CN104498009A - 一种放热增能解堵药剂及解堵方法和注入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种放热增能解堵药剂及解堵方法和注入装置。该放热增能解堵药剂包括金属粉和固体硝酸，其中，金属粉与固体硝酸的质量比为1∶1-1∶2。该放热增能解堵药剂还可以包括脱水原油和金属离子稳定剂。本发明还提供使用上述的放热增能解堵药剂的放热增能解堵方法及该方法所用的注入装置。本发明的放热增能解堵药剂能够通过金属与酸液反应放出热量和气体对地层原油进行加热和补充能量，同时过量酸液溶解地层堵塞物，实现解堵。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过金属与酸液反应放热增能解堵药剂及解堵方法和注入装置，属于石油化学技术领域。
背景技术
当稠油区块石油开发进入中后期时，油井地层会出现地层压力下降导致地层原油驱动力不足；地层温度逐渐降低导致原油粘度升高、流动性变差；原油中胶质沥青质、石蜡等析出堵塞油层孔隙等多种问题。单一的加热、增能或解堵措施已经无法解决稠油区块的低产问题，需要运用复合型解堵剂来集中解决这一难题。
目前普遍采用的放热增能复合型解堵剂主要原理为利用NO2 -1与NH4 +反应产生大量热量和氮气。如专利CN94114175.6中公开的热化学解堵油井剂制备方法；专利CN93120307.4中公开的一种油层化学生热解堵方法；“热化学油层解堵技术的研究与应用”，杨建华等，《新疆石油科技》2003年第2期(第13卷)：22-24；“TKS稠油地层热化学解堵剂的研究及应用”，谢建军等，《汉南石油》1995年10月第九卷第4期：14-17等非专利文献资料中都有提及这种利用NO2 -1与NH4 +反应产生大量热量和氮气的方法，此类方法虽然能起到加热地层和提高地层压力的作用，但对于一些有机或无机的地层堵塞物无法处理。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种放热增能解堵药剂及解堵方法和注入装置，能够通过金属与酸液反应放出热量和气体对地层原油进行加热和补充能量，同时过量酸液溶解地层堵塞物，实现解堵。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
一种放热增能解堵药剂，其包括金属粉和固体硝酸，其中，金属粉与固体硝酸的质量比为1∶1-1∶2。
根据具体实施方案，在作业时，需要加水使得固体硝酸成为稀硝酸溶液(浓度可以为20-30％，最佳稀硝酸溶液浓度为30％)，此时，金属粉与稀硝酸溶液的质量比为1∶4-1∶6，优选1∶5.2。
本发明的放热增能解堵药剂在进行解堵作业时，金属与酸液反应能够放出气体和大量热，实现对地层的加热增能解堵。本发明所用的酸可以为硝酸，但不限于此。
根据本发明的具体实施方案，优选的，该放热增能解堵药剂还包括脱水原油，金属粉与脱水原油的质量比为1∶15-1∶18。脱水原油能够起到携带作用，携带金属粉、固体硝酸等。
上述的放热增能解堵药剂中，优选的，所述金属粉包括铁粉，但不限于此。
根据本发明的具体实施方案，优选的，该放热增能解堵药剂还包括金属离子稳定剂。更优选的，金属离子稳定剂的用量为金属粉、固体硝酸的总质量的4％-8％。
上述的金属离子稳定剂的选取与放热增能解堵药剂中金属粉所选取的金属相对应。
上述的放热增能解堵药剂中，优选的，所述金属离子稳定剂包括铁离子稳定剂，但不限于此。更优选的，所述铁离子稳定剂包括冰醋酸，但不限于此。
上述的放热增能解堵药剂中，金属离子稳定剂和金属粉是相对应的，本发明优选使用铁粉，铁与稀硝酸发生化学放应能够生成气体和发出热量，而且其化学性质不活泼，在注入地层后不易与其它物质反应。同时铁粉的价格较其他活泼金属便宜，操作成本较低。同时，石油区块地层水主要为NAHCO3型，稀硝酸与铁粉反应后产生的铁离子会生成氢氧化铁沉淀。为防止沉淀发生，可以加入对应的金属离子稳定剂，优选加入铁离子稳定剂，例如冰醋酸。
根据具体实施方案，各组分配比实验如下，依据地层条件模拟设定实验反应釜内的温度和压力，选定的反应温度为40℃、反应压力为4MPa。实验将等量铁粉与不等量固体硝酸粉末与等量脱水原油混合均匀后，再向反应釜内加入水配成浓度为20％、25％、30％的稀硝酸，同时测量反应生成热量和气体量。通过实验，最终测得铁粉与30％浓度稀硝酸的用量的比例为1:5.2时，反应釜内产生的热量和气体达到峰值。证明此时铁粉完全反应。经整理计算最终得出1mol铁放出热量为1.3MJ，放出气体为32.4L。
同时，在反应过程中加入不等量冰醋酸，当加入冰醋酸的量为金属粉、固体硝酸的总质量的8％时，产生的氢氧化铁沉淀量最小。
本发明还提供一种放热增能解堵方法，其使用上述的放热增能解堵药剂，包括如下步骤：
将金属粉、固体硝酸和脱水原油混合后注入地层(目标地层)；
将水和金属离子稳定剂注入地层(目标地层)，焖井，即完成放热增能解堵药剂的施工；
其中，水的注入量为使固体硝酸稀释到设定的浓度的量。
上述的放热增能解堵方法中，优选的，所述水的注入量为使固体硝酸稀释到设定的浓度的量是指将固体硝酸稀释成浓度为20％-30％的稀硝酸的量。
上述的放热增能解堵方法中，运用固体硝酸能够防止硝酸腐蚀井筒，并能够防止硝酸与铁粉过早反应。其反应方程式为：
