CN114075432A - 一种稠油热采井深部调堵体系及蒸汽转向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稠油蒸汽开采领域，具体涉及一种稠油热采井深部调堵体系及蒸汽转向方法。所述调堵封窜堵剂包括：弹性颗粒和高温熔融颗粒；所述弹性颗粒是指在250℃下不分解、降解的可弹性变形的固体颗粒；所述高温熔融颗粒指在温度＜150℃条件下物理化学性质不发生变化，温度＞150℃条件下可以发生软化变形，并具有粘连作用的固体颗粒。本发明所述调堵封窜堵剂在地层中具有良好的注入性，可实现深部运移；本发明调堵封窜堵剂能搞实现有效的深部蒸汽转向，可更好的提高原油采收率，并且具有良好的封堵强度和耐冲刷性。
Description
技术领域
本发明涉及稠油蒸汽开采领域，具体涉及一种稠油热采井深部封堵蒸汽转向方法。
背景技术
稠油比重大、粘度高、凝点低，在地层温度条件下，难以流动，普通开采存在较大困难。目前主要开发方式是稠油热采，包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层等多种方法，其中以蒸汽吞吐、蒸汽驱方法为主。注蒸汽开采稠油的缺点是经过连续注汽或多轮次吞吐后，地层已经形成蒸汽运移的高渗主流通道，受地层沉积韵律影响，造成吸汽剖面差异大，导致热场无法有效波及低渗透带原油并形成有效热场，严重影响了油田开发效益。调堵封窜，改变蒸汽窜流通道是解决问题的主要途径。
目前蒸汽驱、蒸汽吞吐常用的调堵封窜堵剂包括无机固体颗粒类、有机水凝胶类和高温泡沫类。无机颗粒类耐温性好，但是难以进入深部进行封窜；有机水凝胶类封堵效果好，但是耐温性能差，如果实现高温蒸汽(250℃)长效封窜，耐高温材料成本高。泡沫类封窜剂稳定性差，强度低。基于以上堵剂开展的蒸汽封窜难以实现有效的深部蒸汽转向，制约了稠油蒸汽开采效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种稠油热采井深部封堵蒸汽转向方法，解决现有稠油蒸汽开采时，深部封窜效果差、封堵强度低、深部蒸汽无法波及有效剩余油区、采油效率低的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明目的之一，提供一种调堵封窜堵剂，其包括：弹性颗粒和高温熔融颗粒；所述弹性颗粒是指在250℃下不分解、降解的可弹性变形的固体颗粒；所述高温熔融颗粒指在温度＜150℃条件下物理化学性质不发生变化，温度＞150℃条件下可以发生软化变形，并具有粘连作用的固体颗粒。
优选地，所述调堵封窜堵剂由以下成分及其含量组成：弹性颗粒0.5wt％-3.0wt％，高温熔融颗粒0.5wt％-3.0wt％，悬浮剂0.05wt％-0.1wt％，分散剂0.03wt％-0.1wt％，余量为水；
所述悬浮剂为具有增稠作用的聚合物，进一步优选地，所述悬浮剂为部分水解聚丙烯酰胺或胍胶；
优选地，所述分散剂为分散固体颗粒的表面活性剂，进一步优选地，所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和烯烃磺酸盐中的一种或几种。
进一步优选地，高温熔融颗粒与弹性颗粒的质量之比为2:3-4:1。
本发明目的之二，提供一种调堵封窜堵剂体系，其包括：
组分一：弹性颗粒体系；
组分二：以上所述调堵封窜堵剂；
组分三：高温熔融颗粒体系；
优选地，组分一弹性颗粒体系包括弹性颗粒、悬浮剂和分散剂；
组分三，高温熔融颗粒体系包括高温熔融颗粒、悬浮剂和分散剂；
优选地，在组分一、组分三中悬浮剂和分散剂在体系中的浓度分别为：0.05wt％-0.1wt％、0.03wt％-0.1wt％；
优选地，组分三中高温熔融颗粒在体系中的均为0.5wt％-3.0wt％。
进一步优选地，弹性颗粒是指在250℃下不分解、降解的可弹性变形的固体颗粒，包括橡胶颗粒；
所述高温熔融颗粒指在温度＜150℃条件下物理化学性质不发生变化，温度＞150℃条件下可以发生软化变形，并具有粘连作用的固体颗粒，包括氧化沥青颗粒，塑料颗粒，树脂颗粒。
本发明目的之三，提供一种稠油热采井深部封堵蒸汽转向方法：向蒸汽驱井注入井或蒸汽吞吐采油井中注入权利要求4-6所述调堵封窜堵剂体系；
