在石油开采过程中,经常采用注水采油来提高采收率,往往为了进一步增加产量,在注入水中添 加表面活性剂或聚合物,进行向油层注入非常规物质开采石油。本文详细阐述了三次采油的机理和目 前有关的现状,分析了聚合物驱油方面的研究,但聚合物通过化学吸附和机械捕集在多孔介质内发生 滞留,造成孔道过流断面减小,液流阻力增加引起注聚井的地层堵塞。评述了目前国内外采用的各种 解堵增注技术。针对大庆油田采油六厂聚驱实验井发现注入压力增加,班层发生堵塞,严重影响了生 产的现象,对该聚驱井的堵塞返排物的固体和悬浮物含量进行分析,同时在室内采用仪器分析和化学 分析方法对返排物进行固相分析及堵塞物胶团结构分布和胶核成分进行分析,并与普通水井水体进行 对比分析研究。结果表明,堵塞物的主要组成成分是聚丙酞胺、硫化物、粘土与机械杂质,胶核成份 主要是硫化物、氧化铁、油和粘土等成分,外面缠绕聚丙酞胺。然后再进一步在地层条件下进行配伍 模拟实验,验证了在地层堵塞物中硫化亚铁和聚丙酞胺起着决定性作用,在地层条件下,才能有悬浮 物或絮状沉淀,即生成堵塞物。分析地层堵塞的因素,用各种氧化剂对其解堵实验,以选择更加合适 的解堵剂,从而提出二氧化氯是最佳的解堵剂,其与盐酸处理结合的新工艺,是行之有效的解堵方法。 关键词:三次采油地层堵塞解堵StudiesonMechanismsoftheBloekingin011ReservoirsbyPolymer FloodingandBloekRemoval Abstraet Duringthe011Produetion,injeetedwater15frequentlyusedtoenhance011reeovery.Inorderto inereasefurthertherateofProduetion,non一eonventionalmaterialsareintrodueedintothe011 reservoirs,suchassurfactantagentorPolymer.Theartieledeseribedindetailthemeehanismand eurrentdeveloPmentofenhaneed011recovery,andanalyZedemPhatieallythestudyonthe Polymerflooding,butthePolymerfioodingoeeurslagginginthemulti一Poremediumthrough ehemiealadsorptionandmeehaniealtraPasaresultofthereduetionoffloweross一seetionofPore ehannelandinereaseofliquidfiowresistaneeeausesthe011reservoirbloekingofinjeetedPolymer well,aswellastheeommentsaboutvarietiesofteehnologiesforremovingthebloeking.Based ontheinjeetionPressureinereasingandthereservoirbloekingwhiehafl泛etedgreatlythe ProduetioninthePolymerfloodingwellofNo.6PetroleumfactoryofDaqing011Field,The comPositionandstruetureoftheloekingmaterialsfromthewellwereanalyzedbyinstrumental andehemiealanalysis.ItwasfoundthatthemaineomPositionofbloekingsubstaneesare Polyacrlamide,sulPhide,elayandmeehaniealimPurity,andagglutinativeeoreeomPositionmostly aresulPhide,ironoxide,011andelay,ete,andtheoutside15windedbyPolyaerlamide.Then furthermatehingsimulationexPerimentsverifiedthatthedeeisivefaetorsofthereservoir bloekingsarefromironsulPhiteandPolyarelamide,whiehProdueesusPensionorfloeeulent dePositthatformbloekingsubstanees.It15effeetiveforremovingthebloekingtoehooseehlorine dioxideasthebestdissolvingagentandeombineatreatmeniofhydroehlorieacidinaceordanee withtheblockingfactorsofoilreservoirsandtheexPeriments. Keywords:Enhaneed011ReeoveryReservoirBloekingBloekingRemoval ‘丁一、一一飞~。~孟、一‘一万一-一万大庆石油学院 工程硕士专业学位报告摘要 报告题 硕士 目:聚合物驱地层堵塞机理与解堵可行性研究 生:张传宇 指导教师(校内):...._..._王..…宝..…辉....教______授 J卜“, 程一工博高级晓一邹一指导教师(企业): 2003年7月15日大庆石油学院工程硕士专业学位报告摘要 聚合物驱地层堵塞机理与解堵性研究 随着油田开采时间的增长,油层本身能量将不断地被消耗,致使油层压力不断地下降,地下原油 大量脱气,粘度增加,油井产量大大减少,甚至会停喷停产,造成地下残留大量死油采不出来。为了 弥补原油采出后所造成的地下亏空,保持或提高油层压力,获得较高的采收率,必须对油田进行注水。 有的油田为了增加产量,在注入水中添加表面活性剂或聚合物,导致生产能力和注水能力不断下降。 这主要是由于长期注水引起产层堵塞,孔隙度下降。这些堵塞物主要是酸溶性物质,如碳酸钙,硫化 亚铁和酸不溶物,如有机生物质和藻类。它们在井眼附近的岩石上生长繁殖,产生排泄物,留下遗体。 