CN105003223B

CN105003223B - 一种可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法

Info

Publication number: CN105003223B
Application number: CN201410166370.2A
Authority: CN
Inventors: 裴柏林; 冯国江; 程志
Original assignee: Berlin Andong Petroleum Science And Technology (beijing) Co Ltd
Current assignee: Berlin Andong Petroleum Science And Technology (beijing) Co Ltd
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2017-11-21
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: CN105003223A

Abstract

本发明公开了一种可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，使连续封隔体中存在表面活性剂或与表面活性剂接触，实施方式有：1.在已下入井下控流过滤器管柱的油气井中，利用表面活性剂溶液作为携粒液，与封隔颗粒混合后，进行连续封隔体充填；2. 在已下入井下控流过滤器管柱的油气井中，连续封隔体充填完成后，向连续封隔体内注入表面活性剂溶液。3. 在已存在井下控流过滤器管柱和连续封隔体的油气井中，注入表面活性剂溶液，再利用清水或表面活性剂溶液作为返排液，返排出连续封隔体。本发明可以使接触油后的封隔颗粒在低流速下运移，使连续封隔体既可以实现在生产阶段的窜槽低流速自堵塞充填，也可以实现在拔管作业阶段的低流速返排。

Description

一种可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法

技术领域

本发明涉及一种可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，该方法适用于所有需要进行连续封隔体分段控流技术的油气井，上述油气井包括直井、斜井、水平井、注入井和生产井，属于石油开采技术领域。

背景技术

据本发明人的了解，与本发明相关的背景技术即连续封隔体控水技术是我方独家研发的技术，目前在行业内还没有任何现场应用，知道的人为数极少。因此为了便于读者了解，需要详细介绍该技术的背景。

一、油气井需要分段控流：

在同一口井中，由于地层间的渗透率沿油气井生产段轴向的差异很大，油水间的粘度差很大，这就导致了水会沿着渗透率高的地层提前进入井筒，并迅速充满井筒的大部分空间，使油气井产液的含水率大幅度升高，产油量大幅度下降。

例如某油气井的生产段为300米，渗透率高的生产段长30米，地层间渗透率相差3倍，地层中的油水的粘度比相差100倍，当地层水沿着渗透率高的地层提前进入井筒后，该井的产液的含水率会迅速升至95%以上，日产油量降至未出水时日产油量的1/3。上述问题给油田生产带来了巨大的经济损失。

为了解决上述问题，油气井需要分段控流技术。

分段控流技术是将油气井分隔成若干个独立的流动单元，每个流动单元都有控流装置进行可控限流。分段控流技术显著地减缓了地层水的推进，提高了产油量；即使在油气井出水后，分段控流技术也能有效限制地层水急剧上升，减小日产油量下降幅度。

如前段所述井况的油气井，在油井见水后，分段控流技术可以将产液含水率控制在60%以下，日产油量可达到未出水时日产油量的85%以上。

同样，对于气顶油藏、注气井和蒸汽驱井，由于油气间的粘度差非常大，极易在高渗透段形成气锥进和凸进，产生上述类似的问题。

二、目前油气井中应用的分段控流方式：

目前，油气井中分段控流的独立流动单元是依靠下入封隔器实现的，限流是依靠控流过滤器管柱；利用封隔器将油气井封隔成多个相对独立的生产区间，结合控流过滤器的限流作用，实现油气井的分段控流。

分段控流技术包含两个要素：分段和控流，两者缺一不可。如果油气井内只下入控流过滤器，不使用封隔器进行分段，那么提前进入井筒的地层水会沿着井筒轴向窜流，地层水会迅速占据井筒内的绝大部分空间，仍然会使油气井产液的含水率大幅度上升，导致产油量大幅度下降，最终稳油控水失败。

