壓裂油井產能恢復新工藝

編譯:韓煒黃茗劉云龍馮耀忠韓軍

(1.中石化勝利油田分公司臨盤采油廠;2.中石化勝利油田分公司純梁采油廠)

審校:李發榮 (大慶油田工程有限公司)

壓裂油井產能恢復新工藝

編譯:韓煒1黃茗1劉云龍1馮耀忠2韓軍1

(1.中石化勝利油田分公司臨盤采油廠;2.中石化勝利油田分公司純梁采油廠)

審校:李發榮 (大慶油田工程有限公司)

壓裂增產處理油井的產能會隨時間出現不同程度的下降。從地質-礦場角度分析認為,最主要的原因是由于壓裂液分解產物、砂子微粒、黏土和穩定的油水乳化液在裂縫和地層孔隙空間的淤積,導致油井在開采過程中的地層裂縫和表層堵塞。研究和試驗表明,壓裂井產量明顯下降時用溶劑處理最有效,用酸組分處理的效果較差。根據上述研究結果,通過大量的室內研究和礦場試驗,成功開發了一種借助于水力沖擊抑制-壓降作用,將蠟溶劑或酸液擠入地層,清洗地層裂縫和近井地帶,并立即排出反應產物的壓裂井恢復產能新工藝。

水力壓裂 增產 烴溶劑 恢復產能 新工藝

長期的采油工業實踐表明,壓裂增產處理油井的產能會隨時間下降。其有效期在很寬的范圍內變化,通常為2個月至5年。有許多人曾詳細地研究了導致壓裂井產能下降的地質-礦場因素,認為其中最主要的原因是,凝膠 (壓裂液)分解產物、砂子微粒、黏土和穩定的油水乳化液在裂縫和地層孔隙空間的淤積,導致油井在開采過程中的地層裂縫和表層堵塞。室內研究和礦場試驗表明,壓裂井產量明顯下降時用溶劑處理最有效,用酸組分處理的效果較差。

1 壓裂井恢復產能新工藝

為了對壓裂井實施恢復產能新工藝,俄羅斯成功地研制了一種振動噴射清除淤積裝置,此裝置可以多次抑制-壓降水力沖擊方式,將化學劑擠入地層近井地帶,并可在反應結束時立即將反應產物排出地表。采用該裝置進行油井恢復產能處理的工藝實質是,將化學劑注入地層的打開井段后,就可在其中形成瞬間上升和立即下降的壓力脈沖,將化學劑擠入地層的水力壓裂裂縫和近井地帶。這時的實際處理過程是在抑制-壓降水力沖擊下發生的,壓力的變化幅度在2～10 MPa之間。這一不太高的水力沖擊幅度,不會導致支撐劑破裂及其在裂縫中的運移,但可有效地破壞淤積并將堵塞物從地層孔隙中排出,提高清洗效果。同時,在無須起下操作和更換油井設備的情況下,就可啟動該裝置的噴射泵,從地層裂縫和近井地帶排出清洗產物和廢化學劑。

它的噴射泵的結構,可在產液量為50 m3/d的地層內形成3～9 MPa的壓降。采用該種振動噴射清除淤積裝置,可在一次起下操作中進行幾個周期的注入-排出液流處理。這樣就可改換化學劑,如第一周期用烴溶劑,第二周期用酸組分,隨后的周期增大化學劑體積等,以處理地層近井地帶的更遠小層。

該種振動噴射清除淤積裝置帶有一個淤積收集器,由近井地帶排出的污染和淤積顆粒可在其中與液體分離并保留下來,待處理完后再隨其舉升到地表。對淤積組分的分析研究具有重要的實際意義,因為可根據它來合理選擇最有效處理和清洗近井地帶的化學劑。對2557井處理后排出物的分析表明,它是密度為1.42 g/L的含有細分散雜質和固相顆粒的黑褐色黏液。該試樣的組成如下:

◇礦化度為1.086g/L的地層水:26.87%

◇堿金屬鈣鎂的氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽和碳酸氫鹽等可溶鹽:1.58%

◇烴類:24.61%

◇固體物質:46.94%

其中烴類含有以下組分:瀝青28.85%,焦油17.41%,石蠟2.3%,含輕質餾分的油51.44%。被分離的烴類是原油與膠質-瀝青質-石蠟沉積的混合物,含有不能被熱二甲苯清洗的膠質類沉積。

