油水井增產(chǎn)增注措施

§6.1概述本章主要內(nèi)容：水力壓裂酸化防砂與清砂防蠟與清蠟調(diào)剖堵水第1頁/共64頁第一頁，共65頁?！?.1概述油氣井產(chǎn)量的主要影響因素產(chǎn)層的能量(壓力)產(chǎn)層的滲透性流體的流動性能隨著油氣開采時間的延長,產(chǎn)層的壓力逐漸下降；可通過注水的方式來保持產(chǎn)層的壓力。一些地層本身滲透率就極低；開采過程中，由于措施不當會造成油氣通道堵塞，導致滲透率下降；可通過酸化或壓裂等措施予以改善。油品中高分子化合物的含量對粘度的影響大；可通過電加熱、注蒸汽、以及微生物作用等物理化學方法進行改良。第2頁/共64頁第二頁，共65頁。§6.2水力壓裂思路地層孔隙裂縫??？通過人為的方法，擴大油氣在地層中的通道。通過加壓，當壓力超過地層強度時，就可使地層破裂，產(chǎn)生裂縫。井筒內(nèi)的流體巖石的力學性質(zhì)井底附近的地應力分布壓裂液性質(zhì)及注入方式如何產(chǎn)生和擴大裂縫？靠什么來加壓？地層破裂的影響因素？第3頁/共64頁第三頁，共65頁?！?.2水力壓裂6.2.1巖石的力學性質(zhì)σxσyσz第4頁/共64頁第四頁，共65頁?！?.2水力壓裂6.2.1巖石的力學性質(zhì)裂縫方向總是垂直于最小主應力軸。當σz>σx>σy時，產(chǎn)生垂直裂縫當σy>σx>σz時，產(chǎn)生水平裂縫第5頁/共64頁第五頁，共65頁。§6.2水力壓裂造縫條件

為使地層破裂，必須使井底壓力高于井壁上的總應力及巖石的抗張強度。最大有效周向應力大于水平方向抗拉強度時，產(chǎn)生水平裂縫。

當有效周向應力大于垂直方向抗張強度時，產(chǎn)生垂直裂縫。第6頁/共64頁第六頁，共65頁?！?.2水力壓裂水力壓裂是利用地面泵組，將高粘液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，在井底蹩起高于地層強度的壓力，使井底附近地層產(chǎn)生裂縫；繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜砂液，使裂縫延伸并填以支撐劑，從而形成高導流能力的填砂裂縫。水力壓裂的工藝過程：憋壓造縫裂縫延伸充填支撐劑裂縫閉合第7頁/共64頁第七頁，共65頁。油氣層水力壓裂示意圖S1S2S3S4壓裂壓裂第8頁/共64頁第八頁，共65頁。§6.2水力壓裂6.2.2壓裂液作用：傳遞和施加壓力，使地層破裂。問題：當壓力釋放之后，如何阻止裂縫愈合？加砂壓裂

壓裂液是一個總稱，根據(jù)其在壓裂過程中的任務不同可分為前置液、攜砂液和頂替液。第9頁/共64頁第九頁，共65頁。6.2.2

壓裂液破裂地層、造縫、降溫作用。一般用未交聯(lián)的溶膠。攜帶支撐劑、充填裂縫、造縫及冷卻地層作用。必須使用交聯(lián)的壓裂液(如凍膠等)。末尾頂替液：替液入縫，提高攜砂液效率和防止井筒沉砂。前置液攜砂液頂替液中間頂替液：攜砂液、防砂卡；§6.2水力壓裂第10頁/共64頁第十頁，共65頁。性能要求：①濾失少：②懸砂能力強：③摩阻低：④穩(wěn)定性好：⑤配伍性好：⑥低殘渣：⑦易返排：⑧貨源廣、便于配制、價錢便宜。造長縫、寬縫取決于它的粘度與造壁性取決于粘度摩阻愈小，用于造縫的有效功率愈大熱穩(wěn)定性和抗機械剪切穩(wěn)定性不應引起粘土膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層以免降低油氣層和填砂裂縫的滲透率減少壓裂液的損害§6.2水力壓裂6.2.2壓裂液第11頁/共64頁第十一頁，共65頁?！?.2水力壓裂6.2.2壓裂液類型：水基壓裂液

