选择性堵水技术介绍.ppt
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选择性堵水工艺技术研究选择性堵水工艺技术研究中原油田分公司中原油田分公司采油工程技术研究院采油工程技术研究院项目简介项目简介选择性堵水机理选择性堵水机理配方优化与施工工艺配方优化与施工工艺技术指标技术指标现场试验现场试验项目简介项目简介项目简介项目简介目前常用的堵水技术大都是非选择性目前常用的堵水技术大都是非选择性堵剂,对出水层明确,隔层大,井况好的堵剂,对出水层明确,隔层大,井况好的油井,其效果比较好。
而对于隔层小,井油井,其效果比较好。
而对于隔层小,井况差,找水难度大的油井,采用非选择性况差,找水难度大的油井,采用非选择性堵水,在堵水的同时也将油层堵死,对油堵水,在堵水的同时也将油层堵死,对油层产生很大伤害。
层产生很大伤害。
许多所谓的选择性堵水剂只是对层与层的选择,许多所谓的选择性堵水剂只是对层与层的选择,即优先进入渗透率高的地层,从而实现选择性。
即优先进入渗透率高的地层,从而实现选择性。
本项目作为分公司科研项目,在室内进行了大量本项目作为分公司科研项目,在室内进行了大量的实验研究,主要针对同层内油水相的特点,表的实验研究,主要针对同层内油水相的特点,表现出选择性封堵的特征。
尤其适用以下地层:
现出选择性封堵的特征。
尤其适用以下地层:
油井的地质状况很复杂,以致很难确定出水层位。
油井的地质状况很复杂,以致很难确定出水层位。
虽然可以找出出水层位,但是油水同层。
虽然可以找出出水层位,但是油水同层。
套管变形无法下封隔器采用机械法进行堵水。
套管变形无法下封隔器采用机械法进行堵水。
项目简介项目简介选择性堵水机理选择性堵水机理聚合物分子结构式聚合物分子结构式羰基羰基酰胺基酰胺基阳离子阳离子基团基团阳离子链阳离子链与带负电的与带负电的岩石表面反应产生牢岩石表面反应产生牢固的化学吸附,吸附固的化学吸附,吸附键能比普通聚合物高键能比普通聚合物高2-502-50倍倍。
非离子链中的非离子链中的亲水基亲水基团团与水形成氢键,表与水形成氢键,表现出强的亲水能力。
现出强的亲水能力。
选择性堵水机理之一选择性堵水机理之一-吸附缠绕吸附缠绕孔隙孔隙水流水流油流油流堵剂堵剂遇阻力成弯月型遇阻力成弯月型遇小孔喉捕集成物理堵塞遇小孔喉捕集成物理堵塞顺水流伸展顺水流伸展选择性堵水机理之二选择性堵水机理之二物理堵塞物理堵塞选择性堵剂配方研究选择性堵剂配方研究配方的确定配方的确定PDAPDA聚合物的合成聚合物的合成复合交联剂的研究复合交联剂的研究增强剂研究增强剂研究配方的优化配方的优化配方的静态、动态评价配方的静态、动态评价PDAPDA聚合物聚合物丙烯酰胺丙烯酰胺阳离子单体阳离子单体羧酸盐羧酸盐耐细菌侵蚀;抗温;耐细菌侵蚀;抗温;对盐及表面活性剂对盐及表面活性剂容忍性好;对粘土容忍性好;对粘土胶体有强的吸附作胶体有强的吸附作用。
用。
提高堵水剂的吸附提高堵水剂的吸附性能和抗温性能性能和抗温性能配方的确定配方的确定聚聚合合物物的的合合成成第第一一交交联联剂剂与与酰酰胺胺基基成成胶胶速速度度慢慢,在在地地层层条条件下能形成耐温、高强度凝胶,封堵高渗层;件下能形成耐温、高强度凝胶,封堵高渗层;第第二二交交联联剂剂是是以以硅硅氧氧(SiSiOO)键键为为主主链链结结构构。
该该交交联联剂剂的的热热稳稳定定性性高高,高高温温下下分分子子的的化化学学键键不不断断裂裂、不不分分解解。
基基团团-SiSi(OR)(OR)33水水解解,与与砂砂粒粒表表面面的的羟羟基基形形成成新新的的硅硅氧氧烷烷。
这这样样交交联联剂剂通通过过偶偶联联作作用用与与砂砂粒粒之之间间获获得得了了良良好好的的粘结,并提高了堵剂的耐温性能。
粘结,并提高了堵剂的耐温性能。
复复合合交交联联剂剂研研究究配方的确定配方的确定在在油油层层温温度度下下,复复合合体体系系的的强强度度明明显显高高于于单单一一交交联联剂剂体体系系。
