CN104031625B

CN104031625B - 用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂及使用方法

Info

Publication number: CN104031625B
Application number: CN201410277446.9A
Authority: CN
Inventors: 邓建华; 张冲; 庄羽竹; 刘立宏; 刘清华; 张景浩
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: CN104031625A

Abstract

本发明公开了一种用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂及使用方法，解堵剂包括有A剂、B剂和C剂，A剂、B剂和C剂的组成成分及各组分的重量百分比如下：A剂由氧化剂10‑25％、激活剂8‑12％、余量为水组成；B剂由还原剂10‑15％、起泡剂0.3‑1.2％、稳泡剂0.3‑0.6％、余量为水组成；C剂由HCL8‑12％、有机酸6‑10％、NH₄HF₂2‑5％、缓蚀剂0.5‑1.5％、铁离子稳定剂0.5‑1.5％、余量为水组成，使用方法：第一步：配制A剂、B剂和C剂；第二步：先将A剂通过管线注入地层，再将B剂注入地层，最后将C剂注入地层，本发明的有益效果：本发明可以应用于注水井降压增注和油井深部解堵；本发明应用于具有储层非均质性油田区块中的水井增注时效果更佳。

Description

用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂及使用方法

技术领域

本发明涉及一种解堵剂及使用方法，特别涉及一种用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂及使用方法。

背景技术

目前，在油田采油过程中，特别是对于低渗透油田，随着生产时间的延长，近井地带堵塞不断加重，地层流体渗流阻力增大，导致水井注水压力升高注水量减少，油井产量大幅度下降，为解除堵塞，酸化技术是保持油田高效开采主要的增产、增注措施，目前多采用基质酸化技术进行解堵，针对此类情况，普遍采用的是砂岩基质酸化，从酸化机理上可分为：土酸酸化、缓速酸酸化、泡沫酸酸化以及稠化酸酸化。

第一类，土酸酸化利用土酸中的氢氟酸溶解地层中的粘土、长石等硅酸盐类矿物，达到改善近井地层渗透率的作用，此类的技术缺陷是改善半径小，易产生二次伤害，有效期短。如《对砂岩储层土酸处理后的伤害分析及处理措施》，内蒙古石油化工，2005年12期，分析了对砂岩储层实施酸化工艺后的各种伤害及相应的处理措施；《砂岩酸化技术在晋45油田开发中的应用》，油气井测试，2001年第10卷第3期，在晋45砂岩油田进行了土酸酸化解堵，初期取得了较好效果，但有效期短。

第二类，缓速酸酸化主要采用甲酸、醋酸、硼酸、磷酸等弱酸与氟盐在地层中反应生成氢氟酸，溶解地层中的粘土、长石等硅酸盐类矿物，达到改善地层渗透率的作用，此类酸化主要优点是作用半径较大，二次伤害较土酸弱，但应用于非均质性地层时酸液主要进入高渗地层，对低渗地层改善作用有限，达不到有效解堵的目的。如《多元复合酸降压增注工艺技术在文南油田的应用》，钻采工艺，2001年第24卷第4期，采用HCl、磷酸及有机酸溶蚀硅质、泥质类的堵塞物，解除地层伤害；高效复合油水井解堵剂合成方法，公开号CN1244566A，将有机酸、有机溶剂和表面活性剂按比例复合而成一种复合解堵剂，能溶解无机和有机堵塞。

第三类，泡沫酸酸化是在常规酸液中添加一定比例的起泡剂，与氮气、二氧化碳气或天然气混合并高速搅拌，形成以酸液为连续相，气泡为分散相的泡沫体系，此类酸适用于返排困难的低压油气井的增产措施，其缺点是由于气体的加入增加施工的机械成本，生成泡沫大小不均，施工过程中易产生气堵引起施工压力过高，采用的液态气体对地层造成冷伤害。如《用泡沫转向酸进行酸化施工的现场操作经验》，国外油田工程，2000年第12卷第5期，对于高含水油井，优先采用泡沫酸缓冲液进行酸化施工，它渗入油层的曲率半径达2ft以上时，取得了较好的效果；一种酸化解堵方法，公开号CN101255789A，在常规酸化体系基础上，增加了一个液态二氧化碳或氮气段塞，作为增能段塞，促进酸液返排；泡沫酸解堵技术，公开号CN102094614A，在常规酸液中加入起泡剂和稳泡剂，通过泡沫发生器与气体混合，使体系具有泡沫流体性质和酸化能力。

