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油田化学课件:第四章 化学驱与混相驱 (2)

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油田化学课件:第四章 化学驱与混相驱 (2)_第1页
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第二篇 采油化学 采油化学解决的问题油层的化学改造 油层油水井采收率低砂、蜡、水、稠、低提高原油采收率提高原油采收率油水井的化学改造增产增注 第四章 化学驱与混相驱 原油采收率油层的改造有两个途径:l提高波及系数;l提高洗油效率驱油剂波及到的油层驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积容积与整个含油容积的比值的比值驱油剂波及到的油层所驱油剂波及到的油层所采出的油量与这部分油采出的油量与这部分油层储量的比值层储量的比值原油采收率=波及系数×洗油效率 波及系数流度:流体通过孔隙介质能力的一种量度提高波及系数的主要方法:提高波及系数的主要方法: 改善地层非均质性 改变驱油剂和(或)油的流度影响因素:不均质性、水油流度比调剖堵水聚合物驱、热采K2>K3>K1水水油油油油注入井生产井油油水水油油 洗油效率 影响因素:岩石表面润湿性、界面现象存在粘附功提高洗油效率的主要方法:提高洗油效率的主要方法: 改变岩石表面的润湿性; 降低界面张力活性剂驱 也称为:v聚合物溶液驱v聚合物强化水驱v稠化水驱和增粘水驱•聚合物驱是以聚合物溶液为驱油剂的驱油法 第一节 聚合物驱 大庆、胜利、河南、大港等油田已进入了聚合物驱的大规模工业化推广。

胜利三次采油的物质基础丰厚胜利三次采油的物质基础丰厚 胜利油区产量构成图胜利油区产量构成图 孤岛油田孤岛油田孤岛油田孤岛油田聚合物驱产量构成图聚合物驱产量构成图聚合物驱产量构成图聚合物驱产量构成图孤东油田孤东油田孤东油田孤东油田聚合物驱产量构成图聚合物驱产量构成图聚合物驱产量构成图聚合物驱产量构成图 一个实例孤岛中一区孤岛中一区Ng3Ng3聚合物驱先导试验曲线聚合物驱先导试验曲线2231.7倍倍19.2%1992年投注,到目前累积增油22.4×104t,提高采收率13.6%,吨聚增油161t/t 胜利油区产量构成图胜利油区产量构成图胜利油区产量构成图胜利油区产量构成图 胜利油田化学驱胜利油田化学驱增油量图增油量图 一、聚合物驱定义二、聚合物驱常用聚合物三、聚合物驱EOR原理四、聚合物驱的应用五、聚合物驱存在问题 u水溶性好;水溶性好;u具有较高的相对分子质量;具有较高的相对分子质量;u注入性好;注入性好;u溶液具有一定的热稳定性及抗剪切降解能力;溶液具有一定的热稳定性及抗剪切降解能力;u具有较好的化学稳定性;具有较好的化学稳定性;u生物稳定性较好;生物稳定性较好;u对油层和环境无污染;对油层和环境无污染;u来源广,易于运输,价格便宜。

来源广,易于运输,价格便宜用于聚合物驱的聚合物应满足的条件 聚合物驱用聚合物 1.部分水解聚丙烯酰胺(HPAM) 重要性能参数:相对分子质量;水解度15×106~ 25×10615%~ 30% 聚合物驱用聚合物2. 黄胞胶(XG),生物聚合物 mPa.s基本物化性能基本物化性能基本物化性能基本物化性能聚聚合合物物评评价价和和优优选选基本应用性能基本应用性能基本应用性能基本应用性能(1)(1)分子量分子量-粘度法-粘度法(2)(2)水解度水解度-滴定法-滴定法(3)(3)固含量固含量-恒重法-恒重法(4)(4)溶液溶液粘度粘度-旋转粘度计-旋转粘度计(5)(5)筛网系数筛网系数-筛网粘度计-筛网粘度计(6)(6)过滤因子过滤因子-恒压过滤法-恒压过滤法(7)(7)溶解速度溶解速度-粘度测定法-粘度测定法(1)(1)热稳定性热稳定性(2)(2)盐敏性盐敏性(3)(3)剪切安定性剪切安定性(4)(4)注入性注入性(5)(5)吸附量吸附量(6)(6)阻力系数阻力系数(7)(7)残余阻力系数残余阻力系数((8 8)流变性)流变性 引言一、聚合物驱定义二、聚合物驱常用聚合物三、聚合物驱EOR原理四、聚合物驱的应用五、聚合物驱存在问题 EOR原理提高波及系数 提高原油采收率Enhanced Oil Recovery减小水油流度比抑制水的指进 水驱与聚合物驱波及系数的对比 水 驱聚合物驱 水油流度比对波及系数的影响水油流度比对波及系数的影响 水油流度比 (1)超过一定浓度,聚合物分子互相纠缠形成结构,产生结构粘度。

2)聚合物链中的亲水基团在水中溶剂化(水化)3)若为离子型聚合物,则可在水中解离,形成扩散双电层产生许多带电符号相同的链段,使聚合物分子在水中形成松散的无规线团,因而有好的增粘能力 1.增加水的粘度w((HPAM))×102 (l)吸附 (2)捕集 2.减小孔隙介质对水的渗透率—滞留聚合物通过色散力、氢键等作用力而聚集在岩石孔隙结构表面的现象直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过“架桥”而留在孔喉外的现象 捕集不同于一般物理堵塞捕集:1/3D < d < D物理堵塞:d > D 聚合物溶液靠其粘弹性提高洗油效率 引言一、聚合物驱定义二、聚合物驱常用聚合物三、聚合物驱EOR原理四、聚合物驱的应用五、聚合物驱存在问题 聚合物驱的适用条件 聚合物驱段塞图剩余油淡水淡水淡水淡水聚合物溶液水水 盐敏效应定义:盐对聚合物溶液粘度产生特殊影响的效应盐为什么会降低部分水解聚丙烯酰胺溶液的粘度? 引言一、聚合物驱定义二、聚合物驱常用聚合物三、聚合物驱EOR原理四、聚合物驱的应用五、聚合物驱存在问题 思考题1.聚合物驱用的聚合物相对分子量越高越好,对吗?请详细分析理由2. 聚合物驱中聚合物的滞流量越大越好,请分析对错。

本节总结1.基本概念:波及系数、洗油效率、流度、 水油流度比、吸附、捕集、盐敏效应 2.原理:聚合物驱EOR原理 第二节 表面活性剂驱 定义、分类1.定义 以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法2. 表面活性剂体系稀表面活性剂体系 (c < 2%)浓表面活性剂体系 (c>2%) v活性水(c < cmc)v胶束溶液 (cmc