三、目前分段控流技术使用封隔器分段存在的问题：

目前经常使用的封隔器是遇液膨胀封隔器，遇液膨胀封隔器在以下几种井况是无法实施有效封隔的：

1、已实施套管射孔的油气井，其水泥环中存在窜槽；

2、已实施筛管完井的油气井；筛管和井壁之间存在类似窜槽的轴向流动通道；

3、已下入多孔管的油气井；多孔管与井壁之间存在类似窜槽的轴向流动通道；

4、井下管柱有变形，但其变形不影响控流过滤器入井，但是遇液膨胀封隔器无法下入。

而且，无论新井还是老井，由于封隔器不能下入太多，导致分隔的区段太长，区段内渗透率差异大，不能实现细分区段。

另外，使用遇液膨胀封隔器的油气井，由于膨胀后的封隔器与井壁间巨大的摩擦力，因此在遇液膨胀封隔器膨胀以后无法将井下管柱拔出。

四、连续封隔体分段控流技术：

连续封隔体分段控流技术是解决使用封隔器进行分段控流所存在问题的一种潜在技术（或在研技术）。针对以上使用封隔器进行分段控流所存在的问题，申请人进行了长期的连续封隔体分段控流技术的研究，以解决封隔器在分段控流方面存在的问题。

连续封隔体分段控流技术是先向油气井中下入控流过滤器管柱，在控流过滤器管柱与井壁之间存在环空（这里的环空是广义的环空，它不仅包括控流过滤器管柱与外管柱或井壁之间的环空，还包括水泥环窜槽、之前已下入的筛管与井壁间的环空、之前已下入的多孔管与井壁间的环空等），然后再向上述环空中充填颗粒，并充填紧实形成连续封隔体。这种连续封隔体具有轴向流动阻力很大，而径向流动阻力很小的特性，不影响生产。连续封隔体将油气井轴向封隔成了许多相对独立的生产区间，再结合控流过滤器的控流作用，就实现了分段控流。

其井内结构见图1、图2。

图1为水平井应用连续封隔体控流技术进行分段控流示意图。

图2为直井应用连续封隔体控流技术进行分段控流示意图。

图1和图2中，包括井壁1，井壁外，包括低渗透地层区10和高渗透地层区20。井壁内安装有控流过滤器管柱2，井壁和控流过滤器管柱之间为由封隔颗粒组成的连续封隔体3，连续封隔体靠近井口一端由悬挂封隔器4封闭。

连续封隔体能够利用顶部封隔器解封后打开的流动通道，注入返排液，将连续封隔体冲散成分散的颗粒携带移走，实现解封。连续封隔体解封消除了控流过滤器管柱与连续封隔体的之间大部分摩擦力，有利于将管柱提出井筒。这一工艺称为连续封隔体返排，简称返排。

五、研发中发现的连续封隔体颗粒充填和返排过程中存在的问题：

1. 连续封隔体在充填时或充填后，会有多种原因引起连续封隔体充填后出现长窜槽，见图3，连续封隔体充填后出现窜槽。图3中，包括低渗透地层区10和高渗透地层区20，3-1为井下控流过滤器，3-2为连续封隔体，3-3为长窜槽，3-4为井壁，3-5为水平井靠近趾端一端。

由于连续封隔体充填作业完成后，有多种原因会导致连续封隔体存在长窜槽。连续封隔体要实现轴向封隔，必须是整个井筒环空横截面充填紧实，如图4所示，4-1为充填紧实的连续封隔体的横截面，4-2为存在窜槽的连续封隔体的横截面。如果出现窜槽，地层出水后，地层水会通过该窜槽窜流，造成连续封隔体轴向封隔失效，无法实现分段控流的目的。经过大量实验发现，当连续封隔体的孔隙中存在的都是清水时，即使连续封隔体在充填完成后仍有长窜槽，连续封隔体也可以在油气井生产阶段，通过低流速窜流流体携带封隔颗粒来充填封堵窜槽。这是由于在流速v₀下沉积的封隔颗粒，会被流速大于v₀的流体携带运移，沿运移方向在窜槽另一端堆积，从而堵塞窜槽。为了便于表达，本发明人将连续封隔体在油气井生产阶段，通过低流速窜流流体携带封隔颗粒封堵窜槽的充填方式，称为窜槽低流速自堵塞充填。窜槽低流速自堵塞充填是指在连续封隔体充填完成后存在长窜槽，油气井投产后，出水段出水并沿着窜槽窜流，而油气井日产量一般在几十方到一百方左右，生产段大约几百米，例如，一口300米长生产段的油气井，日产液大约100方，换算到每米流量大约0.23L/min,即使出水段30米，出水量50方，换算到每米流量也不过1.15L/min,窜流流速很低，但由于封隔颗粒具有被水极易携带的特性，因此即使较小的窜流量，也能够将窜槽靠近出水段处的封隔颗粒不断运移，向窜槽另一端携带，堵塞窜槽，使连续封隔体在井筒环空充填紧实段大幅度增长，仍然保持良好的轴向渗流阻力，实现分段控流的目的。图5为连续封隔体窜槽低流速自堵塞充填。图5中包括低渗透地层区10和高渗透地层区20，5-1为井下控流过滤器，5-2为被堵塞的窜槽段，5-3为井壁，5-4为封隔颗粒被带走的窜槽段，5-5为水平井靠近趾端一端。