—水+成膠劑

+其他油基壓裂液原油or

粘性成品油稠化油=

油+

稠化劑酸基壓裂液—酸+

成膠劑+

其他多相壓裂液泡沫壓裂液=水基凍膠+

氣體乳化壓裂液第12頁/共64頁第十二頁，共65頁?！?.2水力壓裂6.2.3支撐劑性能要求：粒徑均勻密度低強度高圓球度高雜質(zhì)少貨源廣、價廉第13頁/共64頁第十三頁，共65頁?！?.2水力壓裂6.2.3支撐劑常用類型：天然砂—粗晶石英砂（低強度）人造支撐劑樹脂包層支撐劑—樹脂包裹砂粒，中等強度，密度低，接觸面增大，抗閉合壓力高，防破碎，防嵌入。核桃殼、鋁珠（韌性支撐劑）玻璃珠、陶粒（高強度）第14頁/共64頁第十四頁，共65頁。§6.2水力壓裂6.2.4壓裂設計主要內(nèi)容：裂縫幾何參數(shù)優(yōu)選及設計；壓裂液類型、配方選擇及注液程序；支撐劑選擇及加砂方案設計；壓裂效果預測和經(jīng)濟分析等。第15頁/共64頁第十五頁，共65頁?！?.2水力壓裂6.2.5壓裂工藝過程循環(huán)試壓試擠壓裂加砂替擠反洗第16頁/共64頁第十六頁，共65頁?！?.2水力壓裂6.2.6壓裂設備與材料壓裂車；壓裂液罐車；供砂車；支撐劑。第17頁/共64頁第十七頁，共65頁?！?.2水力壓裂第18頁/共64頁第十八頁，共65頁?！?.3酸化思路地層孔隙裂縫小？生產(chǎn)中發(fā)生堵塞？解堵或擴大油氣在地層中的通道。通過溶蝕作用使孔隙裂縫擴大。用酸液對巖石膠結物或地層的孔隙、裂縫內(nèi)進行堵塞物的溶解和溶蝕。酸洗基質(zhì)酸化壓裂酸化如何擴大孔隙裂縫？靠什么來溶蝕？酸化工藝種類？第19頁/共64頁第十九頁，共65頁?！?.3酸化酸化的原理是利用酸液對巖石膠結物或地層的孔隙、裂縫內(nèi)的堵塞物的溶解和溶蝕作用，恢復或提高地層孔隙和裂縫的滲透性。有酸洗、基質(zhì)酸化和壓裂酸化三種工藝。第20頁/共64頁第二十頁，共65頁?！?.3酸化6.3.1酸化工藝類型酸洗基質(zhì)酸化酸化壓裂將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中的酸溶性顆粒、鉆屑和結垢，并疏通射孔孔眼。在低于巖石破裂壓力下，將酸液注入地層。依靠酸液的溶蝕作用恢復或提高井筒附近較大范圍內(nèi)油層的滲透性。也稱為酸壓，是在高于巖石破裂壓力下，將酸液注入地層，在地層內(nèi)形成裂縫。通過酸液對裂縫壁面物質(zhì)的不均勻溶蝕作用形成高導流能力的裂縫。第21頁/共64頁第二十一頁，共65頁。§6.3酸化6.3.2碳酸鹽地層的酸化鹽酸與碳酸鹽巖的化學反應酸化反應影響因素接觸面積、酸液類型與濃度、流速、溫度、壓力第22頁/共64頁第二十二頁，共65頁?！?.3酸化6.3.3酸化壓裂(10.28)用酸液作為壓裂液實施不加支撐劑的壓裂稱為酸化壓裂(簡稱酸壓)。壓裂后通過酸液的不均勻溶蝕作用，防止卸壓后裂縫愈合。主要用于碳酸鹽巖地層。第23頁/共64頁第二十三頁，共65頁。6.3.3酸化壓裂技術措施：酸液的濾失降低反應速度目的：盡量提高裂縫的有效長度和壓裂效果。影響因素：酸液的濾失性、反應速度、流速。固相防濾失劑前置液酸壓膠化酸、乳化酸、泡沫酸使用前置液降溫使用緩蝕劑（表面活性劑）使用乙酸、膠化酸、泡沫酸第24頁/共64頁第二十四頁，共65頁?！?.3酸化6.3.4砂巖地層酸化砂巖的成分：骨架：石英、長石膠結物：硅酸鹽類（粘土）、碳酸鹽類土酸的組成：鹽酸（HCl）+氫氟酸（HF）作用原理：HCl溶蝕碳酸鹽類膠結物HF溶蝕硅酸鹽類礦物第25頁/共64頁第二十五頁，共65頁?！?.3酸化6.3.4砂巖地層酸化氫氟酸（HF）與硅酸鹽類礦物的反應例：氫氟酸與石英反應生成可溶性氟硅酸第26頁/共64頁第二十六頁，共65頁。§6.3酸化6.3.4砂巖地層酸化土酸的配方：10～15%HCl+3～8%HF常規(guī)土酸：

