大功率超声波处理近井带聚合物堵塞实验研究

利用自主研制的波场采油动态模拟实验装置,对人工岩心聚合物堵塞样品开展了超声波解除岩心聚合物堵塞实验研究,评价了超声波解除岩心聚合物堵塞的整体效果,分析了波场参数、工艺参数、储层物性参数对超声波解除聚合物堵塞的影响规律,并将超声波、化学剂、超声波—化学剂复合解堵效果进行了对比.实验结果表明:超声波功率、频率、处理时间、岩...     

水力脉冲波协同多氢酸酸化解堵反应动力学模型

水力脉冲波协同多氢酸酸化技术对于高压注水、注汽井近井区域的储层堵塞具有高效的解堵效果。但目前针对该项技术的模拟理论及动力学研究较少,现场工艺参数设计存在一定的盲目性。基于多氢酸活性酸组分的酸岩反应模型,以水力脉冲波传播动力学为基础,构建了水力脉冲波协同多氢酸酸化反应动力学模型;研究了孔隙度、渗透率、酸液及矿物浓度随时间和距离的变化规律,分析了水力脉冲波协同多氢酸酸化解堵的参数敏感性,并进行了矿场应用分析。研究表明:协同作用进一步提高了储层的酸化解堵效果,明显改善了酸液流速、酸液及矿物浓度的分布;振幅、频率较高时,酸液流速的径向差异直接影响相邻位置的解堵效果。针对不同类型的砂岩油藏设计了水力脉冲波协同多氢酸酸化解堵参数,并成功开展11井次矿场试验,注水压力平均下降6.3 MPa,注汽压力平均下降3.5 MPa,起到了显著的解堵降压增注效果。     

有机解堵剂和非酸解堵体系性能评价与现场应用

稠油油藏黏度高,流动性差,开发过程中极易在近井地带形成有机垢沉淀和无机固相堵塞,降低近井地带渗透率,导致地层产量急剧下降。针对渤中油田明化镇组D11和D34-H油井特殊的油藏物性和堵塞类型,通过沥青溶蚀、溶蜡和降黏实验等筛选出TC-4有机解堵剂,通过溶蚀碳酸钙、溶蚀黏土和岩心流动实验等评价DH-1非酸解堵体系的性能,并将其用于矿场试验。结果表明,TC-4有机解堵剂对沥青和石蜡的溶蚀能力及降黏效果较好,对储层的伤害小,适于解除有机堵塞;DH-1非酸解堵体系具有良好的缓速、缓蚀和溶垢能力,对岩石骨架不会造成严重的破坏,与原油的配伍性好,在运移过程中能及时破乳,适于解除无机固相堵塞。在D11井使用TC-4有机解堵剂、在D34-H井用TC-4有机解堵剂进行有机清洗和DH-1非酸解堵体系相结合的方法进行解堵,两井的日产油量、日产液量和含水率基本恢复至解堵前水平。两种解堵体系均能较好地解除稠油油藏堵塞问题。图2表2参25     

水溶性暂堵剂的研究及应用

针对胜利孤东油田油井漏失严重问题,研制了用有机硅改性处理的水溶性暂堵剂,室内实验表明,该堵剂可使岩心堵塞率达到９０％以上,用地层水长时间冲刷后,渗透率恢复值在８５％以上。１０口井的现场试验结果表明,该堵剂对漏失速率超过０．４ｍ＾３／ｍｉｎ含水量９８％以上的特高含水井有较好的防漏暂堵保护效果。     

可控冲击波增渗解堵技术实验研究

压裂、酸化、注药剂是海上油田油水井增渗解堵的传统技术,但存在工艺复杂、成本高、储层二次损害等问题。可控冲击波技术作为一种新兴的改造储层技术,在工艺上不破坏井筒结构,可分段式多次重复作用,而且具备增渗解堵效果好、能量可控等特点。在分析可控冲击波产生机理的基础上,研制了可控冲击波实验装置。模拟储层及工程环境,分别以井筒与小岩心尺度样品为研究对象,开展可控冲击波增渗解堵效果评价实验。研究结果表明:可控冲击波对井筒及小岩心两种尺度实验样品均产生良好的增渗效果,井筒尺度样品产生较为明显宏观裂缝,岩石强度降低,小岩心尺度样品渗透率提升13.3%～57.9%,样品实现增渗;可控冲击波对解除小岩心尺度样品的固相侵入、无机垢堵塞、聚合物吸附滞留损害效果明显,无因次渗透率提升值在0.12～0.27之间,解除固相侵入损害最为显著,冲击使得岩心渗流通道内外的堵塞物被振动、推挤直至剥离,样品实现解堵。可控冲击波技术优势明显,研究成果为可控冲击波增渗解堵技术的现场应用奠定基础。     

