CN105838347B - 一种提高致密油藏渗流能力的生气体系及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种提高致密油藏渗流能力的生气体系及其应用，涉及油田开发技术领域。本发明包括微胶囊和盐酸，微胶囊以尿素和亚硝酸钠的混合物为芯材，以偶氮二异丁腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合物为囊衣。在作业时，将亚硝酸盐和微胶囊一起注入地层预定深度，微胶囊在地层条件下发生溶蚀，与盐酸发生化学反应，生成大量气体，并释放大量热量，在预定部分产生局部高压。本发明通过增加难动用储量如特低渗透油藏和致密油藏的有效渗流通道，以提高渗流能力，增加油层局部能量，增大残液返排率，减少油层污染，达到了提高难动用储量采收率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域。
背景技术
随着已开发油田进入高含水期和新探明储量开发越来越困难，以及难动用储量如特低渗透油藏和致密油藏在新发现储量所占比例越来越大，那么对难动用储量的开采越发重要。然而，致密油藏的储层特征给开发带来极大的挑战，这类油藏开发所面临的主要问题是地层孔隙度、渗透率小，油田天然能量小，地层吸水能力低等。如何有效地提高这类油藏的渗流能力对其开采显得尤为重要。
目前提高油藏渗流能力主要是通过：（1）对油层进行酸化、压裂（水基压裂、CO2泡沫压裂等）、酸压；酸化是将酸液注入地层，溶蚀近井储层矿物获得导流能力，恢复和提高近井地带的渗透率；压裂是通过压裂液压开油层，向裂缝注入支撑剂，形成一定几何形状的高导流能力裂缝，改善油气通道；酸压技术是在施工压力大于地层破裂压力的条件下向地层注入酸液，地层裂开形成人工裂缝，酸液不断与裂缝壁面反应溶蚀，形成具有导流能力的渗流通道。（2）钻井的方法：钻若干与主井眼连通的水平分支井眼，在主井眼周围和油层深部诱导产生若干类似树根形状的油流通道，从而提高油井产量。这些措施虽然可以在一段时间内提高油层渗流能力，达到提高采收率的目的。但是，其具有的缺点如下：
1、作业过程中酸的存在导致的腐蚀问题，给后续生产带来困扰。另外，对于地层压力低的油藏，酸化液残酸返排困难，滞留在地层中容易对储层造成二次污染，降低酸液的酸化效果，甚至使酸化无效。
2、压裂液对储层造成伤害：（1）压裂液引起的地层粘土膨胀、分散、运移、堵塞孔道等问题；滤液进入喉道后由于毛细管力的作用而造成水锁，使油相渗透率变小；（2）压裂液破胶水化后，残留固相颗粒或者破胶不完全都会对地层喉道和裂缝造成堵塞；（3）滤失作用导致裂缝表面形成致密的滤饼。同时，滤液进入地层裂缝内形成浓缩压裂液，破胶困难，导致渗流通道大大减少。CO2泡沫压裂虽然可以避免压裂液对储层的伤害，但是泡沫在储层不均匀影响压裂效果，另外对设备的技术要求很高，措施成本高，存在安全风险。
3、开展酸化、压裂、酸压这些措施后，提高渗流能力的程度有限。常规酸化技术，有效酸蚀半径不超过1m；普通压裂技术针对不同的油层条件，缝长不同，一般为50～120m左右的直缝；普通酸压技术缝长一般在15m～30m之间，深度酸压技术缝长一般在20～70m左右，如稠化酸在中渗储层的酸蚀缝长在20～50 m之间。
4、费用高，单次压裂效果有限，多级压裂成本太高。
还有一种层内生气技术，是指把一种或两种化学成分以及多种添加剂组成的生气体系，在设计的地层深度，注入到地层内的生气剂在催化剂或一定地层温度作用下发生化学反应，产生大量气体，并释放大量热量。
目前在油井中应用的生气体系配方经反应得到的气体归结为三种，主要包括CO2、N2和O2。反应类型主要分为两类，一类是两种或者几种化学剂反应生成不同的气体，并放出热量，其生气量和放热量的大小决定于配方和反应条件，另一类是一种或者两种化学剂在一定的地层温度下分解产生气体，这类反应一般会吸收热量，造成地层冷伤害。
