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海洋油田氮气泡沫分流海洋油田氮气泡沫分流海洋油田氮气泡沫分流海洋油田氮气泡沫分流酸化工艺技术的研究与应用酸化工艺技术的研究与应用酸化工艺技术的研究与应用酸化工艺技术的研究与应用二〇〇九年七月二〇〇九年七月••青岛青岛二〇〇九年七月二〇〇九年七月••青岛青岛————泡沫流体联合实验室泡沫流体联合实验室中海油田服务股份有限公司中海油田服务股份有限公司中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）陈月飞陈月飞//中海油田服务股份有限公司中海油田服务股份有限公司陈月飞陈月飞//中海油田服务股份有限公司中海油田服务股份有限公司题目：海洋油田氮气泡沫分流酸化工艺技术的研究与应用作者：陈月飞前言：酸化是各油田常见的增产措施，注酸工艺上能否把酸液置放到应该酸化的层位，关系处理的成败。渤海油田普遍采取砾石充填防砂完井的方式，如何在防砂段中实现酸液的有效置放？本文以渤海油田的地层及防砂管柱特点开始，介绍了氮气泡沫段塞分流酸化工艺的原理实验研究结果及应用方法并展示了该项技术在化工艺的原理、实验研究结果及应用方法，并展示了该项技术在海洋油田一口层间渗透率差异极大的注水井中的应用效果。关键词：酸化泡沫暂堵分流层间渗透率差异剖面调整主主要要内内容容一、问题的提出二、氮气泡沫分流特性实验研究及其在酸化中的应用三、应用实例分析剖面改善情况三、应用实例分析剖面改善情况一、问题的提出一、问题的提出序号层号小层防砂段及跨度渤海某典型油田A1井的小层、渗透率及防砂段情况1、海上油田层间渗透率差异较大，大段防砂大段注采序号层号小层防砂段及跨度第四防砂段跨度：120米个海段防砂，大段注采跨度：120米第三防砂段跨度米一个海上典型油田的H～K关系图跨度：77米第二防砂段第二防砂段跨度：146米第一防砂段一、问题的提出一、问题的提出（续）（续）2、多小层大段防砂、笼统注采带来的问题1）由于层间差异，导致合采的部分产层未动用2）水沿高渗层突进导致过早高含水层位动用率低2）水沿高渗层突进，导致过早高含水，层位动用率低3）多层笼统酸化，酸液优先进入高渗层，导致较差的处理效果因此，对该类井进行调堵分流是提高水驱波及效率、油层动用程度、措施增产效果及控水稳油提高采收率的关键稳油、提高采收率的关键。B2井小层吸水强度对比图12019971(大港)406080100吸水强度1997.1(大港)2000.8(中海)2001.8(中海)2001.12(大庆)2002.4（中海）2002.7（中海）0201346911+1213小层一、问题的提出一、问题的提出（续）（续）3、酸液分流在油水井酸处理中的重要性？按需分流，完全解除伤害需70方酸液；笼统酸化需180方酸液更多的酸液流向了高渗分流目的：控制或显著减少酸液向笼统酸化需180方酸液，更多的酸液流向了高渗层（500md），低渗层得到酸液很少以致污染不能解除。高渗层的流入量，增加低渗或污染能解除。层的吸酸量，达到措施目的。因此，对海上大段多层注采井的酸化，分流是提高酸化效果的必要工艺，尤其是不动管柱酸化！主主要要内内容容一、问题的提出二、氮气泡沫分流特性实验研究及其在酸化中的应用三、应用实例分析剖面改善情况三、应用实例分析剖面改善情况二、氮气泡沫分流特性实验研究及其在酸化中的应用二、氮气泡沫分流特性实验研究及其在酸化中的应用（一）为什么采用泡沫分流？（二）如何实现分流（岩心流动实验）（三）泡沫堵水酸化同作机理泡沫酸化计与应实例（四）泡沫酸化设计与应用实例（一）为什么采用泡沫分流？（一）为什么采用泡沫分流？机械分流工艺应用的局限性1、机械分流工艺应用的局限性1）裸眼或套管射孔完井，封隔器卡封是昀好的布酸方式；2）大段多小层砾石充填防砂完井限制了机械封隔工艺的使用；3）作业成本的限制。（一）为什么采用泡沫分流？（一）为什么采用泡沫分流？