12%HCl+3%HF逆土酸：

3%HCl+6%HF第27頁/共64頁第二十七頁，共65頁?！?.3酸化6.3.5常用酸液鹽酸甲酸和乙酸土酸（鹽酸+甲酸、乙酸）多組分酸（鹽酸+甲酸、乙酸）乳化酸（W/O型）稠化酸（鹽酸+膠凝劑）泡沫酸（65～85%氮氣，15～35%酸液）第28頁/共64頁第二十八頁，共65頁?！?.3酸化6.3.6常用酸液添加劑緩蝕劑（防金屬腐蝕）表面活性劑（降低表面張力）穩(wěn)定劑（減緩鐵沉淀）增粘劑（降低反應速度）減阻劑（降低流動阻力）暫堵劑（降濾失）第29頁/共64頁第二十九頁，共65頁?！?.3酸化6.3.7酸化工藝選井選層確定酸化方式方案設計與施工殘酸返排放噴、抽汲、氣舉排液增注液態(tài)CO2或氮氣排液第30頁/共64頁第三十頁，共65頁。6.3.8酸化施工（１）將酸化管柱下到預定位置，裝好井口。（２）接好地面注酸管線，并進行試泵。（３）配制酸液。一般在配酸站配制好拉到井場。（４）擠注酸液。（５）反排。自噴或人工排液。與壓裂相比，酸化的規(guī)模要小的多，施工也比較方面。因此，酸化處理已成為碳酸鹽巖油氣層主要的增產(chǎn)措施和油井解堵、水井增注的有效措施。第31頁/共64頁第三十一頁，共65頁?！?.4防砂與清砂6.4.1地層出砂的危害使井下和地面設備嚴重磨蝕，增加維修工作量和生產(chǎn)成本；造成砂卡、砂埋油層或井筒砂堵，導致停產(chǎn)；出砂嚴重時會引起井壁坍塌、套管擠毀甚至油井報廢。第32頁/共64頁第三十二頁，共65頁?！?.4防砂與清砂6.4.2地層出砂的原因地層巖石膠結強度低；地應力作用；開采工藝措施不當（壓差過大、流速過大。第33頁/共64頁第三十三頁，共65頁。開采因素由于固井質(zhì)量差，使得套管外水泥環(huán)和井壁巖石沒有粘在一起，在生產(chǎn)中形成高低壓層的串通，使井壁巖石不斷受到?jīng)_刷，粘土夾層膨脹，巖石膠結遭到破壞，因而導致油井出砂。流體滲流而產(chǎn)生的對油層巖石的沖刷力和對顆粒的拖拽力是疏松油層出砂的重要原因。油、水井工作制度的突然變化，使得油層巖石受力狀況發(fā)生變化，也容易引起油層出砂。3.油井工作制度如果射孔密度過大，有可能使套管破裂和砂巖油層結構遭到破壞，引起油井出砂。2.射孔密度1.固井質(zhì)量油層壓力降低，增加了地應力對巖石顆粒的擠壓作用，擾亂了顆粒間的膠結；油層含水后部分膠結物被溶解使得巖石膠結強度降低；4.其它不適當?shù)拇胧档土擞蛯訋r石膠結強度，使得油層變得疏松而出砂。第34頁/共64頁第三十四頁，共65頁。6.4.3防砂方法(一)制定合理的開采措施(1)制定合理的油井工作制度：通過生產(chǎn)試驗使所確定的生產(chǎn)壓差不會造成油井大量出砂(控制生產(chǎn)壓差)。對于受生產(chǎn)壓差限制而無法滿足采油速度的油層，要在采取必要的防砂措施之后提高生產(chǎn)壓差。(2)加強出砂層油水井的管理：開、關操作要求平穩(wěn)；對易出砂的油井應避免強烈抽汲的誘流措施。(3)對膠結疏松的油層，酸化、壓裂等措施要求慎重。(4)正確選擇完井方法和改善完井工藝。第35頁/共64頁第三十五頁，共65頁?！?.4防砂與清砂(二)防砂工藝機械防砂；化學防砂；焦化防砂；砂拱防砂。防砂管柱：割縫襯管、繞絲篩管、膠結濾砂管防砂管柱+粒石充填人工膠結砂層人工井壁人工加熱使原油在砂粒表面焦化壓實井壁附近的地層，形成較堅固的砂拱防砂第36頁/共64頁第三十六頁，共65頁?！?.4防砂與清砂6.4.3防砂工藝機械防砂篩管防砂第37頁/共64頁第三十七頁，共65頁?！?.4防砂與清砂6.4.3

