气动力乳化助排油层处理技术研究与应用.pdf

第 4 4卷 第 1期 2 0 1 5 年 1月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V 0 ] ．4 4． N 0 ． 1 J a n u a r y，2 01 5 气动力乳化助排油层处理技术研究与应用 匡 旭 光 中油辽河油 田公司， 辽宁 盘锦 1 2 4 1 0 9 摘 要随着曙光油田稠油开发的不断深入，大部分油井已进入吞吐开发中后期，流动性差 、动用不均、 低产低能等矛盾日益突出，单一技术的局限性 日趋明显 ，已无法满足稠油中后期高效开发的需要。针对上述问 题，结合稠油油藏不同区块油品性质及储层特性，从提高驱油效率、乳化降粘、降低界面张力等角度优选助排 剂和乳化剂，通过筛选复配乳化助排配方体系，确定现场施工工艺及施工参数，形成一种新型的气动力乳化助 排油层处理技术。通过室内实验及现场应用结果表明，该技术实现了降粘助排、暂堵调剖、气体增能工艺的有 机结合，有效改善了油井生产效果。 关键词汽窜 ；原油粘度；乳化；助排剂 中图分类号T E 3 5 7 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 5o 1 0 0 7 2 0 3 Re s e a r c h a nd Appl i c a t i o n o f Ae r o d yna mi c Emul s i fic a t i o n Cl e a nup Oi l La ye r Pr o c e s s i ng Te c h no l o g y K UANG Xu - gu an g P e t r o C h i n a L i a o h e O i l fi e l d C o mp a n y ， L i a o n i n g P a n j i n 1 2 4 0 1 0 ，C h i n a Ab s t r a c t W I t h t h e d e v e l o p me n t o f h e a v y o i l i n S h u g u a n g o i l fi e l d ． mo s t we l l s h a v e e n t e r e d i n l a t e s t a g e o f h u ff a n d p u ff d e v e l o p me n t ， t h e l i q u i d i t y i s p o o r ； p r o d u c i n g u n e v e n ，l o w p r o d u c t i o n c o n t r a d i c t i o n s h a v e b e c o me i n c r e a s i n g l y p r o mi n e n t ， the l i mi t a t i o n s o f s i n g l e t e c h n o l o g y i s b e c o mi n g mo r e a n d mo r e o b v i o u s ， h a s b e e n u n a b l e t o me e t t h e n e e d s o f h i g h e ffic i e n t d e v e l o p me n t o f h e a v y o i l i n t h e l a t e s t a g e ． Ai me d a t the a b o v e p r o b l e ms ， c o mb i n e d wi t h o i l p r o p e r t i e s a n d r e s e r v o i r c h a r a c t e r i s t i c s i n d i ff e r e n t b l o c k s o f t h e h e a v y o i l r e s e rv o i r , p r e f e r r e d c l e a n u p a d d i t i v e a n d e mu l s i fie r f o r i mp r o v i n g d i s p l a c e me n t e ffic i e n c y ,e mu l s i fi c a t i o n a n d v i s c o s i ty r e d u c t i o n ，r e d u c i n g the i n t e r f a c i a l t e n s i o n we r e d e t e r mi n e d ． T h r o u g h the s c r e e n i n g o f c o mp o u n d e mu l s i o n c l e a n u p f o rm u l a s y s t e ms ， t h e s i t e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y a n d c o n s t r u c t i o n p a r a me t e r s we r e d e t e r mi n e d ； a n a e r o d y n a mi c e mu l s i fic a t i o n c l e a n u p o i l l a y e r p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y wa s f o rm e d ．