4、提高表面电荷密度机理 5、聚并形成油带机理 二、胶束溶液驱 1、定义:以胶束溶液作驱油剂的驱油法叫胶束溶液驱2、胶束溶液:属稀表面活性剂体系,其中表面活性剂浓度大于临界胶束浓度,但其质量分数不超过2×10-2 胶束溶液的配制•表面活性剂•加入醇(如异丙醇、正丁醇)(或)盐(如氯化钠) 醇和盐作用: 调整油相和水相的极性 ,使表面活性剂的亲油性和亲水性得到充分平衡,从而最大限度地吸附在水油界面上,产生超低界面张力 ,强化了胶束溶液驱油的低界面张力机理 胶束溶液驱EOR机理•具备活性水驱的全部机理由于活性剂的浓度较高,而且醇和盐的存在,界面张力可以降到超低,强化了低界面张力机理增溶机理 三、微乳驱 1、微乳分类Ø水外相微乳Ø油外相微乳Ø中相微乳 水外相微乳用水溶性表面活性剂配得 溶有油的表面活性剂胶束分散在水中所形成的分散体系油外相微乳用油溶性表面活性剂配得 溶有水的表面活性剂胶束分散在油中所形成的分散体系 2、微乳类型的相互转化•微乳类型决定于:活性剂的类型、使用温度、油的性质(如烃的碳数)、水中的电解质(种类和浓度)、体系中的助表面活性剂(种类和浓度) 3、微乳与乳状液的区别、转化•微乳:热力学稳定体系,油水间不存在相界面•乳状液:热力学不稳定体系,油水间存在相界面 4、微乳的配制•三个主要成分两个辅助成分Ø油:Ø水:Ø表面活性剂:原油或它的馏分(如汽油、煤油、柴油)淡水或盐水阴离子型、非离子型和非离子-阴离子型表面活性剂,最好用石油磺酸盐(钠盐或铵盐)Ø助表面活性剂:Ø电解质:最好用醇,也可用酚无机的酸、碱、盐,但最好用盐Ø调整水和油的极性 ,参与形成胶束,增加胶束增溶能力 Ø减小表面活性剂和助表面活性剂极性部分的溶剂化程度,使胶束在更低的表面活性剂浓度下就可形成,可使微乳与油或水产生超低界面张力 5、微乳驱EOR机理(水外相为例)•当微乳与油层接触时,由于它是水外相,可与水混溶(均相),而它的胶束可增溶油,所以也可与油混溶(均相),混相微乳驱当微乳进入油层并当油在微乳的胶束中增溶达到饱和,微乳与被驱动油之间产生界面。

这时,混相微乳驱就转变为非混相微乳驱当微乳进一步进入油层,被驱动油进一步进入胶束之中,原来的胶束转化为油珠,水外相微乳转化为水包油乳状液 微乳驱段塞图•预冲洗段塞:盐水段塞(除去地层中Ca2+、Mg2+等可交换阳离子),或是牺牲剂段塞减少表面活性剂在地层中的损耗) 四、泡沫驱 1.定义:泡沫驱是以泡沫做驱油剂的驱油法 2.泡沫配制:水:气:起泡剂:淡水,也可用盐水氮气、二氧化碳气、天然气、炼厂气或烟道气表面活性剂如烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醇醚-15、聚氧乙烯烷基苯酚醚-10、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醇醚羧酸聚合物部分水解聚丙烯酰胺、钠羧甲基纤维素 3、泡沫性质(1)泡沫特征值:指泡沫中气体体积对泡沫总体积的比值l通常泡沫特征值是在0.52~0.99之间泡沫特征值小于0.52时的泡沫叫气体乳状液l泡沫特征值大于0.99时的泡沫易于反相变为雾l泡沫特征值超过0.74时,泡沫中的气泡就会变成为多面体 泡沫特征值与采收率关系 (2)泡沫粘度•当泡沫特征值小于0.74时 当泡沫特征值大于0.74时 泡沫的粘度来源于:2.分散相间的相互摩擦 1.相对移动的分散介质液层间的内摩擦 泡沫特征值超过一定数值(0.74)时,分散相开始互 相挤压、引起气泡变形,泡沫粘度急剧增加 4、泡沫驱EOR原理(1)Jamin效应叠加机理(2)增粘机理(3)稀表面活性剂体系驱油机理 注:乳状液驱同泡沫驱 第三节 碱 驱 1、定义以碱溶液作驱油剂的驱油法。

碱溶液驱-碱强化水驱 2、碱驱常用碱1.碱:碱式盐:注:Na2CO3和NaHCO3复配 Na3PO4与Na2HPO4复配NaOH、 KOH、 NH4OHNa2CO3、Na2SiO3、Na4SiO4 、Na3PO4 、 3、碱与石油酸的反应 原油中可与碱反应的石油酸,生成相应的石油酸盐(活性剂)碱驱中还常加入盐,调整亲水亲油平衡;脂肪酸;环烷酸;胶质酸和沥青质酸 4、碱与石油酸反应规律n值越大:1.RnCOOH酸性越弱,反应需要的浓度越高,RnCOOH+OH-RnCOO-+H2O2.生成的RnCOO-亲水性越弱3.生成的RnCOO-亲越易稳定W/O乳状液 5、碱驱EOR机理(l)低界面张力机理 在低的碱含量和最佳的盐含量下,碱与石油酸反应生成的表面活性剂,可使油水界面张力降至1×10-2 mN·m-1. (2)乳化-携带机理 在碱含量和盐含量都低的情况下,由碱与石 油酸反应生成的表面活性剂可使地层中的剩 余油乳化,并被碱水携带着通过地层 此机理特点:Ø可以形成油珠直径相当小的乳状液;Ø通过乳化提高碱驱的洗油效率;Ø碱水在油井突破前采油量不可能增加;Ø油珠的聚并性质对过程有不利影响。

(3)乳化-捕集机理 此机理特点:Ø可以形成油珠直径较大的乳状液;Ø分散的油珠会被捕集在较小孔道,提高波及系数;Ø碱水在油井突破前采油量可以增加;Ø油珠的聚并性质对过程有有利的影响在碱含量和盐含量都低的情况下,由于低界面张力使油乳化在碱水相,但油珠直径较大,因此当它向前移动时,就被捕集,增加了水的流动阻力,即降低了水的流度,从而改善了流度比,增加了波及系数,提高了原油采收率 (4)由油湿反转为水湿机理 在碱含量高和盐含量低的情况下,碱可通过改变吸附在岩石表面的油溶性表面活性物质在水中的溶解度而解吸,恢复岩石表面原来的亲水性,使岩石表面从油湿反转为水湿,提高了洗油效率,也即提高了原油采收率. (5)由水湿反转为油湿机理 在碱含量和盐含量都高的情况下,碱与石油酸反应生成的表面活性剂主要分配到油相并吸附到岩石表面上来,使岩石表面从水湿转变为油湿 6、碱驱进行的条件酸值:1克原油被中和到pH值产生突跃时 所需氢氧化钾的质量,单位为 mg·g-1 酸值大于 0.2 mg·g-1是进行碱驱的必要条件,但不是充分条件 充分条件是原油中的石油酸与碱的反应产物为表面活性剂。

