第七章-油田开发生产过程中的保护油气层技术新方案.ppt
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- 第七 油田 开发 生产过程 中的 保护 油气 技术 方案
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1、 实施油气层保护技术,控制各作业环节对油气层的损实施油气层保护技术,控制各作业环节对油气层的损害,是稳产、增产,实现少投入多产出、获得较好经济效害,是稳产、增产,实现少投入多产出、获得较好经济效益的重要措施之一。益的重要措施之一。油田一旦投入生产,油层压力、温度及其储渗特性都油田一旦投入生产,油层压力、温度及其储渗特性都在不断发生变化,这种在不断发生变化,这种变化过程变化过程主要表现在:主要表现在:(1)油层岩石的储、渗空间不断改变;)油层岩石的储、渗空间不断改变;(2)岩石的润湿性不断改变或润湿反转;)岩石的润湿性不断改变或润湿反转;(3)油层的水动力学场(压力、地应力、天然驱动能)油层的水
2、动力学场(压力、地应力、天然驱动能量)、温度场不断破坏和不断重新平衡。量)、温度场不断破坏和不断重新平衡。因此,油田开发生产中油层损害的特点为:因此,油田开发生产中油层损害的特点为:几乎贯穿于油气田开发生产的整个几乎贯穿于油气田开发生产的整个生命期;生命期;几乎贯穿于油气田开发生产的整个生命几乎贯穿于油气田开发生产的整个生命期;期;涉及到油气层的深部而不仅仅局限于近涉及到油气层的深部而不仅仅局限于近井地带,即由点(一口井)到面(整个油气层);井地带,即由点(一口井)到面(整个油气层);井的寿命不等,先期损害程度各异,井的寿命不等,先期损害程度各异,损害类型更为复杂,地面设备多,流程长,工艺措施
3、种类损害类型更为复杂,地面设备多,流程长,工艺措施种类多而复杂,极易造成二次损害;多而复杂,极易造成二次损害;每一个作业环节都是在前面一系列每一个作业环节都是在前面一系列作业的基础上叠加进行的,加之作业频率比钻井、完井次作业的基础上叠加进行的,加之作业频率比钻井、完井次数高,因此,损害的叠加性强。数高,因此,损害的叠加性强。易引起速敏性损害,流体流速是控制微粒在孔隙介质易引起速敏性损害,流体流速是控制微粒在孔隙介质中运动的主要参数,还包括临界压力梯度的确定。中运动的主要参数,还包括临界压力梯度的确定。(1)无机垢)无机垢:钙的硫酸盐(石膏和硬石:钙的硫酸盐(石膏和硬石膏)、钙的碳酸盐(方解石)
4、、钡的硫酸盐(重晶石)、膏)、钙的碳酸盐(方解石)、钡的硫酸盐(重晶石)、锶的硫酸盐(天青石)及钠的氯化物等构成。锶的硫酸盐(天青石)及钠的氯化物等构成。流体向井底流动时流体压力降低流体向井底流动时流体压力降低而引起的,或者是由于注入水与地层流体不配伍,当注入而引起的,或者是由于注入水与地层流体不配伍,当注入水突破时由于注入水与地层水在油井附近充分混合而引起,水突破时由于注入水与地层水在油井附近充分混合而引起,系统压力降低加剧了盐垢的形成。系统压力降低加剧了盐垢的形成。对注水开发油田,如果注入水与地层不配伍,结垢对注水开发油田,如果注入水与地层不配伍,结垢将不仅出现在采油井近井地层。从注水井到
5、见水油井的注将不仅出现在采油井近井地层。从注水井到见水油井的注水地层运移带上,垢的形成与分布状况十分复杂。水地层运移带上,垢的形成与分布状况十分复杂。结垢大多分布在水洗明显层位的大孔隙、微裂缝部结垢大多分布在水洗明显层位的大孔隙、微裂缝部位和孔壁上,以充填、孔壁寄生的晶簇、晶芽与粘土矿物位和孔壁上,以充填、孔壁寄生的晶簇、晶芽与粘土矿物伴生的团块形式存在。伴生的团块形式存在。(2)有机垢)有机垢石蜡、沥青质。石蜡、沥青质。原油含蜡量高的是生产稀油的井、出砂井或见水油原油含蜡量高的是生产稀油的井、出砂井或见水油井,随温度降低,石蜡的溶解度下降,析蜡愈多。井,随温度降低,石蜡的溶解度下降,析蜡愈多