但是，在实验中发现，当封隔颗粒接触到油后，其原有的易携带性能变得极差，很难被窜流流体携带移动，也就无法实现连续封隔体的窜槽低流速自堵塞充填。窜槽无法堵塞，直接导致连续封隔体轴向封隔失效，造成分段控流目的无法实现。而且在油气井中，封隔颗粒在充填过程中和充填后都不可避免的会接触到井筒内的原油。

2. 连续封隔体分段控流技术的另一个优势是连续封隔体能够实现低流速返排。连续封隔体分段控流技术中采用的是井下控流过滤器，所述过滤器具有限流作用，因此返排时返排流量有限，返排流速较低，如果封隔颗粒携带性能差，是无法实现返排的。正因为封隔颗粒具有极易被水携带的特性，因此连续封隔体比较容易在低流速下被返排出井筒，使得井下控流过滤器管柱可以提出井口。但是，经过试验发现，当连续封隔体与油接触后，封隔颗粒的易携带性能变得极差，注入的水携带液在低流速下无法将其返排出，而且井下控流管柱限流，无法提高返排流量，造成返排失败。很显然，连续封隔体在油气井投产后是不可避免的会被原油浸泡。

如图6为连续封隔体正常返排后井筒状态，图6中包括低渗透地层区10和高渗透地层区20，6-1为井下控流过滤器，6-2返排液携带封隔颗粒返出井筒，6-3为井壁，6-4为水平井靠近趾端一端。图7为连续封隔体触油后返排时的井筒状态。图7中包括低渗透地层区10和高渗透地层区20，7-1为井下控流过滤器，7-2为接触油后的连续封隔体， 7-3为井壁，7-4为水平井靠近趾端一端。

对于上述两种问题，经过实验发现，接触油后的封隔颗粒易携带性能变差，具体数据和表现是：未接触油前，颗粒利用清水携带，其临界启动流速大约是0.14m/s；而接触油后，利用清水携带，根据原油性质的不同，其临界启动流速大约从0.8m/s至2m/s，甚至更高。从数据中可知，封隔颗粒接触油后，其被携带性能下降了5~14倍。由于连续封隔体在充填时和充填后不可避免要与井筒原油接触，甚至被浸泡，这就导致了利用清水作为携带液或返排液无法实现封隔颗粒的窜槽低流速自堵塞充填，也无法实现返排。

如何解决接触油后的封隔颗粒易携带性能变差的问题，是实现连续封隔体的窜槽低流速自堵塞充填和低流速返排的关键，也是实现连续封隔体配合控流过滤器进行油气井分段控流的关键，同样也是该技术在现场实现广泛应用的关键。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种可有效提高接触油的封隔颗粒易携带性能的方法，它可以使封隔颗粒接触油后在低流速下运移，实现连续封隔体在生产阶段的窜槽低流速自堵塞充填和在拔管作业阶段的低流速返排。

