三次采油不同驱替方式技术经济界限及其匹配关系

目前大庆油田聚合物驱技术已成熟配套,三元复合驱技术应用规模不断扩大。三元复合驱与聚合物驱相比,提高采收率幅度更大,但开采成本和初期投资也更高。保证三次采油开发效益最优以及最大限度提高油田采收率,驱替方式合理匹配成为亟需解决的技术难题。基于大庆油田开发层系井网及地面配套设施现状,确定了三次采油开发模式;以盈亏平衡原理建立了实施聚驱、强碱三元复合驱、弱碱三元复合驱技术经济界限评价模型,方便快捷地给出不同驱替方式在不同开发模式下实施的油价、单井控制地质储量及阶段采出程度界限。在模型中首次引入单井单位地质储量化学剂用量、年产油量比例及不同开发模式的投资分摊系数等相对量,消除了由绝对量差异造成的不可对比性,方便3种驱替方式技术经济界限的对比;以三次采油开发规律为基础,综合确定了年产油量、化学剂用量比例,使得评价结果更加符合油田实际。该方法可为油田投资决策提供技术支撑,为同类油田三次采油开发方式选择提供依据。

强碱三元复合驱对储层的伤害及结垢研究

为研究强碱三元复合驱对储层的伤害，了解强碱体系是否造成储层内部结垢，对位于大庆油田杏二区中部强碱三元复合驱工业性试验区注三元复合体系前后分别钻取的2口密闭取心检查井的同层位岩心进行了对比检测研究。2口检查井岩心的X-射线衍射谱图形一致，特征衍射峰的形状、位置对应较好；能谱结果显示三元体系驱替后的岩心中钙镁元素没有发生聚集。表明三元复合驱体系对储层的伤害很小，三元复合体系驱替后储层孔道内没有生成堵塞性钙镁结垢。

大庆油区强碱三元复合驱后储层孔喉结构变化

为了了解强碱三元复合驱后储层孔喉结构变化规律,利用常规压汞、恒速压汞、扫描电镜和铸体薄片分析方法,对大庆油区强碱三元复合驱前、后岩样孔喉结构变化进行定性和定量研究。结果表明:强碱三元复合驱后颗粒边界经过强碱溶蚀呈锯齿状,颗粒去棱角化明显,长石溶蚀严重,同时能够观察到大量溶蚀孔隙,粘土矿物中大量的书架状高岭石被溶蚀,且在粘土矿物表面出现次生石英。白色云雾状垢沉淀充填在孔隙中造成孔喉结构发生变化,部分孔隙阻塞,使强碱三元复合驱后岩心喉道半径平均值均较水驱岩心下降6.528%,孔隙半径平均值下降3.360%,孔喉比分布范围更大,平均增加12.839%,最终含油饱和度较水驱岩心低,最终含油饱和度系数较小,且强碱损害前、后残余油饱和度和最终含油饱和度的变化率均随着岩心渗透率的增加而减小。强碱三元复合驱后渗透率级差由水驱的5.567增加到5.691,岩心非均质性增强使发生指进和窜流的可能性增大。强碱三元复合驱后的储层孔喉结构变差将极大地影响后续水驱和进一步提高采收率方法的实施,也使得薄差层的动用难度进一步增加。

强碱三元复合驱开采动态特点

以4个强碱三元复合驱工业性试验区为研究对象,研究了注采能力、综合含水率、采油速度、油层动用状况、采出化学剂变化以及结垢与乳化规律,将三元复合驱全过程划分为5个阶段。结果表明:注采能力在前置聚合物段塞大幅度下降,整体水平略低于相近地质条件的聚合物驱;油层动用程度明显增加,含水率下降幅度高于聚合物驱,采油速度是聚驱的2倍左右;采出化学剂顺序是聚合物、碱、表面活性剂;三元主段塞后期开始结垢,随着pH值的升高,由碳酸盐垢变为与硅垢的混合垢,保护段塞以后结垢减轻;含水率进入低值期采油井开始乳化,主段塞阶段随含水率升高乳化类型由油包水型转变为水包油型,副段塞阶段为水包油型乳化。

强碱三元采出水硫电子受体微生物系统工艺中试试验

针对强碱三元采出水,在大庆油田某三元污水处理站开展以BESI微生物一体化反应器为主体工艺的现场试验,期间经历BESI微生物反应器启动阶段,BESI微生物反应器初期运行及生物强化阶段,微生物系统工艺优化调整阶段,微生物系统工艺稳定运行阶段,最终研发了"来水→BESI微生物一体化反应器→高压旋流气浮装置→一级石英砂-磁铁矿双层滤料过滤罐→二级海绿石-磁铁矿双层滤料过滤罐→出水"的工艺技术,实现了强碱三元采出水的有效处理,处理后的水质达到大庆油田含聚污水高渗透层回注水水质指标要求。BESI微生物一体化反应器不同阶段微生物群落发生很大的变化,表现在厌氧段和好氧段微生物群落差异显著,不同生物相中的优势微生物种群稳定,优势菌属明显,采用多级梯度生物工艺是难降解污水处理的首选措施。