（续）（续）常规化学剂分流工艺的局限性2、常规化学剂分流工艺的局限性）滤饼原理1）滤饼原理：化学剂分流的实质是在高渗层表面形成固体颗粒滤饼，从而使液体转向低渗层。2）滤饼的不利影响：滤饼引起注酸压力升高，在大压力下滤饼可能挤入地层通常的办法是降低排量否则少量分流剂就可以“关闭”地层而入地层，通常的办法是降低排量，否则少量分流剂就可以“关闭”地层，而高渗透层却不受细粒分流剂的影响（不能形成滤饼），因而分流无效。（一）为什么采用泡沫分流？（一）为什么采用泡沫分流？（续）（续）2、常规化学剂分流工艺的局限性（续）3）颗粒大小限制：分流剂须小到能过砾石充填层、大到能在地层表面架常化学剂流艺的局限性桥。除非严格分选（生产工艺限制），否则难以通过40/60目及更小的砾石，导致滤饼不能在井筒岩石表面形成而大大影响分流效果。4）温度限制：一般在HF酸化中所用分流剂适用温度不能超过120°C。5）油溶性树脂与互溶剂配伍性影响：酸化普遍使用互溶剂而5）油溶性树脂与互溶剂配伍性影响：酸化普遍使用互溶剂，而实验表明被互溶剂接触的油溶性树脂将形成聚集状态去除较难。（一）为什么采用泡沫分流？（一）为什么采用泡沫分流？（续）（续）2、常规化学剂分流工艺的局限性（续）常化学剂流艺的局限性6）用于注水井的水溶性暂堵剂：细粒级的苯甲酸此种产品在储存过程中凝聚注入前很难控制恒定的颗粒尺寸。由此种产品在储存过程中凝聚，注入前很难控制恒定的颗粒尺寸。由于这个原因也常用苯甲酸的盐类（铵或钠的苯甲酸盐）作暂堵剂。在盐酸中这些盐转化为苯甲酸。苯甲酸钠按下式反应：酸中这些盐转化为苯甲酸。苯甲酸钠按下式反应C6H5COONa+HCl→C6H5COOH+Na++Cl-苯甲酸只少量地溶于盐酸，但强烈地溶于水或碱性溶液中。在起暂堵作用后，这种化合物溶于注入水。由于苯甲酸颗粒是憎水的，因而需要表面活性剂在施工液中起适当的分散作用。（一）为什么采用泡沫分流？（一）为什么采用泡沫分流？（续）（续）2、常规化学剂分流工艺的局限性（续）（7）水溶性暂堵剂的溶解度问题水溶性暂堵剂也微溶于酸。这种添加剂的一部分在与酸混合中溶解。因与井内液体混合以及温度的升高，另一部分在泵注过程中溶解。在堵塞剂以段塞注入并且沉积在裂缝中或地层壁面上后，仍受到更多的溶解。因而，这类产品的有效性总是低的，并且需要高的初始浓度。作用设计必须考虑到不同泵注阶段的溶解速度。（一）为什么采用泡沫分流？（一）为什么采用泡沫分流？（续）（续）2、常规化学剂分流工艺的局限性（续）（8）颗粒大小的分布问题暂堵剂颗粒大小必须与处理层岩石物理性质如渗透率和孔隙大小分布相适应。若桥堵剂用于正规油(气)藏（K=100~1000md），那么滤饼阻力将不足以阻止液体穿透到高渗层。另一方面，若用了过细的暂堵剂，则固体颗粒会与处理液一起通过孔隙介质运移，且将不可能出现分流。在某些情况下，岩石孔隙直径稍大于暂堵剂颗粒，可能形成内滤饼，而且暂堵剂生效时，清理可能很困难。暂堵剂颗粒一般靠产出或注入液溶解而解除堵塞，但可能在某个合理的时间范围内，分流剂不会显著溶解（尤其是内滤饼）。因此，颗粒型暂堵剂对油藏具有较高的二次伤害风险！（一）为什么采用泡沫分流？（一）为什么采用泡沫分流？（续）（续）３、泡沫的特点1）泡沫无固相（表活剂、气体、水），但既可像液体一样流动，也可像固体一样保持不动，泡沫的大小与流动受压力控制。沫的特点固体样保持不动，泡沫的大小与流动受压力控制。2）主要优点：易于产生注入，分流效果好，携带力强、助排、适用井况范围广，无颗粒伤害，不存在堵死地层的问题。3）遇油消泡，水中稳定。4）渗透率越大、孔道越大，泡沫阻力越大。渗透率越大阻力越大，阻力因子可达水的100倍以上二、氮气泡沫分流特性实验研究及其在酸化中的应用（一）为什么采用泡沫分流？