防砂工藝機械防砂礫石充填防砂第38頁/共64頁第三十八頁，共65頁?！?.4防砂與清砂6.4.3防砂工藝機械防砂礫石預充填篩管第39頁/共64頁第三十九頁，共65頁?！?.4防砂與清砂6.4.4清砂方法(1)沖砂通過沖管、油管或油套環(huán)空向井底注入高速流體沖散砂堵，并將砂粒攜帶至地面。（2）撈砂用鋼絲繩向井內(nèi)下入專門的撈砂筒，將井底砂粒撈出地面。第40頁/共64頁第四十頁，共65頁。沖砂液沖砂液的基本要求：(1)具有一定的粘度，以保證具有良好的攜砂能力；(2)具有一定的密度，以便形成適當?shù)囊褐鶋毫?，防止井噴?3)不損害油層；(4)來源廣泛、價廉等。第41頁/共64頁第四十一頁，共65頁。§6.4防砂與清砂6.4.4清砂方法(3)沖砂方式正沖砂（沖管沖砂）；反沖砂；正反沖砂；聯(lián)合沖砂。聯(lián)合沖砂第42頁/共64頁第四十二頁，共65頁。§6.5防蠟與清蠟6.5.1油井結蠟石蠟：C16到C64的烷烴(C16H34～C64H130)。純石蠟為白色，略帶透明的結晶體，密度880～905kg/m3，熔點為49～60℃；結蠟：溫度低于原油析蠟點時，蠟以結晶形式析出，隨著結晶長大，蠟晶體沉積于管道和設備表面；第43頁/共64頁第四十三頁，共65頁。(一)油井結蠟的過程（1）當溫度降至析蠟點以下時，蠟以結晶形式從原油中析出；（2）溫度、壓力繼續(xù)降低和氣體析出，結晶析出的蠟聚集長大形成蠟晶體；（3）蠟晶體沉積于管道和設備等的表面上。蠟的初始結晶溫度或析蠟點：當溫度降低到某一值時，原油中溶解的蠟便開始析出，蠟開始析出的溫度。6.5.1油井結蠟第44頁/共64頁第四十四頁，共65頁?！?.5防蠟與清蠟6.5.1油井結蠟結蠟的影響因素：原油組分壓力和溶解氣油比水和機械雜質(zhì)含量流動速度管壁粗糙度及表面性質(zhì)第45頁/共64頁第四十五頁，共65頁。1.原油成分（含蠟量、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)）①原油中含蠟量越高，油井就越容易結蠟。②原油中所含輕質(zhì)餾分越多，則蠟的初始結晶溫度就越低，保持溶解狀態(tài)的蠟就越多，即蠟不易出。③

膠質(zhì)含量增加，蠟的初始結晶溫度降低；

④

瀝青質(zhì)對石蠟結晶起到良好的分散作用，且使沉積蠟的強度將明顯增加，而不易被油流沖走。2.壓力和溶解氣油比第46頁/共64頁第四十六頁，共65頁。3.原油中的水和機械雜質(zhì)油井含水量增加，結蠟程度有所減輕。4.液流速度水和機械雜質(zhì)對蠟的初始結晶溫度影響不大。原油中的細小砂粒及機械雜質(zhì)將成為石蠟析出的結晶核心，而促使石蠟結晶的析出，加劇了結蠟過程。5、管壁粗糙度及表面性質(zhì)第47頁/共64頁第四十七頁，共65頁。（1）阻止蠟晶的析出：在原油開采過程中，采用某些措施(如提高井筒流體的溫度等)，使得油流溫度高于蠟的初始結晶溫度，從而阻止蠟晶的析出。（2）抑制石蠟結晶的聚集：在石蠟結晶已析出的情況下，控制蠟晶長大和聚集的過程。如在含蠟原油中加入防止和減少石蠟聚集的某些化學劑—抑制劑，使蠟晶處于分散狀態(tài)而不會大量聚集。（3）創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件：如提高表面光滑度、改善表面潤濕性、提高井筒流體速度等?！?.5防蠟與清蠟6.5.2防蠟方法第48頁/共64頁第四十八頁，共65頁。1.油管內(nèi)襯和涂層防蠟作用：通過表面光滑和改善管壁表面的潤濕性，使蠟不易在表面上沉積，以達到防蠟的目的。（1）玻璃襯里油管防蠟原理油管表面具有親水憎油特性；玻璃表面十分光滑；玻璃具有良好的絕熱性能。（2）