通常原油的酸值小于 0.2 mg·g-1 7、碱驱的段塞图 碱驱存在问题•碱耗:•结垢:•乳化:•流度控制:淡水预冲洗地层防垢剂高分子非离子破乳剂流度控制剂(聚合物溶液、泡沫) 第四节 复合驱 1.复合驱是指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动 (1)聚合物的作用 1.聚合物改善了表面活性剂和(或)碱溶液对油的流度比协同作用的机理:2.聚合物对驱油介质的稠化,可减小表面活性剂和碱的扩散速率,从而减小它们的药耗3.聚合物可与钙、镁离子反应,保护了表面活性剂,使它不易形成低表面活性的钙、镁盐4.聚合物提高了碱和表面活性剂形成的水包油乳状液的稳定性,使波及系数(按乳化一铺集机理)和(或)洗油能力(按乳化一携带机理)有较大的提高 (2)表面活性剂的作用 1.表面活性剂可以降低聚合物溶液与油的界面张力,使它具有洗油能力协同作用的机理:2.表面活性剂可使油乳化,提高了驱油介质的粘度乳化的油越多,乳状液的粘度越高3.若表面活性剂与聚合物形成络合结构,则表面活性剂可提高聚合物的增粘能力4.表面活性剂可补充碱与石油酸反应产生表面活性剂的不足 (3)碱的作用 1.碱可提高聚合物(HPAM)的稠化能力.协同作用的机理:2.碱与石油酸反应产生的表面活性剂,可将油乳化,提高了驱油介质粘度,因而加强了聚合物控制流度的能力。

3.碱与石油酸反应产生的表面活性剂与合成的表面活性剂有协同效应(表4-3)4.碱可与钙、镁离子反应或与粘土进行离子交换,起牺牲剂作用,保护了聚合物与表面活性剂.5.碱可提高砂岩表面的负电性,减少砂岩表面对聚合物和表面活性剂的吸附量(表4-4)6.碱可提高生物聚合物的生物稳定性 矿场实例 复合驱存在问题 第五节 混相驱 本节提纲Ø概念Ø混相注入剂Ø混相驱分类ØLPG驱ØCO2驱Ø混相驱存在的问题 概 念•混相是指相间界面消失 混相驱是指以混相注入剂作驱油剂的驱油法混相注入剂则是指在一定条件下注入地层,能与地层原油混相的物质 本节提纲Ø概念Ø混相注入剂Ø混相驱分类ØLPG驱ØCO2驱Ø混相驱存在的问题 混相注入剂(1)烃类混相注入剂Ø液化石油气(LPG,C2~C6含量大于50%)Ø富气(C2~C6含量在30%~50%的范围)Ø贫气(C2~C6含量小于30%)Ø在贫气中把C2~C6含量小于98%的气体叫干气 C2~C6的烃气叫富化剂,它的存在使混乱相易于发生.通常讲的气体富化、加富,是指气体中C2~C6的含量增加 (2)非烃类混相注入剂 这类混相剂是指CO2、N2等一类混相注入剂 烟道气是一种工业废气,它是混合的非烃类混相注入剂。

一种烟道气的成分在烟道气中,x(CO2)一般在0.05~0.20范围,主要由火力发电站燃烧煤得到 本节提纲Ø概念Ø混相注入剂Ø混相驱分类ØLPG驱ØCO2驱Ø混相驱存在的问题 混相驱分类 按混相注入剂的性质, 混相驱可分为:•烃类混相驱•非烃类混相驱Ø液化石油气驱(LPG驱)Ø富气驱 Ø干气驱ØN2驱ØCO2驱 本节提纲Ø概念Ø混相注入剂Ø混相驱分类ØLPG驱ØCO2驱Ø混相驱存在的问题 LPG驱 •段塞图 LPG驱EOR原理(1)低界面张力机理 (2)降粘机理 LPG与油是一次接触混相,混相即不存在界面,因此界面张力为零,即LPG有很高的洗油效率 LPG粘度低,它与油混合后可以使油降粘,提高油的流度,改善驱油介质与油的流度比,有利于提高波及系数 本节提纲Ø概念Ø混相注入剂Ø混相驱分类ØLPG驱ØCO2驱Ø混相驱存在的问题 CO2驱 混相过程 CO2混相驱EOR机理 (l)低界面张力机理 (2)降粘机理 CO2驱油过程是CO2不断富化的过程 CO2可溶于油,使油降粘,提高油的流度,有利于提高驱油剂的波及系数。

(3)原油膨胀机理 膨胀系数:指一定温度和CO2饱和压力下原油的体积与同温度和0.1MPa下原油体积之比 (4)提高地层渗透率机理 (5)溶气驱机理 本节提纲Ø概念Ø混相注入剂Ø混相驱分类ØLPG驱ØCO2驱Ø混相驱存在的问题 混相驱存在问题•流度控制沥青质析出金属腐蚀结垢非烃类气体分离混相注入剂用量大 第五章 注水井调剖与油井堵水 前 言•油井问题•注水井问题•调剖堵水•防砂•清防蜡•稠油乳化降粘•酸化压裂l砂、蜡、水、稠、低出砂、吸水剖面不均匀或水注不进去等 注入水沿高渗透层突入油井k2k1k3k2>k1,k2>k3 油水井间压力分布曲线 调剖空间:曲线拐点至注水井这一侧 堵水空间:曲线拐点至油井这一侧 注水井调剖k2k1k3k2>k1,k2>k3堵 剂 油井堵水k2k1k3k2>k1,k2>k3堵 剂 油水井对应调剖堵水k2k1k3k2>k1,k2>k3堵 剂堵 剂 第一节 注水井调剖 调剖:调整注水油层的吸水剖面 目的:为了发挥中、低渗透层的作用,提高 注入水的波及系数方法:封堵高渗透层(单液法、双液法) 一、单液法•定义:向油层注入一种工作液,这种工作液所带的物质或随后变成的物质可封堵高渗透层. 1.硫酸• 条件:油层中含有丰富的钙、镁源。

调剖机理:l溶解近井地带的碳酸盐,增加吸水能力,l产生的硫酸钙、硫酸镁饱和析出,形成堵塞l高渗透层堵塞多特点:近井增注、远井调剖 2、硫酸亚铁作用同硫酸 3.硅酸凝胶•硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成l水玻璃l又名硅酸钠,l分子式为Na2O·mSiO2lm:模数( 1~4 )l水玻璃的性质随模数而变模数越小,水玻璃碱性越强,越易溶解 •活化剂l两类:l无机活化剂:盐酸l有机活化剂:甲酸、乙酸、乙酸铵、甲酸乙酯、乙酸乙酯、氯乙酸l定义:可使水玻璃变成溶胶随后变成凝胶的物质 凝胶是由溶胶转变而来溶胶:溶解度极小的固体在液体中高度分散所形成的分散体系,固体颗粒直径为10-5~10-7cm,属细分散体系 4. 锆冻胶•用Zr4+组成的多核羟桥络离子交联溶液中带-COO-的聚合物(如HPAM)生成. Zr4+可来自ZrOCl2或ZrC14 多核羟桥络离子1.络合2.水解3.羟桥作用4.进一步水解和羟桥作用 5. 铬冻胶•用Cr3+组成的多核羟桥络离子交联溶液中带-COO-的聚合物(如HPAM)生成 Cr3+的来源:l三价铬化合物l由Cr6+用氧化还原反应得到Cr3+ 注意:冻胶:由高分子溶液转变而来,当高分子溶液由于种种原因形成网络结构,将液体包在其中,使整个体系失去流动性。

