CN111550215A - 一种适用于海上油田注水井的连续油管解堵方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于海上油田注水井的连续油管解堵方法，包括：将连续油管插入油管内部，并通过所述连续油管向所述油管内通入氮气进行气举，使得气举点以上油管和连续油管环空内的纯液相逐渐变成气/液两相，静液柱压力降低，井底形成负压区，从而使得储层孔道污染物在负压作用下被流体剥离，排出地层。本申请的连续油管解堵方法可有效解除近井地带污染，实现水井降压增注，且无需使用酸化的化学药剂，避免了对地层骨架造成不可逆的损害，适于在海上油田大规模应用。
Description
技术领域
本申请涉及钻井领域，尤指一种适用于海上油田注水井的连续油管解堵方法。
背景技术
随着开发程度的不断加深，渤海大部分油田已相继进入注水开发阶段。截至2018年，渤海油田注水井数量已达到800口，且仍呈现逐年增加的趋势，如何实现高效注水是关系到渤海稳产的关键。渤海油田注入水多来自处理后的生产水，但由于海上平台空间限制，生产水处理流程较短，导致出水水质较差，注水井长期注入后容易在近井地带形成堵塞，加之海上油田单井注入量大的特点，更加剧了水井堵塞速度。
针对水井堵塞问题，目前渤海油田普遍采用酸化解堵技术。酸化解堵具有作业时间短、见效快的特点，能够在短时间内迅速提高水井注入量，但该技术主要用于解除近井地带污染，处理半径小，且措施有效期短，尤其是重复酸化会对地层骨架造成不可逆的损害，影响措施效果。而陆地常用的压裂、活性水、纳米聚硅等技术，也因海上平台空间、注入条件、工艺成本等限制，无法开展大规模应用。
发明内容
本申请提供了一种适用于海上油田注水井的连续油管解堵方法，该方法基于连续油管气举排液采气原理，可有效解除近井地带污染，实现水井降压增注，且无需使用酸化的化学药剂，避免了对地层骨架造成不可逆的损害，适于在海上油田大规模应用。
具体地，本申请提供了一种适用于海上油田注水井的连续油管解堵方法，包括：将连续油管插入油管内部，并通过所述连续油管向所述油管内通入氮气进行气举，使得气举点以上油管和连续油管环空内的纯液相逐渐变成气/液两相，静液柱压力降低，井底形成负压区，从而使得储层孔道污染物在负压作用下被流体剥离，排出地层。
在本申请的实施例中，所述气举的方式可以为段塞气举、或连续气举、或段塞气举与连续气举结合使用。段塞气举造负压强度较低，连续气举可持续造负压，强度高，并可根据气举点深度不同控制负压强度。应用时可以根据地层堵塞程度确定具体的气举方式。
在本申请的实施例中，所述氮气的注入量可以根据地层堵塞程度、供液能力、氮气设备的制氮能力确定，一般来说，氮气注入量在600-1200m3/h范围内。
在本申请的实施例中，所述气举的举空深度可以由浅至深逐步增加，最终深度根据地层供液能力确定。
在本申请的实施例中，所述方法还可以包括：在向油管内通入氮气之前，将所述连续油管上提至井口，通过所述油管正挤非酸解堵剂，并焖井。
在本申请的实施例中，所述非酸解堵剂可以由有机溶剂和螯合解堵剂复配而成，所述有机溶剂由柴油、丙酮和乙醚复配而成，所述螯合解堵剂为有机膦化合物和聚羧酸中的任意一种或两种。
在本申请的实施例中，所述非酸解堵剂的用量可以根据地层处理半径和储层厚度确定，按照地层处理半径为0.3-0.5m、储层厚度为40-60m计算，所述非酸解堵剂的用量一般可以为3-12m3。
在本申请的实施例中，所述方法还可以包括：在通过所述油管正挤非酸解堵剂之前或在向油管内通入氮气之前，在井口进行泄压，使部分堵塞物在地层压力下被返吐出，待无堵塞物被返吐出后，对井底进行清洗。这种方法适用于地层压力较高，具有井口泄压放喷潜力的注水井。
在本申请的一个实施例中，所述方法可以包括：首先在井口进行泄压，使部分堵塞物在地层压力下被返吐出，待无堵塞物被返吐出后，对井底进行清洗；然后通过连续油管段塞气举，适当加强地层堵塞物返出，增加解堵效果。
