压裂油井产能恢复新工艺

编译:韩炜黄茗刘云龙冯耀忠韩军

(1.中石化胜利油田分公司临盘采油厂;2.中石化胜利油田分公司纯梁采油厂)

审校:李发荣 (大庆油田工程有限公司)

压裂油井产能恢复新工艺

编译:韩炜1黄茗1刘云龙1冯耀忠2韩军1

(1.中石化胜利油田分公司临盘采油厂;2.中石化胜利油田分公司纯梁采油厂)

审校:李发荣 (大庆油田工程有限公司)

压裂增产处理油井的产能会随时间出现不同程度的下降。从地质-矿场角度分析认为,最主要的原因是由于压裂液分解产物、砂子微粒、黏土和稳定的油水乳化液在裂缝和地层孔隙空间的淤积,导致油井在开采过程中的地层裂缝和表层堵塞。研究和试验表明,压裂井产量明显下降时用溶剂处理最有效,用酸组分处理的效果较差。根据上述研究结果,通过大量的室内研究和矿场试验,成功开发了一种借助于水力冲击抑制-压降作用,将蜡溶剂或酸液挤入地层,清洗地层裂缝和近井地带,并立即排出反应产物的压裂井恢复产能新工艺。

水力压裂 增产 烃溶剂 恢复产能 新工艺

长期的采油工业实践表明,压裂增产处理油井的产能会随时间下降。其有效期在很宽的范围内变化,通常为2个月至5年。有许多人曾详细地研究了导致压裂井产能下降的地质-矿场因素,认为其中最主要的原因是,凝胶 (压裂液)分解产物、砂子微粒、黏土和稳定的油水乳化液在裂缝和地层孔隙空间的淤积,导致油井在开采过程中的地层裂缝和表层堵塞。室内研究和矿场试验表明,压裂井产量明显下降时用溶剂处理最有效,用酸组分处理的效果较差。

1 压裂井恢复产能新工艺

为了对压裂井实施恢复产能新工艺,俄罗斯成功地研制了一种振动喷射清除淤积装置,此装置可以多次抑制-压降水力冲击方式,将化学剂挤入地层近井地带,并可在反应结束时立即将反应产物排出地表。采用该装置进行油井恢复产能处理的工艺实质是,将化学剂注入地层的打开井段后,就可在其中形成瞬间上升和立即下降的压力脉冲,将化学剂挤入地层的水力压裂裂缝和近井地带。这时的实际处理过程是在抑制-压降水力冲击下发生的,压力的变化幅度在2～10 MPa之间。这一不太高的水力冲击幅度,不会导致支撑剂破裂及其在裂缝中的运移,但可有效地破坏淤积并将堵塞物从地层孔隙中排出,提高清洗效果。同时,在无须起下操作和更换油井设备的情况下,就可启动该装置的喷射泵,从地层裂缝和近井地带排出清洗产物和废化学剂。

它的喷射泵的结构,可在产液量为50 m3/d的地层内形成3～9 MPa的压降。采用该种振动喷射清除淤积装置,可在一次起下操作中进行几个周期的注入-排出液流处理。这样就可改换化学剂,如第一周期用烃溶剂,第二周期用酸组分,随后的周期增大化学剂体积等,以处理地层近井地带的更远小层。

该种振动喷射清除淤积装置带有一个淤积收集器,由近井地带排出的污染和淤积颗粒可在其中与液体分离并保留下来,待处理完后再随其举升到地表。对淤积组分的分析研究具有重要的实际意义,因为可根据它来合理选择最有效处理和清洗近井地带的化学剂。对2557井处理后排出物的分析表明,它是密度为1.42 g/L的含有细分散杂质和固相颗粒的黑褐色黏液。该试样的组成如下:

◇矿化度为1.086g/L的地层水:26.87%

◇碱金属钙镁的氯化物、硫酸盐、碳酸盐和碳酸氢盐等可溶盐:1.58%

◇烃类:24.61%

◇固体物质:46.94%

其中烃类含有以下组分:沥青28.85%,焦油17.41%,石蜡2.3%,含轻质馏分的油51.44%。被分离的烃类是原油与胶质-沥青质-石蜡沉积的混合物,含有不能被热二甲苯清洗的胶质类沉积。

