三元复合驱采出系统防垢研究

2－2－23井于1996年11月开始注三元复合液,1997年8月发现采出液中的钙离子降至检出限以下,1998年2月发生卡泵现象。随着采出液中碱含量的增加,从井底到地面系统的结垢问题也越来越严重。三元复合驱的注入液由聚合物、表面活性剂和碱组成,在碱性液驱油的过程中,碱液与地下岩石矿物质发生反应,致使采出液中的硅离子含量增高。采出液从底上升到地面的过程中,随着压力不断下降,采出液中所含气体大量释放出来,当采出液中离子含量超过其饱和浓度时,就会有结晶体的折出,并沉淀在抽油杆表面和油管内壁,生成含硅酸盐类的混合垢。     

三元复合驱采油井用的固体缓释防垢剂

由3种未指名化合物配制成兼具防腐蚀作用的防垢剂FHE，加入固化剂制成缓释防垢剂(防垢块)。在三元复合驱采出液中加入防垢剂FHE2．5mg/L，在55℃、72h静态挂片测试中防垢率为99．0％；加入防垢剂FHE2．5、4．0mg／L，在55℃、压力3MPa、168h动态模拟条件下挂片测试防垢率分别为74．9％、93．2％，由此得到防垢剂FHE的最佳浓度为4．0mg／L。防垢剂FHE与固化剂的最佳配比为3：1。在去离子水中50℃时，防垢剂FHE从直径20mm、长20mm的防垢块中的静态溶出率由13．14％(0～48h)逐渐降至11．04％(144～192h)。在模拟井筒条件的实验装置上，求得50～55℃下，14～20h内从防垢块溶出的防垢剂在三元复合驱采出液中的浓度由4．31降至3．70mg／L，由相似性原理求得在井筒中使用的防垢块直径应为8mm，长度应为645mm。在一口螺杆泵采油井中使用防垢块，油井产量略有增加，泵电流下降4～6A。图1表5参3。     

孤岛油田三元复合驱油井结垢机理分析与治理措施

针对孤岛油田西区三元复合驱试验过程中出现的井筒堵塞问题，应用X—射线衍射、扫描电镜分析等方法，对其结垢机理、垢样的组成及其预防措施进行了研究。结果表明，孤岛油田垢样的主要成分为碳酸钙、碳酸镁和少量硫酸钙等。结垢出现时，采出液中pH值升高，Ca^2 和Mg^2 及HCO3^-明显减少。矿场采用HMP防垢剂，防垢效果明显。     

三元复合驱替过程中防垢实验研究

为防止三元复合体系驱油过程中岩石矿物的溶蚀，研究了在强碱条件下，阻碍二氧化硅溶解的行之有效的方法，室内选用充填石英砂或油砂的不钢管模型和天然岩心，通过改变碱型或加入适宜和适量的防垢剂，使用紫外分光光度方法，检测流出液中硅的浓度，计算防垢率，以确定各方案的防垢效果，结果表明，改变碱型，即用碳酸钠代替氢氧化钠，不使用碱直接驱替，还是用三元复合体系驱替，流出液中硅浓度均有明显下降，因此，将氢氧化钠用碳酸钠代替可以起到防垢的作用，不改变碱型，在驱替液中加入防垢剂也能使流出液中硅浓度明显降低，达到防垢的目的。     

弱碱三元复合驱结垢分析及除防垢技术研究

北三西弱碱三元复合驱矿场试验投产后，在注入液配制设备中经常产生大量的结垢物并出现注塞泵部件结垢无法工作的问题，而且随着试验的不断推进，注入系统中的结垢问题日益突出，给现场试验造成极大不便并增加了维修成本。本文以弱碱三元复合驱的结垢问题作为切入点，通过大量的化验数据分析了结垢原因和结垢机理，研究了一系列除防垢技术，并提出了下一步的攻关方向。     

热水驱防垢剂GWF的技术研究

孤岛油田现已进入开发后期,一些稠油区块相继动用。这些稠油区块开发难度较大,注蒸气法虽然应用广泛,但存在一些弊端。孤岛采油厂经过调研论证,在孤岛油田东区东11-3井组实施注高温     