I n d o o r e x p e r i me n t a n d fie l d a p p l i c a t i o n r e s u l t s s h o w t h at，the t e c h n o l o g y t o r e a l i z e the o r g a n i c c o mb i n a t i o n o f v i s c o s i t y r e d u c i n g c l e a n u p ，t e mp o r a r y p l u g g i n g a n d p r o fi l e c o n t r o l ， g a s e mp o we rm e n t p r o c e s s ， c a n i mp r o v e t h e p r o d u c t i o n e ff e c t o f o i l we l 1 ． Ke y wo r d s S t e a m c h a n n e l i n g ； Vi s c o s i ty o f c r u d e o i l ； E mu l s i o n ； Cl e an u p a g e n t 曙光油田是辽河油 田公司主要原油生产单位之 一 ，构造上位于辽河盆地西部 凹陷西斜坡 中段，目 前已开发的含油层系有馆 陶、兴隆台、大凌河 、莲 花、杜家台、古潜山六套层系，共 4 4 个开发单元， 累积探明含油面积 1 8 5 ． 7 9 k m ， 探明地质储量 4 1 9 7 2 万 t ；动用含油面积 1 4 1 ． 3 8 k m ，动用地质储量 3 6 4 0 9 ． 5 3万 t ；全油 田标定可采储量 8 8 5 4 ． 8 0万 t ，采 收率 2 4 ． 3 ％，是一个涉及稀油 、稠油、超稠油 ，涵 盖近百个小断块的极为复杂的油田，以稠油蒸汽吞 吐开发方式为主 j。 2 0 1 3年稠油总产量 1 4 3 ． 3万 t ， 占全厂产量的 7 1 ． 6 ％，是维持曙光油 田产量稳定的 主导力量。 目前 ，曙光油 田稠油井大部分已经人高轮次吞 吐阶段 ，油井吞吐效果逐渐变差。超稠油因原油粘 度高 、流动阻力大 ，且多轮次吞吐后 ，原油粘度呈 现增高趋势，增加了渗流阻力，导致油井产量低， 回采水率低，地层存水多。同时，随着油井吞吐周 期的增加 ，汽窜现象较为频繁 ，由于汽窜会导致注 汽井能量外溢 ， 蒸汽热利用率降低 ， 生产时率下降， 影响产量 ，严重受窜井甚至发生套坏 ，造成油井报 废。汽窜干扰已制约油藏开发效果提高的主要矛盾 之一。另外，随着采出程度的不断提高，地层压力 急剧下降，注入蒸汽加热范围有限，导致远离井筒 的油层得不到有效开发 ， 而近井地带油层过度开发 ， 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 7 - 0 9 作者简介 匡旭光 1 9 8 9 一 ，男，辽宁盘锦人 ，助理工程师，2 0 1 0年毕业于东北石油大学石油工程专业， 从事油田采油工艺技术工作。E - m a i l k u a n g x u g u a n g 0 5 2 2 1 6 3 ． c o n l 。 第 4 4卷第 1期 匡旭光气动力乳化助排油层处理技术研究与应用 7 3 地层亏空严重， 导致油井开发效果变差[ 。 针对稠油开发中后期存在的流动性差 、动用不 均、低产低能等问题 ，开展气动力乳化助排油层处 理技术研究 。在室内研究 的基础上 ，开展 了现场试 验 ，改善稠油开发效果找到一条新的有效途径 。 1 技术原理 气动力乳 化助排油层处理技术在注蒸 汽之前 将氮气和乳化助排剂同时注入井 内，乳化助排剂 中 的聚合物 、表面活性剂与氮气能够形成大量稳定 的 泡沫屏障，泡沫优先进入渗流阻力小的高渗透层， 在贾敏效应作用下，高渗透层的渗流阻力增加，迫 使后续的流体更多的进入中低渗透层 ，从而达到提 高注入蒸汽的波及体积 ，改善油层动用程度 。泡沫 在地层流动中，可有效封堵蒸汽的窜流通道 ，增加 蒸汽流动阻力 ，减缓汽窜 ，起到调剖、补充地层能 量的作用【 3 ] 。另外，乳化助排剂具有表面活性剂的 乳化和降低界面张力的作用，降低油岩界面张力， 剥离油膜， 有效地提高了驱油效率 。 该技术实现了降 粘助排 、暂堵调剖、气体增能工艺 的有机结合 ，有 效改善了油井生产效果 。 