南海西部油田堵水技术研究

论文摘要

在南海西部油田条件下,针对海上堵水存在问题,从堵剂配方、堵剂环保性能评价、堵水工艺和配套用剂这3个方面开展研究。常用堵剂中冻胶成本低廉、封堵对油水具有选择性、可笼统注入,适合于海上油田堵水。研究建立了南海西部油田条件的堵剂系列,包括常规冻胶和环保冻胶聚乙烯亚胺冻胶(PEI冻胶)。采用基液等粘度模糊评判法,综合考虑成本、冻胶强度和稳定性筛选聚合物,通过成冻对比优选PEI交联剂。研究得到了成冻时间和冻胶强度可调的系列配方,对典型配方进行了应用性能评价。系统考察了温度、矿化度、聚合物、交联剂、pH值对PEI冻胶成冻时间和冻胶强度(储能模量和损耗模量)的影响,研究了PEI冻胶封堵的选择性。试验测定了南海海水配制PEI冻胶的表观活化能。温度、聚合物和交联剂是缩短成冻时间,提高冻胶强度的有利因素,矿化度则是不利因素,pH值在8～10时,降低pH值,成冻时间显著延长,冻胶强度明显降低。堵后驱替速度和油水相残余阻力系数的试验结果表明PEI冻胶的封堵对油水具有明显的选择性,该现象可由膨胀/收缩机理进行解释。建立了符合海上油田堵剂特点的环保评价方法。该方法选取海生菌明亮发光杆菌作为海洋环境的代表性受试生物,通过发光细菌急性毒性试验研究冻胶主剂、配方和产出液的环保性能。对冻胶的主剂、配方和产出液毒性进行了分级和排序,结果表明聚乙烯亚胺冻胶毒性远低于常规冻胶,冻胶的毒性主要源于交联剂,聚合物和交联剂在配方中表现的联合毒性作用为拮抗作用,冻胶因其封堵特性,产出液中毒性是逐渐缓慢释放。根据南海西部油田的出水类型分析了其适用的堵水方式,结果表明笼统堵水是最重要的工艺形式。针对南海西部油田的主要问题即大斜度井和水平井堵水,通过物理模拟研究了其笼统堵水的封堵机理和存在问题。为了在笼统堵水中更好的保护低渗通道,提出了聚合物保护海水增孔法,研究了该方法的影响因素,物理模拟的结果表明,与常规方法相比,该方法对低渗的保护效果更明显,堵水效果更好。研究了堵水工艺相关的各种配套用剂,包括前置液、后置液、暂堵冻胶和解堵工作液,在常规后置液段塞中增加了近井保护液,氧化降解近井残留的聚合物和冻胶,进一步降低过顶替后近井地带残余阻力系数,保证堵后足够的产液能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 海上油田堵水存在问题
• 1.2 堵水技术的研究现状
• 1.2.1 堵剂研究现状
• 1.2.2 堵水工艺研究现状
• 1.2.3 配套用剂研究现状
• 1.2.4 堵剂环保评价技术研究现状
• 1.3 南海西部油田出水情况
• 1.3.1 沿井斜全井水侵
• 1.3.2 沿井斜局部水侵
• 1.3.3 纵向整体水侵
• 1.3.4 纵向局部水侵
• 1.3.5 横向整体水侵
• 1.3.6 横向局部水侵
• 1.3.7 混合水侵
• 1.4 本文主要的研究内容
• 1.4.1 堵剂研究
• 1.4.2 堵剂环保性能评价
• 1.4.3 堵水工艺和配套用剂研究
• 第二章 冻胶配方和应用性能研究
• 2.1 试验仪器及试验药品
• 2.1.1 试验仪器
• 2.1.2 试验药品
• 2.2 聚合物和交联剂筛选
• 2.2.1 聚合物基本性质
• 2.2.2 等配方筛选聚合物法
• 2.2.3 冻胶基液等粘度模糊评判筛选聚合物法
• 2.2.4 交联剂的筛选
• 2.3 常规冻胶配方研究
• 2.3.1 缓交联铬冻胶
• 2.3.2 酚醛预聚体冻胶
• 2.3.3 酚醛单体冻胶
• 2.4 PEI冻胶配方研究
• 2.4.1 PEI冻胶配方研究
• 2.4.2 影响因素研究
• 2.4.3 封堵的选择性研究
• 2.5 冻胶应用性能评价
• 2.5.1 成胶液的粘度
• 2.5.2 岩性适应能力
• 2.5.3 抗剪切能力
• 2.5.4 管柱的腐蚀速率
• 2.5.5 冻胶的封堵能力
• 2.5.6 耐冲刷性能
• 2.6 本章小结
• 第三章 冻胶的环保性能研究
• 3.1 试验仪器及试验药品
• 3.1.1 试验仪器
• 3.1.2 试验药品
• 3.2 发光细菌的选取
• 3.3 发光细菌试验的方法
• 3.4 发光强度影响因素研究
• 3.4.1 复苏时间的影响
• 3.4.2 矿化度的影响
• 3.5 冻胶毒性研究
• 3.5.1 主剂浓度与相对发光度关系
• 3.5.2 主剂的毒性分级
• 3.5.3 主剂毒性的浓度分区
• 3.5.4 配方毒性研究
• 3.5.5 产出液毒性研究
• 3.6 发光细菌毒性和鱼类毒性的关系
• 3.7 在现有标准的探讨
• 3.8 本章小结
• 第四章 堵水工艺和配套用剂研究
• 4.1 试验仪器及试验药品
• 4.1.1 试验仪器
• 4.1.2 试验药品
• 4.2 出水规律与堵水方式的关系
• 4.3 笼统堵水工艺研究
• 4.3.1 笼统堵水的机理研究
• 4.3.2 出水点位置的影响
• 4.4 保护性笼统堵水工艺研究
• 4.4.1 保护性方法的对比
• 4.4.2 聚合物保护海水增孔法研究
• 4.5 配套工作液研究
• 4.5.1 洗油前置液研究
• 4.5.2 后置液研究
• 4.5.3 暂堵冻胶研究
• 4.5.4 破胶工作液研究
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 成冻时间、冻胶强度和稳定性测定方法
• 附录2 平均均匀腐蚀速率测定方法
• 附录3 物理模拟研究的基本方法
• 附录4 相关系数检验表
• 附录5 界面张力测定方法
• 攻读博士学位期间取得的学术成果
• 致谢
• 作者简介