在本申请的另一个实施例中，所述方法可以包括：首先采用连续油管段塞气举，使部分堵塞物在地层压力下被返吐出，然后逐步增加段塞频率直至形成连续气举，加强地层堵塞物返吐强度。
在本申请的又一个实施例中，所述方法可以包括：通过所述油管正挤非酸解堵剂，焖井，然后进行连续油管段塞气举+连续气举负压解堵，解除井筒的有机、无机堵塞物。
应用时可以根据具体井况选择上述三种方式，对于地层压力较足的井，适合先进行井口泄压返吐地层堵塞物，然后进行连续油管段塞或连续气举返排，加强解堵效果。对于地层堵塞较严重，且地层能量较弱的井，易采用连续油管段塞气举+连续气举的方式，保证地层堵塞物返吐强度。对于地层堵塞非常严重，存在有机堵塞的井，宜采用先挤注非酸解堵剂，然后进行连续油管段塞或连续气举的方式，进行地层解堵。
在本申请的实施例中，所述方法还可以包括：在向油管内通入氮气使地层堵塞物返至地面之后，将所述连续油管提出，梯度恢复正常注水。
本申请的解堵方法采用连续油管负压解堵技术改变了常规化学法注入溶解增注的思路，充分利用连续油管起下灵活，氮气低密度的特性，进行连续或多段塞的气举造负压，使井筒近井带的堵塞物返吐并充分返排，从而实现清洁井筒及近井地带，恢复地层吸水能力；同时可复合非酸解堵体系，扩大解堵受效半径，清洗筛管有机堵塞(长期注水造成)，增加解堵效果。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的举空深度与造负压强度之间的关系图；
图2为本申请实施例的物理作用解堵的原理图；
图3为本申请实施例的B1井的连续油管负压解堵效果图；
图4为本申请实施例的B2井的连续油管负压解堵效果图；
图5为本申请实施例的B1井在不同阶段的返出样品的外观图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在本申请的实施例中，所述方法可以包括：
(1)变梯度泄压，利用地层能量携带出少量堵塞物，连续油管正循环洗井，清空井底及地层返吐出的堵塞物；
(2)上提连续油管至井口，油管正挤少量非酸解堵剂，焖井48小时，非酸解堵剂的溶解作用使有机/无机堵塞颗粒变小，减小后期返排所需动力；
(3)调整连续油管下入深度及注氮注入量，进行段塞或连续气举，地层堵塞物在负压作用下由地层进入井筒，并返至地面；
(4)提出连续油管，梯度恢复正常注水，先以1/2配注量注水1天后，再恢复正常注水。
本申请的解堵方法的主要作用机理包括：
1、物理作用
基于连续油管气举排液采气原理，尝试将该技术应用于水井解堵，主要作用机理：
(1)负压返吐
连续油管不断注入氮气1，气举点以上大小油管(即油管和连续油管2)环空内纯液相逐渐变成气/液两相，密度大幅降低，静液柱压力降低，井底形成负压区3，储层孔道污染物4在负压作用下被高速流体剥离，排出地层5。连续油管气举具有很强的造负压能力，由图1可以看出，当举空深度为2000m时，理论上可以造负压19MPa。
(2)高效携带
利用高压膨胀气体的高效携带作用，充分返排地层吐出的堵塞物，避免固相污染物在返出过程中沉降聚集，形成二次堵塞。
(3)氮气混排
高压氮气注入地层，一方面可松动附着在孔隙中的堵塞物，另一方面可扩张孔隙喉道，增加堵塞物返出通道，放喷时更易于将污染物吐出。
物理作用的原理图如图2所示。
2、化学作用
视具体井堵塞情况，可在连续油管负压物理解堵基础上，复合少量非酸解堵体系，利用非酸解堵体系溶解作用加强解堵效果。
非酸解堵体系主要由有机溶剂和螯合解堵剂复配而成，有机溶剂可有效剥离、溶解附着在筛管及近井地带的有机物，使无机固相堵塞物充分暴露；螯合解堵剂反应速率较酸化缓慢，主要处理比表面大的固相颗粒，对岩石骨架无损害，且反应生成的螯合物性质稳定，不存在游离金属离子，可防止二次沉淀。同时，反应残液呈中性，且金属离子含量少，返出可直接进入流程。由表1可以看出非酸解堵体系溶解膨润土速率较慢，但最终溶蚀率可达到32.5％，与常规土酸相比效果差别不大。
表1膨润土溶蚀速率
在本申请的实施例中，可以根据不同注水井地层堵塞程度，可选择间歇段塞气举、连续气举、复合气举三种负压解堵方式：