第一类：化学剂反应生成气体、放出热量：
（1）NaNO 2 +NH 4 Cl N 2 ↑+NaCl+2H 2 O
（2）CrO 3 +C 6 H 12 O 6 +3H + Cr 3+ +C 5 H 10 O 5 +CO 2 ↑
（3）CO(NH 2 ) 2 +2H + +2NO 2 2N 2 ↑+CO 2 ↑+3H 2 O
（4）CO 3 2- +2H + H 2 O+CO 2 ↑或HCO 3- +H + H 2 O+CO 2 ↑
上配方（1）、配方（3）为目前应用较为广泛的生气体系，体系中均有酸参与反应。为了避免作业过程中反应物与酸在地面混合发生反应，采用隔离液如水。为了使生气体系在油藏中混合均匀，采用多段塞注入方式。这样就加大了施工难度和工作量。
第二类：化学剂分解产生气体
（1）2H 2 O 2 →O 2 ↑+2H 2 O
（2）NH 4 HCO 3 NH 3 ↑+CO 2 ↑+H 2 O
（3）其他生气体系，如偶氮二异丁腈大于60℃会分解，产生N2。
发明内容
本发明目的是提出一种提高致密油藏渗流能力的生气体系，以克服现有技术的以上缺陷。
本发明包括微胶囊和盐酸，所述微胶囊以尿素和亚硝酸钠的混合物为芯材，以偶氮二异丁腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合物为囊衣。
在作业时，将亚硝酸盐和微胶囊一起注入地层预定深度，微胶囊在地层条件下发生溶蚀，与盐酸发生化学反应，生成大量气体，并释放大量热量，在预定部分产生局部高压。
本发明是将层内生气剂在高于油层破裂压力的条件下注入目的层，形成人工裂缝。利用层内生气剂可以在人工裂缝的不同部位发生化学反应，生成大量气体，并释放大量热量。这样就可产生局部高压，从而形成许多微裂缝，增加了油层渗流通道，提高了油藏的渗流能力。同时，气体进入地层后，增加地层能量。因此，增加了残液返排率，从而降低了地层污染。
本发明通过增加难动用储量如特低渗透油藏和致密油藏的有效渗流通道，以提高渗流能力，增加油层局部能量，增大残液返排率，减少油层污染，达到了提高难动用储量采收率的目的。
本发明方法具有以下优点：（1）产生的拟裂缝呈树枝状分布于油层，有效提高了油藏渗流面积；（2）克服了压裂、酸压施工中，残液返排率低和地层污染严重的问题；（3）相对比产生相同的渗流通道来讲，该方法的施工费用远远低于酸压和压裂。
本发明的另一目的是提出以上生气体系在提高致密油藏渗流能力中的应用。
即，在油管内向地下目的层依次注入防气窜剂、微胶囊和盐酸、顶替液。
先注入防气窜剂，在地下目的层形成一定的封堵，然后再注入微胶囊和盐酸，微胶囊在地层条件下发生溶蚀，与盐酸发生化学反应，生成大量气体，并释放大量热量，在预定部分产生局部高压，造成一定和压裂，提高致密油藏渗流能力，然后再以顶替液驱油。
经试验证明，当地下目的层的环境温度为50℃～70℃时，微胶囊的囊衣先开始溶解，囊芯与盐酸进行反应，生成大量气体。
附图说明
图1为不同生气剂反应取得的生气量对比图。
图2为自生气体系反应温度压力变化图。
图3为不同温度下微胶囊与生气剂反应生气量的关系图。
图4为压裂与层内生气作用后裂缝形态俯视图。
图5为压裂与层内生气作用后裂缝形态截取图。
图6为压裂与层内生气作用后裂缝形态纵面图。
具体实施方式
一、制备生气体系：
1、制备微胶囊（生气剂A）：将尿素和亚硝酸钠混合后形成芯材，以偶氮二异丁腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合物为囊衣，将适当的囊衣多次喷洒在颗粒上，同时进行干燥，得到微胶囊。
2、盐酸（产气剂B）。
二、施工应用：
1、措施工艺：
1)注入方式：油管正注；管柱结构为酸化管柱。