第四类，稠化酸酸化是在常规酸液体系中加入一定量的酸液胶凝剂或聚合物等，可降低酸液滤失速度，降低酸与地层岩石的反应速度，从而大大增加活性酸的有效穿透距离，其主要缺点是稠化酸返排困难，易产生二次伤害。如《TH变粘酸酸液体系的研究和应用》，河南科学，2000年第22卷第6期，现场试验表明，采用变粘酸体系施工，裂缝长度较胶凝酸体系施工增加一倍，滤失系数及酸液滤失量减少约50％，增产效果在胶凝酸基础上提高了2.5倍。

综上所述，目前现有技术中的几类酸化解堵技术存在以下几方面的问题：

1、常规土酸酸化改善半径小，易产生二次伤害，有效期短；

2、缓速酸应用于非均质性地层时酸液主要进入高渗地层，对低渗地层改善作用有限，达不到有效解堵的目的；

3、泡沫酸酸化时生成泡沫大小不均，施工过程中易产生气堵引起施工压力过高，采用的液态气体对地层造成冷伤害；

4、稠化酸酸化时存在着返排困难，易产生二次伤害的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决在低渗透油田的开采过程中，普遍采用的砂岩基质酸化技术进行解堵产生的诸多问题而提供的一种用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂及使用方法。

本发明所述的用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂包括有A剂、B剂和C剂，A剂、B剂和C剂的组成成分及各组分的重量百分比如下：

A剂由氧化剂10-25％、激活剂8-12％、余量为水组成，其中氧化剂为亚硝酸钠或亚硝酸铵或亚硝酸钾；激活剂为盐酸或磷酸或盐酸和磷酸的混合物；

B剂由还原剂10-15％、起泡剂0.3-1.2％、稳泡剂0.3-0.6％、余量为水组成，其中还原剂为尿素或碳酸钠或碳酸氢铵；起泡剂为甜菜碱或十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠；稳泡剂为聚丙烯酰胺；甜菜碱的学名为二甲基－β－丙酸噻亭；

C剂由HCL8-12％、有机酸6-10％、NH₄HF₂2-5％、缓蚀剂0.5-1.5％、铁离子稳定剂0.5-1.5％、余量为水组成，其中有机酸为有机磷酸或醋酸或有机磺酸或柠檬酸；缓蚀剂为十六烷胺或硝酸钠或羟基亚乙基二膦酸或二乙烯三胺五叉膦酸；铁离子稳定剂为乙二胺四乙酸盐或柠檬酸盐或二乙烯三胺五羧酸盐；

A剂和B剂的体积比为1:1.8～2.3，A剂和C剂的体积比为1:1.9～2.2。

用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂的使用方法如下所述：

第一步：分别在三个配液罐中配制A剂、B剂和C剂，并且在常温、常压状态下使A剂、B剂和C剂拌和均匀；

第二步：先将A剂通过管线注入地层，打清水隔离段塞，再将B剂注入地层，最后将C剂注入地层，A剂和B剂的体积比为1:1.8～2.3，A剂和C剂的体积比为1:1.9～2.2，A剂、B剂和C剂的总注入量视地层情况而定，顶替后闷井8-12小时，待混合液中各组分充分反应后，开井返排，再进行正常注水或采油。