2 配方筛选及性能评价 2 ． 1 药剂配方研究与筛选 结合 曙光油 田稠油油藏不 同区块油品性质及 储层特性，从提高驱油效率、乳化降粘、降低界面 张力等角度优选助排剂和乳化剂 ，在此基础上复配 形成乳化助排体系。通过与氮气结合形成泡沫 ，利 用泡沫的贾敏效应 ，封堵高渗透层 ，达到油层均匀 处理的 目的。 配伍性研究 各工作液之间的配伍性研究；工 作液与储层岩性配伍性研究；工作液与储层流体配 伍性研究。 2 ． 2乳化助排剂性能评价 2 ．2 ． 1 表面张力性能测定 将试样按不 同浓度配成水溶液 ，用 J Y w一 2 0 0 A 全 自动表 、界面张力仪测定其表面张力 ，测试结果 显示浓度在 0 ． 3 ％时 ， 表面张力达到 ≤2 9 ． 7 m N ／ m 见 表 1 o 2 ．2 ． 2 界面张力性能测定 将试样按不 同浓度配成水溶液 ，用 J Y w一 2 0 0 A 全 自动表／ 界面张力仪测定其表面张力 ， 测试结果表 明，当复配浓度达到 0 ． 3 ％时 ，界面张力 ≤9 ． 9 mN ／ m 见表 2 。 表 1 试样不同浓度水溶液的表面张力 Tabl e 1 The s pe c i me n s ur f a c e t e ns i o n of aque o us s ol utio n o f d i f f e r e nt c onc e n t r a tio n 表 2 试样不 同浓 度的界面 张力 T a b l e 2 Th e i n t e r f a c i a l t e n s i o n o f s p e c i me n s wi t h d i ffe r e n t c o nc e nt r a tion 2 ． 2 ． 3 耐温性 活性物损失 测定 将试样配成 1 0 ％水溶液 1 0 0 m L 装入陈化釜 中， 拧紧螺帽。 将陈化釜放人电阻炉中， 分别加热到 2 8 0 ℃，耐温 2 4 h ，按 C T M AB标准溶液的标定。实验 结果表明， 耐温性 活性物损失 2 8 0℃， 2 4 h ≤8 ． 4 ％ 见表 3 。 表 3 耐温性 活性物损失 测定 Ta bl e 3 Te mper a t ur e de t e r mi na tion 2 ．2 ．4 发泡体积性能测定 将试样配成不同浓度的溶液 2 0 0 m L置于吴茵 混调器中，用 7 5 m A电流，高速档、贝 4 定 1 m i n ，将 泡沫倒入 1 0 0 0mL量筒中，读取泡沫体积。将测试 绘制成 曲线 ， 浓度在 1 ％水溶液发泡体积 ≥9 4 0 mL 。 室内实验表明其具有良 好的发泡性能 见表 4 。 7 4 当 代 化 工 2 0 1 5 年 1月 表 4 发泡体积性能测定 Ta b l e 4 De t e r mi n a ti o n o f f o a mi n g v o l u me p e r f o r ma n c e 2 ． 2 ． 5 抗盐性能测定 将试样配成 1 ％浓度的溶液 2 0 0 m L ，置于吴茵 混调器中高速档搅拌，读取泡沫体积， 算出发泡体 积变化率。 实验结果表明， 抗盐性 1 ％N a C 1 溶液 ， 发泡体积变化率 ≤1 7 ％ 见表 5 。 表 5 抗盐性能测定 Ta b l e 5 De t e r mi n a tio n o f a n t i s a l t p e r f o r ma n c e 2 ． 2 ． 6 配伍性测定 按油 田用化学 品与原油脱水配伍性技术 评价 方法 Q ／ S Y L H 0 1 5 4 --2 0 0 4和原油破乳剂技术评 价方法 Q ／ S YL H0 1 6 5 --2 0 0 4规定 见表 6 o 实验结论油水界面清晰，污水颜色均达到清 或乳白色； 脱水量百分差值在 1 0 ％以内；拐点处脱 水量差值在 4 m L以内；净化油含水与空 白相比较 小于 1 ％。从以上四点看出 ，样 品对破乳剂无影响， 破乳剂配伍性 良好 见表 7 。 3 现场应用效果 气动力乳化助排油层处理技术现场实施 6井 次 ，措施增油 3 8 8 7 t ，平均单井增油 6 4 7 ． 8t ，有效 解决 了稠油开发 中后期存在的流动性差 、 动用不均 、 低产低能等问题，改善了油井吞吐效果 ，取得了良 好的经济效益和社会效益 ，具有广阔的应用前景。 表 6 脱水量相对百分差值实验数据表 Tab l e 6 W at e r r e mo va l r e l ative pe r c e nt di f f er e nc e e x p e r i me n t a l d a t a 表 7 破乳剂实验数 据表 T a b l e 7 De m u l s i fie r e x p e r i me n t a l d a t a 3 ． 1 措施后周期产油、油汽比显著提高 实施该项技术后 ，油井生产情况得到较大改 善 ，统计 6口井 ，平均周期产油 由上周期的 7 2 0 t 上升到 9 2 5 t ，单井周期对 比增油 2 0 5 t ，油汽比由 0 ．