优选地，对于蒸汽驱井，具体步骤包括：
(1)向注入井注入适配粒径的组分一，形成前置预充填层；
(2)向注入井注入组分二，形成中置封窜段塞；
(3)向注入井注入组分三，形成后置强化段塞；
(4)注顶替液清洗井筒；
(5)向注入井注入蒸汽生产；
优选地，对于蒸汽吞吐井，具体步骤包括：(1)向采油井注入适配粒径的组分一，形成前置预充填层；
(2)向采油井注入组分二，形成中置封窜段塞；
(3)向采油井注入组分三，形成后置防返吐段塞；
(4)注顶替液清洗井筒；
(5)向采油井中注入蒸汽；
(6)采油井关井闷井；
(7)采油井开井生产。
进一步优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(1)中组分一的注入时机分别为：当蒸汽驱的采油井综合含水率≥90％时注入；当蒸汽吞吐井吞吐1-2轮次之后开始注入；
进一步优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(1)注入组分一弹性颗粒粒径与孔喉直径比为1:9-1:3；
进一步优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(1)组分一的注入量根据施工时的压力爬升速度决定，按照8-10m3/h的泵入速度，泵入100-200m3，压力可缓慢爬升1-2MPa最合适；压力爬坡慢或者不起压力，则增加弹性颗粒粒径；压力迅速爬坡则降低弹性颗粒粒径；压力爬升2MPa后，停止注入。
进一步优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(2)中，注入组分二中高温熔融颗粒粒径与地层孔喉直径比为1:9-1:6；
进一步优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(2)中注入组分二的用量按照预定封堵位置5-10m封堵半径计算。
进一步优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(3)注入的组分三中，
高温熔融颗粒粒径与地层孔喉直径比为1:9-1:3；
进一步优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(3)中组分三注入量为50-100m3
与现有技术相比，本发明取得的有益效果：
本发明所述调堵封窜堵剂在地层中具有良好的注入性，可实现深部运移；本发明调堵封窜堵剂能搞实现有效的深部蒸汽转向，可更好的提高原油采收率，并且具有良好的封堵强度和耐冲刷性。
本发明所述稠油热采井深部封堵蒸汽转向方法，向地层中注入适配粒径的弹性颗粒体系，形成前置预充填层，目的是封堵被冲刷的高渗大孔道，形成前置架桥，防止后续中置段塞大量漏失，达不到应有的封堵效果。相对于刚性颗粒来说，弹性颗粒可以在孔喉中变形运移，能够更好的实现颗粒注入深部地层，并形成有效封堵。
向地层中注入弹性颗粒+高温熔融颗粒复合体系，形成中置封窜段塞，是稠油热采井深部蒸汽转向方法的主段塞。弹性颗粒可以在孔喉中变形运移，能够更好的实现颗粒注入深部地层，并形成有效封堵。高温熔融颗粒粒径较小，容易运移到地层深部。注入蒸汽后，在汽窜层接触蒸汽的高温熔融颗粒遇热变粘、熔变，将周围的弹性颗粒粘连到一起，由小颗粒变成大的团状体，实现高强度汽窜封堵，致使蒸汽向周围低渗含油区转向，扩大了蒸汽波及范围，提高了采油效率，改善了稠油开发效果。
对于蒸汽驱井，注入井注入的高温熔融颗粒体系，形成后置强化段塞。在汽窜层接触蒸汽的高温熔融颗粒遇热变粘、熔变，因后置段塞接触的蒸汽温度高，熔变后的高温熔融颗粒具有一定的流动性，随蒸汽和热流体不断向前运移，在遇到中置段塞体系后，加强汽窜层的封堵效果，实现蒸汽前缘高渗层封堵，促使蒸汽进入低渗区，蒸汽前缘转向。
对于蒸汽吞吐井，后置的高温熔融颗粒体系在注蒸汽时作用与蒸汽驱井一致。注蒸汽结束后开井生产，还兼具防止注入的颗粒堵剂返吐的作用。