随随交交联联剂剂浓浓度度的的增增加加,堵堵剂剂的的粘粘度度增增加加,并并且且长期保持性能稳定。
长期保持性能稳定。
配方的确定配方的确定复复合合交交联联剂剂研研究究9090单一体系强度变化曲线单一体系强度变化曲线9090复合体系强度变化曲线复合体系强度变化曲线在堵水剂中加入无机填充料,能起到一种骨架在堵水剂中加入无机填充料,能起到一种骨架支撑的作用。
形成的空间网状结构,不仅提高了堵支撑的作用。
形成的空间网状结构,不仅提高了堵剂的强度,也更有利于改变油水相的渗透率。
剂的强度,也更有利于改变油水相的渗透率。
增增强强剂剂研研究究配方的确定配方的确定编号编号增强剂增强剂室温室温9090C1C1钠土钠土悬浮性好,但产生气悬浮性好,但产生气泡泡,絮凝絮凝C2C2粉煤灰粉煤灰悬浮性好悬浮性好成胶强度增大成胶强度增大C3C3珍珠岩珍珠岩悬浮性好,分散性差悬浮性好,分散性差C4C4玻璃丝玻璃丝溶解在堵剂中溶解在堵剂中C5C5钠土钠土+粉煤灰粉煤灰悬浮性较好悬浮性较好不成胶不成胶C6C6珍珠岩珍珠岩+粉煤灰粉煤灰悬浮性较好悬浮性较好不成胶不成胶聚合物浓聚合物浓度为度为5000-5000-1500015000mg/Lmg/L体系粘度明显上升,浓度越高交联反应速度越快,体系粘度越体系粘度明显上升,浓度越高交联反应速度越快,体系粘度越高,强度越大。
而浓度低于高,强度越大。
而浓度低于30003000mg/Lmg/L时,体系的粘度并不上升,时,体系的粘度并不上升,甚至下降。
甚至下降。
9090下聚合物浓度选为下聚合物浓度选为5000-100005000-10000mg/Lmg/L。
选择性堵剂配方优化选择性堵剂配方优化聚聚合合物物研研究究第第一一交交联联剂剂浓浓度度为为5000-100005000-10000mg/Lmg/L时时,成成胶胶质质量量较高,成胶时间适合现场的注入。
较高,成胶时间适合现场的注入。
选择性堵剂配方优化选择性堵剂配方优化交交联联剂剂研研究究第第二二交交联联剂剂通通过过SiSi-O-O键键与与地地层层产产生生物物理理吸吸附附,使使得得堵堵剂剂与与砂砂盐盐的的粘粘结结强强度度提提高高。
从从成成本本考考虑虑,9090下下选取第二交联剂浓度为选取第二交联剂浓度为500500mg/Lmg/L。
第二交联剂第二交联剂浓度浓度(mg/Lmg/L)0010010030030050050070070010001000成胶时间成胶时间(hh)0056564747434338383535凝胶粘度凝胶粘度(10(1044mpampa.s).s)12112144544515601560211021103120312037503750选择性堵剂配方优化选择性堵剂配方优化交交联联剂剂研研究究第二交联剂对凝胶性能的影响第二交联剂对凝胶性能的影响增增强强剂剂范范围围一一般般为为5000-80005000-8000mg/Lmg/L,根根据据地层渗透率的高低,可适当调整。
地层渗透率的高低,可适当调整。
增强剂浓度增强剂浓度(%)000.20.20.50.50.80.81122成胶时间成胶时间(hh)242426262828282828282828凝胶粘度凝胶粘度(10(1044mpampa.s).s)3.43.44.24.26.56.57.07.07.47.46.26.2选择性堵剂配方优化选择性堵剂配方优化90增强剂对凝胶性能的影响增强剂对凝胶性能的影响增增强强剂剂研研究究选择性堵水剂的最佳配方选择性堵水剂的最佳配方组成组成70-12070-120聚合物(聚合物(mg/Lmg/L)5000-100005000-10000第一交联剂(第一交联剂(mg/Lmg/L)5000-70005000-7000第二交联剂(第二交联剂(mg/Lmg/L)500500增强剂(增强剂(mg/Lmg/L)50005000选择性堵水剂的评价选择性堵水剂的评价堵剂挤入地层后,必须起到封堵大孔道堵剂挤入地层后,必须起到封堵大孔道高渗透层,调整产液剖面,提高采收率的效高渗透层,调整产液剖面,提高采收率的效果。