注水中常添加聚丙烯酞胺、生物聚合物或它们与某些物质的共聚物,这些物质常含有水难溶物,蛋白 质,碎屑等,或者注水之前聚合物水化欠佳,都会造成井眼周围的岩石堵塞。 1地层堵塞物结构和组成分析 采用仪器分析和化学分析方法对大庆采油六厂现场采取两口聚驱井的堵塞返排物进行了结构和组 成的分析,经分析研究测得6一2715油管底部返排物固体和悬浮物含量0.巧%,聚丙烯酞胺的百分含量 为33.40%,粘土与机械杂质百分含量为40.20%,硫化铁百分含量为2.55%等。分析结果表明,聚驱井 的堵塞物含有:聚丙烯酞胺、粘土与机械杂质、硫化铁、碱式碳酸铁、碳酸镁、碳酸钙、氧化钠与氧 化钾、油等,主要成分是聚丙烯酞胺、粘土与机械杂质、硫化铁等。再采用仪器分析方法对聚驱井的 堵塞返排液逐层剥离进行堵塞物胶团结构和胶核成份分析,分析研究测得胶核成份主要是硫化物、氧 化铁、油和粘土等成分,外层缠绕着聚丙烯酞胺。然后,进一步对大庆采油六厂现场采取普通水井水 和堵塞返排物,准备对比分析。经分析研究测得4一1326普通水井水固体和悬浮物含量2.0mg/L,聚丙 烯酞胺的含量为107.7ug/g,硫酸根的含量为16.70ug/g,碳酸钙的含量为55.27ug/g,氧化钠与氧化 钾的含量为1830ug/g等;而9一2321聚驱井的堵塞返排液固体和悬浮物含量80.0mg/L,聚丙烯酞胺的 含量为278.0ug/g,硫酸根的含量为22.19ug/g,碳酸钙的含量为35.10ug/g,氧化钠与氧化钾的含量 为1913.2u留g等。从实验结果表明普通水井水体固体和悬浮物含量很少,硫化物、氧化铁含量很低。 2聚合物、硫化铁(II,m)、铁(n,nD离子、油层岩石的配伍性研究 (l)聚合物一硫化铁(n,111)配伍性研究实验 (2)硫化铁(n,m)一油层岩石(微粒)的配伍性研究实验 (3)聚合物一铁(n,m)离子的配伍性研究实验 (4)聚合物一硫化铁(n,nl)一油层岩石(微粒)配伍性研究实验 (5)结果与讨论 由数据可以看出,第一组和第二组中没有沉淀生成,或者经过长时间才有少量沉淀出现。而在 第三组和第四组中沉淀的量很多,并且很快有悬浮物或絮状沉淀出现,经过比较我们发现是硫化亚铁 和聚丙烯酞胺起着决定性的作用。 3聚合物驱地层堵塞机理 聚合物的堵塞的主要原因是聚合物中和水中的杂质和微生物形成的胶凝物堵塞了地层,孔隙度下 降,造成的地层的渗透率的下降,导致了注入压力的提高。 ^1聚合物的捕集作用。 o聚合物本身的分选和吸附,经显微镜观察,发现地层当中的粘土,主要分布在地层孔隙的表面 特别是孔喉部位。由于聚合物对粘土具有强烈的包被作用,在孔喉和孔壁的粘土的表面形成了厚厚的聚合物驱地层堵塞机理与解堵可行性研究报告摘要 聚合物吸附层,降低了孔道的渗透率或堵塞。 >>聚合物当中的一些水膨性微粒和杂质,在注入过程中发生聚集,形成团粒结构,这些结构堵塞 了油层的孔隙,造成了地层的渗透率的下降。 1/4 管线和容器中的铁离子的存在,与聚合物和微生物交联,生成具有刚性的交联物,这些凝胶也 是地层堵塞的主要成分。 4解堵剂的选择 许多氧化剂如止氧化氯、过氧化钠、高锰酸钾、过硫酸钱、次氯酸钾等对聚丙烯酸胺均具有氧化 降解作用,但解堵效果是不同的。首先在室内选择了这些氧化剂作了解堵实验。 把二氧化氯(2000林g/g)、过氧化钠、高锰酸钾、过硫酸钱和次氯酸钠分别配制成5%的溶液50ml。 分别加入2~109聚丙烯酞胺交联体和模拟堵塞物,在有无盐酸存在下,放置在40℃的恒温水浴中, 观察堵塞物形态变化和溶解效果。其中,C10:在30小时堵塞物全部溶解,而其他氧化剂48小时还是 部分溶解。通过实验数据可以看出二氧化氯的解堵效果较好,对聚丙烯酞胺的溶解能力较强,所以应 选择Clo:作为解堵剂进行可行性实验。 5实际解堵实验 ^1堵塞物制备: 取大庆采油六厂的返排物(沉淀和地层水混合物)各为100ml,放在玻璃瓶中。 o酸化预处理过程: 加入含有10%HCI、0.1%烷基磺酸钠、5%柠檬酸、1一2%缓蚀剂(咪哇琳或磷化物)和少 量有机溶剂的混合物50一100ml。 现象:很快溶解其中的硫化铁和碳酸盐垢物,溶解了重质烃,鳌合铁离子,降低溶液的pH 值,为化CIO:处理做准备。 >>CIO:处理过程: 加入含有3000一5000pg/gC10:的5%HCI溶液各soml。 现象:20~10小时内,氧化了聚合物,硫化亚铁和酸化中产生的硫化氢。 1/4 第二次酸化处理过程: 加入5%的盐酸溶液为10~50ml。处理余下的堵塞物(碳酸盐等)。 实验室是在40摄氏度的水浴中进行。 1/2 结果与讨论。从实验看,上述的配方和工艺完全能够溶解六厂的堵塞物,解堵效果很好。 6结论 ^1聚驱井的堵塞物主要成分是聚丙烯酞胺、粘土与机械杂质、硫化铁等,固体和悬浮物含量很多。 堵塞物胶团的胶核成份主要是硫化物、氧化铁、油和粘土等成分,外层缠绕着聚丙烯酞胺。 o通过聚合物一铁(n,m)离子配伍模拟研究和聚合物一硫化铁(n,111)一油层岩石(微粒)配伍模 拟研究可发现,有悬浮物或絮状沉淀出现。经比较可确认硫化亚铁和聚丙烯酞胺起着决定性的作用, 在地层条件一下,才能有悬浮物或絮状沉淀,即堵塞物的生成。 >>二氧化氯与盐酸进行酸化预处理,再进行CIO:处理, l二艺,是行之有效的解堵方法,表明了一种协同作用关系, 是单一的处理措施不能与其相比的,它可完全清除这些垢物 最后用5%的盐酸溶液酸化处理结合的新 是一种非常有效的油井增产解堵处理液, , 使地层恢复其原有的渗透率,显著改善 油井的增注体积,提高油产量,而且持续时间长, 景。 此方法在处理油田三采解堵方面有着良好的应用前目录 目录 前言................‘..............................................................................1 第一部分文献综述...............................,...,......................2 第一章三次采油驱油机理及现状研究....................................................2 1 . 1三次采油的基本概念和类型............,................................................2 1 . 