6、。如果原油中的轻质馏分愈多,则蜡的结晶温度就愈如果原油中的轻质馏分愈多,则蜡的结晶温度就愈低,就愈不易析蜡。低,就愈不易析蜡。沥青质沉积后很难解除,一般酸化无效果,而且会沥青质沉积后很难解除,一般酸化无效果,而且会加剧沥青质沉积。加剧沥青质沉积。CO2混相驱、酸化解堵、注入不适宜的有机化合物混相驱、酸化解堵、注入不适宜的有机化合物如乙醇等都将引起严重的沥青质沉积,堵塞近井地层。如乙醇等都将引起严重的沥青质沉积,堵塞近井地层。当原油脱气很少,气泡之间并未连通为连续相之前,当原油脱气很少,气泡之间并未连通为连续相之前,孔喉处气泡很容易孔喉处气泡很容易“气锁气锁”,只不过随流体压力降低,气,只不过随
7、流体压力降低,气体析出量增多,其体积膨胀,气体容易成为连续相,这种体析出量增多,其体积膨胀,气体容易成为连续相,这种暂时暂时“气锁气锁”损害逐渐自动解除。损害逐渐自动解除。地层出砂同时伴随着地层孔隙不同程度的堵塞。地层出砂同时伴随着地层孔隙不同程度的堵塞。采油过程中油井出砂的因素一般可归纳为:采油过程中油井出砂的因素一般可归纳为:(1)流体向井眼流动)流体向井眼流动采油速度与砂岩的胶结程度是决定产砂量大小的关键采油速度与砂岩的胶结程度是决定产砂量大小的关键参数。参数。(2)地质因素)地质因素出砂在第三纪砂岩油藏中最为普遍。年代短,埋深浅,出砂在第三纪砂岩油藏中最为普遍。年代短,埋深浅,胶结强度
8、中等偏低。胶结强度中等偏低。(3)生产速度)生产速度 使骨架砂变为自由砂移动的速度称为使骨架砂变为自由砂移动的速度称为临界生产速度临界生产速度,常低于经济生产速度。充填于孔道中未胶结砂粒发生移动常低于经济生产速度。充填于孔道中未胶结砂粒发生移动的生产速度对应于速敏评价中的的生产速度对应于速敏评价中的临界流速临界流速。(4)胶结方式)胶结方式以硅质胶结的强度最大,碳酸盐胶结次之,粘土胶结以硅质胶结的强度最大,碳酸盐胶结次之,粘土胶结最差。最差。易出砂的砂岩油层主要以接触胶结为主,其胶结物少,易出砂的砂岩油层主要以接触胶结为主,其胶结物少,而且其中含有粘土胶结物。而且其中含有粘土胶结物。(5)多相
9、流动)多相流动液体渗流而产生的拖曳力是油井出砂的主要因素。在液体渗流而产生的拖曳力是油井出砂的主要因素。在其它条件相同时,生产压差越高,流体粘度越大,越容易其它条件相同时,生产压差越高,流体粘度越大,越容易出砂;在同样的生产压差下,地层是否容易出砂还取决于出砂;在同样的生产压差下,地层是否容易出砂还取决于建立生产压差的方式,缓慢的方式建立将不容易出砂。建立生产压差的方式,缓慢的方式建立将不容易出砂。采油生产中油层损害最主要的根源一是采油生产中油层损害最主要的根源一是生产压差过高生产压差过高,二是二是采油过程中原油流向井底时状态参数即压力、温度自采油过程中原油流向井底时状态参数即压力、温度自然下
10、降然下降。要达到既要保护油层又不影响原油生产计划的目的必要达到既要保护油层又不影响原油生产计划的目的必须做到两点:一是须做到两点:一是尽可能维护较高的地层压力尽可能维护较高的地层压力;二是;二是具有具有预测油层是否结垢、出砂的能力预测油层是否结垢、出砂的能力。在出现油层损害前采取。在出现油层损害前采取必要的预防措施,以正确选择完井方法,优化油井工作制必要的预防措施,以正确选择完井方法,优化油井工作制度,达到经济效益最优的目标度,达到经济效益最优的目标 在保证油井不出砂(或很少)、不结垢堵塞的前提下,在保证油井不出砂(或很少)、不结垢堵塞的前提下,根据油气层的储量大小,集中程度、地层能量,压力高
11、低、根据油气层的储量大小,集中程度、地层能量,压力高低、渗透性、孔隙度、疏松程度、流体粘度、含气区与含水区渗透性、孔隙度、疏松程度、流体粘度、含气区与含水区的范围,以及生产井的垂向、水平向距离,通过试井和试的范围,以及生产井的垂向、水平向距离,通过试井和试采及数模方案对比,优化得出采油工作制度。然后作为室采及数模方案对比,优化得出采油工作制度。然后作为室内或室外矿场评价,最终确定应采用的工作制度。内或室外矿场评价,最终确定应采用的工作制度。优点优点:可延缓或减少原油中的溶解气的逸出;对结垢、:可延缓或减少原油中的溶解气的逸出;对结垢、析蜡有抑制作用;减轻出砂趋势。析蜡有抑制作用;减轻出砂趋势。