因此要求所用堵剂既能进入目的层,又果。
因此要求所用堵剂既能进入目的层,又堵的住。
堵剂性能的好坏直接影响堵水的效堵的住。
堵剂性能的好坏直接影响堵水的效果,影响选择性堵水剂性能的因素主要有果,影响选择性堵水剂性能的因素主要有矿矿化度、温度、化度、温度、PHPH值、油田污水、剪切、堵剂值、油田污水、剪切、堵剂的稳定性的稳定性等。
等。
选择性堵剂的评价选择性堵剂的评价耐耐温温性性能能曲曲线线选择性堵剂的评价选择性堵剂的评价不同剪切速率下堵水剂粘度变化曲线不同剪切速率下堵水剂粘度变化曲线170170r/sr/s剪切后堵水剂粘度变化曲线剪切后堵水剂粘度变化曲线抗剪切性能曲线抗剪切性能曲线选择性堵剂的评价选择性堵剂的评价当当PHPH值为值为77时,凝胶强度最大。
强酸性和强碱性时,凝胶强度最大。
强酸性和强碱性条件下使凝胶强度大大降低,受拉即断,稳定性差。
条件下使凝胶强度大大降低,受拉即断,稳定性差。
PHPH值值影影响响曲曲线线v选择性堵水剂对残余阻力系数的影响选择性堵水剂对残余阻力系数的影响v选择性堵水剂对不同渗透率地层的影响选择性堵水剂对不同渗透率地层的影响v注入不同孔隙体积的堵剂对地层的影响注入不同孔隙体积的堵剂对地层的影响v堵剂在岩芯孔隙中耐冲刷能力的评价堵剂在岩芯孔隙中耐冲刷能力的评价v选择性堵剂的注入性能评价选择性堵剂的注入性能评价选择性堵剂的评价选择性堵剂的评价流流动动实实验验流动实验流动实验选择性堵剂对残余阻力系数的影响选择性堵剂对残余阻力系数的影响岩心岩心编号编号堵前堵前堵后堵后FrrwFrrwFrroFrroKwKw1010-3-3umum22KoKo1010-3-3umum22KwKw1010-3-3umum22KoKo1010-3-3umum221#1#123.67123.6727027015.815.8199.8199.87.87.81.351.3511.6511.65199.54199.5410.610.61.351.352#2#385.8385.8587.2587.253.253.2455.2455.27.257.251.291.293#3#390.73390.73590.94590.9455.8355.83449.61449.617.07.01.311.31两次水相渗透率分别下降两次水相渗透率分别下降87.2%87.2%、90.6%90.6%;油相渗透率下降油相渗透率下降23%23%、24.8%24.8%000.050.050.10.10.150.150.20.20.250.250.30.30.350.350.40.40010001000200020003000300040004000累计注入体积累计注入体积(ml)注入压力注入压力(MPa)水相水相油相油相注堵剂注堵剂流动实验流动实验封封堵堵驱驱替替曲曲线线一一注堵剂注堵剂流动实验流动实验封封堵堵驱驱替替曲曲线线二二堵后水相渗透率下降堵后水相渗透率下降84.4%84.4%;油相渗透率下降;油相渗透率下降23.16%23.16%封封堵堵驱驱替替曲曲线线三三流动实验流动实验堵后水相渗透率下降堵后水相渗透率下降85.7%85.7%,油相渗透率下降,油相渗透率下降20.3%20.3%。
对不同渗透率地层的影响对不同渗透率地层的影响随随着着地地层层渗渗透透率率的的升升高高,堵堵剂剂对对水水的的封封堵堵能能力力依依次次降降低低,但但水水相相渗渗透透率率的的降降低低均均大大于于85%85%,油油相相渗渗透透率率的的降降低低均均低低于于25%25%。
水水相相残残余余阻阻力力系系数数明明显显高高于于油油相相残残余余阻阻力力系系数数,说说明明该堵剂对不同渗透率的地层均有选择性封堵的作用。
该堵剂对不同渗透率的地层均有选择性封堵的作用。