水溶性暂堵剂的研究及其应用

针对胜利孤东油田油井漏失严重的问题,研制了用有机硅改性处理的水溶性暂堵剂。室内实验表明,该堵剂可使岩心堵塞率达到９０％以上,用地层水长时间冲刷后,渗透率恢复值在８５％以上。１０口井的现场试验结果表明,该堵剂对漏失速度超过０．４ｍ３／ｍｉｎ、含水量９８％以上的特高含水井有较好的防漏暂堵保护效果。     

乳液型注水井解堵剂的研究与应用

针对注污水井的堵塞问题,研制开发了新型乳液型注水井解堵剂.室内应用结果与现场试验表明,该乳液型注水井解堵剂具有良好的缓速性能和表面活性,能同时解除无机垢和有机垢对储层的堵塞,达到解堵增注的目的.     

振动-土酸酸化复合解堵室内实验研究

低、特低渗透油气田开发中普遍存在因无机结垢、有机结垢、微生物、外来颗粒、黏土矿物等引起的近井地带地层堵塞问题。针对此问题，开展了振动、土酸酸化及振动-土酸酸化复合解堵的效果比单独使用振动或土酸酸化解堵的效果更显著。振动解堵使岩心渗透率提高10%～20%，土酸酸化解堵使岩心渗透率提高10%～40%，而使用振动-土酸酸化复合解堵可使岩心渗透率提高40%～70%。对流体在生产井和注水井中的流动进行了室内实验模拟，开发的新型的振动-土酸酸化复合解堵技术不仅解堵效果好，而且比较稳定，至少可使岩心渗透率提高40%左右。图5表4参8     

针对渤海A油田注水井堵塞的解堵增注液研究

针对渤海A油田注水井堵塞(水质超标、腐蚀堵塞和油垢堵塞)特点,结合储层酸敏特性,提出了"抗酸敏"复合解堵增注思路;在研制安全性好、溶垢性强的有机解堵剂和优选抗酸敏无机解堵剂的基础上,确定了渤海A油田注水井解堵增注液配方;系统评价了解堵增注液防膨性、铁离子稳定性、腐蚀性、配伍性,解堵增注液不仅具有较好的稳定黏土和铁离子稳定能力,而且具有较小的腐蚀性和较好的配伍性;为了更真实地模拟现场堵塞,提出了"高浓度模拟水混合"的岩心堵塞模拟方法;从溶垢性和解堵性能评价结果可知,解堵增注液对有机垢、无机垢、铁腐蚀产物和综合堵塞均具有较好的解堵效果,解堵后渗透率恢复值均大于100%,明显提高了基质的渗透率,解堵效果明显优于现场单一的氟硼酸解堵液。     

河南油田双河区块注聚井堵塞机理及APS解堵剂性能评价

针对河南油田注聚区块欠注和注入压力高的状况开展了聚合物堵塞机理研究,并对APS解堵剂进行评价。通过对注聚返吐物的成分组成分析发现,聚合物凝胶占堵塞物总质量的90.98%,是造成注聚井堵塞的主要物质。从室内岩心模拟试验结果来看,APS解堵剂对聚合物溶液造成的堵塞起到了较好的解堵作用,当渗透率接近1D时,渗透率恢复率可达到71.72%;但对聚合物凝胶造成的堵塞的解堵效果不太理想,当岩心渗透率为1.012D时其渗透率恢复率为57.00%,不能达到有效解堵的要求。增大APS解堵剂的质量分数对聚合物溶液的解堵有较好效果,渗透率恢复率提高了6.63个百分点;但对凝胶解堵效果不大,只增加了2.92个百分点。化学解堵后提高注入压力可以增加岩心渗透率的恢复率,提高解堵有效率。注入压力增幅越大,岩心渗透率恢复率越好。但注入压力并不能无限制提升,注入压力应小于地层破裂压力。     

Removal of Near-wellbore Formation Damage by Ultrasonic Stimulation

The plugging removal effect under ultrasonic waves and the effect of rock properties, technical parameters, and ultrasonic parameters on the cleaning results were studied using the self-developed dynamic flow apparatus and the artificial cores damaged by in situ fines, inorganic scale, drilling mud, paraffin deposition, and polymer. The experimental results proved that ultrasonic cleaning is the most effective to inorganic scale damage, and the optimum ultrasonic irradiation time is about 80–100 min. In addition, for the five types of damage, the increase of ultrasonic frequency and power drastically improve the permeability recovery rate. The results also indicated that, in in situ fines and inorganic scale experiments, the increase of initial core permeability increases the cleaning effect, and the trend is opposite in drilling mud, paraffin deposition, and polymer experiments.     