12、(1)防砂(机械防砂、化学防砂)防砂(机械防砂、化学防砂)采用机械隔挡装置阻止砂粒进入井内,主要采用机械隔挡装置阻止砂粒进入井内,主要有砾石充填、衬管、筛管防砂方法。有砾石充填、衬管、筛管防砂方法。包括人工胶结砂层和人工井壁防砂方法。包括人工胶结砂层和人工井壁防砂方法。(2)防无机垢防无机垢近井地层无机垢的防治一般采用挤注化学抑制剂的方近井地层无机垢的防治一般采用挤注化学抑制剂的方法,对已发生结垢堵塞的情况还必须注清垢剂解除堵塞。法,对已发生结垢堵塞的情况还必须注清垢剂解除堵塞。(3)防有机垢防有机垢防止有机垢在地层孔隙的堆积,关键在于维持较高防止有机垢在地层孔隙的堆积,关键在于维持较高的地层
13、压力和温度;的地层压力和温度;防止有机垢在井筒或管线设备的沉积一般有油管内防止有机垢在井筒或管线设备的沉积一般有油管内衬(如玻璃衬里)和涂料油管,也可在油流中加入防蜡抑衬(如玻璃衬里)和涂料油管,也可在油流中加入防蜡抑制剂。制剂。(4)清蜡方法)清蜡方法 有机械清蜡和热力清蜡有机械清蜡和热力清蜡(包括热洗、热油循环、电热清包括热洗、热油循环、电热清蜡、热化学清蜡蜡、热化学清蜡)或用热酸处理;用于地层内的清蜡方法有或用热酸处理;用于地层内的清蜡方法有化学清蜡或热酸处理法。化学清蜡或热酸处理法。清除沥青质的沉积一般采用甲苯或甲苯和助溶剂进行清除沥青质的沉积一般采用甲苯或甲苯和助溶剂进行解堵处理。解
14、堵处理。浓缩酸、低伤害浓缩酸技术浓缩酸、低伤害浓缩酸技术水力振荡解堵技术水力振荡解堵技术合成酸酸化技术合成酸酸化技术定向爆破技术定向爆破技术循环脉冲解堵技术循环脉冲解堵技术 根据储层损害的类型和程度来选择根据储层损害的类型和程度来选择根据岩性特征来选择根据岩性特征来选择如对于灰质含量高,泥质含量低的井,可选用浓缩酸解堵。如对于灰质含量高,泥质含量低的井,可选用浓缩酸解堵。根据油气层的类型来选择。根据油气层的类型来选择。胜利油田某采油厂某井为自喷井,开始投产为胜利油田某采油厂某井为自喷井,开始投产为8mm油油嘴,日产嘴,日产30t。后为了增加产量,将油嘴增加为。后为了增加产量,将油嘴增加为12m
15、m、20mm,最后干脆不用油嘴进行放喷,日产高达,最后干脆不用油嘴进行放喷,日产高达200t/d。但。但是好景不长,油井大量出砂,只出气不出油,导致最后停是好景不长,油井大量出砂,只出气不出油,导致最后停产。很明显,这是由于只顾油井产量使生产压差过大,而产。很明显,这是由于只顾油井产量使生产压差过大,而不重视油层保护的恶果。不重视油层保护的恶果。某油田某油田12-4井,原工作制度为冲程井,原工作制度为冲程2.7m,冲次,冲次6次次/min,选用选用56mm泵径,泵挂深度泵径,泵挂深度1200m,动液面,动液面300m。后来为了。后来为了增加产量,放大生产压差,将冲程调为增加产量,放大生产压差,
16、将冲程调为3.0m,冲次增加为,冲次增加为9次次/min,并改用,并改用70mm泵。结果油井日产量不但没有大幅度泵。结果油井日产量不但没有大幅度提高,反而从日产提高,反而从日产25t降为日产降为日产12t,并且油井开始出砂。通,并且油井开始出砂。通过分析发现,由于该井所采油层砂岩胶结疏松,速敏严重。过分析发现,由于该井所采油层砂岩胶结疏松,速敏严重。放大生产压差后,导致近井地带砂粒运移、渗透率降低,放大生产压差后,导致近井地带砂粒运移、渗透率降低,并且油井开始出砂,影响了油井正常生产。并且油井开始出砂,影响了油井正常生产。新王新王33井位于宁夏王家场油田,投产于井位于宁夏王家场油田,投产于19
17、78年年4月。施工前月。施工前平均检泵周期为平均检泵周期为45d。1992年年5月发现泵上结垢厚达月发现泵上结垢厚达10mm,主要,主要垢型为垢型为CaCO3。遂于当月。遂于当月21日作挤注防垢剂处理。日产液量由日作挤注防垢剂处理。日产液量由3.89m3升至升至16.4m3,日产油由,日产油由2.4t上升至上升至8.02t。至。至11月净增油月净增油820t。1、敏感性矿物的含量及产状、敏感性矿物的含量及产状 2、岩石的储渗空间物性、岩石的储渗空间物性1、地层水的性质:、地层水的性质:包括矿化度、阳离子成分、阴离子成包括矿化度、阳离子成分、阴离子成分、水型。分、水型。2、原油性质:、原油性质:
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