流动实验流动实验空气空气渗透率渗透率1010-3-3umum22堵前堵前堵后堵后KwKw下降下降%KoKo下降下降%FrroFrroFrrwFrrwKwKwKoKoKwKwKoKo1770.51770.558581871875514514591.391.322.422.41.291.2911.611.627042704123.7123.727027015.815.8199.8199.8878725251.351.357.87.864506450390.7390.7590.9590.955.855.8459.6459.685.785.722.222.21.291.297.07.0注入不同孔隙体积的堵剂对地层的影响注入不同孔隙体积的堵剂对地层的影响堵剂注入的孔隙倍数越大,堵剂占据地层的空间越大堵剂注入的孔隙倍数越大,堵剂占据地层的空间越大,越难以被注入水击穿,封堵强度越高,对油水相渗透率的影越难以被注入水击穿,封堵强度越高,对油水相渗透率的影响越大。
水相、油相残余阻力系数均出现随着堵剂注入的孔响越大。
水相、油相残余阻力系数均出现随着堵剂注入的孔隙倍数增加而增大的趋势。
隙倍数增加而增大的趋势。
流动实验流动实验注入注入堵剂堵剂倍数倍数PVPV堵前堵前堵后堵后KwKw下降下降%KoKo下降下降%KwKw1010-3-3umum22KoKo1010-3-3umum22KwKw1010-3-3umum22KoKo1010-3-3umum220.10.1356.88356.88502.96502.9657.6357.63402.48402.4883.8583.8520.020.00.50.5390.73390.73590.94590.9455.8355.83459.61459.6185.785.722.222.211345.63345.63488.26488.2636.4536.45372.66372.6689.589.523.723.7000.050.050.10.10.150.150.20.20.250.250.30.3005050100100150150200200250250300300350350驱替倍数(驱替倍数(pvpv)压力(压力(MPaMPa)流动实验流动实验耐耐冲冲刷刷曲曲线线经经300300pvpv驱替实验证明:
选择性堵驱替实验证明:
选择性堵水剂具有明显的耐冲刷性。
水剂具有明显的耐冲刷性。
序序号号孔隙孔隙体积体积mlml空气渗空气渗透率透率1010-3-3umum22堵前堵前堵后堵后水相渗率水相渗率下降下降%水相渗透率水相渗透率/10/10-3-3umum221155.955.945024502603.5603.575.8575.8587.487.42256.556.513551355225.6225.6211.4211.46.36.33367.867.855735573695.8695.846.8846.8893.493.44455.455.412631263218.3218.3215.6215.61.241.24并联填砂管选择性封堵试验并联填砂管选择性封堵试验流动实验流动实验第一次水驱后第一次水驱后第一次堵水后水驱第一次堵水后水驱第二次堵水后水驱第二次堵水后水驱第三次堵水后水驱第三次堵水后水驱可可视视化化实实验验模模板板流动实验流动实验备注:
红色:
油;绿色:
水;蓝色:
堵剂备注:
红色:
油;绿色:
水;蓝色:
堵剂水相水相油相油相采收率采收率(%)流动实验流动实验可可视视化化提提高高采采收收率率曲曲线线使用选择性注入工艺技术的经验公式:
使用选择性注入工艺技术的经验公式:
Ph=PtS+Pd+Ps-Pz为了使低渗透地层不进入或少进入堵为了使低渗透地层不进入或少进入堵剂,在挤堵剂时注入压力越低越好。
剂,在挤堵剂时注入压力越低越好。
选择性堵水施工工艺研究选择性堵水施工工艺研究施工参数设计施工参数设计根据堵水层的孔隙度、厚度、渗透率、根据堵水层的孔隙度、厚度、渗透率、吸水能力等因素,确定处理半径(吸水能力等因素,确定处理半径(3-53-5米)。
米)。
