1、注水增注劑研發(fā)及應(yīng)用二零一二年三月1主要內(nèi)容前言注水壓力升高原因分析降壓增注機理研究現(xiàn)場應(yīng)用情況結(jié)論室內(nèi)技術(shù)研發(fā)2第一部分：前言本文通過合成一種降低油水界面張力、改變巖石的潤濕性、抑制黏土膨脹及細菌生長等，提高注入水的滲流能力的助劑，達到低滲透油田降壓增注的目的。.油田開發(fā)進入中、后期，油層壓力下降速度快，注水成為維持油層壓力的重要手段。 隨著油田注水開發(fā)時間的延長，注水壓力不斷升高，注水成本逐年增加。3第二部分：注水壓力升高原因分析注水壓力升高原因分析4地層粘土堵塞第二部分：注水壓力升高原因分析 長慶油田是典型的的低產(chǎn)、低壓、低滲透油田，全油區(qū)平均滲透率56610-3m2，其中特低滲透油藏僅

2、有2010-3m2。地層沉積的儲層內(nèi)有大量的低滲透泥質(zhì)夾層，其成分主要為易膨脹的粘土，其中蒙脫石和伊/蒙混層具有較高的親水性、膨脹性及較高的比表面,在所有粘土礦物中水敏性最強。由于砂層組分滲透率變異系數(shù)快，巖石濕潤性偏親水。因此，在注入水時，泥質(zhì)夾層中的粘土就會膨脹，造成地層堵塞。5第二部分：注水壓力升高原因分析 主要表現(xiàn)在注入水造成地層粘土礦物水化膨脹;注水速度過快,引起地層松散,微粒分散、運移; 注入水中的懸浮固體、原油液滴、有機殘渣及細菌和高密度鹽水結(jié)垢共同作用會引起巖心嚴重堵塞。 油田在注水開發(fā)過程中,由于外來液體與儲層巖石礦物、儲層流體等不完全配伍導致結(jié)垢,水中懸浮物質(zhì)、微生物的存在

3、,以及原油中石蠟、瀝青膠質(zhì)等析出 常引起地層堵塞,使油井產(chǎn)量下降,注水壓力升高,影響正常生產(chǎn)。注入水水質(zhì)導致地層堵塞6第二部分：注水壓力升高原因分析注入水水質(zhì)傷害導致油層堵塞 試驗表明,水中溶解氧的濃度在1 mg/L的情況下,就能引起碳鋼的嚴重腐蝕。溶解氧加劇腐蝕的原因有兩個：一、氧很容易與陰極上的氫離子結(jié)合; 二,如果pH值超過4時,Fe2+易被氧化為Fe3+,形成難溶于水的Fe (OH) 3。Fe (OH) 3 可脫鐵生成鐵銹Fe2O3。所以,含 氧高造成的Fe (OH) 3 沉淀傷害是重要原因。 此外,細菌大量繁殖也會造成地層傷害,特別是硫酸鹽還原菌,可造成管線腐蝕,導致地層傷害。7第三

4、部分：降壓增注機理研究降壓增注機理研究表面活性劑降壓增注機理殺菌劑增注機理有機酸增注機理其他助劑的增注機理8第三部分：降壓增注機理研究 采用合適的表面活性劑，具有強乳化性，進入配注水中形成微乳液，遇油后很快形成油水混相乳狀液，親水親油得到平衡，并使油水界面張力降低，從而降低油層孔隙中毛細管束縛力，提高水相滲透率和油水微乳液的運移速度。表面活性劑降壓增注機理9第三部分：降壓增注機理研究殺菌劑增注機理 油田注水系統(tǒng)中，硫酸鹽還原菌可能比其他任何細菌都更為嚴重。它們能把水里的硫酸根中的硫還原為負二價硫離子而生成硫化氫。硫化氫能引起腐蝕，且在腐蝕反應(yīng)中產(chǎn)生的硫化亞鐵是極易造成堵塞的物質(zhì)。因此選擇一種合

