热采开发中粘土防膨剂的筛选及应用效果分析

摘要:本文进行两个研究和一个矿场试验研究。一是对黑帝庙油层的粘土含量与水敏性进行研究;二是对防膨剂的筛选进行研究。综合实验结果分析可知,CYF-2防膨剂与注入水的配伍性好、回收率高、膨胀率低;同时,其使用浓度较低,经济合理,可以满足黑帝庙油田热采前地层预处理的需要。

Abstract: Two studies and a field test are carried out. One is the research of Heidimiao reservoir of clay content and water sensitivity; the other isanti-swelling agent selection. Comprehensive experimental results show goodCYF-2 anti-swelling agent and compatibility of injected water, and high recovery rate, low expansion rate; at the same time, the use of low concentration, economical and rational could meet Heidimiao oil field developmentneeds before the formation pre-processing.

关键词:蒸汽吞吐;油层保护;粘土防膨剂

Key words: steam stimulation;reservoir protection;clay anti-swelling agent

中图分类号:TE34 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)09-0086-01

1黑帝庙油层粘土含量与水敏性研究

根据葡浅12井和葡浅19井岩心分析资料,黑帝庙油层砂岩中泥质含量达到16.5%-19.5%,粒度中值(0.093%-0.114)×10-3m,粘土矿物含量在6.33%-18.99%之间,平均12.66%,其中蒙脱石占粘土含量的41%,伊利石占29%,高岭石占22%,这些是构成黑帝庙储层敏感的主要因素:①蒙脱石-绿泥石混合层粘土是由蒙脱石转化而来,以薄膜形式贴附在碎屑颗粒表面,具有蒙脱石和绿泥石的特性,对水有极强的敏感性,遇水膨胀,进一步水化后便松散、脱落,在外来流体作用下发生运移,堵塞渗流孔道,致使油层遭到损害。②高岭石在砂岩孔隙中呈完整的假六边形片状的自形晶体,常呈书页状、蠕虫状,由于高岭石集合体对碎屑颗粒的附着力很差,集合体内各晶片之间的结合力也很弱,在注水开发过程中,在高速流体的剪切应力作用下,能使高岭石集合体从碎屑颗粒底座上脱落,容易造成孔隙喉道堵塞。③伊利石呈纤维状、毛发状、条片状在孔隙中交错分布,在外来流体的高速剪切、冲击下,易破碎脱落,堵塞喉道。

以上三种粘土矿物遇水后,在水中易解离、扩散可交换阳离子,形成扩散双电层,使表面带负电,使晶层之间互相排斥,产生粘土膨胀、分散运移,使地层的渗透率减小,堵塞地层。

2防膨剂的筛选

2.1 高温粘土稳定剂的作用机理目前油田应用的粘土稳定剂主要有无机类和有机类两大类。无机类对粘土的稳定效果一般较有机类差,有效期短,耐冲刷性能差,但热稳定性较好;有机类稳定粘土、抑制分散效果好,但成本高。无机物与有机物复合既可做到优势互补,发挥协同效应,又可降低使用成本。粘土矿物是由硅氧四面体和铝氧八面体的晶格组成的,起到防膨、稳定粘土之作用。

2.2 防膨剂效果的室内评价首先,对20多种常见的不同种类粘土防膨剂进行初选,初选条件包括货源是否广泛,成本在3万元/吨以内,有无毒性,是否易燃等。然后,对初选出的防膨剂按标准在室内进行了配伍、分散、防膨三个方面的实验。

①配伍性实验。将各种防膨剂用清水配制成浓度为1%的溶液,考察与注入水的配伍性。从实验结果中看出,LH防膨剂配伍性较差,其他防膨剂配伍性良好。②分散性实验。从实验结果可以看出,在150℃高温条件下,清水空白的回收率在73%,说明清水对天然岩屑的分散破碎较大; GNW-4与LH防分散效果较好,在浓度为2%时,回收率为95%,而后随浓度的增大,回收率降低,但其中LH与注入水配伍性不好,150℃条件下溶液混浊加重,并对岩屑有吸附作用,有白色絮状沉淀产生,有可能对岩石孔隙造成伤害;而CYF-2(复配)的回收率值最高,浓度在1.2%-3%之间时回收率即达到97%以上,高于其它防膨剂。在此实验基础上,进一步优选配方,进行了200℃、250℃、270℃、300℃的分散实验。通过上述不同温度的分散实验结果可知,在150℃到300℃之间,CYF-2的回收率最高,2%浓度时回收率在96%以上。③防膨实验。对CYF-2、LH、GNW-4三种防膨剂进行膨胀实验,考察其导致天然岩屑膨胀的情况,以清水作空白样进行对比。从实验结果看出,CYF-2(复配)防膨剂的膨胀量最小,膨胀率仅为4.31%,防膨效果较好。

综合上述实验结果分析可知,CYF-2防膨剂与注入水的配伍性好、回收率高、膨胀率低;同时,其使用浓度较低,经济合理,可以满足黑帝庙油田热采前地层预处理需要。

3矿场应用效果评价

黑帝庙油田在2005年7-8月共进行了6口井的粘土防膨剂注入试验,取得了一定的效果:

3.1 生产井的注入压力情况对比粘土防膨剂注入的一个主要目的是提高油层吸汽能力,降低注入井井口注入压力,使生产井在正常注入压力下注汽生产,避免超破裂注入,减少生产井汽窜的可能性。从注入压力变化来看,在生产井蒸汽注入第一周期注入粘土防膨剂获得效果后,势必对以后周期蒸汽注入压力产生良好影响。

3.2 生产井出砂情况生产井注入粘土防膨剂的另一个作用就是在能够防止粘土膨胀的同时起到防砂作用。粘土颗粒附着在岩石表面,减少了在油层孔隙中的游离和稠油对其的携带,从而减少了生产井的出砂,延长了生产井生产周期,提高单井周期产油量和油汽比。1-1井注入防膨剂前产出液中含砂量86%,注入后产出液中含砂量为0;1-2井注入防膨剂前产出液中含砂量5%,注入后产出液中含砂量为0。可以看出粘土防膨剂的作用十分明显。

3.3 产油情况注入粘土防膨剂的6口井,除8-更7井效果较差外,其余5口井效果很好。5口井平均自喷期15d,自喷期平均日产油20m3,在所有投产的20口新井中,只有7-更6井(下入隔热油管)、8-41井、4-更4井与其生产状况相近。产油量提高说明,粘土防膨剂的注入,提高了油层吸汽能力,减少生产井出砂,降低作业次数,提高生产井的生产时率,延长生产井的生产时间,最终提高单井的周期产油量。

4结论

①粘土防膨剂对不同的地质条件作用效果不同,必须根据实际地质情况通过室内实验优选粘土防膨剂种类。②应该根据不同的生产井地层情况,选择性注入粘土防膨剂。③粘土防膨剂在黑帝庙油田的应用,在降低井口注入压力、减少生产井出砂、提高生产井产量上有一定效果,应该选择出砂严重的区块的生产井进行粘土防膨剂的注入。

参考文献:

[1]刘文章.热采稠油油藏开发模式[M].北京:石油工业出版社,1998.

[2]克拉玛依九区热采稠油油藏[M].北京:石油工业出版社,1998.

[3]国际稠油开采技术论文集[D].北京:石油工业出版社,2002.