对其试样中的固态物质的X射线结构分析和在双筒显微镜下的观测表明,固态物质中有碎屑岩沉积,主要是石英、少量的长石、泥质组分和工艺沉积。试样体积中的矿物颗粒约为70%,工艺沉积为30%。后者为微含铁的细分散颗粒 (六甲铁酸盐型)、饱和的胶质-沥青质-石蜡沉积和少量铁锈。

它与其他油井振动喷射清除淤积处理时取得试样的分析研究结果有某些差异,但都基本表明其地层的淤积物质。它们的最大区别在于,淤积中的工艺沉积的变化范围很大:10%～90%。有时它们是结垢过程的代表产物,类似于井下设备上的沉积:含铁碳酸盐、石膏。在早先曾进行过酸处理的油井中,工艺沉积为酸与金属和岩石的反应产物,即氧化铁和水不溶盐类。其中波夫藿夫斯克油田Б В8层取出的堵塞物含有大量的极易在水中膨胀和不与盐酸反应的黏土杂质。波夫藿夫斯克油田Б В8和捷夫林斯克-鲁斯金斯克油田Б С2+3层的堵塞物是高含不溶于酸的高黏烃类。

表1 新工艺的矿场试验结果

2 压裂井恢复产能新工艺的矿场试验

在2005年3月至12月间,该种压裂井恢复产能新工艺,在捷夫林斯克-鲁斯金斯克和波夫藿夫斯克油田的11口压裂油井上进行了试验,其结果如表1所示。

在对油井进行新工艺处理时,通常只采用溶剂,但有时也将处理分2个周期进行:第一周期采用溶剂,第二周期用酸。2005年,实施的压裂井恢复产能新工艺的成功率为90.9%。处理的11口井中只有1口 (7843井)未见到增油效果,其主要原因是封隔器不密封和喷射泵工作不可靠,未能及时由近井地带排出残酸,导致反应产物沉淀,使油井产能下降。而7882井是因采油带地层压力降低未取得理想的增油效果。在对该井进行处理前未进行地球物理和水动力试井,只是在处理后将振动喷射清除淤积装置的井下压力计起出地表后才发现的。

其余油井实施该工艺都是高效的,其产油量的恢复程度相当于压裂后最高产量的 55.6%～97.3%,平均为70.2%。这时单井的增油量为6.6～19.4 t/d,平均为9.7 t/d。处理井的总增油量为106.8 t/d。至2005年底,累计增油量为12.7× 103t,平均每井次的增油量为1 154 t。在处理的11口井中,目前有9口井依然有效。由此可见,该工艺具有较高的经济效益。

在振动喷射清除淤积工艺中,采用烃溶剂清洗水力压裂裂缝和近井地带最有效。上述2个油田实施该工艺的矿场试验证明,采用该工艺对地层进行水力脉冲抑制-压降处理,无须用酸对低渗透层进行处理,只用烃溶剂就可取得清洗水力压裂裂缝的良好效果。

众所周知,使用酸有副作用,存在废酸排出和因油井快速含水或形成二次沉淀使油井产油量下降的风险。利用该种振动喷射清除淤积装置的水力脉冲处理方式,可不用或少用腐蚀性酸液来清洗油层裂缝和近井地带。该种新工艺只采用烃溶剂、有机酸和以破乳剂及洗油表面活性剂为主的组分,具有良好的发展前景。

3 结论

(1)在上述2个油田采用振动喷射清除淤积新工艺的结果表明,用烃溶剂对地层进行水力冲击抑制-压降处理,可高效清洗水力压裂裂缝和近井地带。利用烃溶剂代替酸,可消除与酸处理有关的副作用。

(2)采用振动喷射清除淤积装置可将近井地带的淤积物取样到地表。取得的淤积试样组分资料可用于优选化学剂,以便进行最有效的裂缝和近井地带处理。

(3)采用新工艺可在一次起下操作中,同时进行不同化学剂的地层注入和返排作业,扩大了处理半径。这不仅能降低劳动强度和处理费用,而且可提高处理效果。

资料来源于俄罗斯《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)