对于蒸汽驱井，注入井注入的顶替液用来清洗井筒，防止井筒中的高温熔融颗粒接触蒸汽后融化粘连，造成井筒堵塞。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一具体实施例中用于验证所述调堵封窜堵剂性能的岩心驱替测试装置示意图；其中，1.平流泵，2.带搅拌中间容器，3.六通阀，4.压力表，5.填砂管模型，6.量筒；
图2为本发明一具体实施例中所述调堵封窜堵剂注入效果图；
图3为本发明一对比例所述调堵封窜堵剂注入效果图；
图4为本发明一具体实施例同层非均质填砂管填充示意图；
图5为本发明一具体实施例实验井生产曲线图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1一种调堵封窜堵剂
所述调堵封窜堵剂由以下成分及其含量组成：弹性橡胶粉1.0wt％，熔融氧化沥青1.0wt％，部分水解聚丙烯酰胺0.05wt％，十二烷基硫酸钠0.03wt％，余量为水。
所述调堵封窜堵剂性能试验
(一)深部注入性试验。采用如图1所示装置进行调堵封窜堵剂深部注入性试验，试验步骤为：(1)采用白色石英砂填制填砂管。石英砂粒径为5-10目，填砂管尺寸为：直径2.5cm，长度50cm。(2)按照图1示意图连接实验装置。(3)向填砂管中注入实施例1所述调堵封窜堵剂。弹性颗粒粒径为60-80目，高温熔融颗粒粒径为100-120目。(4)注入压力达到10MPa时，停止实验。(5)将岩心填砂管拆除放入烘箱内烘干，按照填砂管中的原始位置将填砂管中的填砂取出并观察颗粒体系的注入性。
对照：以刚性颗粒体系作为对照。为便于观察颗粒在白色石英砂填制的填砂中的运移深部，刚性颗粒选择煤炭粉。实验方法与流程与实施例1相同，与之不同之处在于，本对比例采用刚性颗粒体系：1.0％60-80目煤炭粉+1.0％
100-120目煤炭粉+0.05％部分水解聚丙烯酰胺+0.03％十二烷基硫酸钠，余量清水。
由图2可知，本发明实施例1调堵封窜堵剂能够良好的注入填砂管中，并运移到深部。
由图3可知，刚性颗粒体系在填砂管注入段形成严重的滤饼，且在填砂中的运移距离明显小于实施例1中的运移距离。
由此可知，本发明实施例1所述调堵封窜堵剂在地层中具有良好的注入性，并且可以实现深部运移。
(二)蒸汽转向提高采收率试验
试验流程如下：(1)填制同层非均质填砂管。取
填砂管与
空心管(长度略长)，将
空心管放入
填砂管中(图4)。向空心管外侧的填砂管中充填细砂，向空心管中充填粗砂。充填结束后，将空心管缓慢拔出。填制的粗砂粒径为20-40目。填制的细沙粒径为80-100目。(2)按照图1示意图连接实验装置，并将填砂管周围包覆保温层。(3)填砂管置于地层温度环境，饱和地层水。模拟地层温度为80℃。(4)填砂管置于地层温度环境，饱和地层油。(5)在地层温度环境下，封堵填砂管两端，老化24h。(6)正向水驱油至含水率98％。(7)反向注蒸汽吞吐1次。(8)正向水驱油至含水率98％。(9)反向注入0.5PV实施例1所述调堵封窜堵剂。(9)反向注蒸汽1次，封堵静置4h。正向水驱油至含水率98％，计算提高采收率。
对照组：步骤(9)中注入弹性颗粒体系，体系为为：1.0％60-80目弹性橡胶粉+1.0％100-120目弹性橡胶粉+0.05％部分水解聚丙烯酰胺+0.03％十二烷基硫酸钠
采用本发明实施例1所述调堵封窜堵剂提高采收率13.2％，提高采收率效果明显。而对照组提高采收率为6.7％。
由此可知，与常规稠油热采井封窜方法相比，本发明所述调堵封窜堵剂可以更好的提高原油采收率。
(三)封堵强度与耐冲刷性试验
试验步骤为：(1)采用白色石英砂填制填砂管。石英砂粒径为20-40目，填砂管尺寸为：直径2.5cm，长度50cm。(2)按照图1示意图连接实验装置。(3)向填砂管中注水，计算渗透率。(4)向填砂管中注入实施例1所述调堵封窜堵剂0.5PV。(5)注入蒸汽10min。(5)不间断注水50PV后，计算渗透率。试验结果如下表1所示
表1封堵率与耐冲刷实验结果
由上表1所示结果可以看出，采用本发明调堵封窜堵剂进行的深部封窜封堵强度高，耐冲刷性好。
选取胜利油田孤东采油厂XTKD18-15X08井作为试验井，该井油层埋藏深度1324.6米，距油水边界145米，热采3轮次后，2017年4月因高含水(98.9％)计划关井。