3 8 提高到 0 ．4 5 ，措施增产效果明显。 3 ． 2 措施后周期回采水率得到提高 由周期生产效果看 ，周期 回采水率 由前一周期 的 6 0 ．2 ％ 提高到 7 9 ．5 ％。说明实施点该技术，改变 了油藏润湿性能 ，降低 了油水界面张力 ，提高 了周 期回采水率 。 典型井例 杜 8 1 3 4 4 一 K 4 5 井， 该井位于杜 8 1 3 兴隆台南， 5 0 时原油脱水粘度为 1 2 7 3 0 0 mP a S ， 注汽过程 中与杜 8 1 3 4 4 4 3 井汽窜 ，且油层动用不均。本轮 实施气动力乳化助排措施后，与上周期对比注汽压 力提高了 2 ． 1 MP a ，周期产油增加 5 0 0 t ，减少汽窜 影响产量 8 5 ．2 t ，油汽比提高 0 ．2 ，吞吐效果得到了 明显改善。 下转第8 2页 8 2 当 代 化 工 2 0 1 5年 1月 S h a l e S y mp o s i u m， De a d S e a ， J o r d a n ， Ma y 7 _ 9 ， 2 0 1 2． 1 5 j Wo o d T ， F o r s b e r g C ， Mc k e H a r M． N u c l e a r r e n e w a b l e o i l s h a l e h v b r i d e n e r g y s y s t e m[ c ] ／ ／ 3 2 Tld O i l S h al e S y mp o s i u m． C o l o r a d o S c h o o l o f M i n e s Go l d e n ， C o l o r a d o ， Oc t o b e r 1 5 - 1 7 。 2 01 2 ． [ 6 j L u i k H ， L u i k L ， K r a s u l i n a J ， e t a1． U p g r a d i n g E s t o n i a n s h al e o i l b it u mi n o u s f r a c t i o n s [ C 1／ ／ 3 2 O i l S h ale S y m p o s i u m ． C o l o r a d o S e h o o l o f Mi n e s ， Go l d e n ， C o l o r a d o ， Oc t o b e r 1 5 1 7 ， 2 0 1 2 ． [ 7 j P e o s i x 【 E B ／ O L I ．h tt p ／ ／ e n ． w ik i p e d i a ．o r g ／ w i k i／ P e t ms i x ． Marc h ， 1 6 ， 2 0 1 2 ． 1 8 j H e n d e r s o n I ， B i l y e u J ． P r o g r e s s u p d a t e o n Q E R s t e c h n o l o g y d e m o n s t r a t i o n p l a n t i n A u s tr a l i a[ C] ／／ 3 2 O i l S h a l e S y m p o s i u m ， C o l o r a d o S c h o o l o f Mi n e s ， Go l d e n ， C o l o r a d o ， O c t o b e r 1 5 1 7 ， 2 0 1 2 ． 1 9 J A 1 一 A n b e r Z ． T h e r m o d y n a m i c s a n d k i n e t i c a n a l y s i s o f o i I s h a l e p a r a l y s i s u s i n g i s c o n v e r s i o n a l me t h o d[ c ] ／ ／ 3 2 O i l S h a l e S y m p o s i u m，C o l o r a d o S c h o o l o f Mi n e s ， Go l d e n ， Co l o r a d o ， Oc t o b e r 1 5 1 7 ， 2 0 1 2 ． 上接 第 7 4页 4 认识与结论 结合曙光油田稠油油品和特性 ， 筛选多种表面 活性剂，通过复配乳化助排配方体系，形成一种新 型复合油层处理技术，室内实验及现场试验表明该 技术具有提高驱油效率、乳化降粘、增能等多种功 能 ，推广应用前景广阔【 5 ] 。 1 该技术实现降粘助排、 暂堵调剖、 气体增 能工艺的有机结合，解决了单一技术的局限性，有 效改善了油井生产效果 。 2 采用复合注入方式。 将氮气和助排剂同时 注入油层， 在封堵高渗通道的同时，使更多助排剂 进入低动用层位 ，扩大药剂的有效作用体积 。 参考文献 [ 1 ]陈铁铮． 