本发明的反应原理如下：

A剂和B剂主要由尿素(碳酰二胺CO(NH₂)₂)、亚硝酸盐、激活剂以及起泡剂和稳泡剂组成，在地层温度下即可发生反应，其反应式如下：

反应后生成的气体与起泡剂和稳泡剂作用后形成大小均匀的稳定气泡，有效封堵高渗层，使后续C剂注入时能实现均匀布酸，生成的热量可以解除沥青质、胶质等有机堵塞。

C剂主要由有机缓速酸、氟盐以及添加剂组成，可以解除地层的钻井泥浆污染、水垢污染、固体微粒堵塞，改善地层渗透率，采用的有机缓速酸能络合地层中的钙离子，减少二次沉淀的伤害。

本发明最重要的改进点在于把层内自生气生热体系与生泡体系以及深部酸化体系有机的结合到一起，具有三种体系各自的优点，特别适合与低渗透非均质油藏中水井的降压增注和油井深部解堵。

本发明的有益效果：

1、本发明可以应用于注水井降压增注和油井深部解堵，A剂和B剂在地层中反应后生成大量气体以及热量，气体与起泡剂作用生成均匀的稳定气泡，可有效封堵高渗层，使后续酸液注入时能实现均匀布酸，可以解除地层的钻井泥浆污染、水垢污染、固体微粒堵塞，改善地层渗透率，实现深部有效酸化；生成的热量可以解除沥青质、胶质等有机堵塞；生成的气体泡沫泡沫粘度大，携带能力强，返排时将酸化后产生的微粒及二次沉淀带出井筒，增加酸化的有效率；

2、本发明应用于具有储层非均质性油田区块中的水井增注时效果更佳，生成的泡沫可以封堵高渗层，酸液解除地深层污染并有效改善低渗层的渗透性，调整吸水剖面，实现有效注水；

3、本发明应用于地层能量低的普通稠油油井时效果更佳，A剂和B剂在地层中反应后生成大量气体以及热量，气体能增加地层能量，气体溶于原油后能降低油的粘度，生成的热量可以解除胶质沥青质等有机堵塞。

附图说明

图1为高温高压实验装置。

图2为基础管式物理模拟实验装置。

1、高温高压绝热反应釜 2、高压氮气钢瓶 3、长岩心夹持器4、恒温箱。

具体实施方式

实施例一：

一种用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂包括有A剂、B剂和C剂，A剂、B剂和C剂的组成成分及各组分的重量百分比如下：

A剂由亚硝酸钠10％、盐酸8％和水82％组成；B剂由尿素10％、十二烷基硫酸钠0.3％、聚丙烯酰胺0.3％和水89.4％组成；C剂由HCL8％、有机磷酸6％、NH₄HF₂2％、十六烷胺0.5％、乙二胺四乙酸盐0.5％和水83％组成。

按A剂、B剂和C剂的体积比为1：2：2配合使用，A剂、B剂和C剂的总注入量视地层情况而定。

实施例二：

A剂由亚硝酸钠25％、盐酸12％和水63％组成；B剂由尿素15％、十二烷基硫酸钠1.2％、聚丙烯酰胺0.6％和水83.2％组成；C剂由HCL12％、有机磷酸10％、NH₄HF₂5％、十六烷胺1.5％、乙二胺四乙酸盐1.5％和水70％组成。

按A剂、B剂和C剂的体积比为1：1.8：2配合使用，A剂、B剂和C剂的总注入量视地层情况而定。

实施例三：

A剂由亚硝酸钠18％、盐酸10％和水72％组成；B剂由尿素13％、十二烷基硫酸钠0.8％、聚丙烯酰胺0.5％和水85.7％组成；C剂由HCL10％、有机磷酸8％、NH₄HF₂4％、十六烷胺1％、乙二胺四乙酸盐1％和水76％组成。

按A剂、B剂和C剂的体积比为1：2.3：2.2配合使用，A剂、B剂和C剂的总注入量视地层情况而定。

现场使用时，按如下步骤进行：

第一步：取前述实施例一或实施例二或实施例三所披露的各组分材料，分别在三个配液罐中配制A剂、B剂和C剂，并且在常温、常压状态下使A剂、B剂和C剂拌和均匀；

第二步：先将A剂通过管线注入地层，打清水隔离段塞，再将B剂注入地层，最后将C剂注入地层，A剂、B剂和C剂的总注入量视地层情况而定，顶替后闷井8-12小时，待混合液中各组分充分反应后，开井返排，再进行正常注水或采油。

