氮气泡沫酸化技术工艺

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因为氮气具有安全、易压缩弹性能量高、来源广泛、直接从空气中分离、 经济等特性。 5) 携带能力强 泡沫在返排时可将释放出的微粒和不溶物携带进井筒排出,这在处理低压 油藏时尤为重要。另外粘性泡沫可以将充填的砾石带进孔眼周围溶蚀成的 孔穴中,保持射孔通道的高渗透和砾石充填。
2. 泡沫分流的特点(续)
3)为保持最初的生产(或注入)能力,必须清除主要的伤害,那么处理液就 必须注入渗透性最低和伤害最重的地带。
(二)酸液分流工艺(续)
1、为什么要分流? (续)
4)如表所示的三层油藏,设每层需处理液150gal/ft,当液体按需分流进 每一层,完全解除伤害需15000gal;如不进行分流,需39500 gal,但 是由于高渗透层(500md)的伤害清除较快,使得处理结果更为不利。
率变化大的地层;应用简单;助排;能够帮助运移砾石进入 孔眼通道等。
2. 泡沫分流的特点(续)
1)与化学剂相比的优点 无颗粒大小选择不当、无堵死地层、无二次污染等问题,用量多少随时
可调节,不存在暂堵剂不够或浪费暂堵剂现象,还可以实现连续分流。
2) 泡沫干度随压力温度变化
泡沫干度随压力温度变化,当泡沫离开井眼后,干度上升。这种特性在
油溶性树脂对地层的二次伤害在酸处理的任何阶段都可能发生!!


一、影响酸化效果的主要工艺因素
二、(氮气)泡沫酸化工艺原理及应用
1、泡沫分流技术的发展
泡沫由于在多方面的优越性能,广泛应用于石油工程,如驱油、 堵水、压裂、酸化、酸压、钻井、固井、完井等。
1969年,Smith等泡沫分流实验发现99%的流体分流到低渗透率岩芯中。 1986年,Burman和Hall泡沫分流实验结果表明分流效率随着渗透率的上升而 上升,随着泡沫干度的上升而下降,并表明泡沫是一种无伤害的分流剂。 1990 年,kennedy 等人用水层分流剂和泡沫处理油水接触的含水井分流非常
酸化无效甚至加深伤害。目前这些技术,大多成熟应用。
2、选择了合适的用酸体系及用量,如何将酸液有效地布置在应该酸化 层位,如何及时快速地将残酸返排出来以防止酸化后二次沉淀,这
是酸化成功的关键。
(二)酸液分流工艺
1、为什么要分流?
1) 处理液进入地层的自然趋势遵循最小阻力原理,即选择渗透率最高、伤害 最小因而阻力也最小的地层渗入。 2)如果酸化层段是纵向上注入能力相差悬殊的多层油藏,或者由于原油藏中 的渗透率梯度以及射孔伤害而引起的垂向不均质性,如不进行液体分流处 理,那么处理液将进入渗透率高、伤害最小的地层,低渗透、高伤害的地 层将得不到足够的处理液而导致措施失败。(同样:为何注水井要调剖?)
特点。


一、影响酸化效果的主要工艺因素
二、(氮气)泡沫酸化工艺原理及应用
酸化是通过酸溶解地层矿物和外来堵塞物,沟通和扩大渗流通道,解除近
井带在钻完井、生产及修井等过程中造成的地层损害,改善或恢复油井产 能,因此是针对油层污染的增产措施,无污染的井,增产效果甚微。
成功的酸化工艺取决于:酸化适当的层位及溶蚀量、有效的穿透半径(堵
(二)酸液分流工艺(续)
1、为什么要分流? (续)
5)海上油田纵向非均质性严重,且大段笼统防砂,各小层产出及吸入能 力差异很大。在同一生产压差下,很多小层、污染严重层难以动用, 这应是酸化解放、挖潜的层位。
6)许多在生产油田压降很大(尤其是连通性及渗透性好的层位),致 使近井地带压降更加严重,是处理液优先进入的区域。
主要缺点是不确定分流、无力通过细目砾石、受温度限制、化学不配伍及潜在
二次伤害等。 1)不确定分流 这是是砂岩酸化连续分流的主要限制。固体覆盖在岩石表面降低渗透率, 引起高的注酸压力,而可能不能将酸液转向低渗层。通常的办法是降低排
量,否则只需少量的分流剂就可以“关闭”地层。在高渗层(如漏失层)
却不受细粒分流剂的影响(不能形成滤饼),因而分流是无效的。 分流剂由于在酸液中不能分散,只能在含水液段塞式注入,因此不能实现 连续分流。由于用量不好确定,在实际酸化中易造成量不够或浪费。
些机械分流技术中也联合使用暂堵剂分流。其实质是将溶有暂堵剂的液体 注入地层,在高渗层形成固体颗粒滤饼,从而使液体转向低渗层。