由封堵半径,按下式确定合理的堵剂用量。
由封堵半径,按下式确定合理的堵剂用量。
V=(R2-r2)H选择性堵水施工工艺研究选择性堵水施工工艺研究施工用量施工用量由地层渗透率差异产生的选择性注入由地层渗透率差异产生的选择性注入由相渗透率差异产生的选择性注入由相渗透率差异产生的选择性注入由高压注水产生的选择性注入由高压注水产生的选择性注入由对应注水井关井泄压产生的选择性注入由对应注水井关井泄压产生的选择性注入由低注入速度产生的选择性注入由低注入速度产生的选择性注入选择性堵水施工工艺研究选择性堵水施工工艺研究工工艺艺优优化化v井况清楚,套管无漏失;井况清楚,套管无漏失;v固井质量好,油水层无管外窜槽;固井质量好,油水层无管外窜槽;v油井控制范围内具有较多的剩余储量;油井控制范围内具有较多的剩余储量;v具有一定的供液能力。
具有一定的供液能力。
选择性堵水施工工艺研究选择性堵水施工工艺研究选井原则选井原则耐温耐温7012070120抗盐抗盐2510251044mg/lmg/l凝胶粘度凝胶粘度7.4107.41044mpampa.s.s成胶时间成胶时间2448h2448h,可调可调170r/s170r/s剪切后,凝胶粘度损失率为剪切后,凝胶粘度损失率为8%8%。
水相渗透率下降水相渗透率下降85%85%以上,油相渗透率以上,油相渗透率下下降降25%25%。
现场试验现场试验在在分分公公司司科科技技部部、工工程程院院及及采采收收率率所所领领导导的的大大力力支支持持与与协协调调下下,选选择择性性堵堵水水工工艺艺技技术术完完成成了了九九口口井井的的现现场场试试验验。
截截至至20062006年年99月月88日日累累计计增增油油1179.51179.5吨吨,降降水水2068820688mm33,累计创效累计创效260.72260.72万元。
万元。
现场试验情况现场试验井施工参数现场试验井施工参数井号井号厚度厚度/层数层数m/nm/n油层温度油层温度采出程度采出程度%孔隙度孔隙度%渗透率渗透率1010-3-3mm22井况井况文文65-5365-5323.3/1323.3/13858536.0636.062222130130良好良好濮濮6-5776-57725.3/1525.3/15969633.533.52727300300良好良好文文13-5213-5250.8/2150.8/21121255363620205555套变套变文文65-3565-3539.2/1239.2/12959533332020100100套变套变套漏套漏卫卫95-3495-3441.4/1741.4/176868333317178080良好良好文文92-92-C24C2422.6/1322.6/13909033332222100100良好良好H12-139H12-13935.2/1635.2/16747425252020350350良好良好HC12-88HC12-8820.2/1420.2/14858525252020350350良好良好H12-73H12-738.5/28.5/2757525252020350350良好良好现场试验井效果统计现场试验井效果统计井号井号施工日期施工日期施工前施工前施工后施工后累计累计增油增油t累计累计降水降水mm33日产液日产液tt日产油日产油tt含水含水%日产液日产液tt日产油日产油tt含水含水%文文65-5365-532005.5.122005.5.1226.726.70.60.697.497.421212.12.19090321.2321.227562756濮濮6-5776-5772005.4.252005.4.2530.130.10.60.698.198.122.922.91.11.192.692.6110.3110.3864864文文13-5213-522005.8.22005.8.253.753.70.60.6999929.129.10.90.995.295.210810888568856文文65-3565