2二次采油驱油机理及现状研究,................................................................2 1 . 3二次采油复合驱类型.............................................................................3 第二章聚合物驱油技术的研究..............................................................5 2 . 1聚合物驱油效果有待通过调剖等方法得到进一步改善...................................5 2.2聚合物综合性能需进一步改进...........................................,............,二5 2.3聚合物驱油数值模拟技术的研究..............................................................6 第三章油田注聚井堵塞.....................................................................,二7 第四章注水井解堵增注技术的研究........................................................9 4 . 1物理解堵法.........................................................................................9 4.2化学解堵法.....................,..........................................................10 第五章二氧化氯在解堵增注方面的研究........................,.................12 5 . 1止氧化氯新工艺的提出和原理..............................................................12 5 . 2二氧化氯的应用及典型事例..................................................................12 第二部分实验结果与讨论.....................................................................14 第一章地层堵塞物理结构和组成的研究................................................14 1 . 1实验部分...........,..............................,...,.........................14 1.2结果讨论.......................................................................,...........25 第二章聚合物、铁(n、m)离子、油层岩石的配伍性研究.................. 2 . 1本研究设想和概述.......................................................‘................26 2.2聚合物一硫化铁(lI、m)的配伍性研究................................................26 2.3硫化铁(lI、m)一油层岩石(微粒)的配伍性研究.................................26 2.4聚合物一铁(II、m)离子的配伍性研究.................................................27 2.5聚合物一硫化铁(II、m)一油层岩石(微粒)的配伍性研究.....................27 2.6结果与讨论.......................................................,.........................28 第三章聚合物驱地区堵塞机理.........,......................................... 第四章解堵剂研制和室内可行性实验...................................................30 4.1解堵剂的选择....................................................................................30 4.2二氧化氯性质.........................................................,....................30 4.3室内解堵实验................................................,...........,.,.........31 4.4解堵机理..........................................................................................犯 4.5结果与讨论.....................................................................................,.33 结论..,..........................................................,......................34 致谢........................................................................................,..35