Fe+4HNO3＝Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。
上述的放热增能解堵方法中，当水和金属离子稳定剂注入地层后，水与固体硝酸粉末混合形成稀硝酸溶液，金属粉与稀硝酸反应放出热量加热地层、生成气体补充地层能量。金属离子稳定剂可防止金属粉与酸液反应生成的金属离子产生沉淀。
本发明还提供了一种注入装置，其可以用于上述放热增能解堵方法。该装置包括套管、油管、套管封隔器、可捞式桥塞和喇叭口，所述油管设置在所述套管内，所述喇叭口设置在套管内、所述油管的下端末端，所述喇叭口之上、所述油管和所述套管之间设置有封隔器，所述套管内部、在喇叭口之下设置有可捞式桥塞。
上述注入装置在应用时，所述套管深入油田地层，所述油管设置在所述套管内，所述喇叭口设置在所述油管的下端末端，所述喇叭口设置在需要增能解堵的地层(目标地层)，所述喇叭口之上、所述油管和所述套管之间设置有封隔器，所述套管内部、在喇叭口之下、在需要增能解堵的地层的下面设置有可捞式桥塞。
上述的封隔器和可捞式桥塞的作用是封隔目标地层，限定放热增能解堵药剂和水进入目标地层，起到保证解堵效果和不腐蚀套管的目的。
本发明的突出效果为：
本发明的放热增能解堵药剂能够通过金属与酸液反应放出热量和气体对地层原油进行加热和补充能量，同时过量酸液溶解地层堵塞物，实现解堵。
附图说明
图1是实施例的放热增能解堵方法所用的注入装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例
本实施例提供一种放热增能解堵药剂，包括铁粉1135kg、固体硝酸5900kg和脱水原油90m3(86400kg)，铁离子稳定剂570kg。
本实施例还提供了一种放热增能解堵方法，其是采用上述放热增能解堵药剂进行，所使用的注入装置的结构如图1所示，该注入装置包括套管1、油管2、套管封隔器3、可捞式桥塞4和喇叭口5，套管1深入油田地层，油管2设置在套管1内，喇叭口5设置在油管2的下端末端，使用时喇叭口5设置在需要增能解堵的地层(目标地层)，喇叭口5之上、油管2和套管1之间设置有封隔器3，套管1内部、在喇叭口5下面设置有可捞式桥塞4，在使用时，该可捞式桥塞4设置于需要增能解堵的地层的下面。
该放热增能解堵方法包括如下步骤：
将铁粉、固体硝酸和脱水原油混合后通过油管2和喇叭口5进入目标地层，运用柱塞泵将水和铁离子稳定剂通过油管2和喇叭口5注入目标地层(水的注入量为使得固体硝酸成为浓度30％的稀硝酸溶液)，当水和铁离子稳定剂全部注入完成后，再注入少量水清洗油管2、喇叭口5、封隔器3和可捞式桥塞4之间的套管。待压力平稳后，起出解堵药剂注入装置，对油井进行焖井24小时，即完成放热增能解堵药剂的施工。
本实施例的放热增能解堵方法所针对的油井是2003年06月22日投产的油井，其生产层段为932.8-1028.5m，为于楼油层，生产层段的有效厚度为30.8米，并划分为9个小层，平均有效孔隙度26.02％，地层平均渗透率1.0826μm2，地层原油粘度1326mPa·s，施工前测得该井地层压力约为3MPa，地层温度约为52℃。2013年2月22日施工，处理半径1.8m，施工完成后，测得地层压力6.3MPa，地层温度88℃，累计增油980.3吨，有效期214天。
在2012-2014年，共实施16井次的放热增能解堵，增油9775吨，平均增油610.9吨，平均有效期190天，可见，油井采用本实施例的放热增能解堵药剂进行解堵作业后，地层温度得到提高，地层压力明显上升。
Claims (10)
1.一种放热增能解堵药剂，其包括金属粉和固体硝酸，其中，金属粉与固体硝酸的质量比为1∶1-1∶2。
2.根据权利要求1所述的放热增能解堵药剂，其特征在于：该放热增能解堵药剂还包括脱水原油，金属粉与脱水原油的质量比为1∶15-1∶18。
3.根据权利要求1或2所述的放热增能解堵药剂，其特征在于：所述金属粉包括铁粉。
4.根据权利要求1或3所述的放热增能解堵药剂，其特征在于：该放热增能解堵药剂还包括金属离子稳定剂。
5.根据权利要求4所述的放热增能解堵药剂，其特征在于：所述金属离子稳定剂的用量为金属粉、固体硝酸的总质量的4％-8％。
6.根据权利要求4所述的放热增能解堵药剂，其特征在于：所述金属离子稳定剂包括铁离子稳定剂。
7.根据权利要求6所述的放热增能解堵药剂，其特征在于：所述铁离子稳定剂包括冰醋酸。
8.一种放热增能解堵方法，其使用权利要求1-7任一项所述的放热增能解堵药剂，包括如下步骤：
将金属粉、固体硝酸和脱水原油混合后注入地层；
将水和金属离子稳定剂注入地层，焖井，即完成放热增能解堵药剂的施工；
其中水的注入量为使固体硝酸稀释到设定的浓度的量。
9.根据权利要求8所述的放热增能解堵方法，其特征在于：所述水的注入量为使固体硝酸稀释到设定的浓度的量是指将固体硝酸稀释成浓度为20％-30％的稀硝酸的量。
10.一种注入装置，该装置包括套管、油管、套管封隔器、可捞式桥塞和喇叭口，所述油管设置在所述套管内，所述喇叭口设置在套管内、所述油管的下端末端，所述喇叭口之上、所述油管和所述套管之间设置有封隔器，所述套管内部、在喇叭口之下设置有可捞式桥塞。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150408 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |