水平井开采中后期降黏助排技术研究

尉小明,柳荣伟,赵金姝

(中油辽河油田公司,辽宁 盘锦 124010)

水平井开采中后期降黏助排技术研究

尉小明,柳荣伟,赵金姝

(中油辽河油田公司,辽宁 盘锦 124010)

水平井技术经多轮次吞吐后,剩余原油黏度变高,流体流动性变差,不易于被开采。针对这一问题,依据表面活性剂理论知识、有机合成技术,分析降黏助排技术机理,完成对降黏助排剂配方的优化。通过复配非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、混合型表面活性剂和快速渗透剂等,合成具有耐温、低表面张力和快速渗透等特点的助排剂。实现油水快速混合,充分发挥降黏助排作用,改善油井开发效果。

水平井;超稠油;降黏剂;表面活性剂

前 言

水平井技术是 20世纪 80年代石油界迅速发展并日臻完善的一项综合性配套技术。国内外大量的水平井案例充分证明,水平井技术是石油行业发展过程中的重大突破[1]。近年来,辽河油田新发现的油田规模逐渐缩小,低压、低渗、薄层稠油储量百分比逐年增加。勘探开发难度日益增大,资源接替紧张。推广水平井技术的应用已成为持续有效开发、解决资源矛盾的重要手段[2-4]。

针对曙光油田超稠油油藏的开发,进行系列相关室内实验,优化水平井降黏助排技术。研究表明,降黏助排剂具有优良的耐温和乳化性能,形成泡沫稳定,与破乳剂配伍性良好,满足超稠油热采的开发需要。

1 降黏助排技术作用机理

流过微小孔道的高温流体 (原油)与药剂共同作用,将长期浸泡、覆盖在岩石表面、沉积老化的胶质 +沥青质和半极性成分 (憎水厚膜)等相互缠绕的大分子,迅速剥离出来,使孔道、蒸汽通道和油流通道相对增大,注入压力降低。同时,药剂与油体在流动过程中相互冲击,发生化学反应释放气体,使油层混合流体膨胀,地层压力上升,能量升高。孔道的非均质性和流体剪切作用又加强乳化发生[1]。该技术的主要作用分为以下几个方面。

(1)降低油水界面张力,形成水包油乳状液,改善原油流动性。

(2)改变岩石表面润湿性,提高回采水率。

(3)形成丰富稳定的泡沫,堵塞高渗透率地层。

(4)岩石胶结矿物产生一定的收缩作用,增大储层岩石的渗流孔道,降低渗流阻力。

2 降黏助排剂配方优化及性能评价

依据表面活性剂理论知识和有机合成技术,完成降黏助排剂中间体分子结构设计及其合成,实现降黏助排剂配方优化[5-8]。

2.1 动态管道流动模拟实验

实验岩心渗透率均为 2 048×10-3μm2,长度为 10 cm,直径为 3 cm,注采压差为 2MPa。不同配方降黏助排剂经高温 (300℃,24 h)处理后,与综合含水为 30%的超稠油溶液混合,进行动态管道流动模拟实验。实验测得未加配方的管道流量为0.03 cm3/s,5种配方的流量依次为 1.42、1.35、1.57、1.82、2.14。实验结果显示,在相同压差作用下,降黏助排剂处理后的地层产出液流量大幅增加。配方 5效果尤为明显,确定该配方为降黏助排剂优化配方。

2.2 降黏助排剂质量分数对药剂性能影响

按照文献[9]测定方法,对 30℃不同质量分数的降黏助排剂进行表面张力测定。实验结果如图1所示。降黏助排剂在较低质量分数时即可达到较小表面张力,质量分数为 0.5%时表面张力仅为20.5 mN/m。

图 1 降黏助排剂质量分数与其表面张力试验曲线

2.3 降黏助排剂耐温实验

将降黏助排剂分别置于 240、260、280、300、320℃高温烘箱内,经 24 h恒温热处理后取出,冷却至室温。对比实验前后表面张力变化(表 1)。

表 1 降黏助排剂表面张力测试结果

实验结果表明,经高温处理后降黏剂表面张力明显增大。在 320℃条件下,表面张力仍小于 30 mN/m,满足降黏剂的技术指标要求。

2.4 降黏助排剂降黏率实验

将降黏助排剂分别置于 240、260、280、300、320℃高温烘箱内,经 24 h恒温热处理后取出,冷却至室温。分别测定其对杜 84-馆 H55、杜 84-馆 H51、杜 84-兴 H132-2水平井油样的降黏效果,降黏率测定方法及步骤见文献[10]。实验结果表明,降黏助排剂经高温处理后,油样降黏率均可保持在 95%以上,随温度的升高,降黏率呈下降趋势(表 2)。

表 2 降黏助排剂降黏率室内实验结果

2.5 降黏助排剂发泡性能实验

泡沫的稳定性是指形成泡沫的持久性,泡沫维持的时间越持久,半衰期越长,说明泡沫的稳定性越好。在实验室内,考察了降黏助排剂的发泡体积和半衰期。采用普通自来水和矿化度为 10 000 mg/L的地层水分别进行相应实验。配制质量分数为 0.5%的降黏助排剂水溶液,取 100 mL水溶液于混调器中,以最大的转速转动 30 s后,将泡沫倒入量筒中,通过前后体积对比,测定降黏助排剂的发泡性能。实验测定自来水、地层水的起泡体积分别为 580、530 mL,半衰期分别为 120、98 min,表明该降黏助排剂能够形成稳定泡沫。

2.6 降黏助排剂与联合站破乳剂配伍性实验

优质降黏助排剂除具有良好的破乳降黏能力以外,还要保持破乳后原油乳状液的稳定性和易脱水性,而过于稳定的原油乳状液会给后续脱水带来很大困难[11-12]。将破乳剂、降黏助排剂分别按表4配方进行配置后,与原油进行实验。原油综合含水率为 28%,分别注入不同含量破乳剂和降黏助排 剂,对比不同时刻原油脱水量(表4)。

表 4 降黏助排剂与破乳剂配伍性评价

实验结果表明,该降黏助排剂破乳脱水效果明显,与联合站破乳剂表现出良好的配伍性。

3 结束语

降黏助排剂首先具有优良的耐温和乳化性能,能够满足超稠油热采开发需要;其次,可改变润湿性,有利于油井的后续开发;再次,降黏助排剂配伍性好,不会对后续集输脱水造成影响;最后,降黏助排剂通过泡沫调剖来改善水平段吸汽不均的矛盾。目前,水平井降黏助排技术已完成室内实验部分,正在准备进行现场施工。

[1]柳荣伟 .稠油降黏技术及降黏机理研究进展[J].精细石油化工进展,2008,9(4):20-25,30.

[2]宋迎来,李明辉 .辽河油田地面化学剂应用现状及前景展望[J].油田化学,1995,12(2):185-187.

[3]王惠敏,王积龙 .化学降黏开采技术在小断块稠油油田的应用[J].石油规划设计,1996,7(2):23-25.

[4]尉小明,刘喜林,王卫东,等 .稠油降黏方法概述[J].精细石油化工,2002,19(5):45-48.

[5]尉小明,郑猛,白永林 .稠油掺表面活性剂水溶液降黏机理研究[J].特种油气藏,2004,11(4):93-94.

[6]尉小明,辛达,杭国敏,等 .荧光法测定稠油乳化 HLB值研究[J].精细石油化工,2002,19(6):31-33.

[7]尉小明,王影,王平,等 .辽河油区超稠油低温破乳剂配方研究[J].特种油气藏,2006,13(2):85-86.

[8]方战强,方战胜 .表面活性剂在工业中的应用[J].日用化学品科学,2000,23(1):35-37.

[9]全国危险化学品管理标准化技术委员会 .GB/T22237 -2008表面活性剂——表面张力的测定[S]//中华人民共和国国家标准 .北京:中国标准出版社,2008.

[10]尉小明,平庆东 .辽河油田洼 82块特稠油降黏剂研究[J].精细石油化工进展,2007,8(5):13-15.

[11]赵国玺 .表面活性剂复配原理[J].石油化工,1987, 16(1):45-52.

[12]赵国玺 .表面活性剂物理化学[M].北京:北京大学出版社,1984:412-427.

编辑 周丹妮

TE355.6;TE357.46

A

1006-6535(2010)03-0099-02

20091112;改回日期:20100310

中油辽河油田公司重大科技攻关项目“提高稠油、超稠油蒸汽吞吐效果技术研究与应用”(200903010205)部分内容

尉小明 (1972-),男,高级工程师,2000年博士毕业于浙江大学物理化学专业,现在从事科技项目研究和管理工作。