6、水膨体•水膨体:适当交联遇水膨胀而不溶解的聚合物. 供选用的携带介质有三类:l非极性物质(如煤油)l半极性物质(如乙醇、异丙醇),l电解质溶液(如 NaCl、HCl、CaCl2、FeCl3等)..l有些是通过去溶剂化和压缩水膨体扩散双电层来抑制膨胀的作用(如NaCl溶液)l有些通过与水膨体中的-COO-反应生成弱亲水能力的基团来抑制水膨体的膨胀(如HCl、CaCl2、FeCl3等溶液) 7.酚醛树脂 8.石灰乳特点:–氢氧化钙的粒径较大( 62μm左右),特别适合于封堵裂缝性的高渗透层l氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小,所以可用于封堵高温地层l氢氧化钙可与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙,在不需要封堵时,可用盐酸解堵 9、粘土/水泥分散体•粘土/水泥分散体由粘土与水泥悬浮于水中配成特点:l适合于堵特高渗透地层粘土与水泥进入地层后,可在孔隙结构的喉部形成滤饼在滤饼中,水泥的水化反应,使滤饼固结,对特高渗透层产生有效封堵l类似石灰乳中的氢氧化钙,粘土和水泥也不能进入中、低渗透层,所以对中、低渗透层有保护作用 可用常规土酸除去 二、双液法•向地层注入相遇后可产生封堵物质的两种工作液(或工作流体)。

注入时,两种工作液用隔离液隔开,但随着工作液向外推移,隔离液越来越薄当外推至一定程度,即隔离液薄至一定程度,它将不起隔离作用由于高渗透层吸入更多的工作液,所以封堵主要发生在高渗透层,达到调剖的目的 分类1. 沉淀型双液法堵剂2. 凝胶型双液法堵剂3. 冻胶型双液法堵剂4. 泡沫型双液法堵剂5. 絮凝体型双液法堵剂 1.沉淀型双液法堵剂•指两种工作液相遇后可产生沉淀,封堵高渗透层的堵剂 2.凝胶型双液法堵剂•两种工作液相遇后可产生凝胶封堵高渗透层的堵剂 3.冻胶型双液法堵剂•两种工作液相遇后可产生冻胶封堵高渗透层的堵剂 例1l 第一工作液HPAM溶液或XC溶液l 第二工作液柠檬酸铝溶液例2l 第一工作液 HPAM溶液或XC溶液l 第二工作液丙酸铬溶液 例3l第一工作液溶有Na2 SO3的HPAM溶液或XC溶液l第二工作液溶有 Na2Cr2O7的 HPAM溶液或 XC溶液 例4l第一工作液HPAM溶液l第二工作液ZrOCl2 溶液 4.泡沫型双液法堵剂• 若将起泡剂溶液与气体交替注入地层,就可在地层(主要是高渗透层)中形成泡沫,产生堵剂可用的起泡剂包括:l非离子型表面活性剂加聚氧乙烯烷基苯酚醚l阴离子型表面活性剂如烷基芳基磺酸盐。

可用的气体包括:l氮气l二氧化碳气 5 絮凝体型双液法堵剂•若将粘土悬浮体与HPAM溶液交替注入地层,它们在地层中相遇形成絮凝体有效地封堵特高渗透地层 调剖剂的选择1、高渗透层、高渗透层2、低渗透层、低渗透层3、高温高矿化度地层、高温高矿化度地层4、近井地带、近井地带5、远井地带、远井地带 第二节 油井堵水 •原因:油井产水方法:l注水井封堵(水井调剖)l油井封堵(油井堵水) 油井堵水方法:1.选择性堵水2.非选择性堵水 油水井间压力分布曲线 调剖空间:曲线拐点至注水井这一侧 堵水空间:曲线拐点至油井这一侧 一、选择性堵水法•适用条件:封堵不易用封隔器将它与油层分隔开的水层.选择性堵剂特点:利用油与水的差别或油层与水层的差别,达到选择性堵水的目的选择性堵剂可分为三类:l水基堵剂l油基堵剂l醇基堵剂 l.HPAM(水基)堵水机理:•它优先进入含水饱和度高的地层;进入地层的HPAM可通过氢键吸附在由于水冲刷而暴露出来的地层表面;HPAM分子中未吸附部分可在水中伸展,减小地层对水的渗透性;HPAM对油的流动产生阻力,但为油提供一层减小流动阻力的水膜 2.阴阳非三元共聚物(水基) 堵水机理: 阳离子链节将牢固吸附在带负电的岩石表面,而阴离子、非离子链节则伸展到水中增加水流阻力,起选择性堵水作用。

3·泡沫(水基)•以水作分散介质的泡沫可优先进入出水层 水层稳定, 油层破灭 通过叠加的Jamin效应,封堵来水 三相泡沫的破坏 4.松香酸钠(水基) •松香酸钠可与钙、镁离子反应,生成不溶于水的松香酸钙、松香酸镁沉淀 5.山嵛酸钾(水基)•山嵛酸钾溶液注入地层,与地层水的钠离子发生反应,产生沉淀,封堵出水层 6.烃基卤代甲硅烷(油基)• 烃基卤代甲硅烷可用通式RnSiX4-n表示 烃基卤代甲硅烷可与水反应,生成相应的硅醇硅醇中的多元醇很易缩聚,生成聚硅醇沉淀,封堵出水层 7.聚氨基甲酸酯(油基) • 聚氨基甲酸酯(简称聚氨酯)是由多羟基化合物与多异氰酸酯聚合而成 若在聚合时保持异氰酸基(-NCO)的数量超过羟基(-OH)的数量,即可制得有选择性堵水作用的聚氨基甲酸酯 在聚氨基甲酸酯堵剂中,还有三种成分:稀释剂稀释聚氨基甲酸酯,提高其流动性,如二甲苯、二氯乙烷、四氯化碳等封闭剂将聚氨基甲酸酯中的异氰酸基全部反应掉,如低分子醇催化剂改变封闭反应速率,如三乙胺、三丙胺等 8.烷基苯酚-乙醛树脂(水基) •溶于油,不溶于水 9、松香二聚物醇溶液(醇基) •当松香二聚物的醇溶液与水相遇,水即溶于醇中,降低了它对松香二聚物的溶解度,使松香二聚物饱和析出。