本轮次注入实施例1所述调堵封窜堵剂400方，后置蒸汽2150吨，焖井12天后开井生产。
措施后，该井累计生产101天，平均日增油7.2吨，累计增油729.4吨。含水由98.9％下降至79.6％，提高热采效果显著，具体如图5所示。
实施例2一种调堵封窜堵剂
所述调堵封窜堵剂由以下成分及其含量组成：弹性橡胶粉0.5wt％，熔融氧化沥青1.0wt％，部分水解聚丙烯酰胺0.05wt％，十二烷基苯磺酸钠0.03wt％，余量为水。
实施例3一种调堵封窜堵剂
所述调堵封窜堵剂由以下成分及其含量组成：弹性橡胶粉0.5wt％，熔融氧化沥青2.0wt％，部分水解聚丙烯酰胺0.05wt％，十二烷基苯磺酸钠0.03wt％，余量为水。
实施例4一种调堵封窜堵剂
所述调堵封窜堵剂由以下成分及其含量组成：弹性橡胶粉1.5wt％，PPA颗粒3.0wt％，胍胶0.05wt％，十二烷基苯磺酸钠0.03wt％，余量为水。
实施例5
一种调堵封窜堵剂体系，其包括：
组分一：弹性颗粒体系，由以下成分及其含量组成：弹性橡胶粉0.5wt％，部分水解聚丙烯酰胺0.05wt％，十二烷基硫酸钠0.03wt％，余量为水；
组分二：实施例1所述调堵封窜堵剂；
组分三：高温熔融颗粒体系，由以下成分及其含量组成：熔融氧化沥青2.0wt％，部分水解聚丙烯酰胺0.05wt％，十二烷基硫酸钠0.03wt％，余量为水。
一种稠油热采井深部封堵蒸汽转向方法，对于蒸汽驱井，具体步骤包括：
(1)向注入井注入适配粒径的组分一，形成前置预充填层；所述的前置预充填段塞注入的弹性橡胶粉适配粒径为颗粒粒径与孔喉直径比为1:9-1:3；组分一注入量根据施工时的压力爬升速度决定，按照8-10m3/h的泵入速度，泵入100-200m3，压力可缓慢爬升1-2MPa最合适。压力爬坡慢或者不起压力，则增加弹性颗粒粒径。压力迅速爬坡则降低弹性颗粒粒径。压力爬升2MPa后，结束前置预充填段塞注入。
(2)向注入井注入组分二，形成中置封窜段塞；熔融氧化沥青与地层孔喉直径比为1:9-1:6；用量按照预定封堵位置5-10m封堵半径计算。
(3)向注入井注入组分三，形成后置强化段塞；高温熔融颗粒粒径与地层孔喉直径比为1:9-1:3，组分三注入量为50-100m3。
(4)注顶替液清洗井筒；顶替液为清水或油田回注污水，顶替液用量根据措施层深度与井筒尺寸计算，注入量为计算结果+1～2m3。
(5)向注入井注入蒸汽生产。
实施例6
一种稠油热采井深部封堵蒸汽转向方法，采用实施例5所述调堵封窜堵剂体系。对于蒸汽吞吐井，具体步骤包括：
(1)向采油井注入适配粒径的组分一，形成前置预充填层；所述的前置预充填段塞注入的弹性橡胶粉适配粒径为颗粒粒径与孔喉直径比为1:9-1:3；组分一注入量根据施工时的压力爬升速度决定，按照8-10m3/h的泵入速度，泵入100-200m3，压力可缓慢爬升1-2MPa最合适。压力爬坡慢或者不起压力，则增加弹性颗粒粒径。压力迅速爬坡则降低弹性颗粒粒径。压力爬升2MPa后，结束前置预充填段塞注入。
(2)向采油井注入组分二，形成中置封窜段塞；熔融氧化沥青与地层孔喉直径比为1:9-1:6；用量按照预定封堵位置5-10m封堵半径计算。
(3)向采油井注入组分三，形成后置防返吐段塞；高温熔融颗粒粒径与地层孔喉直径比为1:9-1:3，组分三注入量为50-100m3。
(4)注顶替液清洗井筒；顶替液为清水或油田回注污水，顶替液用量根据措施层深度与井筒尺寸计算，注入量为计算结果+1～2m3。
(5)向采油井中注入蒸汽；
(6)采油井关井闷井；闷井时间2～3d。
(7)采油井开井生产。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种调堵封窜堵剂，其特征在于，其包括：弹性颗粒和高温熔融颗粒；所述弹性颗粒是指在250℃下不分解、降解的可弹性变形的固体颗粒；所述高温熔融颗粒指在温度＜150℃条件下物理化学性质不发生变化，温度＞150℃条件下可以发生软化变形，并具有粘连作用的固体颗粒。
2.根据权利要求1所述调堵封窜堵剂，其特征在于，由以下成分及其含量组成：弹性颗粒0.5wt％-3.0wt％，高温熔融颗粒0.5wt％-3.0wt％，悬浮剂0.05wt％-0.1wt％，分散剂0.03wt％-0.1wt％，余量为水；