本发明人通过大量的多方面试验，探索到了一种有效地解决方案，提供了一种可以有效提高接触油的封隔颗粒的易携带性能的方法，这种方法就是使由封隔颗粒组成的连续封隔体中存在表面活性剂或与表面活性剂接触。

本发明采用如下技术实施方案：

本发明提供了一种可以有效提高接触油的封隔颗粒的易携带性能的方法，这种方法就是使由封隔颗粒组成的连续封隔体中存在表面活性剂或与表面活性剂接触。

本发明提供了一种可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，所述方法为在已下入井下控流过滤器管柱的油气井中，利用表面活性剂溶液与封隔颗粒混合后，再注入油气井中，进行连续封隔体充填。

本发明提供了另一种可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，所述方法为在已下入井下控流过滤器管柱的油气井中，连续封隔体充填完成后，再向连续封隔体内注入表面活性剂溶液。

本发明提供了另一种可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，所述方法为在已存在井下控流过滤器管柱和连续封隔体的油气井中，注入表面活性剂溶液，再利用清水或表面活性剂溶液作为返排液，返排出连续封隔体。

本发明中，所述表面活性剂包括三种表面活性剂：

1. 阴-非离子表面活性剂，譬如脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐R-O-(CH₂CH₂O)_n-SO₃M⁺，烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐 R-(C6H4)-O-(CH₂CH₂O)_n-SO₃M⁺，R为烷基， M⁺为钠、钾、铵、乙醇胺等阳离子

2.非离子表面活性剂，譬如烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O-(CH₂CH₂O)_n-H，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH₂CH₂O)_n-H，脂肪酸聚氧乙烯R-COO-(CH₂CH₂O)_n-H，R为烷基；

3. 阴离子表面活性剂，譬如α-烯烃磺酸盐R-CH=CH₂-SO₃M⁺,高碳脂肪醇硫酸酯盐R-O-SO₃M⁺,烷基磷酸酯盐R-O-PO₃M⁺,R为烷基，M⁺为钠、钾、铵、乙醇胺等阳离子;

优选阴-非离子表面活性剂。

所述表面活性剂溶液为利用表面活性剂与水配比后的溶液，配比比例为0.1%~5%，进一步优选配比比例为0.3%~1%。

附图说明

图1为水平井应用连续封隔体控流技术进行分段控流示意图。

图2为直井应用连续封隔体控流技术进行分段控流示意图。

图3为连续封隔体充填后存在长窜槽。

图4 为连续封隔体充填紧实的状态和存在窜槽时的状态对比图。

图5为连续封隔体进行窜槽低流速自堵塞充填长窜槽的示意图。

图6为连续封隔体正常返排后井筒状态。

图7 为连续封隔体接触油后返排时的井筒状态。

图8为采用表面活性剂溶液携带颗粒进行连续封隔体充填。

图9为接触油后的封隔颗粒为实现窜槽低流速自堵塞充填，注入表面活性剂溶液。

图10为实现连续封隔体有效返排，注入表面活性剂溶液。

具体实施方式

实施例1

为了实现连续封隔体的窜槽低流速自堵塞充填，首先下入井下控流过滤器管柱，通过充填工具，利用表面活性剂水溶液作为携粒液，先与封隔颗粒混合，再进行连续封隔体充填，表面活性剂采用阴-非离子表面活性剂，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐R-O-(CH₂CH₂O)_n-SO₃M⁺,配比比例0.3%。充填完成后，连续封隔体部分段形成了约5cm²长窜槽，生产后出水，出水段水流沿长窜槽窜流，将窜槽靠近出水段的颗粒携带运移，沿流动方向在窜槽另一端堆积，将一段窜槽全部填满，增加了轴向窜流流动阻力，控制了水窜流量，出水量减少了12方/天，增加了产油量，解决了用水无法使接触油后的封隔颗粒启动进行窜槽低流速自堵塞充填，导致产水量高的问题。

实施例2

为了实现连续封隔体的窜槽低流速自堵塞充填，通过井下控流过滤器管柱向连续封隔体注入表面活性剂水溶液。采用阴离子表面活性剂，α-烯烃磺酸盐R-CH=CH₂-SO₃M⁺,配比比例0.5%。充填完成后，同样达到了实施例1中所描述的控水效果。