超声波处理对减压渣油分子结构的影响

为提高渣油的质量,对渣油进行了超声波处理,其输出功率为800W,温度为70°C,间隔为0到11分钟。实验表明,超声波处理7min后,黏度和残炭率分别降低14.1%和7.4%。饱和分含量增加,芳烃、胶质和沥青质含量下降。用FT-IR、1H-NMR等手段对平均分子结构参数进行了表征,而超声处理时间长达7分钟,渣油参数的变化也越来越大。超声波处理产生的机械搅拌和空化作用引起减压渣油分子的一系列变化。微观变化影响了平均分子结构的参数,这通常在SARA分数中显示出来。采用热重法分析了超声波处理后减压渣油热反应特性的变化。随着超声波处理时间的增加,热解所需的表观活化能逐渐降低,温度也随之降低。     

原油超声波降黏实验研究

采用自行研制的全波长聚能型压电超声换能器及变幅杆浸入式反应器,对原油油样进行了超声降黏处理,测定了黏-温曲线。分析超声处理时间、换能器工作电流和含水率对原油超声降黏效果的影响。结果表明：当超声处理时间为3 min及换能器工作电流为0.36 A时,油样在温度为25 ℃、黏度低达200mPa·s时能够维持原油常温下的连续输送。但当超声处理时间过长时,原油黏度反而升高。其中,含水率为60%和75%的原油经超声处理后,降黏率大于60%。采用扫描电镜(SEM)观察了不同参数条件下的蜡晶形态,证明了原油超声降黏的可行性和不可回复性,为超声降黏装置的研制提供了理论依据。     

地层温压条件下超声波测试技术

从波动方程式出发，证明了波场物理模型实验的比例观测关系式，给出简化关系式成立的条件，为正确理解和选择实验参数提供了依据。讨论了地层温度、压力条件下物理模型实验的必要性，并以MTS超声测试系统为例，简要介绍了系统的结构与功能，给出了地层温度、压力模拟的方法。     

超声波对循环水水质稳定的影响

研究了超声波对循环水系统腐蚀、结垢和微生物生长的影响。结果表明：超声波对碳钢的腐蚀速率没有明显影响。随着超声波处理时间的延长,溶液中残余的钙硬和总碱逐渐降低,而溶液的pH值略有增大;不同频率的超声波对溶液中析出的CaCO3晶体的形貌有一定影响;20kHz的超声波不能达到灭菌的效果。     

超声波防垢的声场参数实验研究

实验研究了超声场参数与防垢率之间的关系,其中频率、声强、辐照时间和脉冲宽度是影响防垢率的主要因素,而间歇比为次要因素。对本实验系统而言,声场参数有一个最佳范围,频率20～25kHz、声强0.2～0.4w／cm^2、脉冲宽度大于10ms、声辐照时间大于3min、间歇比3～5。实验优选出的参数为现场应用提供了依据,并在现场取得了明显的效果。     

超声波处理对渣油物性的影响

以四种不同来源和属性的渣油为原料,研究了超声波处理前后渣油基本物性和结构参数的变化,并对超声波处理前后渣油的加氢效果进行了对比研究 。结果表明：经超声处理后渣油的平均相对分子质量减小,粘度降低,密度基本不变;SARA四组分中,饱和分、芳香分和沥青质含量均减小,胶质的含量增加,胶质和沥青质的总含量增加;沥青质含量越高,经超声处理后胶质增加量越多,饱和分减少量越小,芳香分减少越大。超声波处理使渣油的平均分子总碳数C、芳环上的碳数CA、总环数RT、芳环数RA、环烷环数RN均减小,重油特征化参数KH增大,超声波处理改变了渣油的平均结构。沥青质含量和结构的变化是超声波处理引起渣油物性变化的最主要原因。     

超声旋笛声波发生器在防蜡降粘方面的研究

作为一种特殊的流体动力式声波发生器，超声旋笛在电泵井防垢降粘方面有着显著的使用效果。文章介绍了超声旋笛的发声原理．开展了防垢降粘的实验研究。实验表明，超声旋笛能有效地降低原油粘度，减少油垢生成．为电泵井的正常生产提供了一种有效的措施。     

超声波处理对渣油加氢反应前后沥青质结构组成的影响

利用超声波处理渣油,考察超声波对渣油加氢反应前、后沥青质缔合状况和结构的影响。结果表明：超声波处理改变了沥青质的结构状态,但没有改变沥青质的元素组成;超声波处理可降低沥青质的单元薄片缔合数,使部分环烷烃发生开环反应而增大其支化度,沥青质的平均相对分子质量和结构参数中的RT,RA,RN,CA,σ,Dy均减小,同时沥青质中不同类型氢原子的含量也发生变化;加氢过程中,沥青质主要发生桥键断裂、脱烷基侧链和缩合反应,使结构参数中的fA,CAP,n,RT,RA,CA,Dy,BI和平均相对分子质量M增大,而σ,H/C,nsw,X/n减小;超声波处理改善了沥青质的结构和反应性能,再经加氢反应时强化了上述变化趋势,加氢后的沥青质结构更为复杂,甚至出现缔合数为7~11的沥青质分子。