杏树岗油田厚油层顶部剩余油水平井强碱三元复合驱试验效果

杏树岗油田经过50多年开发已进入特高含水期,三次采油取得了较好开发效果。但由于受油层非均质性影响,厚油层顶部开发效率低,剩余油富集,层内矛盾突出,常规方法挖潜难度较大。为改善层内动用状况,探索挖潜厚油层顶部剩余油方法,开展了水平井强碱三元复合驱现场试验。通过优化水平轨迹、水平段长度、入靶点方向、射孔方式及完井方式设计,应用室内评价结合其他区块三元体系配方,优化注入参数设计,提高方案匹配率,试验取得较好效果,有效缓解了层内矛盾,提高了油层动用程度,采收率提高30%以上。该研究明确了水平井强碱三元复合驱动态变化规律,客观评价了水平井强碱三元复合驱的可行性,为厚油层顶部剩余油挖潜提供了新思路,为三次采油开发调整开辟了新途径。

强碱三元复合驱颗粒调剖剂强度和弹性评价方法

随着油田开采进入中后期,尤其是近井地带多次重复调堵后,大量注入体系沿高渗透层或特高渗透层做无效和低效循环,降低了驱替效果。为了保证颗粒调剖剂的质量,增强其稳定性,提高驱替效果,结合现场实际应用情况,开展了强碱三元复合驱颗粒调剖剂强度和弹性评价方法研究。基于调剖剂颗粒在地层中运移时产生的挤压、剪切、变形等力学行为,确定了三元复合驱颗粒调剖剂强度表征方法;测定了8种不同类型调剖剂颗粒在不同膨胀时间条件下通过孔板时的突破压力和不同压力条件下的回弹系数。结果表明:调剖剂颗粒放置时间越长,其强度越低;对于同种类型不同粒径的颗粒调剖剂,粒径越大,其过孔突破压力越大;8种样品64样次测定结果中回弹系数大于20%的样品次数达到70%以上。通过研究发现同类产品的颗粒回弹系数和过孔突破压力具有负相关性,形成了综合考虑回弹系数和过孔板突破压力2个指标的颗粒调剖剂性能评价方法。

强碱三元复合驱采出井结垢机理及影响因素研究

强碱三元复合驱已经广泛应用于大庆油田,但对于三元驱的结垢问题还没有系统的研究。本文根据电解质溶度积理论及硅酸脱水聚合原理,结合大庆油田强碱三元复合驱现场试验区块采出井采出液离子统计结果,给出了碳酸垢、硅酸垢的结垢机理及结垢条件,分析了碱类型、粘土矿物对采出井结垢严重程度的影响规律。研究结果表明:碳酸盐垢的结垢主要原因是CO_3^(2-)、OH^-等成垢阴离子浓度的增加。碳酸盐结垢条件是,在地下温度、压力等因素一定的条件下,成垢离子浓度乘积大于碳酸盐溶度积。硅酸垢的结垢主要原因是岩石在较高pH值条件下生成硅酸盐。硅酸垢的结垢条件是硅离子浓度、pH值、成垢金属离子浓度三者达到一定临界值。本研究对三元驱采出井结垢预测、工业化应用以及注采井距的合理设计具有重大意义。

三元复合驱技术的研究进展

随着开采的不断进行,在地下仍有近50%的原油储量未被开采,剩余原油含水率越来越大,开采越来越复杂。为了应对复杂的地形环境,提高经济效益,提高开采效率,三元复合驱技术(碱、聚合物、表面活性剂)应运而生,又因注入碱的不同分为强碱三元复合驱和弱碱三元复合驱,两种驱油方式各自具有不同的优缺点,其弊害也有行之有效的处理办法。在三元复合驱的实际应用中,将优势井型和优势驱油技术相结合的手段极大地发挥了其优势,大大提高了开采效率近20%以上。

强碱三元复合驱含水低值期动态调整技术研究

综合分析了含水低值期阶段单井受效特点,利用精细地质研究成果,通过实施分区治理确定了不同井组的挖潜方向,总结了含水低值期动态调整技术:针对强碱三元复合驱含水低值期受效不均衡的特点,首先深化油藏地质认识,对井间、层间、层内连通关系综合研究,为适时实施方案调整提供有力的技术依据;通过建立采出井分类模板,对采出井开展分区、分类治理,加强方案及措施针对性,促使强碱三元复合驱区块均衡受效,进一步改善开发效果。在杏六区东部Ⅱ块含水低值期阶段共实施各类方案及措施216井次,治理区、控制区和挖潜区含水持续下降,开发效果较好。