孤岛油田三元复合驱现场试验

孤岛油田西区已地入特高含水期（平均含水93．95），采出程度23．97％，目前开发效果较差，为进一步提高其采收率。在数值模拟和室内驱替试验的基础上，进行了三元复合驱现场试验，采取了层系调整，减少上层系对试验区的影响，保持合理地层能量和及时放大生产压差等措施，结果表明，出单一聚合物驱更好的增油效果，同时见聚率较低，高渗层得到有效封堵，吸水剖面得到改善，开发效果明显变好，取得了良好的经济效益。     

防止三元复合驱后油井结垢的清防垢剂的制备与应用

为解决三元复合驱后油井结垢问题,分析了三元复合驱后油井结垢的机理及垢的成分,以羟基五甲叉膦酸、膦基聚马来酸酐防垢剂、C₁₂-C₁₈脂肪醇聚氧乙烯（10）醚、USP2 烷基为十五烷基、乌洛托品、硒化钠等原料合成了清防垢剂,研究了清防垢剂浓度对清垢和防垢效果的影响,并在华北油田百余口油井进行了应用。研究结果表明,三元复合驱油井所结垢为碳酸盐垢和硅垢的复合体,清防垢剂加量为20～30 mg/L 时,清垢率大于60%、防垢率大于95%。现场应用结果表明,清防垢剂不仅解决了垢卡泵、井筒管杆的结垢问题,而且节约油井能耗。三元复合驱后油井平均检泵周期由约70 d 延长至约600 d,单井能耗降低23.19 百分点,达到了满足油田生产正常运行和节能的目的。表2参25     

孤岛油田西区三元复合驱矿场试验

孤岛油田西区三元复合驱矿场扩大试验区包括 6口注水井和 13口采油井。介绍了试验区油藏地质特征。所设计的超低界面张力三元复合驱油溶液 (主段塞 )配方为 :1.2 %Na2 CO3+0 .3%复配表面活性剂 (阴离子表面活性剂BES +木质素磺酸盐PS) +0 .15 %聚合物 35 30S。从 1997年 5月开始实施化学剂注入 ,实际注入情况如下 :前置段塞(0 .2 0 %聚合物溶液 ) 0 .0 97PV ;主段塞 0 .30 9PV ;后置段塞 (0 .15 %聚合物溶液 ) 0 .0 5PV ,2 0 0 1年 11月转后续水驱。本文介绍注完化学剂时的试验效果 ,包括 :全区油井综合含水由 94 .7%降至 84 .5 % ,日产油量由 82t升至 194t,累计增油 10 .4 2× 10 4 t,提高采收率 5 .2 7% ,预计最终提高采收率 12 .0 4 % ;注水井纵向各层吸水均匀化 ,注水井流动系数和流度下降 ;注水利用率提高 ,每采出 1t原油的耗水量由 17.9t降至 10 .4t。从受效方向、油层构造、沉积微相、窜流等 4个方面分析了各油井增油减水效果不同的原因。图 3表 3参 7。     

三元复合驱防垢卡抽油泵研制及优化设计

为了解决三元复合驱机采井频繁结垢卡泵的问题,设计了防垢卡抽油泵。通过数值模拟,对防垢卡抽油泵的结构进行优化设计。经现场试验,证实该泵具有较强的防垢卡能力,能够满足采油工艺的要求,对延长三元复合驱机采井的检泵周期,保障持续稳产具有重要的意义。     

岩心渗透率对复合驱油效率影响的实验研究

实验三元复合驱替液由10.0 g/L NaOH、3.0 g/L表面活性剂ORS-41、1.0 g/L聚合物1275A组成,用矿化度4.456 g/L的大庆油田平均地层水配制,45℃下与大庆脱气原油间的动态界面张力平衡值为1.2×10^-3mN/m,瞬时最低值为2.4×10^-3mN/m,黏度为19.0 mPa·s。在气测渗透率在0.017×10^-3-687×10^-3μm^2含油饱和度在42.37%-68.05%的21支人造均质砂岩岩心上,水驱之后注入0.2 PV复合驱替液并恢复水驱,测定水驱后采收率增值,表示复合驱替液的驱油效率。驱油效率-渗透率曲线为典型的S形曲线,渗透率≤1.56×10^-3μm^2≥16.2×10^-3μm^2采收率增值变化很小,渗透率从5.5×10^-3μm^2至16.2×10^-3μm^2,采收率增值由9.76%猛增至21.00%。在本实验条件下,16.2×10^-3μm^2复合驱岩心的临界渗透率值,该复合驱替液适用于渗透率≥16.2×10^-3μm^2油藏。用驱替压力梯度与孔隙半径（毛管半径）之间的关系和聚合物分子线团回旋半径与孔隙半径的配伍性解释了这一实验结果。图2表2参8。     