桥堵剂和堵塞剂如石英砂、盐岩、苯甲酸、油溶性树脂、荼片及温控的石 蜡-聚合物小球 ,由10-20目(2mm)至100目(150μm)的大颗粒组成,
用于裂缝性碳酸盐岩地。由于生成滤饼的渗透率高,因而分流效果有限。
处理具有不同压力区域的层段时非常有用。在低压区,泡沫干度升高, 提高分流的有效性。 3) 不同的流动特性 泡沫可以显示作为渗透率函数的不同的流动特性,渗透率越大、孔道越
大,泡沫阻力越大。
2. 泡沫分流的特点(续)
4) 泡沫易于产生
产生泡沫的气体可以是氮气、二氧化碳、石油气和空气。推荐使用氮气,
(二)酸液分流工艺(续)
3、化学分流剂的缺点(续)
4)油溶性树脂与互溶剂不配伍 酸化中互溶剂的使用有很多优点,可使地层被缓蚀剂接触之前保持水湿, 可以减少乳化的机会。但实验测试表明,被互溶剂接触的油溶性树脂将形
成聚集状态很难去除。
5)二次地层伤害 假设分流剂完全堵塞地层的某一部分,如果靠产出液去除,则在某个合理 的时间范围内,分流剂不会显著溶解。
6)泡沫分流的缺点 由于泡沫的水静压头低,将增加酸化地面泵注压力。

产生泡沫需要气体增压设备,在以往的泡沫酸化中,压风机占用的空间
较大,且泡沫密度不好控制。但随着气体增压设备的小型化,用前述的 氮气泡沫机组,自动控制泡沫液密度,故此缺点已变得不再重要。
3. 泡沫酸化的原理(续)
泡沫酸用酸与通常使用的酸液体系相同,其核心不在 于酸液体系本身,而在于泡沫与酸液的联合使用所起到的 酸液分流效果,如前述泡沫分流的优点。
2-1-S 2-2-S 2-3-S 2-4-S 2-P1-S 2-P4-S 2-P5-S
84/11 87/08 90/05 93/01 日期 95/10 98/07 01/04 04/01
2
0 Mar-97
Jul-98
Dec-99
Apr-01
Sep-02
Jan-04
0 1997年3月
1998年7月
1999年12月 时间
7)海上大段防砂井笼统注酸,如果不采用有效的分流工艺,酸化后不但 不能解放污染层、低渗层,反而加剧层间矛盾,导致含水加速、出砂。
一个典型海上油田的H~K关系图
JZ9-3油田地层静压变化图
18 17 16 15
压力(MPa)
14 13 12 11 10 9 8 Oct-99 May-00 Nov-00 Jun-01 Dec-01 Jul-02 Jan-03 Aug-03 Mar-04 时间
从氮气泡沫压水锥的介绍中知道:泡沫不改变水的相对渗透率(Krw)和饱 和度(Sw)的关系,但是泡沫“锁住”气体的移动,强迫气体聚积,驱出水 ,降低Krw(Sw)。因此在泡沫较多的高渗层,后续酸液的进入变得困难。 此特点非常有利于高含水井段酸化:泡沫堵住了高含水层,解放含油层。 此外,由于泡沫在油湿介质中不稳定,因而不会在油层中产生气阻效应或 很小,此特点让酸液进入油层容易(进入水层困难)。
中海石油有限公司采油工艺培训交流会
氮气泡沫酸化技术工艺
中海油田服务股份有限公司
(2004年9月)
90年代后期以来,海洋仅在渤海生产油田平均每年酸化作业20井次以上(其中2002 年酸化作业达76井次、累积增油20余万方),为产量的维持做出了重要贡献。
酸化显著的增产效果主要归因于:
1、解除了主力油层在钻完井过程中的伤害; 2、投产初期主力油层具有旺盛的产能。
塞)、有效防止二次污染, 因此要选择合适的酸液体系、用酸浓度及酸量、
有效的分流、及时彻底的返排。
(一)酸液体系及关键因素
1、针对不同的地层矿物类型、岩性、堵塞类型,发展了不同的用酸体 系,如盐酸体系、土酸体系、氟硼酸体系、磷酸体系等,其酸液用 量根据解堵半径及岩石溶解量等确定,用酸体系及用量不当,会使
处理的盐岩所代替;
化学分流技术上的一个重要进步是完全溶解物质的应用,如石蜡-聚合
物混合物和烃树脂用于生产井或盐岩和苯甲酸用于注水井。
(二)酸液分流工艺(续)
2、分流工艺的发展、实质及特点(续)
II.机械分流技术工艺
1)1950年研制的液压膨胀性封隔器的使用使分流技术得到了改进,显然这是
一种控制酸液分布的极好的方法,但是费钱费时。 2)1965年研制的压裂档圈,为多层油(气)藏提供了更经济的完井技术。这种 技术仅限于套管中使用并且要求在下套管时准确置放档圈。 3)1956年提出在处理液中添加堵球,封堵吸入量大的孔眼,虽然广泛应用,
但大量事实说明普通堵球分流经常失败,必须有足够排量维持液体通过孔
眼的压差才能保持球的坐封,其有效性也受孔眼圆度和光滑度的限制。
显然,考虑到海上油田的完井方式、作业时间及经济性, 上述分流技术的应用受到限制。
(二)酸液分流工艺(续)
2、分流工艺的发展、实质及特点(续)
III.化学分流技术工艺