5、適的殺菌劑是必要的。10第三部分：降壓增注機理研究 有機酸具有較強的溶蝕粘土能力和緩速性能，通過添加NH4F等添加劑可同時具有耐Fe3+能力強，對油管的腐蝕性小，抑制二次反應(yīng)產(chǎn)生沉淀等功效，并能有效清除近井地帶污染物堵塞，提高地層滲透率和吸水能力。其他助劑增注機理 除過以上表面活性劑、殺菌劑和有機酸外，緩蝕劑起到防止腐蝕的目的，阻垢劑起到防止結(jié)垢堵塞的目的，粘土穩(wěn)定劑起到防止粘土膨脹的目的等。111、研發(fā)技術(shù)思路第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā) 通過對長慶油田注水現(xiàn)狀及注水增注機理的研究，制定出研發(fā)技術(shù)思路：篩選一種或幾種表面活性劑進行復(fù)配，提高水相滲透率和油水微乳液的運移速度。同時添加具有不同功效的酸

6、化劑、殺菌劑、緩蝕劑、阻垢劑等，使采出水回注時減少對地層的次生傷害，并降低油水界面張力，疏通地層堵塞，達到降壓增注的目的。2、配方設(shè)計及助劑選擇 配方設(shè)計包括表面活性劑、酸化劑、殺菌劑、緩蝕劑、阻垢劑等化工原料，以達到設(shè)計要求。根據(jù)油田注水井的一般情況和實際需要進行了各種化學劑的選擇和組合。122.1、 酸化劑的選擇 表1 酸化劑配比實驗記錄序號名稱添加比例%溶解率（%）管材腐蝕速率mm/a碳酸鈣硫化亞鐵1氯乙酸220102.252檸檬酸215181.033氯乙酸+檸檬酸 1:1230202.24鹽酸2303015.85氯乙酸440202.456檸檬酸430401.057氯乙酸+檸檬酸 1:1

7、480502.38鹽酸4606019.29氯乙酸650302.510檸檬酸640451.0511氯乙酸+檸檬酸 1:1680502.312鹽酸6707023.2 由表1數(shù)據(jù)看出：檸檬酸+氯乙酸在添加比例為4%時，效果比較好，最經(jīng)濟。與用鹽酸等常規(guī)酸相比，該酸化劑具有溶蝕（碳酸鈣、硫化亞鐵等）能力強，緩速效果好，處理半徑大等優(yōu)點。用量范圍在3-5%之間第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)132.2、緩蝕劑的選擇 序號名稱添加比例%緩蝕率%配伍性1H-1152.1均相2H-2123.1均相3H-3118.9分層4H-1285.8均相5H-2245.2均相6H-3223.1分層7H-1386.2均相8H-2345

8、.5均相9H-3325.1分層 雖然選用的酸化劑對金屬的腐蝕速率較鹽酸要低的多，但仍不能滿足現(xiàn)場的要求，需輔以一種特殊的酸化緩蝕劑使之達到指標要求。 選擇了幾種緩蝕劑與既定酸化劑實驗，測量其配伍性、緩蝕率。見表2：由上表可看出：MH-16酸化緩蝕劑在添加比例為2%時緩釋率最好，最經(jīng)濟。表2 緩蝕劑配比實驗記錄第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)142.3、表面活性劑的選擇2.4、殺菌劑的選擇 在油田注水系統(tǒng)中，硫酸鹽還原菌能把水里硫酸根中的硫還原為負二價的硫離子而生產(chǎn)硫化氫。硫化氫具有強腐蝕性，且在腐蝕的過程中形成的硫化亞鐵是極易造成堵塞的物質(zhì)。 通過對石油磺酸鹽、石油羧酸鹽、非離子表面活性劑等表面活性劑進

9、行了篩選，確定出適用于低滲透油田使用的表面活性劑。該表面活性劑可以分散油污，并可降低油層孔隙中毛細管束縛力，提高水相滲透率和油水微乳液的運移速度。第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)152.5、阻垢劑的選擇 由于地層水Ca2+ 、Mg2+含量和注入水HCO-3 的含量高, 兩種水混合可結(jié)垢。為了防止對地層傷害，篩選一種阻垢劑達到防止結(jié)垢的目的。通過室內(nèi)實驗，篩選出了一種適合的阻垢劑(YS201硫酸鋇鍶阻垢劑)。加量一般為5%-10%。實驗數(shù)據(jù)見表3：表3 阻垢實驗記錄序號名稱添加比例(%)阻垢率%CaCO3CaSO4BaSO41ATMP59192.5122ZG-108592.391.6243YS201593