2)施工排量：排量保证注入生气剂和产气剂体系时，施工压力可以压破地层。
3）施工压力：按照地层破裂压力梯度、地层破裂压力，理论计算得到当地面施工压力为P0时压破地层，因此，施工压力设计为大于P0（即大于地层破裂压力）。
2、施工前准备：
1）井场准备：清除井场周围杂物，平整井场，修整围堰防止溢流液污染农田。井场布置4个玻璃钢酸罐、2台水罐车、1台泵车、一台仪表车、一台管汇车、药品房。
2）材料准备：防气窜剂、防膨剂、生气剂、产气剂等所需药品提前一天送达井场，并分类存放于药剂房中，要求逐包堆放整齐，便于数量的清点。
3、施工步骤：
1）试压：循环通水，对管线试压，对酸化泵出口到采油树（包括酸化泵、高压硬管线、井口采油树）试压，5min不刺不漏为合格。
2）泵注程序：防气窜剂、生气剂和产气剂、顶替液。
3）残酸返排：施工结束后，关井反应1h后进行放喷。根据现场实际施工过程中的压力变化情况和停止施工后井筒油套压的大小和下降速度，确定放喷油嘴的大小(可选择4mm-8mm油嘴)，排液初期可选择4mm油嘴，当油压小于5MPa，用8mm油嘴。放喷结束后进行抽吸，抽汲排酸至残酸浓度小0.2%为合格。
三、对比试验：
1、生气体系与生气量、生热量的关系对比试验：
分别选择碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、NS-1体系（尿素和亚硝酸钠）作为生气剂A，盐酸作为产气剂B，图1中可以看出，产气量与生气剂A的浓度呈正比，NS-1体系对比其他碳酸盐溶液，产气量明显大于其他三种碳酸盐，几乎是碳酸氢钠的两倍之多。如图1所示。
2、模拟油藏条件下，NS-1体系在地层反应时，其浓度对压力和温度均有很大程度的影响。在高温高压绝热反应釜中，由于反应生成大量气体导致温度、压力均升高，随着浓度增加，高温高压反应釜压力增加，并且温度从34℃升高到95℃，见图2。
3、本发明的微胶囊与生气剂混合反应后，囊芯缓慢释放，根据需要调节囊衣配方以控制囊芯释放时间，图3中对比了50℃、70℃下微胶囊的生气反应，可以看到60min后，70℃下的微胶囊囊衣先开始溶解，囊芯与生气剂反应，生成大量气体，反应70min时50℃下的微胶囊也开始溶解反应生成气体。
4、裂缝形态描述：
层内生气体系注入油层预定深度后，发生化学反应，产生大量气体，并释放大量热量。在预定深度产生局部高压，形成许多微小裂缝，极大的增加了油层渗流通道，如图4和图5中②所示；压裂产生的人工裂缝为一条直缝，如图4、图5中①所示，大致长度为50-120m、宽度2-3m、高度为油层厚度，具体尺寸根据油层性质不同而不同。层内生气体系在压裂产生的人工裂缝中不同部位产生的微裂缝，呈树枝状。同时，生气体系中酸液具有溶蚀裂缝表面岩石作用，增加裂缝面积。生气体系反应产生的气体和热量，增加了局部地层能量。因此，增大了残液返排率，从而减少了油层污染。
通过以上试验，说明本发明生气体系具有以下优点：
1.解除近井地带的有机和无机污染，提高近井地带的渗透率。
2.生气体系在人工裂缝中部分部位产生局部高压，形成许多微裂缝，提高油藏渗流能力，提高产量。
3.生成大量气体，增加地层能量，进而增大残液返排率，减少油层污染。
Claims (2)
1.一种提高致密油藏渗流能力的生气体系，其特征在于包括微胶囊和盐酸，所述微胶囊以尿素和亚硝酸钠的混合物为芯材，以偶氮二异丁腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合物为囊衣。
2.如权利要求1所述生气体系在提高致密油藏渗流能力中的应用，其特征在于在油管内向地下目的层依次注入防气窜剂、微胶囊和盐酸、顶替液；所述地下目的层的环境温度为50℃～70℃。
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