10.油基水泥(油基) 水泥在油中的悬浮体水泥表面亲水,当它进入出水层时,水置换水泥表面的油并与水泥作用,使水泥固化,封堵出水层此外,还有活性剂,以改变悬浮体的流度 11.活性稠油(油基) •溶有乳化剂的稠油 乳化剂为油包水型乳化剂(如Span80),它可使稠油遇水后产生高粘的油包水乳状液 12.水包稠油(水基 )•用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成 因乳状液是水外相,粘度低,所以易进入水层在水层,由于乳化剂在地层表面吸附,使乳状液破坏,油珠聚并为高粘的稠油,产生很大的流动阻力,减少水层出水 水包稠油的乳化剂最好用阳离子型表面活性剂,因为它易吸附在带负电的砂岩表面,引起乳状液的破坏 13.偶合稠油(油基) •将低聚合度的苯酚-甲醛树脂、苯酚-糠醛树脂或它们的混合物作偶合剂溶于稠油中配成由于这些树脂可与地层表面反应,产生化学吸附,加强了地层表面与稠油的结合(偶合),使它不易排出,延长有效期 14.酸渣 •在硫酸精制石油馏分时产生的酸渣可用于选择性堵水,因为这种酸渣遇水可析出不溶物质,而且硫酸与地层水中的Ca2+、Mg2+也可产生相应的沉淀,封堵出水层 水基堵剂优于油基堵剂和醇基堵剂总 结原因:•水基堵剂优先进入出水层•价格便宜 二、非选择性堵水法 •非选择性堵水法适用于封堵单一水层或高含水层,因所用的堵剂对水和油都没有选择性,它既可堵水,也可堵油。

1.树脂型堵剂 2.冻胶型堵剂 3.凝胶型堵剂 4. 沉淀型堵剂 5.分散体型堵剂 1.树脂型堵剂 •由低分子物质通过缩聚反应产生不溶不熔高分子物质的堵剂–酚醛树脂–脲醛树脂–环氧树脂–将热固性酚醛树脂与固化剂(指加速固化的催化剂,如草酸)混合后挤入水层–在水层温度和固化剂作用下,热固性酚醛树脂可在一定时间内交联成不溶不熔的酚醛树脂,将水层堵住 2.冻胶型堵剂 •由聚合物水溶液用交联剂交联所产生的堵剂 –铝冻胶–铬冻胶–锆冻胶–钛冻胶–醛冻胶 3.凝胶型堵剂 •由溶胶胶凝产生的堵剂 硅酸凝胶 l单液法:将硅酸钠溶液和活化剂溶液混合(前者加入后者或后者加入前者)后注入地层;l双液法:将它们分成几个段塞,中间以隔离液隔开,交替注入水层,让它们进入水层一定距离才混合注:硅酸钠与活化剂混合后,首先生成硅酸溶胶,随后转变为硅酸凝胶 4.沉淀型堵剂 •由两种能反应生成沉淀的物质组成 5.分散体型堵剂 •主要是固体分散体用于封堵特高渗透层l粘土/水泥l碳酸钙/水泥和粉煤灰l水泥 堵水剂的选择 •水基堵水剂水基堵水剂•单液法堵水剂单液法堵水剂•冻胶型堵水剂冻胶型堵水剂•水玻璃堵水剂水玻璃堵水剂 第六章 稠油降粘•稠油:在油层温度下脱气原油的粘度超过 100 mPa· s的原油。

原因:油中的胶质、沥青质含量高 “稠稠 油油 的粘的粘 度度 对对 温温 度度 极其敏感,极其敏感,准确测定稠油粘温关系数据对于提高准确测定稠油粘温关系数据对于提高稠油油藏开发方案选择与数值模拟结稠油油藏开发方案选择与数值模拟结果的可靠性是十分重要的果的可靠性是十分重要的摘自“稠油油藏流体物性分析方法-原 油 粘 度测定,SY/T 6316-1997”前言为什么强调“油层温度”? 稠油粘温曲线稠油的粘度受温度影响影响很大结论 为什么强调“脱气”原油?•油层中有溶解气,可以降低原油粘度稠油井井下取样非常困难,取样时往往会损失溶解气,而将油样恢复到相似状态困难、成本高 2、稠油的特点二个特点粘度高密度大粘度从100mPa•s到几十万mPa•s相对密度可超过1.0以上 要使稠油(不管它的粘度多大)乳化后能够降粘:必要条件是要求它乳化后能形成水包油乳状液充分条件是要求油在乳状液中所占的体积分数(或油对水的体积比)不能太大 水包油乳状液的粘度•Richardson公式 k—常数当Φ<=0.74时为 7.0,当φ>0.74时为 8.0; 乳化剂HLB值在7~18范围内的水溶性表面活性剂 注 意 问 题•乳状液不需很稳定•若稠油含水,表面活性剂的质量分数需高些•稠油对水的体积:70:30~80:20 其他降粘方法简介其他降粘方法简介((1)电热杆降粘;)电热杆降粘;((3)催化降粘;)催化降粘;((2)掺稀降粘;)掺稀降粘;((4)油溶性降粘剂降粘。

油溶性降粘剂降粘 第7章 酸化用酸及酸处用添加剂 油水井的酸处理•作用–除去近井地带的堵塞物,恢复地层的渗透率–溶解地层的岩石,提高地层的渗透率目的l实现油水井的增产、增注 一、酸处理用酸常规酸潜在酸缓速酸盐酸氢氟酸土酸潜在盐酸潜在氢氟酸潜在土酸(多元酸或弱酸) 1.盐酸l溶解堵塞水井的腐蚀产物,恢复地层的渗透性l溶解灰岩(石灰岩、白云岩),改善地层的渗透性 • 稀酸是指质量分数0.03~0.15的盐酸;• 浓酸是指质量分数0.15~ 0.37的盐酸 一般使用稀酸,而浓酸使用的目的是减小地层水对酸的稀释作用,使酸能酸化深远地层,同时由于浓酸处理可产生大量二氧化碳,并提高乏酸(酸处理后的酸)的粘度,使它及其中悬浮的岩屑易排出地层 潜在盐酸(1)四氯化碳 四氯化碳可在120~370℃ 范围内水解产生盐酸: (2)四氯乙烷 四氯乙烷可在120~260℃范围内水解产生盐酸: (3)氯化铵+甲醛:在80~120℃范围内反应产生盐酸: 2.氢氟酸 •作用:除去地层渗滤面的粘土堵塞,恢复地层的渗透性 注 意• 并不是任何情况下都能使用氢氟酸的 用氢氟酸酸化地层前,必须用盐酸预处理,除去碳酸盐,以减少沉淀反应的不利影响。

潜在氢氟酸 (1)氟硼酸 氟硼酸可水解产生氢氟酸: (2)四氟乙烷 四氟乙烷可水解产生氢氟酸: (3)氟化铵+甲醛 氟化铵+甲醛可反应产生氢氟酸 土 酸•定义:盐酸与氢氟酸的混合酸叫土酸 盐酸的质量分数在0.06~0.15范围,氢氟酸的质量分数在 0.03~0.15范围 潜在土酸•1,2-二氯-1,2-二氟乙烷,它可产生土酸氯化铵+氟化铵十甲醛产生土酸 3.磷酸•溶解腐蚀产物 溶解灰岩 磷酸的缓冲体系 4、硫酸• 硫酸是注水井酸化的一种特殊用酸,它可通过溶解渗滤面和近井地带的堵塞物或碳酸盐,恢复和(或)提高地层的渗透性,在远井起调剖作用 5、碳酸•碳酸由二氧化碳溶于水中产生 碳酸可酸化碳酸盐岩地层 排液时,注意防垢 6、氨基磺酸•固体酸•可溶解堵塞物和灰岩 注意:•不能用于温度超过90℃的地层 7.低分子羧酸• 通式为R-COOH,–甲酸(R为H)、乙酸(R为C1)、丙酸(R为C2 )、混合物• 可用于溶解灰岩 •低浓度使用•反应速度慢,深穿透•缓冲体系 羧酸潜在酸•酯类 酸酐 二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 1 .缓速剂 缓速剂是指加在酸中能延缓酸与地层反应速率的化学剂。

