CN102942912A

CN102942912A - 一种用于低渗透砂岩储层油井加氢热气化学增产的溶液组份

Info

Publication number: CN102942912A
Application number: CN2012104799601A
Authority: CN
Inventors: 西莫年科·阿列克谢; 韩炜; 周亮; 李子璇
Original assignee: Jilin Guantong Energy Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Jilin Guantong Energy Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CN102942912B

Abstract

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种可用于提高低渗透砂岩储层油井产能的加氢热气化学增产的溶液组份。该组份是由质量为1：1的1号溶液和2号溶液组成，按质量和100％计算，1号溶液由硝酸乙醇胺络合物HOCH₂CH₂NH₂·HNO₃、硝酸铵NH₄NO₃和水H₂O组成；2号溶液由硝酸肼N₂H₄·HNO₃、氢化钠NaH、氢化铝钠NaAlH₄和四氯乙烯C₂Cl₄组成。两种溶液反应释放的气体会携带热量通过套管的射孔区进入到近井地带岩层的气孔和微裂纹中，高温高压气体连续不断地对近井带岩层的热冲击作用可使其产生新的裂缝，连通油气渗流通道，减少渗流阻力，增大泄油面积，从而提高了近井带岩层的渗透率。

Description

一种用于低渗透砂岩储层油井加氢热气化学增产的溶液组份

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种可用于提高低渗透砂岩储层油井产能的加氢热气化学增产的溶液组份。

背景技术

低渗透砂岩储层具有非均质性强、储层产能受岩性和物性因素影响大、自然产能较低等特点，需要对储层进行改造才能见到较好的开发效果，水力压裂是低渗透砂岩储层增产的常用手段。

水力压裂是利用地面的高压泵组将高粘度压裂液泵入井中，当压裂层段的液体压力达到一定值后，裂缝开启，随着支撑剂(一般为陶粒)的添加，逐渐形成一条高导流能力的添砂裂缝，从而达到提高产量的目的。但对于多层压裂来说，采用全井笼统压裂工艺只能对物性好或者地层能量弱的层进行压裂改造，而其他大多数层位得不到改造，此时需要根据储层特性、井筒条件等因素，采取分层压裂配套工艺，才能提高储层压裂改造的效果，施工工艺较为复杂，改造成本高。此外，压裂液性能的好坏，直接关系到压裂施工的成败与增产效果。在配制压裂液时，需保证其防膨性能、助排性能、破胶性能、抗滤失性能、耐温性等方面的特性，只有每步程序严格要求，才能确保压裂液的性能和压裂施工的最终成功，在实际操作中较难控制。

加氢热气化学增产法结合了物理和化学工艺对油层近井地带进行综合作用，工艺简单，反应过程可控，能有效提高低渗透砂岩油藏近井地带的孔隙度和渗透率，从而达到增产的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于提高低渗透砂岩储层油井产能的加氢热气化学增产的溶液组份，该溶液组份通过提高低渗透砂岩油井近井地带的孔隙度和渗透率，来提高单井产能。

本发明是这样实现的：

首先，根据油井的结构参数配制两种工作溶液（1号溶液和2号溶液），要求1号溶液与2号溶液体积之和小于油井反应区的体积。反应区是指从人工井底到最远射孔区上端面套管内的空间（见图1）。

1号溶液，按质量和100％计算，由30.0～40.0％的硝酸乙醇胺络合物HOCH₂CH₂NH₂·HNO₃(在天津市大茂化学试剂厂购得)、45.3～54.6％的硝酸铵NH₄NO₃和10.4～21.5％的水H₂O组成。

1号溶液的制备方法：

1.1按溶液质量和100％计算，首先向容器中倒入30.0～40.0％的硝酸乙醇胺络合物；

1.2再向得到的溶液加入45.3～54.6％的硝酸铵，充分搅拌10～20分钟；

1.3最后加入10.4～21.5％的水，充分搅拌10～20分钟，制得1号溶液。

2号溶液，按质量和100％计算，由30.0～40.0％的硝酸肼N₂H₄·HNO₃（在天津永大化学试剂开发中心购得）、21.0～29.0％的氢化钠NaH、14.0～26.0％的氢化铝钠NaAlH₄（在广州佰默生物试剂有限公司购得）和17.0～23.0％的四氯乙烯C₂Cl₄（在上海紫一试剂厂购得）组成；