（二）如何实现分流（岩心流动实验）（三）泡沫堵水酸化同作机理泡沫酸化计与应实例（四）泡沫酸化设计与应用实例（二）泡沫如何实现分流（岩心流动实验）1、泡沫对含水和含油层的选堵转向—油水同产井堵水酸化同作57号岩芯：578mD60号岩芯：号岩芯610mD注泡沫前：含油岩芯的分流量小于含水岩芯注泡沫前含油岩芯的分流小于含水岩芯注泡沫阶段：含油岩芯的分流量超过了含水岩芯停注泡沫转水驱：含水岩芯的分流量为0，所有流量转向含油岩芯（二）泡沫如何实现分流（岩心流动实验）续2、泡沫对高、低渗含水层位的选堵分流—注水井泡沫分流酸化沫对高低水层位的选流注水井沫流化不同渗透率两块含水岩心分流结果！注水井泡沫调剖的显著效果！！注水井泡沫调剖的显著效果！显著效果！显著效果！（二）泡沫如何实现分流（岩心流动实验）续3泡沫对高低渗含油岩心选堵分流油井泡沫分流酸化3、泡沫对高、低渗含油岩心选堵分流－油井泡沫分流酸化不同渗透率两块含油岩心分流结果模型3/模型4二、氮气泡沫分流特性实验研究及其在酸化中的应用（一）为什么采用泡沫分流？（二）如何实现分流（岩心流动实验）（三）泡沫堵水酸化同作机理泡沫酸化计与应实例（四）泡沫酸化设计与应用实例（三）泡沫堵水酸化同作机理泡沫管在含油或含水孔隙介质中流动都产生附加的力1.泡沫不管是在含油或含水孔隙介质中流动，都产生了附加的阻力，在高渗介质中阻力大，在低渗介质中阻力小；2.不管地层含油或含水，泡沫都显著地把流量转向分配到低渗层，既节省酸液，又更彻底地处理低渗渗层或污染层。3.在油水同产井的酸化中，泡沫可以自动选择暂堵含水小层/部位，实现油井堵水酸化同作。4.在注水井水窜井中，泡沫可以自动选择暂堵水窜层位/高渗层，实现水井堵水酸化同作。酸5.机理同样适用于气井。二、氮气泡沫分流特性实验研究及其在酸化中的应用（一）为什么采用泡沫分流？（二）如何实现分流（岩心流动实验）（三）泡沫堵水酸化同作机理泡沫酸化计与应实例（四）泡沫酸化设计与应用实例（四）泡沫酸化设计与应用实例1、氮气泡沫酸化注酸工艺1）前置液＋泡沫剂——泡沫剂＋N2——酸液＋泡沫剂（多级）2）前置液＋泡沫剂——酸＋泡沫剂＋N2——顶替液（单级）（四）泡沫酸化设计与应用实例（续）2、“酸液＋泡沫”多级注入的酸化工艺设计与应用实例1）处理液2、酸液＋泡沫多级注入的酸化工艺设计与应用实例1）处理液前置液：75gal/ft（HCl+添加剂）主酸液：125gal/ft（7.5%HCl+1.5%HF＋添加剂）后置液：125gal（3%NH4Cl+添加剂）4分流剂：氮气泡沫2、“酸液＋泡沫”多级注入的酸化工艺设计与应用实例（续）第二级(5)1275galHCl+起泡剂；2）处理液泵注顺序第一级(1)确定注入能力；(6)2125gal土酸+起泡剂；(7)2125gal后置液+起泡剂；(1)确定注入能力；(2)700gal前置液+起泡剂；(3)73bbl泡沫（25bbl液体+3302scfN）(8)9.9桶泡沫（3.47bbl液体+4475scfN2）；(9)关井10分钟；(3)7.3bbl泡沫（2.5bbl液体+3302scfN2）；(4)关井10分钟；第三级第四级(15)1275galHCl+起泡剂；第三级(10)1275galHCl+起泡剂；(11)2125l土酸+起泡剂(15)1275galHCl+起泡剂；(16)2125gal土酸+起泡剂；(17)2125gal后置液+起泡剂；(11)2125gal土酸+起泡剂；(12)2125gal后置液+起泡剂；(13)127bbl泡沫()g后置液起泡剂；(18)用3%NH4Cl溶液顶替。(13)12.7bbl泡沫（4.45bbl液体+5774scfN2）；(14)关井10分钟；2、“酸液＋泡沫”多级注入的酸化工艺设计与应用实例（续）3）不同类型井的数据及泡沫分流酸化处理结果井编号1234井类型含水井气井油井气井射孔段，ft511640200渗透率，md20052100.5孔隙度孔隙度，％2525814表皮系数108206油藏压力psi2500303040603600油藏压力，psi2,5003,0304,0603,600油藏温度，oF190175240245处理前/后含水，％41/380/00/00/0处理前后含水，处理前/后产油，B/D423/8553/1