曙光油田勘探与开发[ M1 ． 辽宁科学技术出版社，2 0 0 9 一 O 1 1 5 9 1 6 n [ 2]许国民． 曙光油田稠油开发技术与实践【 M】 ． 辽宁科学技术} 版社 ， 2 01 0 -1 2 1 4 3 -1 4 4． [ 3 ] 杨红兵．泡沫流体技术在稠油油藏中的应用『 J J l 胜利油 田职工大学 学报，2 0 0 8 ，1 0 ， 2 2 5 5 1 5 3 [ 4] 任芳祥． 稠油开发技术与实践[ M] ． 辽宁科学技术出版社， 2 0 1 1 1 0 5 8 3 ． [ 5 ]韩彬． 辽河油 田齐 4 O块蒸汽驱汽窜特征与控窜对策『 J 1 l大庆石油地 质与开发 ，2 0 1 1 ，3 0 6 1 4 8 1 5 2 ． 上接 第 7 7页 1 分阶段、 采用不同原油投料开车， 先进低 硫原油 ，以催化裂化装置为核心缩短开车时间 ，快 速实现合格产品出厂 ，早见效益。催化干气平衡全 厂燃料气管网 ，减少外购天然气 ，及外供中压蒸汽 平衡系统都能降低全厂开工成本。 2 全厂投料开车分为两个阶段进行 ， 开工周 期不受渣油加氢装置的影响，缩短了开工周期。 3 针对低硫原油开工方案中遇到的硫磺 回收 装置在开工初期负荷低的问题，制定了专项开工方 案，使得酸I生 气体得到了有效处理。 4催化裂化装置能够平衡全厂燃料气系统 ， 节省了开工外购燃料气的费用，开工初期燃料气用 量不大 ，造成部分燃料气方火炬。 参考文献 [ 1 ]蔺爱国． 5 Mt ／ a 加工高硫原油炼油厂开工经验【J J l石油炼制与化工 ， 1 9 9 9 ，3 0 1 1 7 2 2 ． [ 2 ] 陈俊武．催化裂化工艺与工程f M] ．北京中国石化出版社 ，2 0 0 5 4 0 5 ． [ 3 ] G B 1 7 9 3 0 2 0 1 3车用汽油标准[ s 】 ． 2 0 1 3 ． [ 4 ] G B 1 9 1 4 7 2 0 1 3车用柴油标准[ s 1 ． 2 0 1 3 ． [ 5]徐海 ，于道永 ，王宗贤， 等．镍和钒对石油加工过程的影响及对策 l J 1 _炼油设计，2 0 0 0 ，3 0 1 1 1 - 5 ． [ 6] 王强 ，李志军加 工高含硫原油的渣油加氢脱硫一 重油催化裂化组 合工艺运行及其改进fJ ] ．石油炼制与化工，2 0 0 2 ，3 3 8 1 - 6 ． 上接 第 7 9页 声波作用于原油 ，能够降低原油粘度 ，打断 石蜡的长链结构，防止石蜡的析出。目 前油田常 用井下流体动力式声波防蜡器 ，利用原油流过声 波防蜡器的共振腔产生声波来井下防蜡 ，具有安 全可靠成本低，无污染等特点 。 4 结 论 油 田现阶段的清防蜡仍为影 响油 田正常生产 的一个较为突 出的问题 ，通过对油井结蜡的机理 分析及现有防蜡技术研究进展状况 的综述 ，能够 为研制新型高效清防蜡剂提供一定的理论支持， 提高油 田开发效率。 参考文献 [ 1 ] 郑茂俊，严炽培， 马荔．超声波降粘 、防蜡的机理分析『 J J _ 油出 地面工程 1 9 9 6 0 4 2 8 2 9 ． [ 2] B e r g e r E D ， P e r k i n s T K ， S t r i e g l e r J H ． S t u d i e s o f w a x d e p o s i t i o n i n t h e t r a n s Ala s k a p i p e l i n e J ] ． J o u r n a l o f P e t r o le u m T e c h n o l o g y ， 1 9 8 1 ， 3 3 0 6 1 0 7 5 “- 1 0 8 6 ． [ 3 ]武继辉， 孙军， 贺志刚，喻西崇． 油井清 、防蜡技术研究现状I J 1．油 气 田地面工程，2 0 0 4 ， 0 7 1 4 3 2 3 3 ． [4]肖进军 ．油井 结蜡 及 清 防蜡技 术 探讨 【 J I．化学 工程 与 装 备。2 0 1 0 0 7 6 5 “ 6 6 ． [ 5 ] 聂翠平，张家明， 李文彬．油井清防蜡技术及其应用分析l J 1．内 蒙古石油化工 ，2 0 0 8 1 8 6 7 6 8 ． r 6 ]B io r n d al e n N ． I s l a m M R ． T h e e f f e c t o f m i c r o w a v e a n d u l t r a s o n i c i r r a d i a t i o n o n c r u d e o i l d u ri n g p r o d u c t i o n w i t h a h o r i z o n t a l w e l l [J ] ． J o u r n al o f P e t r o l e u m S c i e n c e a n d E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 4 ， 4 3 3 1 3 9 1 5 0 ．