10、91.582.54SIB59091.205YS2011092.291.883.1第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)162.6、其他助劑的選擇 針對注水井地層的水化膨脹引起注水量不斷下降，以及生產(chǎn)過程中某些工藝及條件的要求，我們還加入了諸如防膨穩(wěn)定劑等其他功能的助劑，使產(chǎn)品的實用性進一步提高 。表4 添加助劑明細序號名稱添加比例（%）1粘土穩(wěn)定劑1-52油水互溶劑2-4第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)173、室內(nèi)合成及評價實驗 按照配方設(shè)計，通過大量室內(nèi)實驗，最終優(yōu)選出六個小樣。根據(jù)行業(yè)標準SY/T5405-1996酸化用緩蝕劑性能實驗方法及評價指標及SY/T5370-1999表面及界面測定方法，考察了腐蝕速率和界面

11、張力。實驗數(shù)據(jù)如下：表5 常壓靜態(tài)腐蝕速率及界面張力測定實驗數(shù)據(jù) 在對6個樣品界面張力及腐蝕速率測定的實驗數(shù)據(jù)來看，CQ-6的效果為最好，達到了項目預(yù)期的技術(shù)指標。名稱CQ-1CQ-2CQ-3CQ-4CQ-5CQ-6腐蝕速率（g/m2.h）1.20.80.70.90.80.7界面張力（0.2%水溶液mN/m）0.431.20.580.320.270.0193.1、常壓靜態(tài)腐蝕速率及界面張力測定第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)18 實驗?zāi)康?.2、注水增注劑巖心驅(qū)替實驗 巖芯特征取芯位置實驗結(jié)果 使用地層水和增注劑溶液驅(qū)替3塊巖性相近的巖心，每組巖心驅(qū)替30小時。記錄下不同時刻下的流壓和流量值，并繪制出相

12、應(yīng)曲線。 實驗用巖心滲透率介于0.1-0.5mD，平均滲透率0.38mD，孔隙度介于7%-10 %，平均孔隙度8.6% 劉峁塬區(qū)的江57-29鉆取位于井深27732775米間的巖心 注水增注劑對本組巖心發(fā)揮了較好的的減阻增注能力第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)19 圖1的三組對比實驗中，可以看出地層水驅(qū)替巖心過程，巖心滲透率緩慢下降。圖2中在加入注水增注劑后，巖心的滲透率明顯增加。這很好的說明該注水增注劑對本組巖心發(fā)揮了較好的的減阻增注能力。第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)圖1 地層水驅(qū)替巖心實驗圖2 減阻劑溶液驅(qū)替巖心實驗203.3、濃度優(yōu)化巖心驅(qū)替實驗 通過室內(nèi)濃度優(yōu)化巖心驅(qū)替實驗，可以看出在加藥濃度為0.1

13、時，滲透率增大。第四部分：室內(nèi)技術(shù)研發(fā)圖3 減阻劑濃度優(yōu)化實驗21 2010年9月 生產(chǎn)了6噸注水增注劑在采油四廠化子坪作業(yè)區(qū)進行現(xiàn)場實驗，通過兩個多月的現(xiàn)場實驗，效果明顯。平均泵壓下降0.5Mpa。 第五部分：現(xiàn)場應(yīng)用情況井號所屬站2010.09.202010.12.02日配注m3日實注m3油壓Mpa套壓Mpa日配注m3日實注m3油壓Mpa套壓Mpa化115-29化一轉(zhuǎn)23239.49.7232312.512.4化117-25化一轉(zhuǎn)303015.315.2303213.813.5化119-25化一轉(zhuǎn)232315.214.8232311.311.2化119-31化一轉(zhuǎn)252512.812.8303011.511化121-25化一轉(zhuǎn)252513.613.6252513.313.1化121-27化一轉(zhuǎn)252510.210.2252510.19.4化128-27化一轉(zhuǎn)28281414252513.813.2化128-29化一轉(zhuǎn)