2号溶液的制备方法：

2.1按溶液质量和100％计算，首先向容器中加入30.0～40.0％的硝酸肼；

2.2之后向容器内倾倒17.0～23.0％的四氯乙烯，充分搅拌10～20分钟；

2.3最后向容器中加入21.0-29.0％的氢化钠和14.0～26.0％的氢化铝钠，充分搅拌10～20分钟，制得2号溶液。

将配制好的1号溶液和2号溶液依次通过油管注入到井内，1号溶液和2号溶液通过自身重力作用沉入到人工井底（1号溶液和2号溶液按质量比1：1投放），两种溶液在井底开始发生化学反应。

首先，氢化物和水发生反应，生成大量气体和热量，反应方程式如下：

NaH+H₂O=NaOH+H₂+Q ①

NaAlH₄+4H₂O＝NaOH+Al(OH)₃+4H₂+Q ②

在化学反应①和②发生的同时，1号溶液脱水，致使一些成分发生热分解反应，生成大量的气体和热量，反应方程式如下：

NH₄NO₃→N₂O+2H₂O+Q ③

2NH₄NO₃→2N₂+4H₂O+O₂+Q ④

HOCH₂CH₂NH₂·HNO₃→2CO₂+N₂+4H₂+Q ⑤

4N₂H₄·HNO₃→6N₂+10H₂O+O₂ ⑥

上述反应释放的气体会携带热量通过套管的射孔区进入到近井地带岩层的气孔和微裂纹中，高温高压气体连续不断地对近井带岩层的热冲击作用可使其产生新的裂缝，连通油气渗流通道，减少渗流阻力，增大泄油面积，从而提高了近井带岩层的渗透率。

在热作用下沉积在近井地带油层孔道内的石蜡沥青质等有机堵塞物升温融化，并且在高压条件下当温度高于200℃时，在氢气作用下石蜡沥青质等大分子物质发生催化裂化和热解反应，将高分子烃转化成轻质馏分，使得原油粘度降低、流向井底的阻力减小，流动系数增加，从而提高原油产量。

在高温条件下，反应⑤中生成的氢气会与反应⑥中生成的氧气进一步反应，继续放出热量：

2H₂+O₂=2H₂O+Q ⑦

受热后的原油体积产生膨胀，进入到油层的气体会溶解于热原油中，起到了蒸汽驱的作用，使采收率进一步提高。

除了上述的物理热化学效应外，在①和②中生成的热碱NaOH会与岩层主要成分二氧化硅SiO₂反应：

2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O ⑧

生成的硅酸钠Na₂SiO₃易溶于水，可使岩层的孔隙度进和渗透率一步增加，利于油井增产。

由此可见，低渗透砂岩储层油井的加氢热气化学增产法具有造缝、蒸汽吞吐、蒸汽驱以及碱化处理的功能，能有效提高储层近井地带的孔隙度和渗透率，实现油井增产。

附图说明

图1：油井结构示意图；

其中：1井口；2油管；3套管；4射孔孔眼；5人工井底；6油层；

具体实施方式

实施例1：大庆油田1号油井加氢热气化学增产试验

1号油井的地质条件及相关参数：储层系砂岩和粉砂岩；中孔低渗透油层；套管内径

121.36mm，人工井底1428.3m；射孔范围1338.2～1367.5m；增产作业前日产液2.5t，其中日产油2.0t；由以上数据可得出反应区体积为1045L。配制1号溶液650kg，2号溶液650kg。

1号溶液成分包含：硝酸乙醇胺络合物HOCH₂CH₂NH₂·HNO₃、硝酸铵NH₄NO₃、水H₂O，各自所占的质量百分比：30％、48.5％、21.5％。各组分的质量分别为：硝酸乙醇胺络合物195kg，硝酸铵315.25kg，水139.75kg。