涂料油管防蠟原理在油管內(nèi)壁涂一層固化后表面光滑且親水性強的物質(zhì)。第49頁/共64頁第四十九頁，共65頁。2.化學防蠟通過向井筒中加入液體化學防蠟劑或在抽油管柱上裝有固體化學防蠟劑，防蠟劑在井筒流體中溶解混合后達到防蠟目的。（1）活性劑型防蠟劑：通過在蠟結晶表面上的吸附，形成不利于石蠟繼續(xù)長大的極性表面，使蠟晶以微粒狀態(tài)分散在油中易被油流帶走；還可吸附于固體表面上形成極性表面，阻止石蠟的沉積。（2）高分子型防蠟劑：油溶性的，具有石蠟結構鏈節(jié)的支鏈線性高分子，在濃度很小的情況下能夠形成遍及整個原油的網(wǎng)狀結構，而石蠟就可在這網(wǎng)狀結構上析出，因而彼此分散，不能聚集長大，也不易在固體表面沉積，而易被液流帶走。第50頁/共64頁第五十頁，共65頁。3.熱力防蠟：提高流體溫度；采油成本高。4.強磁防蠟技術

（1）原油通過強磁防蠟器時，石蠟分子在磁場作用下定向排列作有序流動，克服了石蠟分子之間的作用力，不能按結晶的要求形成石蠟晶體；（2）對于已形成蠟晶的微粒通過磁場后，石蠟晶體細小分散，并且有效地削弱了蠟晶之間、蠟晶與膠體分子之間的粘附力，抑制了蠟晶的聚集長大；（3）磁場處理后還能改變井筒中結蠟狀態(tài)，使蠟質(zhì)變軟，易于清除。第51頁/共64頁第五十一頁，共65頁。§6.5防蠟與清蠟6.5.3清蠟方法機械清蠟—刮蠟器熱力清蠟熱流體循環(huán)清蠟電熱清蠟熱化學清蠟第52頁/共64頁第五十二頁，共65頁。§6.5防蠟與清蠟6.5.3清蠟方法冼井清蠟車第53頁/共64頁第五十三頁，共65頁。§6.6油井堵水6.6.1油井出水原因及找水技術(一)油井出水來源（1）注入水及邊水（2）底水（3）上層水、下層水及夾層水“底水錐進”現(xiàn)象：當油田有底水時，由于油井生產(chǎn)在油層中造成的壓力差，破壞了由于重力作用所建立起來的油水平衡關系，使原來的油水界面在靠近井底處呈錐形升高的現(xiàn)象。第54頁/共64頁第五十四頁，共65頁。(二)油井防水措施應以防為主，防堵結合（1）制訂合理的油藏工程方案，合理部署井網(wǎng)和劃分注采系統(tǒng)，建立合理的注、采井工作制度和采取工程措施以控制油水邊界均勻推進。（2）提高固井和完井質(zhì)量，以保證油井的封閉條件，防止油層與水層串通。（3）加強油水井日常管理、分析，及時調(diào)整分層注采強度，保持均衡開采。第55頁/共64頁第五十五頁，共65頁。(三)油井找水技術找水：油氣井出水后，通過各種方法確定出水層位和流量的工作。1.綜合對比資料判斷出水層位2.水化學分析法3.根據(jù)地球物理資料判斷出水層位4.機械法找水

壓木塞法

封隔器找水5.找水儀找水第56頁/共64頁第五十六頁，共65頁。6.6.2油井堵水技術(1)機械堵水使用封隔器及相應的管柱卡堵出水層的方法，以解決油井各油層間的干擾，達到增加油井產(chǎn)油量，減少產(chǎn)水量的目的。(2)油井化學堵水

用化學劑控制油氣井出水量和封堵出水層的方法。

非選擇性堵水水來自誤射開的水層或來自完全被水淹的油層,采用非選擇性堵水把水層完全堵死.

選擇性堵水水來自油層,堵水的目的是讓油層多產(chǎn)油、少出水.(3)底水封堵技術人工隔板法第57頁/共64頁第五十七頁，共65頁。開發(fā)準備階段詳探、開發(fā)試驗等開發(fā)設計和投產(chǎn)油藏工程研究及開發(fā)設計、開發(fā)井的全面部署及實施、注采方案實施等開發(fā)調(diào)整和完善調(diào)整方案實施、第三次采油—提高采收率6.7.1油田開發(fā)階段(按開發(fā)進程分)§6.7油田開發(fā)第58頁/共64頁第五十八頁，共65頁。投產(chǎn)階段穩(wěn)產(chǎn)階段產(chǎn)量遞減階段低產(chǎn)階段§6.7油