工艺方式一：段塞气举，间歇造负压，控制造负压强度，避免地层大量出砂风险，适用于地层堵塞不太严重、供液能力较好的井；
工艺方式二：连续气举，持续造负压，保持井底处于高负压状态，加大地层堵塞物返吐力度，适用于地层堵塞较严重、供液能力差的井。
工艺方式三：复合气举，利用段塞/连续气举造负压返吐+非酸解堵剂溶解作用，增强解堵效果，适用于常规酸化效果不佳，近井地带存在有机堵塞的井。
现场应用
渤海某油田注水水质较差，自采用注水开发以来，大部分注水井已经历多轮次酸化解堵作业，开展酸化解堵初期效果较理想，水井降压增注显著，酸化有效期较长。但随着酸化次数的增多，措施有效期逐渐缩短，甚至出现酸化后无增注效果的现象。该油田于2017年10月-11月分别在B1井、B2井尝试实施连续油管负压解堵作业。其中B1井采用段塞气举+非酸解堵剂(由有机溶剂和螯合解堵剂按照1:5的重量比复配而成，所述有机溶剂由柴油75重量％、丙酮20重量％和乙醚5重量％组成，所述螯合解堵剂为氨基三亚甲基膦酸四钠C3H8NO9P3Na4)+段塞气举+连续气举的连续油管负压解堵工艺；B2井采用变梯度泄压放喷+段塞气举+连续气举的连续油管负压解堵工艺。
1、B1井应用
B1井于2004年8月投产，初期日产油12.61m3，含水66.4％，至2013年8月，日产油仅1.27m3，含水高达89.8％。为完善注采井网，该井于2014年1月转注，转注后经历过3次酸化，酸化有效期逐渐缩短，最后一次酸化有效期仅维持2个月。目前该井日注水108m3，注入压力13MPa，不满足日注水140m3配注要求。2017年10月本井尝试段塞气举+非酸解堵剂+段塞气举+连续气举的连续油管负压解堵工艺，作业期间累积返液130m3，携带出大量污染物，措施后注水情况如图3所示。
由图3可以看出，解堵措施后B1井注水能力明显提高，日注水量由作业前的108m3/d增加到130m3/d，日增注22m3/d，截至目前措施有效期已持续7个月，且仍有效。
2、B2井应用
B2井于2011年12月投产，初期以自喷方式生产，日产液90m3/d，含水1％。投产后由于无对应水井进行地层能量补充，产量下降很快，为补充同层位B5、B7两口油井地层能量，该井于2013年4月开始注水，注水压力16.3MPa，日注水量65m3/d左右。转注后B2井经历2次酸化，效果均不理想，尤其是最后一次酸化作业后，该井因超压无法实现正常注水。2017年11月借鉴同平台B1井连续油管负压解堵思路实施变梯度泄压放喷+段塞气举+连续气举解堵工艺，作业期间累积返出液量351m3，通过多次压力激动，携带出一定量地层污染物，措施效果如图4所示。
由图4可以看出，解堵措施后B2井成功恢复注水能力，日注水量由作业前的0m3/d，增加到105m3/d。
3、返出物分析
B1作业期间取地层返出堵塞物样品进行了化验分析，以评价新工艺效果并指导工艺改进方向。分别取三个阶段返出物样品，如图5所示。阶段一：变梯度放喷及连续油管气举循环洗井返出样(返出物样品包括图5左侧的两个图)；阶段二：药剂挤注焖井后段塞气举返排初期返出样(返出物样品包括图5中间的两个图)；阶段三：连续气举返排后期返出样(返出物样品包括图5右侧的两个图)。对返出样品进行固液分离，分别分析有机固相、无机固相，以及液体离子成分，分析堵塞物类型及连续油管负压解堵效果。
3.1有机固相分析
B1井返出样品中的有机物含量如表2所示。
表2返出样品有机物含量
| 样品 | 有机物含量(油)，g |
| 第一阶段 | 0.3 |
| 第二阶段 | 36.3 |
| 第三阶段 | 10.5 |
从分离出的有机物看，第一阶段返出物油相较少，而第二、第三阶段油相较多；其中第二阶段一部分常温凝固在锥形瓶底部，上部有部分可流动油，第三阶段油全部常温凝固在锥形瓶底部，说明第二阶段返出物有机组分中重质组分含量较多，而第三阶段返出物有机组分基本全部是重质组分。实验结果表明，非酸解堵剂注入后起到了很好的溶解地层有机堵塞物的作用，通过连续油管气举返排将溶解后的有机污染物及时携带至地面。
3.2无机固相分析