所述悬浮剂为具有增稠作用的聚合物，进一步优选地，所述悬浮剂为部分水解聚丙烯酰胺或胍胶；
优选地，所述分散剂为分散固体颗粒的表面活性剂，进一步优选地，所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和烯烃磺酸盐中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述调堵封窜堵剂，其特征在于，高温熔融颗粒与弹性颗粒的质量之比为2:3-4:1。
4.一种调堵封窜堵剂体系，其特征在于：其包括：
组分一：弹性颗粒体系；
组分二：权利要求1所述调堵封窜堵剂；
组分三：高温熔融颗粒体系。
5.根据权利要求4所述调堵封窜堵剂体系，其特征在于，组分一弹性颗粒体系包括弹性颗粒、悬浮剂和分散剂；
组分三，高温熔融颗粒体系包括高温熔融颗粒、悬浮剂和分散剂；
优选地，在组分一、组分三中悬浮剂和分散剂在体系中的浓度分别为：0.05wt％-0.1wt％、0.03wt％-0.1wt％；
优选地，组分三中高温熔融颗粒在体系中的均为0.5wt％-3.0wt％。
6.根据权利要求4或5所述调堵封窜堵剂体系，其特征在于，弹性颗粒是指在250℃下不分解、降解的可弹性变形的固体颗粒，包括橡胶颗粒；
所述高温熔融颗粒指在温度＜150℃条件下物理化学性质不发生变化，温度＞150℃条件下可以发生软化变形，并具有粘连作用的固体颗粒，包括氧化沥青颗粒，塑料颗粒，树脂颗粒。
7.一种稠油热采井深部封堵蒸汽转向方法，其特征在于，向蒸汽驱井注入井或蒸汽吞吐采油井中注入权利要求4-6所述调堵封窜堵剂体系；
优选地，对于蒸汽驱井，具体步骤包括：
(1)向注入井注入适配粒径的组分一，形成前置预充填层；
(2)向注入井注入组分二，形成中置封窜段塞；
(3)向注入井注入组分三，形成后置强化段塞；
(4)注顶替液清洗井筒；
(5)向注入井注入蒸汽生产；
优选地，对于蒸汽吞吐井，具体步骤包括：(1)向采油井注入适配粒径的组分一，形成前置预充填层；
(2)向采油井注入组分二，形成中置封窜段塞；
(3)向采油井注入组分三，形成后置防返吐段塞；
(4)注顶替液清洗井筒；
(5)向采油井中注入蒸汽；
(6)采油井关井闷井；
(7)采油井开井生产。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(1)中组分一的注入时机分别为：当蒸汽驱的采油井综合含水率≥90％时注入；当蒸汽吞吐井吞吐1-2轮次之后开始注入；
优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(1)注入组分一弹性颗粒粒径与孔喉直径比为1:9-1:3；
优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(1)组分一的注入量根据施工时的压力爬升速度决定，按照8-10m3/h的泵入速度，泵入100-200m3，压力可缓慢爬升1-2MPa最合适；压力爬坡慢或者不起压力，则增加弹性颗粒粒径；压力迅速爬坡则降低弹性颗粒粒径；压力爬升2MPa后，停止注入。
9.根据权利要求7所述方法，其特征在于，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(2)中，注入组分二中高温熔融颗粒粒径与地层孔喉直径比为1:9-1:6；
优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(2)中注入组分二的用量按照预定封堵位置5-10m封堵半径计算。
10.根据权利要求7所述方法，其特征在于，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(3)注入的组分三中，高温熔融颗粒粒径与地层孔喉直径比为1:9-1:3；
优选地，蒸汽驱井与蒸汽吞吐井所述步骤(3)中组分三注入量为50-100m3。
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