纯化油区地层结垢机理及防治技术研究

论文摘要

纯化油区具有典型的低渗透地层特征,随着油田注水开发的进行,注水压力上升,产液量明显下降,地层和油水井结垢已成为影响油田生产的严重问题。本研究通过对垢样进行X射线衍射分析,发现该油区结垢的主要类型为含镁方解石的无机盐垢。采用静态模拟和岩芯动态驱替实验等方法,通过考察温度、压力以及水的配伍性等因素对结垢过程和结垢程度的影响,研究纯化低渗透地层碳酸盐垢的成因机理。静态模拟实验表明,地层温度升高和地层至炮眼再到井筒的压力骤降过程是引起油层、近井地带和井筒结垢严重的主要原因;樊41储层粘土膨胀实验和岩芯流动驱替实验表明,注入水的矿化度不会对储层造成水敏性伤害,而注入水水质的优劣才是油田有效进行注水开发的关键;通过扫描电镜分析驱替实验后的岩芯,观察到岩芯孔喉中有明显的垢晶体生成（在孔隙或喉道表面上逐渐生长形成）,垢晶大量生成并逐步堵塞地层孔隙是导致注水压力上升和岩芯渗透率降低的主要原因。实验室内采用正交实验研制出有针对性并适于地层挤注工艺的LY-1型阻垢剂。LY-1型阻垢剂的评价实验表明,该阻垢剂的阻垢效果明显优于目前采油厂所用阻垢药剂,90℃阻垢剂用量为5 mg·L-1时阻垢率即可达到85%以上,井筒条件（6MPa,60℃）下挤注该阻垢剂的有效浓度为5 mg·L-1,地层条件（10MPa,120℃）下挤注该阻垢剂的有效浓度为15 mg·L-1,可通过适当增加阻垢剂用量来延长阻垢剂使用期限。同时,考察了酸性至中性范围内pH值变化对LY-1型阻垢剂阻垢效果的影响,结果表明LY-1型阻垢剂无酸敏性;利用岩芯流动实验考察了LY-1型阻垢剂在岩芯中的吸附-脱附性能,实验反映出LY-1型阻垢剂具有吸附速度快、吸附量较大以及脱附缓慢、防垢有效期长等特点,适用于油田现场挤注工艺防垢工艺。选取纯化油区6口井（次）实施了LY-1型阻垢剂挤注工艺后,酸洗周期大幅度延长,日产液量呈明显上升并逐步趋于平稳;LY-1挤注型阻垢剂显示出良好的阻垢效果和吸-脱附性能,其中F41X1井挤入阻垢剂113天后阻垢剂浓度仍保持在约50 mg·L-1,自挤入阻垢剂以来6口井次累计增油5294吨,经济效益明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 油田垢物的成分及性状
• 1.2.2 结垢机理及影响因素
• 1.2.3 结垢实验方法研究
• 1.2.4 防垢技术研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.3.1 纯化油区垢样及水样全分析
• 1.3.2 地层结垢机理探讨
• 1.3.3 防垢技术研究
• 第二章 纯化油区地层及油水井结垢过程的静态模拟实验
• 2.1 实验仪器、药品与材料
• 2.2 实验方法及流程
• 2.2.1 垢样分析及结构表征
• 2.2.2 水质分析
• 2.2.3 静态结垢模拟实验
• 2.3 纯化油区油水井结垢原因分析
• 2.3.1 垢样组成的确定及结构的表征
• 2.3.2 水样全分析
• 2.4 静态模拟结垢机理研究
• 2.4.1 温度变化对结垢的影响
• 2.4.2 压力变化对结垢的影响
• 2.4.3 注入水的配伍性对结垢的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 纯化油区地层及油水井结垢过程的动态模拟实验
• 3.1 实验仪器、药品与材料
• 3.2 实验方法及流程
• 3.2.1 樊41 储层粘土膨胀实验原理
• 3.2.2 动态结垢模拟实验
• 3.3 动态模拟地层结垢机理研究
• 3.3.1 樊41 储层粘土膨胀性测试
• 3.3.2 岩芯流动实验方法
• 3.3.3 模拟地层条件下的污水连续注岩芯驱替流动实验
• 3.3.4 模拟地层条件下污清水混注岩芯驱替流动实验
• 3.3.5 模拟地层条件下清-污-清水混注岩芯流动驱替实验
• 3.3.6 岩芯内垢晶形貌分析
• 3.4 纯化油区结垢机理的讨论与探讨
• 3.4.1 碳酸钙的沉淀溶解平衡对结垢过程的影响
• 3.4.2 水体pH 值对结垢量的影响
• 3.4.3 流体流速对结垢过程的影响
• 3.4.4 结晶动力学因素与结垢过程的关系
• 3.4.5 地层表面状态对结垢过程的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 挤注型阻垢剂的研制及性能评价
• 4.1 LY-1 型阻垢剂的研制
• 4.1.1 主要实验仪器与药品
• 4.1.2 实验方法及流程
• 4.1.3 LY-1 型阻垢剂主要性能测定方法
• 4.1.4 LY-1 型阻垢剂合成条件的优化
• 4.1.5 LY-1 型阻垢剂结构推测与表征
• 4.2 LY-1 型阻垢剂静态阻垢效果评价
• 4.2.1 实验设备及药品
• 4.2.2 阻垢性能测定方法
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.3 LY-1 型阻垢剂吸附脱附性能评价
• 4.3.1 主要实验仪器与药品
• 4.3.2 溶液的配制方法
• 4.3.3 实验方法及流程
• 4.3.4 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 挤注阻垢剂油田现场应用效果评价
• 5.1 阻垢挤注工艺的方案设计
• 5.1.1 油田现场挤注工艺施工步骤
• 5.1.2 油田现场液体注入量计算公式
• 5.2 现场挤注工艺实施实例
• 5.2.1 油田现场液体的配制
• 5.2.2 挤注工艺实施步骤
• 5.2.3 挤注阻垢工艺现场应用效果分析
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