实验评价：

实验一：

本实验采用实施例一中的各组分配比，通过A剂和B剂在容器中混合反应生成大量气体和热量，如附图1所示。

实验过程：向高温高压绝热反应釜1中，加入一定体积和一定浓度的生气剂溶液，设定高温高压绝热反应釜1温度为20℃，恒温0.5h，开启高压氮气钢瓶2，将体系压力升至所需压力P0，记录升温过程中的温度和压力变化情况，温度升至设定温度后恒温两小时至压力不再变化，反应结束，泄压降温，清理高温高压绝热反应釜1，具体数值如下表所示：

实验二：

本实验采用实施例一中的配比，把A剂和B剂分段塞注入基础管式物理模拟实验装置(见附图2)，使其在长岩心夹持器3中混合反应生成大量气体，与起泡剂混合形成大量体积均匀的稳定气泡，封堵高渗层。

从实验过程来看，注入A剂和B剂充分反应后，开始注入清水，长岩心夹持器3两端的压差持续升高，出口端逐渐产生稳定的泡沫流体，随着水冲洗体积的增加，封堵率先降低后增加，最后在下降，趋于相对稳定，具体数值如下表所示：

实验三：

本实验采用实施例一中的配比，把A剂、B剂和C剂分段塞注入基础管式物理模拟实验装置(见附图2)，以下为实验步骤：

(1)将饱和了油和水的长岩心置于恒温箱4中，按图2连接好各仪器设备，将恒温箱4置地层温度。

(2)进行水驱，连续驱替以确保模型达到目标剩余油状态。在驱油过程中用数个不同体积的量筒收集排出液，并记录各次的排出液量、时间、压力、温度，计算出初始渗透率K_O。

(3)停止水驱后，向模型中注入化学剂，压力为10MPa下注入，进行复合解堵，并在该压力下“关井”。

(4)当“关井”时间达到3-4小时后，“开井”实现返排，用数个不同体积的量筒分别收集排出液，并记录各次的排出液量，所用的时间、压力，以及温度。

(5)再次进行水驱，并记录各次的排出液量、时间、压力、温度，计算出改善后岩心渗透率K，具体数值如下表所示：

从实验数据来看，注入A剂后渗透率有一定程度的改善，是由于A剂中的酸液溶解了岩心中的碳酸盐，注入B剂后测试的渗透率下降较大，是由于A剂和B剂在岩心中接触后反应，生成了大量泡沫封堵高渗层，注入C剂后渗透率大幅度增加，说明酸液对岩心进行了很好的改善，注入后基液测试的最终渗透率提高幅度达到6-12倍，说明本发明对储层有很好的改造效果。

Claims

1.一种用于低渗非均质砂岩油藏的解堵剂，其特征在于：包括有A剂、B剂和C剂，A剂、B剂和C剂的组成成分及各组分的重量百分比如下：

B剂由还原剂10-15％、起泡剂0.3-1.2％、稳泡剂0.3-0.6％、余量为水组成，其中还原剂为尿素；起泡剂为甜菜碱或十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠；稳泡剂为聚丙烯酰胺；

C剂由HCl 8-12％、有机酸6-10％、NH₄HF₂2-5％、缓蚀剂0.5-1.5％、铁离子稳定剂0.5-1.5％、余量为水组成，其中有机酸为有机磷酸或醋酸或有机磺酸或柠檬酸；缓蚀剂为十六烷胺或硝酸钠或羟基亚乙基二膦酸或二乙烯三胺五叉膦酸；铁离子稳定剂为乙二胺四乙酸盐或柠檬酸盐或二乙烯三胺五羧酸盐；

A剂和B剂的体积比为1:1.8-2.3，A剂和C剂的体积比为1:1.9-2.2。