实施例3

为了实现连续封隔体的返排，顺利提出井下控流过滤器管柱，在控流管柱限制了返排流量的前提下，需要连续封隔体在返排液低流速下被携带运移。通过井下控流过滤器管柱，向连续封隔体注入表面活性剂水溶液。采用非离子表面活性剂，烷基酚聚氧乙烯醚R-(C6H4)-O-(CH₂CH₂O)_n-H，配比比例2%，浸泡24小时，然后继续注入表面活性剂溶液实现连续封隔体的低流速返排。

通过多次对比实验发现，当连续封隔体接触油以后，如果采用上述实施例1-3所述的方法，测得封隔颗粒接触油后其被携带移动的临界启动流速为0.14m/s~0.27m/s,而接触油前，利用清水携带时的临界启动流速大约为0.14m/s，接触油后利用清水携带时的临界启动流速大约为0.8m/s~2 m/s。从实验数据可以看出，利用上述方法使连续封隔体内存在表面活性剂或与表面活性剂接触，其接触油后被携带性能并没有出现大幅下降，比较接近封隔颗粒未接触油时的状态，顺利实现了连续封隔体的窜槽低流速自堵塞充填和低流速返排。见图8、图9、图10。

图8为采用表面活性剂溶液携带颗粒进行连续封隔体充填，实现封隔颗粒的窜槽低流速自堵塞充填。图8中包括低渗透地层区10和高渗透地层区20，8-1为井下控流过滤器，8-2为表面活性剂溶液做携带液携带封隔颗粒充填，8-3为井壁，8-4为水平井靠近趾端一端，8-5为充填循环通道。

图9 为接触油后的封隔颗粒为实现窜槽低流速自堵塞充填，注入表面活性剂溶液，图9中包括低渗透地层区10和高渗透地层区20，9-1为表面活性剂溶液，9-2为井下控流过滤器，9-3为接触油后的连续封隔体，9-4为井壁，9-5为水平井靠近趾端一端。

图10为接触油后的封隔颗粒为实现连续封隔体有效返排，注入表面活性剂溶液，图10中包括低渗透地层区10和高渗透地层区20，10-1为表面活性剂溶液，10-2为井下控流过滤器，10-3为油浸后的连续封隔体，10-4为井壁，10-5为水平井靠近趾端一端。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，其特征在于，所述方法为在已下入井下控流过滤器管柱的油气井中，利用表面活性剂溶液与封隔颗粒混合后，再注入油气井中，进行连续封隔体充填；连续封隔体充填完成后，向连续封隔体内注入表面活性剂溶液；再利用清水或表面活性剂溶液作为返排液，返排出连续封隔体。

2.如权利要求1所述的可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，其特征在于：所述表面活性剂为阴-非离子表面活性剂；所述阴-非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐

R-O-(CH2CH2O)n-SO3M+，烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐

R-(C6H4)-O-(CH2CH2O)n-SO3M+R为烷基，M+为钠、钾、铵、乙醇胺阳离子。

3.如权利要求2所述的可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂为α-烯烃磺酸盐R-CH＝CH2-SO3M+,高碳脂肪醇硫酸酯盐R-O-SO3M+,烷基磷酸酯盐R-O-PO3M+,R为烷基，M+为钠、钾、铵、乙醇胺阳离子。

4.如权利要求3所述的可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，其特征在于：所述表面活性剂为非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚

R-(C6H4)-O-(CH2CH2O)n-H，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚

R-O-(CH2CH2O)n-H，脂肪酸聚氧乙烯R-COO-(CH2CH2O)n-H，R为烷基。

5.如权利要求1-4之任一所述的可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，其特征在于：所述表面活性剂溶液为利用表面活性剂与水配比后的溶液，表面活性剂与水的重量配比为(0.1～5)：100。

6.如权利要求5所述的可有效提高接触油后的封隔颗粒易携带性能的方法，其特征在于：表面活性剂与水的重量配比为(0.3～1)：100。