-352005.8.42005.8.439390.90.997.697.626.526.51.11.195.595.572724500卫卫95-3495-342005.10.172005.10.1741.441.41.31.395.995.935351.71.795.195.11201792文文92-92-C24C242005.10.272005.10.2715.215.20.30.398988.88.81.11.187.587.524024019201920H12-139H12-1392006.6.192006.6.1911.611.61191911313337777187187HC12-88HC12-882006.6.252006.6.2537370.40.4999937.237.20.70.798982121H12-73H12-732006.8.42006.8.419.519.500100100292900100100合计合计/tt1179.51179.52068820688典型井例分析典型井例分析-文文65-65-535320052005年年55月施工,月施工,88月月22日因抽油杆断脱,影响油井日因抽油杆断脱,影响油井产液;产液;11.1711.17日后,产液量回升,产油量由措施前的日后,产液量回升,产油量由措施前的0.60.6t/dt/d增加到增加到2.52.5t/dt/d。
截至目前累计增油截至目前累计增油321.2321.2吨,有吨,有效期效期11年以上。
年以上。
典型井例分析典型井例分析-文文65-65-5353日增油日增油2.02.0吨吨措施前日产液措施前日产液26.726.7tt,日产油日产油0.60.6tt,含水含水97.8%97.8%;措施后初期日产液措施后初期日产液3.73.7tt,日产油日产油0.60.6tt,含水含水83.8%83.8%;目前日产液目前日产液2121tt,日产油日产油2.12.1tt,含水含水90%90%。
典型井例分析典型井例分析-濮濮6-5776-577该井措施后初期日增油该井措施后初期日增油1.71.7吨,后期在吨,后期在P6-577P6-577井的高含水井的高含水层得以有效封堵后,井组的注入水改变液流方向,层得以有效封堵后,井组的注入水改变液流方向,整个井组整个井组累计增油累计增油269.7269.7吨吨。
堵水后,日产液由堵前的堵水后,日产液由堵前的11.6t略升至略升至13t;日产油由堵日产油由堵前的前的1t升至升至3t,含水堵前的,含水堵前的91%降至目前降至目前77%,截至目前,截至目前累计增油累计增油187t。
典型井例分析典型井例分析-胡胡12-13912-139技术创技术创选择性堵水剂堵而不死,对于隔层小,井选择性堵水剂堵而不死,对于隔层小,井况差,找水难度大的油井,与一般堵水技术况差,找水难度大的油井,与一般堵水技术相比具有明显的优越性。
相比具有明显的优越性。
施工中采用笼统注入,既节约了作业成本施工中采用笼统注入,既节约了作业成本又扩展了堵水的范围。
又扩展了堵水的范围。
新新结论与认识结论与认识结结论论选择性堵水技术采用笼统注入工艺,有选择性堵水技术采用笼统注入工艺,有效的封堵了高渗透产水层;扩展了堵水的范效的封堵了高渗透产水层;扩展了堵水的范围。
围。
u研制出了适用于研制出了适用于70-12570-125地层的选择性堵水剂。
地层的选择性堵水剂。
各项技术指标均达到合同要求。
各项技术指标均达到合同要求。
u对九口不同温度、不同井况的油井进行了现场试对九口不同温度、不同井况的油井进行了现场试验,截至验,截至20062006年年99月月88日累计增油日累计增油1179.51179.5吨,降水吨,降水2068820688mm33,累计创效累计创效260.72260.72万元。
万元。
认认识识该技术最
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