用浓度为12％的盐酸对分离出的无机固相进行溶蚀，考察其酸溶情况。从实验结果来看，第一阶段返出物中无机固相盐酸溶蚀量很小，只有34.9％；而第二阶段和第三阶段返出物中无机固相盐酸溶蚀量很大，达到90％以上，证明其主要成分为可酸溶性物质。结合能谱分析认为，第一阶段返出物中无机组分主要是地层矿物；第二阶段返出物和第三阶段返出物中无机组分主要是腐蚀产物。说明连续油管气举造负压能够使地层无机堵塞物吐出，达到解堵的目的。
表3无机物固相酸溶蚀率
表4能谱分析
3.3水相离子分析
利用离子色谱仪对分离出的水样进行离子组成分析，从分析结果来看，不同阶段分离出的水样，常规离子含量变化很小；二、三阶段水样总铁含量增加，认为解堵药剂与管柱发生一定程度反应，铁离子含量增加；后两个阶段返出液PH大于7，说明非酸解堵剂反应产物呈中性，返排液对平台流程无影响。
表5不同阶段返出物水相离子组成分析结果
综上所述，可以得出结论：
(1)连续油管负压解堵技术具有负压解堵、高效携带、氮气混排等作用，可有效解除地层有机、无机堵塞，可单独使用，亦可复合少量非酸解堵药剂。
(2)非酸解堵剂对有机、无机垢具有一定的溶解能力，同时可抑制二次沉淀，作业方便，可作为连续油管负压物理解堵的有效补充。
(3)连续油管负压解堵技术在渤海油田应用取得良好效果，其中B1井注水量由作业前的108m3/d增加到130m3/d，日增注22m3/d，措施有效期＞7个月；B2井注水量由作业前的0m3/d，增加到105m3/d，效果显著，工艺可行性得到验证。
(4)视具体井堵塞情况选择不同连续油管负压解堵工艺方式，针对地层能量充足的井，可单独尝试变梯度泄压的方式疏通地层，如B2井；针对地层堵塞严重的地层，在连续油管气举物理解堵基础复合适量的非酸解堵药剂，起到辅助作用，如B1井。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种适用于海上油田注水井的连续油管解堵方法，包括：将连续油管插入油管内部，并通过所述连续油管向所述油管内通入氮气进行气举，使得气举点以上油管和连续油管环空内的纯液相逐渐变成气/液两相，静液柱压力降低，井底形成负压区，从而使得储层孔道污染物在负压作用下被流体剥离，排出地层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气举的方式为段塞气举、或连续气举、或段塞气举与连续气举结合使用。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氮气的注入量为600-1200m3/h。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在向油管内通入氮气之前，将所述连续油管上提至井口，通过所述油管正挤非酸解堵剂，并焖井。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述非酸解堵剂由有机溶剂和螯合解堵剂复配而成，所述有机溶剂由柴油、丙酮和乙醚复配而成，所述螯合解堵剂为有机膦化合物和聚羧酸中的任意一种或两种。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，按照地层处理半径为0.3-0.5m、储层厚度为40-60m计算，所述非酸解堵剂的用量为3-12m3。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，还包括：在通过所述油管正挤非酸解堵剂之前或在向油管内通入氮气之前，在井口进行泄压，使部分堵塞物在地层压力下被返吐出，待无堵塞物被返吐出后，对井底进行清洗。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，还包括：在向油管内通入氮气使地层堵塞物返至地面之后，将所述连续油管提出，梯度恢复正常注水。
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