渤南油田采油污水处理方法研究

在室内实验研究的基础上提出了处理渤南油田结垢性含油污水的方法，在45－50℃下在渤南首站污水中依次加入以活性Ca(OH）2为主要成分的助凝剂CH－2和等量PAC，PAM组成的复合如凝剂JPM－1，短时间搅拌后静置沉降50－60min，上清水经砂滤后清澈透明，浊度＜0．5NTU，pH值上升至8．0－8．5，各项水质测定值（含油量，悬浮物，腐蚀速率，粒度中值，SRB和TGB菌数）均符合石油天然气行业标准的A3级指标，CH－2加量为280－400mg/Ln,JPM-1加量为150－200mg/L，随污水含油量（39－112mg/L)增加而增加，未处理污水失钙镁率为17．7％，有结垢性，处理后水及其与未处理水的2：3和3：2混合水失钙镁率＜1％，无结垢性，此方法工艺简单，可利用原有设备，经济性好。     

新疆砾岩油藏三元复合驱色谱分离现象研究

采用充填克拉玛依七中区克下组砾岩油藏去油砂、渗透率0.92~1.26μm2、直径1.8 cm、长120和90 cm的6个物理模型,在常温下注入0.4、0.6、0.8 PV三元复合驱替液(12 g/L碳酸钠 3.0 g/L石油磺酸盐KPS 1.2 g/L抗盐聚合物KY2500),再注水5 PV,定时测定流出液中碱、石油磺酸盐、聚合物浓度,绘制3种化学剂产出相对浓度C/C0~注入量曲线,列表给出3种化学剂的突破时间和C/C0=0.1时聚-碱、碱-表、聚-表产出时间差(均以流出液体积PV为单位)。结果表明该三元驱替液在填砂管中渗流时发生了色谱分离,聚合物先突破,碱随后突破,表面活性剂最后突破,产出时间差表明石油磺酸盐与聚合物、碱的色谱分离程度较严重,因此降低石油磺酸盐在地层中的损耗是减缓三元复合驱替液色谱分离的主要途径。在较长的填砂管中,渗流距离较长,色谱分离程度较严重;增大注入段塞尺寸可减小色谱分离程度。图6表2参9。     

三元复合驱采出污水悬浮固体组成和影响因素研究

由于三元复合驱采出污水中化学剂和离子组成的变化,悬浮固体的组成更加复杂。电镜和红外分析表明,过滤污水后,微孔滤膜上截留了大量无机盐和矿物颗粒,滤膜骨架上则吸附了大量粘性物质,主要是HPAM、乳化油等有机物。模拟污水试验表明,污水中HPAM浓度或者分子量超过一定值时,污水SS含量会明显增加。此外,复合驱污水碳酸盐结垢也造成SS含量增力口。     

哈得4油田清污混注的结垢机理研究

对塔里木哈得4油田水驱所用的清水与污水混合结垢机理进行了室内实验研究。污水为典型的高矿化度(252.6 g/L)高含铁(Fe3+78 mg/L,Fe2+14 mg/L)CaCl2型水,清水为矿化度25.34 g/L、含SO42-5.52 g/L的Na2SO4型水,两种水相混时可产生硫酸钙垢和铁(Ⅲ)垢。污水、清水按4∶6和6∶4体积比混合后,30℃和90℃下72小时结垢量高达1.0-2.3 g/L;根据成垢离子浓度测定值,污水、清水按2∶8-8∶2体积比混合后,CaSO4成垢反应30℃时在0.5小时内基本完成,≤70℃时混合后2小时SO42-浓度保持稳定,90℃时浓度下降,仍会结垢。污水、清水体积比为2∶8、4∶6、8∶2的混合水,70时结垢量分别为3.8、3.6、4.23、.3 g/L,垢成分主要为CaSO4.2H2O和混合氢氧化铁。污水、清水、4∶6和6∶4混合水腐蚀性小,30℃、72小时腐蚀性测试中测得腐蚀速度分别为2.5×10-4、1.68×10-3、5.0×10-4、7.3×10-4mm/a。表8参14。     

