降低至 下时 ， 调节 不能满足屏蔽暂堵对注入液粘度的要求 。 因此以下优化试验部分对聚合物 下的浓度不做考察 。 聚丙烯酰胺（ 浓度 交联剂 加量 稳定剂加量 调整范围 粘度变化 能否适应屏蔽暂堵 对粘度要求 6 2 显著 适应 6 2 一般 基本适应 6 2 微小 不适应 聚丙烯酰胺冻胶配方优化试验 从节约成本的角度出发 ， 根据表 5的实验结果 ， 选择聚丙烯酰胺的浓度为 交联剂与调节剂摩尔比为 2 1到 1 1取四个试验点 ， 、 5， 在 90观测舌进时间 、 成胶时间 、 冻胶稳定时间 。 然后优选出最佳配方 。 根据屏蔽暂堵现场施工的工艺要求 （ 冻胶舌进时间应大于 6小时 ， 完全成胶时间在 8小时左右 ） ， 进行配方筛选工作 。 配方优化试验结果 试验编号 聚丙烯酰胺（ 浓度 交联剂 加量 稳定剂 加量 舌进时间 / 小时 成胶时间 / 小时 1 5 14 2 4 6 8 3 5 12 4 4 4 7 5 5 4 6 4 4 7 7 5 4 8 4 4 7 9 5 15 10 4 6 16 11 5 12 12 4 9 13 5 10 14 4 6 10 15 5 16 4 6 8 聚丙烯酰胺冻胶配方优化试验结果分析 由上述试验数据可以看出：试验编号为 1、 2、 9、10、 13、 14均能满足屏蔽暂堵现场施工的工艺要求 （ 冻胶舌进时间应大于 6小时 ， 完全成胶时间在 8小时左右 ） 。但从节约经济成本的角度出发： 1、 2、 9、 10号配方更为经济 。 因此：当需要屏蔽暂堵的地层漏失较小时 ， 对屏蔽暂堵液的粘度要求不高 ， 可选择 9、 10号配方 ， 而当需要屏蔽暂堵的地层漏失较为严重时 ， 可选择 1、 2号配方 。 解堵试验 油水井屏蔽暂堵后 ， 后续措施在顺利实施后 ， 或生产一段时间后地层条件以及油水分布发生变化 ， 往往需要对屏蔽暂堵层进行解堵 ， 这就要求队屏蔽暂堵剂形成的冻胶进行解堵施工 。 该冻胶在强酸性条件下 ， 其粘附性很快降低 ， 脆性显著增强 ， 因此酸液同强氧化剂的复配型解堵剂必能满足该冻胶解堵需要 。 目前传统的解堵剂主要是以亚氯酸 、 次氯酸及一些强酸弱碱盐为主要成分强氧化解堵剂 。 其作用原理为：强酸弱碱盐水解显酸性 ， 亚氯酸 、 次氯酸在酸性条件下释放出具有强氧化性的二氧化氯气体后 ， 达到氧化解堵的效果 。 我们针对该冻胶的特点 ， 选择传统的强氧化剂解堵剂 这里盐酸的添加量直接影响到解堵环境的酸碱性 ， 因此 ， 盐酸的浓度在 5%左右为宜 ， 由于二氧化氯气体属易爆气体 ， 现场施工过程中需用水做隔离液 ， 以保证施工安全 。 解堵试验结果 解堵剂 配方编号 解堵剂 解堵反应现象 冻胶残余物形态 适应性 1 丙酮 冻 胶 收 缩 卷 曲 、 解 堵 缓 慢 棕红色块状卷曲物 差 2 5% 硫酸和 5%氧化钠交替作用 冻胶由淡黄色褪为白色 解堵现象不明显 白色块状 差 3 5% 解堵剂 冻胶由淡黄色块状变为棕 红 色 粉 末 状 、 解 堵 彻 底 棕红色粉末状 较好 4 5