化学分流剂分流因其使用简单方便而比机械分流得到更广泛的使用,在一
压降幅度达3-6MPa
歧口18-1油田压力降曲线
35 30 25
地层静压(MPa)
地层静压(MPa)
歧口17-3油田明化镇组压降曲线
20 18 16
压力(MPa)
渤中34-2油田北中块EsⅡ油组压力曲线
40 35 30 25 20 15 10 5 0 82/02
14 12 10 8 6 4
20 15 10 5
有效,处理后平均日产油指数为700(307%)。
由于泡沫无伤害、分流效果好、经济且风险小等优点,近年来广泛 用于油气井的增产处理。
2. 泡沫分流的特点
泡沫的许多性质与乳状液相似,但没有乳状液的缺点 (如很难清除)。泡沫可以象液体一样流动,也可象固体一
样保持不动。其主要优点包括:可应用于压力、温度、渗透
(二)酸液分流工艺(续)
3、化学分流剂的缺点(续)
2)颗粒大小的限制 砾石充填井中,分流剂颗粒须小到能够通过砾石、大到能在地层表面架 桥。除非严格分选(生产工艺限制),否则难以通过40/60目的砾石,更
不能通过50/70目的砾石,导致滤饼不能在井筒岩石表面、孔眼内形成,
这严重影响了分流效果。 3)温度的限制 目前在HF酸化中所用的化学分流剂温度不能超过120 C。细粒的岩盐,是 唯一可在120C以上应用的分流剂,但它与HF的残酸不相溶。
3. 泡沫酸化的原理(续)
1)利用泡沫通过岩石的阻力效应实现分流
泡沫液通过储集层孔喉时产生阻力效应,称“贾敏效应”或叫做 “气阻效应”。 泡沫液优先进入并堵塞流动阻力小的高渗层,迫使后续液体改道 进入流动阻力大的污染层/低渗层。Fra Baidu bibliotek
渗透率越大 阻力越大
3. 泡沫酸化的原理(续)
2)泡沫降低水的相对渗透率
2001年4月
2002年9月
2004年1月
时间
(二)酸液分流工艺(续)
2、分流工艺的发展、实质及特点
I. 早期的化学暂堵技术工艺
20世纪30年代中后期,使用钙皂的皂溶液,氯化钙溶液,油乳状液等,
进行了化学剂分流的尝试;
20世纪50年代,试用了萘、牡蛎壳、石灰岩、硼砂、硬沥青、珍珠岩、
多聚早醛等做为化学分流剂,后来逐渐为在酸中部分可溶、价廉且易
因此,由于各种因素引起的垂向非均质性严重的多层或厚层油藏中,必
须进行处理液的合理分流。早在1932年开始用盐酸处理油井时,就出现 了将液体置放到低渗透带的问题 。
层 1 2 3
渗透率 净厚度 (md) (ft) 表皮效应 50 50 10 500 10 5 100 40 10
考虑分流的原则 具有不同渗透率的多层油(气)藏; 具有不同地层压差的多层油(气)藏; 含有不同压缩性流体的多层油(气)藏; 具有天然裂缝的多层油(气)藏; 以上各因素的组合。
所以,可以预期,目前的酸化措施可以继续在新投产油田发挥作用。
但在老油田,现有的酸化工艺已出现重复酸化效果差、措施后含水上升快、出砂、 可选酸化井数减少、有效期短、增产效果有限等特点。 如何使酸化在新老油田继续并更好地发挥作用——采用新的酸化工艺:氮气泡沫
酸化,具有用酸量少、有效分流、快速返排、(泡沫)对地层无伤害、选堵水层等

基岩暂堵剂如水溶性苯甲酸(注水井)、油溶性树脂(生产井),颗粒尺 寸远小于100微米,其主要优点是容易使用、适用性广(如射孔、裸眼、 砾石充填及裂缝地层等),在渤海油田的酸化中也广泛使用。
(二)酸液分流工艺(续)
3、化学分流剂的缺点
化学分流剂(油溶性树脂)是应用最广泛但又最难正确使用的分流剂,其
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