含油污水处理在中原油田防腐中的作用

中原油田回注污水矿化度高(40～150g／L)，钙镁离子含量高(4～6g／L)，呈酸性，pH值6．0～6．5，腐蚀性很强，污水处理和注水管线、设备腐蚀严重。列表给出了中原油田12座污水处理站来水(油田产出水)的离子组成和2001～2002年5个季度腐蚀速率监测数据。介绍了1994年以来开发的使水质完全达标的两项注入水处理技术：将污水pH值提高至8．0～9．0，絮凝，稳定化的水质改性技术，1997年已全部在12座污水站应用，处理中产生大量污泥，高pH值下的结垢性是一个受到关注的问题；在pH=7．0条件下用过氧化物预处理、混凝的强氧化预处理技术，使污泥量减少50％以上，结垢倾向减轻。中原油田注入水的年平均腐蚀速率已由0.705mm/a(1994)降至0．0986mm／a(2001)。接近行业标准推荐值≤0．076mm／a。注入水引起的腐蚀已大大减轻。表6参3。     

桩西油田桩74块注浅层水可行性研究

考察了桩 74 14 14井浅层水和桩西联合站处理后采油污水用作超低渗透率 (平均 6 .1× 10 - 3μm)的桩 74块油藏的可行性。测定了不同比例的浅层水、采油污水与油藏地层水混合后 ,各种矿化离子浓度的变化 ,由此确定浅层水、采油污水与油藏地层水在常温常压下是完全配伍的 ,在模拟油藏条件下 (130℃ ,15MPa)是不配伍的 ,会产生碳酸钙垢。由理论预测知 ,浅层水和油藏地层水混合后产生的碳酸钙垢量很少 ,而采油污水和油藏地层水在高混合比例下产生的碳酸钙垢量较多 ,且有碳酸锶垢生成。对浅层水和采油污水作为注入水的水质进行了现场检测 ,结果表明悬浮固体和粒径中值超标 ,经精细过滤后可降至标准值以下。作者建议采用浅层水并提出了继续研究的问题。表 6参 1。     

稠油油藏聚驱后二元复合驱提高采收率研究

针对古城油田泌123断块稠油油藏条件,考察了SP二元复合体系的最佳配方、乳化性和热稳定性,并用最佳配方的SP二元复合体系进行了聚合物驱后复合驱替实验。实验结果表明,得到的最佳SP二元复合体系（2000 mg/L ZL-I＋3000 mg/L OCSB）的黏度为59.5 mPa.s、界面张力7.87×10-3 mN/m,与聚合物溶液相比,黏度上升2 mPa.s、界面张力下降3～4个数量级,毛管数大幅度提高,具备更大幅度提高采收率的能力。SP二元复合体系与原油形成的乳化液黏度大于二元体系的黏度,乳化作用良好,可以进一步改善流度比。60℃下老化120天后SP二元复合体系中HPAM的水解度缓慢上升后维持在30%～40%,黏度始终保持平稳上升,变化规律与单一聚合物溶液相似;界面张力值在老化期间上升半个数量级以内,盐析程度较单一表面活性剂溶液大幅改善。岩心驱油实验表明,聚合物驱后进行二元复合驱可提高采收率10%OOIP以上,说明古城油田泌123断块稠油油藏采用二元复合驱作为聚合物驱后提高采收率的接替技术是可行的。图4表3参5     

有机复合调驱体系室内研究及现场试验

针对聚合物驱油田注入井近井地带调剖和储层深部调剖的需要,开发了有机复合调驱剂DK 1和DK 2。室内实验研究结果表明,这种调驱剂与浓度500～2000mg/L的聚合物溶液在70℃反应20h(DK 1)或5～7d(DK 2),可使聚合物交联,将聚合物溶液转变为流动凝胶;聚合物分子量越大(9.3×106,1.5×107,2.1×107)、水解度越低(4%,14%,30%),则成胶时间越短,生成的凝胶粘度越大;胜利油田聚合物驱中使用的8种国产聚合物与该剂的成胶效果均良好;溶液状态的体系受机械剪切基本上不影响成胶,生成凝胶后剪切使粘度下降,但粘度保留值很高;G′,G″曲线表明生成的凝胶具有良好的粘弹性,G′>G″。在孤岛中一区注聚区的中11N10注入井,在注入第二段塞(0.2PV×1750mg/L)的过程中,随同聚合物溶液(注入量100m3/d),按1000mg/L的浓度前7d加入KD 1,此后加入DK 2,每日注入0.5t,共注入4个月,使注入压力由6.5MPa上升到8.3MPa,表明储层内的高渗透条带被有效封堵。图10参5。