酸化反应:多相反应,表面反应,扩散分类l表面活性剂l聚合物 (l)表面活性剂 l通过吸附机理起作用的 l降低酸与地层的反应速率,达到缓速的目的l适用的表面活性剂l阳离子型表面活性剂(如脂肪胺盐酸盐、季铵盐、吡啶盐)l两性表面活性剂(如磺酸盐化、羧酸盐化、磷酸酯盐化或硫酸酯盐化的聚氯乙烯烷基苯酚醚) 乳化酸•表面活性剂还可用作乳化剂,将酸乳化在油中,产生油包酸乳状液而起缓速作用配油包酸乳状液的油l可用甲苯、二甲苯、煤油、柴油、轻质原油或二甲苯与原油的混合物;可用的乳化剂l如十二烷基磺酸及它的烷基胺盐;乳化剂的用量为油质量的1%~10%;油与酸的体积比可在7:93~45:55的范围选择 (2)聚合物•通过稠化机理起缓速作用的聚合物在酸中溶解.使酸稠化,减小氢离子向地层表面的扩散速率.控制表面反应速率.可用于稠化酸的聚合物:l黄胞胶、聚乙二醇、聚-N-乙烯吡咯烷酮、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚丙烯酰胺l丙烯酰胺与2-丙烯酸胺基-2-甲基-丙基磺酸钠共聚物等 二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 2.缓蚀剂 •缓蚀剂是指少量加入就能大大减少金属腐蚀的化学剂。

(1)吸附膜型缓蚀剂l含有氮、氧和(或)硫元素,l这些元素最外层均有未成键的电子对,在金属表面吸附,控制金属的腐蚀 (2)“中间相”型缓蚀剂•通过“中间相”的形成起缓蚀作用 二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 3.铁稳定剂 • 钢铁腐蚀产物(如氧化铁、硫化亚铁)和含铁矿物(如菱铁矿、赤铁矿)在酸中的溶解,都可在乏酸中产生Fe2+和Fe3+pH>7.7pH>2.2 Fe3+在pH升高时水解重新生成沉淀(或称二次沉淀),堵塞地层 (1)络合剂或螯合剂 •可与Fe3+络合或螯合,使它在乏酸中不水解 (2)还原剂•将Fe3+还原至Fe2+,达到稳的目的 二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 4、防乳化剂•原油中的天然表面活性剂、加入酸中的表面活性剂以及酸化产生的岩石微粒(粒径小于1 μ m),都有一定的乳化作用,它们可使原油与酸形成乳状液,影响乳化后乏酸的排出 (1)有分支结构的表面活性剂 •易于在界面上吸附,但不能稳定乳状液 (2)互溶剂 •减少表面活性剂在原油和酸界面上吸附,使酸化过程形成的液珠易于聚并 。

二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 5、粘土稳定剂 •酸:–将粘土中的钠土转变氢土,起稳定作用–属非永久性的粘土稳定剂:当地层恢复注水或采油时,地层水中的钠离子可通过离子交换逐渐将此氢土再转变为钠土而恢复它的膨胀性有机阳离子型聚合物:l通过化学吸附起稳定粘土作用l属永久性的粘土稳定剂:耐温、耐酸、耐盐、耐流体冲刷. 二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 6.助排剂•为减少二次沉淀对地层的伤害,可用助排剂使乏酸易从地层排出1)表面活性剂l要求这类表面活性剂耐酸、耐盐,即使在浓酸和高含盐条件下仍能有效地降低界面张力,减小Jamin效应,使乏酸易从地层排出l胺盐型表面活性剂、季铵盐型表面活性剂、吡啶盐型表面活性剂、非离子-阴离子型表面活性剂l含氟表面活性剂:在酸化条件下有优异的降低界面张力能力,是理想的助排剂 (2)增能剂 •注酸液前,向地层注入一个段塞的增能剂,提高近井地带的压力,使乏酸易从地层排出高压氮气是最常用的增能剂。

它由液氮产生.这类助排剂主要用于低压地层的酸化 二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 7、防淤渣剂•酸化淤渣是由于酸中的H+和酸中含有的Fe2+、Fe3+可与胶质、沥青质中的含硫部分、含氮部分产生下面的反应或络合引起 •油溶性表面活性剂–脂肪酸、烷基苯磺酸等,–吸附在酸与油的界面上,减少酸与油的接触,而进入油中的表面活性剂,则可按极性相近规则与胶质、沥青质中的含硫部分、含氮部分结合,减少胶质、沥青质与酸反应及与铁离子络合,起防淤渣作用;铁稳定剂l通过螯合酸中的Fe2+、Fe3+或将Fe3+还原为Fe2+,减少淤渣的生成;芳香烃溶剂l如苯、甲苯、二甲苯或它们的混合物,l作为酸与原油间的缓冲段塞,减少它们的接触和淤渣的生成 二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 8.润湿反转剂 •酸中的缓蚀剂在油井近井地带吸附,可将地层的亲水表面反转为亲油表面,减小地层对油的渗透率,影响酸化效果 表面活性剂l聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚、磷酸酯盐化的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚或它们的混合物.l在地层表面按极性相近规则吸附第二吸附层而起润湿反转作用。

互溶剂l乙二醇丁醚和二乙二醇乙醚或它们的混合物l互溶剂是通过解吸地层表面吸附的缓蚀剂,恢复地层表面的亲水性而起作用 二、酸处理用的添加剂1.缓速剂2.缓蚀剂3.铁稳定剂4.防乳化剂5.粘土稳定剂6.助排剂7.防淤渣剂8.润湿反转剂9.转向剂 9.转向剂•暂时堵塞剂,能暂时封堵高渗透层,使酸转向低渗透层,提高酸化效果粒状暂堵剂l苯甲酸、硼酸等、油溶性树脂等l通过水溶或油溶的方法解堵冻胶型暂堵剂l铬冻胶、硼冻胶等,l通过加在其中的破胶剂解堵泡沫l通过气泡在高渗透层叠加的Jamin效应封堵高渗透层,地层中的油可解除泡沫产生的堵塞 第八章 压裂液及压裂用添加剂 压裂:用压力将地层压开,形成裂缝并用支撑剂将它支撑起来,以减小流体流动阻力的增产、增注措施 压裂液:压裂过程中所用的液体 一、压裂液 •要求–粘度高–摩阻低–滤失量少–对地层无伤害–配制简便–材料来源广–成本低 分类水基压裂液油基压裂液稠化水压裂液水基冻胶压裂液水包油压裂液水基泡沫压裂液粘弹性表面活性剂压裂液稠化油压裂液油基冻胶压裂液油包水压裂液油基泡沫压裂液 水基压裂液定义:以水做溶剂或分散介质配成的压裂液1)稠化水压裂液l稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。