强碱三元体系不同注入方式实验研究

目前,三元复合驱常规注入方式对于非均质油层的中低渗透层动用效果较差并且化学药剂损耗多。为确定合理的三元段塞注入方式,有效调控非均质油层,更好地发挥三元复合驱的驱替效果,本文使用人造三层层间非均质平板岩心模型(200、400、700m D),模拟二类夹杂部分三类油层的现场区块特征,通过改变三元段塞注入方式进行强碱三元体系室内驱油对比实验。分析比较不同注入方式的作用机理、驱替效果及对各渗透层的影响规律。结果表明:在相同实验条件下,阶梯降粘注入时岩心入口端升压快,高压维持时间长,对低渗透层有良好的升压效果整体波及更均匀,最终采收率高于常规注入和阶梯增粘注入,驱替效果较好。

聚合物驱后强碱三元复合驱结垢规律及清防垢配套技术研究

为探索聚合物驱后强碱三元复合驱进一步提高采收率,延长检泵周期,对南三东葡I1-4油层聚合物驱后强碱三元复合驱采出井结垢规律及清防垢配套技术进行研究。应用数理统计方法分析采出液离子质量浓度的变化,结合区块的采出程度和优势渗流通道发育等因素,总结聚合物驱后强碱三元复合驱的结垢规律。研究结果表明,聚合物驱后强碱三元复合驱存在优势渗流通道的采出井见垢早、采出液离子质量浓度变化快的结垢规律,没有优势渗流通道的采出井结垢规律与普通强碱三元复合驱结垢规律一致。针对该结垢规律,筛选出个性化的清防垢配套技术。措施后平均检泵周期提高到220天以上,延长180天,满足了聚合物驱后强碱三元复合驱试验的要求,对大庆油田聚合物驱后三元复合驱推广提供了采出井清防垢配套技术储备。

强碱三元复合驱套管除垢工艺

强碱三元复合驱采出井在见垢阶段,套管内壁、炮眼及近井地带存在结垢现象,影响了采出井产量和增产措施的实施。为此,研究了强碱三元复合驱套管除垢工艺。根据垢样特点,研制了除垢剂,通过井径测试结果,得出套管内壁结垢特点,设计了化学除垢工艺管柱。利用螺杆钻具扭矩大、钻速高、小修队伍即可施工的特点,设计了机械除垢管柱。现场应用35口井,套管平均内径由84mm恢复到121mm,平均单井日增液14. 9t,日增油1. 1t。套管内径通畅是采出井增产措施实施和持续生产的前提,该工艺技术能够解除套管及近井地带结垢造成的堵塞,延长采出井生产时间,是强碱三元复合驱重要的配套技术。

高压水射流套管除垢技术在强碱三元复合驱采出井的应用

为了寻求更为经济、高效的套管除垢方式,研究了高压水射流套管除垢技术。根据强碱三元复合驱采出井套管结垢的状态和作业施工条件,通过水射流室内除垢实验及水力参数计算,设计了专用的喷射工具及水力喷射除垢管柱。现场采用高压水射流套管除垢技术有25口井,套管平均内径均恢复到121mm,平均单井日增液量为11.7t,日增油量为1.24t,见到了较好的效果。高压水射流套管除垢技术能够满足强碱三元复合驱采出井套管的除垢需要,为结垢严重井实施增产措施以及录取环空资料提供了保障。

有机碱除垢剂在强碱三元复合驱采出井的应用

针对强碱三元复合驱采出井防垢率达不到100%及除垢剂腐蚀等问题,开展了有机碱除垢剂在强碱三元复合驱采出井的应用。通过分析生产数据和垢样组成,总结出强碱三元复合驱采出井结垢阶段及其特点;剖析了有机碱除垢原理,建立了除垢工序;由除垢性能对比实验表明,有机碱除垢剂对模拟垢的除垢率达80%以上;有机碱除垢剂与三元采出液有良好的配伍性,腐蚀速度远低于酸洗除垢剂。现场试验20多口采出井,选取6口采出井进行分析,结果表明,除垢后,平均单井日产液量增加16. 8t,沉没度增加66. 7m,电流降低8. 2A,泵效增加12.8%,除垢效果明显。有机碱除垢剂对解决常规除垢剂的弊端、进一步延长强碱三元复合驱采出井检泵周期具有重要意义。