對其試樣中的固態物質的X射線結構分析和在雙筒顯微鏡下的觀測表明,固態物質中有碎屑巖沉積,主要是石英、少量的長石、泥質組分和工藝沉積。試樣體積中的礦物顆粒約為70%,工藝沉積為30%。后者為微含鐵的細分散顆粒 (六甲鐵酸鹽型)、飽和的膠質-瀝青質-石蠟沉積和少量鐵銹。

它與其他油井振動噴射清除淤積處理時取得試樣的分析研究結果有某些差異,但都基本表明其地層的淤積物質。它們的最大區別在于,淤積中的工藝沉積的變化范圍很大:10%～90%。有時它們是結垢過程的代表產物,類似于井下設備上的沉積:含鐵碳酸鹽、石膏。在早先曾進行過酸處理的油井中,工藝沉積為酸與金屬和巖石的反應產物,即氧化鐵和水不溶鹽類。其中波夫藿夫斯克油田Б В8層取出的堵塞物含有大量的極易在水中膨脹和不與鹽酸反應的黏土雜質。波夫藿夫斯克油田Б В8和捷夫林斯克-魯斯金斯克油田Б С2+3層的堵塞物是高含不溶于酸的高黏烴類。

表1 新工藝的礦場試驗結果

2 壓裂井恢復產能新工藝的礦場試驗

在2005年3月至12月間,該種壓裂井恢復產能新工藝,在捷夫林斯克-魯斯金斯克和波夫藿夫斯克油田的11口壓裂油井上進行了試驗,其結果如表1所示。

在對油井進行新工藝處理時,通常只采用溶劑,但有時也將處理分2個周期進行:第一周期采用溶劑,第二周期用酸。2005年,實施的壓裂井恢復產能新工藝的成功率為90.9%。處理的11口井中只有1口 (7843井)未見到增油效果,其主要原因是封隔器不密封和噴射泵工作不可靠,未能及時由近井地帶排出殘酸,導致反應產物沉淀,使油井產能下降。而7882井是因采油帶地層壓力降低未取得理想的增油效果。在對該井進行處理前未進行地球物理和水動力試井,只是在處理后將振動噴射清除淤積裝置的井下壓力計起出地表后才發現的。

其余油井實施該工藝都是高效的,其產油量的恢復程度相當于壓裂后最高產量的 55.6%～97.3%,平均為70.2%。這時單井的增油量為6.6～19.4 t/d,平均為9.7 t/d。處理井的總增油量為106.8 t/d。至2005年底,累計增油量為12.7× 103t,平均每井次的增油量為1 154 t。在處理的11口井中,目前有9口井依然有效。由此可見,該工藝具有較高的經濟效益。

在振動噴射清除淤積工藝中,采用烴溶劑清洗水力壓裂裂縫和近井地帶最有效。上述2個油田實施該工藝的礦場試驗證明,采用該工藝對地層進行水力脈沖抑制-壓降處理,無須用酸對低滲透層進行處理,只用烴溶劑就可取得清洗水力壓裂裂縫的良好效果。

眾所周知,使用酸有副作用,存在廢酸排出和因油井快速含水或形成二次沉淀使油井產油量下降的風險。利用該種振動噴射清除淤積裝置的水力脈沖處理方式,可不用或少用腐蝕性酸液來清洗油層裂縫和近井地帶。該種新工藝只采用烴溶劑、有機酸和以破乳劑及洗油表面活性劑為主的組分,具有良好的發展前景。

3 結論

(1)在上述2個油田采用振動噴射清除淤積新工藝的結果表明,用烴溶劑對地層進行水力沖擊抑制-壓降處理,可高效清洗水力壓裂裂縫和近井地帶。利用烴溶劑代替酸,可消除與酸處理有關的副作用。

(2)采用振動噴射清除淤積裝置可將近井地帶的淤積物取樣到地表。取得的淤積試樣組分資料可用于優選化學劑,以便進行最有效的裂縫和近井地帶處理。

(3)采用新工藝可在一次起下操作中,同時進行不同化學劑的地層注入和返排作業,擴大了處理半徑。這不僅能降低勞動強度和處理費用,而且可提高處理效果。

資料來源于俄羅斯《Н е ф т я н о еХ о з я й с т в о》2007年3月

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.9.007

2009-04-26)