l配稠化水压裂液时,可利用协同效应协同效应是指混合稠化剂的稠化能力比在相同条件下参加混合的任一稠化剂单独存在时的稠化能力强 (2)水基冻胶压裂液•组成:水、成胶剂、交联剂和破胶剂配成成胶剂可采用表5-9中任一种稠化剂交联剂则决定于稠化剂可交联的基团和交联条件(表5-11)破胶剂主要用过氧化物,通过化降解破胶 交联反应(1)甲醛对PAM的交联反应(2)硼酸对GM的交联反应 (3)铬的多核羟桥络离子对HPAM的交联反应 (3)水包油压裂液•组成:水、油和乳化剂配成l水l淡水;盐水;稠化水(稠化水包油压裂液即聚合物乳状液)l油l原油;馏分油(如煤油、柴油或凝析油)l乳化剂l离子型;非离子型;两性表面活性剂lHLB值应在8~18范围, 稠化水包油压裂液(聚合物乳状液)•能用在比较高的温度( 160℃ )下有很好的降阻性能能自动破乳排液l选用阳离子型表面活性剂作乳化剂:易吸附于地层表面引起破乳,l采用浊点低于地层温度的非离子型表面活性剂作乳化剂:当地层温度高于乳化剂浊点时,它即析出,引起破乳,使高粘的乳状液转化为低粘的油和水,易从地层排出 (4)水基泡沫压裂液•水基泡沫压裂液是指以水作分散介质,以气作分散相的压裂液。

低粘度(但悬砂能力强)、低摩阻、低滤失量、低含水量、压裂后易于排出、对地层污染少水:淡水、盐水、稠化水气:二氧化碳、氮气、天然气起泡剂:烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐、季铵盐和OP型表面活性剂 分类水基压裂液油基压裂液稠化水压裂液水基冻胶压裂液水包油压裂液水基泡沫压裂液稠化油压裂液油基冻胶压裂液油包水压裂液油基泡沫压裂液 2.油基压裂液•油基压裂液是以油做溶剂或分散介质配成的压裂液 适用于压裂水敏地层(有可膨胀粘土的地层) (1)稠化油压裂液• 将稠化剂溶于油中配成a)脂肪酸皂l脂肪酸根的碳原子数必须大于8l超过一定浓度以后,脂肪酸皂可在油中形成结构,产生结构粘度,将油稠化 脂肪酸铝皂 (b)磷酸酯 •使用时磷酸酯溶于油中,用铝盐(如硝酸铝、氯化铝)活化 (c)油溶性聚合物在油中超过一定浓度,即可形成结构,产生结构粘度,将油稠化 (2)油基冻胶压裂液•当油中稠化剂的浓度足够大时,稠化油压裂液就转化为油基冻胶压裂液油基冻胶比稠化油有更高的粘度,有更好的携砂能力,能用于压裂更深的地层 (3)油包水压裂液•组成:油、水和乳化剂组成l油:原油、柴油或煤油l水:淡水或盐水l乳化剂:Span80 (溶于油中)、月桂酰二乙醇胺(溶于水中)l优点:粘度高、悬砂能力强、滤失量低、对油层伤害小l缺点:流动摩阻很高。

油包酸压裂液:l油包酸压裂液不仅可减轻酸对管线的腐蚀,l在乳状液破坏后,还可给出酸液,将压裂产生的裂缝溶蚀加宽,提高压裂效果 (4)油基泡沫压裂液•油基泡沫压裂液主要由油、气和起泡剂组成•油:原油、柴油或煤油•气体:二氧化碳和氮•起泡剂:含氟的聚合物 二、压裂用添加剂–防乳化剂•粘土稳定剂•助排剂•润湿反转剂•支撑剂•破坏剂•减阻剂•降滤失剂 1.支撑剂•支撑剂是指用压裂液带入裂缝,在压力释放后用以支撑裂缝的物质 好的支撑剂:密度低、强度高、化学稳定性好、便宜易得 支撑剂的粒径:一般在 0.4~1.2mm范围 l天然支撑剂:石英砂、铝矾土、氧化铝、锆石和核桃壳等 l高强度的支撑剂:烧结铝矾土(烧结陶粒)、铝合金球和塑料球等 l低密度的支撑剂:微孔烧结铝矾土(微孔烧结陶粒)及核桃壳等 l化学稳定性好的支撑剂:酚醛树脂覆盖的砂粒或有机硅覆盖的砂粒. 2.破坏剂•在指定时间内能将压裂液的粘度减到足够低的化学剂由于破坏后的压裂液易从地层排出,因此可减小压裂液对地层的污染 压裂液中使用的破坏剂主要是破胶剂 (1)过氧化物•过氧化物是含有过氧基(-O-O-)的化合物•过氧化物是通过聚合物氧化降解,破坏冻胶结构. (2)酶•酶是一种特殊的蛋白质lα-淀粉酶、β-淀粉酶、纤维酶、纤维酸、蔗糖酶、麦芽糖酶等,l对聚糖水解降解起催化作用,破坏冻胶结构。

酶只能用于温度低于65℃和pH值在3.5~8范的条件下 (3)潜在酸•潜在酸是在一定条件下能转变为酸的物质机理:通过改变条件(pH值),使冻胶交联结构破坏而起作用 (4)潜在螯合剂•潜在螯合剂是在一定条件下能转变为可螯合交联剂的物质低于60℃、60℃和高于60℃的条件下水解产生草酸或丙二酸,螯合作为交联剂的金属离子,破坏冻胶的交联结构 油基冻胶破胶剂是通过竞争络合的机理使油基冻胶破胶 3、减阻剂•压裂液减阻剂是指在紊流状态下能减小压裂液流动阻力的化学剂 它是通过储藏紊流能量的机理减小压裂液的流动阻力 聚合物可同时是稠化剂和减阻剂l在高质量浓度使用时,它是稠化剂;l在低质量浓度使用时,它是减阻剂 水基压裂液用水减阻剂 油基冻胶减阻剂 4、降滤失剂•能减少压裂液从裂缝中向地层漏失的化学剂 减少压裂液对地层的污染,并可在压裂时使压力迅速提高降滤失剂在压裂后能被溶掉,不会污染地层l)水溶性降滤失剂:如水溶性聚合物、水溶性皂、水溶性盐等2)油溶性降滤失剂:蜡、奈、蒽、松香、松香二聚物、聚苯乙烯、苯乙烯与甲苯乙烯共聚物、乙烯与乙酸乙烯酯共聚物等 (3)酸溶性降滤失剂:石英粉、碳酸钙粉等 第九章 油水井防砂 油水井出砂的危害•堵塞地层•堵塞和磨损管线和设备•井壁坍塌 油水井出砂的原因1. 骨架砂(主要由于胶结不好)2. 孔道砂(主要由于砂粒的直径小于孔道平均孔径的1/3) •化学防砂•人工井壁防砂•机械防砂化学桥接防砂化学胶结防砂滤砂管防砂绕丝筛管防砂防砂方法分类 一、化学桥接防砂法 •定义:由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接起来,达到防砂的目的 。

桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起来的化学剂 桥接剂•无机阳离子型聚合物:由铝离子和锆离子组成的多核羟桥络离子 有机阳离子型聚合物 支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物 二、化学胶结防砂法 •定义:用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起来,达到防砂的目的 胶结剂:能将松散砂粒在接触点处胶结起来的化学剂 胶结剂防砂步骤1.地层的预处理若要顶替出砂层中的原油,可用盐水.若要除去砂粒表面的油,可用油溶剂处理油溶剂包括液化石油气,汽油、煤油)若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐,可用盐酸若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面,可用醇或醇醚,如正己醇、乙二醇丁醚 2、胶结剂的注入 为使胶结剂均匀注入,在注胶结剂前可先注一段塞转向剂,它可减小高渗透层的渗透率,使砂层各处的渗透率拉平,因此胶结剂可均匀地分散入砂层 (异丙醇、柴油和乙基纤维素的混合物就是一种转向剂) 3、增孔液的注入 •作用:将多余胶结剂推至地层深处的液体 要求:l增孔液不溶解胶结剂.l不影响胶结剂固化 4、胶结剂的固化 •若固化剂在胶结剂注入时已加入,这一步骤是关并侯凝若固化剂注入时未加入,这一步骤是先注入固化剂再关井侯凝 胶结剂1.无机胶结剂 (2)硅酸钙 可依次向砂层注入硅酸钠溶液、增孔油和氯化钙(1)硅酸: 可依次向砂层注入硅酸钠溶液、增乳油和盐酸 2.有机胶结剂 (1)冻胶型胶结剂(铬冻胶、锆冻胶) (2)树脂型胶结剂(脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂)(3)聚氨基甲酸酯型胶结剂 偶合剂 (-氨丙基三乙氧基甲硅烷) 定义 偶合剂是指能加强防砂胶结剂与砂粒表面结合的化学剂。

一些重要的偶合剂 作用机理以-氨丙基三乙氧基甲硅烷为例说明:(聚甲硅醇)(-氨丙基三乙氧基甲硅烷) 聚甲硅醇的羟基部分可通过氢键与砂粒表面的羟基结合,其余部分与胶结剂结合,从而提高胶结剂的胶结效果水解缩合 三、人工井壁防砂法 1.填砂胶结法 2 .树脂涂敷砂法 3.水泥砂浆法 4.水泥熟料法 四、滤砂管防砂法 •这一方法是先向亏空砂层填砂,然后将滤砂管下至出砂层段,即可达到防砂的目的. 五、绕丝筛管砾石充填防砂法 •先用砂充填亏空砂层然后将绕丝筛管(绕有不锈钢丝的丝间缝宽 0.2~0.3 mm的割缝油管或钻孔油管)下至出砂层段,再用携砂液将砾石(粒度中值为砂层砂粒粒度中值5~6倍的石英砂)充填在出砂层段与绕丝筛管之间的空间. 第十章 油井的防蜡与清蜡 结 蜡•蜡:长链正构烷烃结蜡原因l内因:原油含蜡l外因:压力温度降低 结蜡现象及危害 结蜡现象及危害蜡沉积在抽油杆上 •结蜡三个阶段–析蜡阶段–蜡晶长大阶段–沉积阶段 防蜡方法•防蜡剂防蜡•改变结蜡表面性质稠环芳香烃型防蜡剂表面活性剂型防蜡剂聚合物型防蜡剂玻璃油管涂料油管 1.用防蜡剂的防蜡法 (1)稠环芳香烃型防蜡剂 –稠环芳香烃是指有两个或两个以上苯环分别共用两个相邻的碳原子而成的芳香烃。

主要来自煤焦油–防蜡机理:主要通过参加组成晶核,从而使晶核扭曲,不利于蜡晶的继续长大而起防蜡作用–可将稠环芳香烃及它的衍生物适当复配. (2)表面活性剂型防蜡剂 •油溶性表面活性剂 防蜡机理:通过改变蜡晶表面的性质而起作用的.由于表面活性剂在蜡晶表面吸附,使它变成极性表面,抑制蜡晶的长大. •水溶性表面活性剂 防蜡机理:通过改变结蜡表面(如油管、抽油杆和设备表面)的性质而起作用.由于溶于水的表面活性剂可吸附在结蜡表面,使它变成极性表面并有一层水膜,抑制蜡的沉积 (3)聚合物型防蜡剂 •防蜡机理:防蜡剂的非极性链节和(或)极性链节中的非极性部分可与蜡共同结晶,而极性链节则使蜡晶的晶型产生扭曲,不利于蜡晶继续长大形成网络结构 一种原油中蜡的烷烃碳数分布 胶质、沥青质本身就是防蜡剂 使用法(1)配成油溶液使用;(2)制成中空的防蜡块使用;(3)沉积在近井地带使用 发展趋势 (1) 在三种类型防蜡剂中,以聚合物型防蜡剂发展最快,这是由它效果好、品种多、适应性强等特点所决定的 (2) 各种类型防蜡剂多复配使用,利用它们的协同效应提高防蜡效果。

(3) 将防蜡剂设置在地层,让它缓慢为原油溶解而在较长的时间内起防蜡作用 防蜡方法•防蜡剂防蜡•改变结蜡表面性质稠环芳香烃型防蜡剂表面活性剂型防蜡剂聚合物型防蜡剂玻璃油管涂料油管 2.改变油管表面性质的防蜡法•玻璃油管l防蜡机理:表面是极性表面,光滑,保温性能,防止蜡在其上沉积l适用条件:含水率超过5%,而且油井产量越高,效果越好 涂料油管l内壁涂有防蜡涂料l涂料主要为聚氨基甲酸酯,此外还可用糠醇树脂、漆酚糠醛树脂、环氧咪唑树脂等l防蜡机理:表面光滑、保温,有不利于石蜡沉积的化学结构 二、清蜡法•机械(如用刮蜡片)•加热(加热油循环)•清蜡剂清蜡法油基清蜡剂水基清蜡剂 组 成1.油基清蜡剂主剂助剂芳香烃(苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、均三甲苯)混合芳香烃(石油烃的重整馏分、煤油的抽提物和由 煤焦油来的芳香烃)石油馏分(汽油、煤油、柴油)非极性溶剂(二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷 )醇(正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇 )醚(丁醚、戊醚、己醚、庚醚、辛醚、丙基戊基醚、乙基 己基醚 )醇醚(丁二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、丙三醇 乙醚 )表面活性剂:分散未溶的固体蜡 缺点:有毒、可燃、不安全 2. 水基清蜡剂•组成:–表面活性剂–互溶剂–碱性物质 •表面活性剂l作用:润湿反转,使结蜡表面反转为亲水表面,有利于蜡从表面脱落,不利于蜡在表面再沉积。

l可用的表面活性剂:水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、平平加型、OP型表面活性剂和硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等 •互溶剂l作用:增加油(包括蜡)与水的相互溶解度l醇和醇醚:甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚等 •碱l作用:与蜡中沥青质等极性物质反应,产物易分散于水l可用的碱 氢氧化钠、氢氧化钾等一类碱和硅酸钠、原硅酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠 发展趋势 (1) 将油基清蜡剂与水基清蜡剂结合起来 (2) 将清蜡剂与化学加热剂结合起来 。

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