2号溶液成分包含：硝酸肼N₂H₄·HNO₃、氢化钠NaH、氢化铝钠NaAlH₄、四氯乙烯C₂Cl₄，各自所占的质量百分比：30％、21％、26％、23％。各组分的质量分别为：硝酸肼195kg，氢化钠136.5kg，氢化铝钠169kg，四氯乙烯149.5kg。

2010年10月17日，将1号溶液和2号溶液依次通过油管注入到井内，关井反应12小时之后恢复生产。

通过加氢热气化学增产措施处理后，1号油井增产现象明显，增产作业前日产液2.5t，其中日产油2.0t；增产作业后日产液4.8t，其中日产油3.7t，截止到2012年6月30日有效生产天数495天，累计增油870.5吨；

实施例2：大庆油田2号油井加氢热气化学增产试验

2号油井的地质条件及相关参数：储层系砂岩和粉砂岩；中孔低渗透油层；套管内径

121.36mm，人工井底1380.6m；射孔范围1293.0～1320.2m；增产作业前日产液3.0t，其中日产油2.5t；由以上数据得出反应区体积为1016.2L。配制1号溶液650kg，2号溶液650kg。

1号溶液成分包含：硝酸乙醇胺络合物HOCH₂CH₂NH₂·HNO₃、硝酸铵NH₄NO₃、水H₂O，各自所占的质量百分比：40％、45.3％、14.7％。各组分的质量分别为：硝酸乙醇胺络合物260kg，硝酸铵294.45kg，水95.55kg。

2号溶液成分包含：硝酸肼N₂H₄·HNO₃、氢化钠NaH、氢化铝钠NaAlH₄、四氯乙烯C₂Cl₄，各自所占的质量百分比：40％、29％、14％、17％。各组分的质量分别为：硝酸肼260kg，氢化钠188.5kg，氢化铝钠91kg，四氯乙烯110.5kg。

通过加氢热气化学增产措施处理后，2号油井增产现象明显，增产作业前日产液3.0t，其中日产油2.5t；增产作业后日产液5.2t，其中日产油4.3t，截止到2012年6月30日有效生产天数513天，累计增油768.3吨；

实施例3：大庆油田3号油井加氢热气化学增产试验

3号油井的地质条件及相关参数：储层系砂岩和粉砂岩；中孔低渗透油层；套管内径

121.36mm，人工井底1217.6m；射孔范围1145.3～1176.0m；该井在增产作业前是废弃井，日产油0t；由以上数据可得出反应区体积为839L。配制1号溶液520kg，2号溶液520kg。

1号溶液成分包含：硝酸乙醇胺络合物HOCH₂CH₂NH₂·HNO₃、硝酸铵NH₄NO₃、水H₂O，各自所占的质量百分比：35％、54.6％、10.4％。各组分的质量分别为：硝酸乙醇胺络合物182kg，硝酸铵283.92kg，水54.08kg。

2号溶液成分包含：硝酸肼N₂H₄·HNO₃、氢化钠NaH、氢化铝钠NaAlH₄、四氯乙烯C₂Cl₄，各自所占的质量百分比：35％、25％、20％、20％。各组分的质量分别为：硝酸肼182kg，氢化钠130kg，氢化铝钠104kg，四氯乙烯104kg。

通过加氢热气化学增产措施处理后，3号油井又重新恢复了产能，增产作业后日产液2.8t，其中日产油1.5t，截止到2012年6月30日有效生产天数392天，累计产油478吨。

Claims

1.一种用于低渗透砂岩储层油井加氢热气化学增产的溶液组份，其特征在于：

由质量比为1：1的1号溶液和2号溶液组成，按质量和100％计算，1号溶液由30.0～40.0％的硝酸乙醇胺络合物HOCH₂CH₂NH₂·HNO₃、45.3～54.6％的硝酸铵NH₄NO₃和10.4～21.5％的水H₂O组成；2号溶液由30.0～40.0％的硝酸肼N₂H₄·HNO₃、21.0～29.0％的氢化钠NaH、14.0～26.0％的氢化铝钠NaAlH₄和17.0～23.0％的四氯乙烯C₂Cl₄组成。

2.如权利要求1所述的一种用于低渗透砂岩储层油井加氢热气化学增产的溶液组份，其特征在于：1号溶液和2号溶液的体积之和小于油井反应区的体积。