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注聚油井防砂层堵塞机理及解堵措施研究

作　者: 王丛丛
导　师: 李丽；刘东
学　校: 中国石油大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 聚合物驱防砂层堵塞机理解堵保护
分类号: TE358
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚合物驱是油田为提高原油收率而采用的重要技术措施。随着该技术应用范围的扩大和时间增长,出现了注入压力升高、油井出砂,严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏乃至油井报废等新的技术问题,显著影响了储层采油速度和油气采收率。本研究采用XRD、电子显微照片、等离子体发射技术、紫外吸收光谱等分析手段,对近井地带防砂层堵塞物和采出水进行了形态表征和深入分析,发现堵塞物的主要组成为无机物和HPAM,以难溶无机盐为胶核吸附部分HPAM的结果是使地层微粒半径增大、砂粒间空隙减小甚至发生交联,造成地层堵塞。通过对油井防砂层填充砂、返排砂的形态和组成进行分析对比,发现油井注聚后流体粘度升高,HPAM在砂粒表面的吸附聚集趋于严重,对岩石表面微粒的拖拽、携带、桥堵作用增强。在地层流体运动过程中,小粒径砂粒的聚集尤为显著,此外还有残余油组分以及粘土微粒等运移对地层造成的伤害。室内动态吸附模拟实验表明,HPAM与砂粒表面有较强的吸附亲合力,其吸附量在20天以上逐渐趋于平衡并达到吸附饱和;HPAM的分子量、浓度、驱替液的盐度等对HPAM在SiO₂表面的吸附过程有较大影响;相同条件下,分子量越大,剂砂比越大,吸附层越厚,吸附量亦越大。在考查不同液固比和不同吸附时间对砂子吸附量影响的基础上,得出HPAM对砂子的吸附等温线,其在地层砂表面的吸附等温线符合扩展的langmuir吸附规则。研制了新型FSAY系列高效解堵剂,该剂可有效解除近井地带聚合物造成的堵塞,疏通近井产液渗流通道。现场解堵工艺条件为:4%FSAY-2解堵剂+5%引发剂关井处理48h,打段塞后再加入现场酸处理24h。处理过程中解堵剂:引发剂:现场酸的体积比为1:1:1。开发了FSAF-1型防砂充填层保护剂,能够有效防止聚合物再次堵塞防砂层并延长解堵防砂的有效期。与解堵剂复合应用,可使解堵效果和解堵工艺进一步完善。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章前言  10-22
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究与进展  11-21
    1.2.1 油水井堵塞原因  11-13
    1.2.2 油水井堵塞机理  13-15
    1.2.3 油水井解堵技术  15-21
  1.3 本课题研究的主要内容  21-22
第二章注聚油井防砂层堵塞物的组成和形貌特征  22-31
  2.1 实验仪器及方法  22-23
    2.1.1 仪器与试剂  22
    2.1.2 方法及流程  22-23
  2.2 堵塞物形态表征  23-25
    2.2.1 堵塞物外观描述  23-24
    2.2.2 堵塞物显微分析  24-25
  2.3 堵塞物组成剖析  25-26
    2.3.1 堵塞物组分的定量分析  25
    2.3.2 X 射线衍射晶相分析  25-26
  2.4 注聚区采出水全分析  26-28
    2.4.1 紫外可见光谱分析  26-27
    2.4.2 采出水离子全分析  27-28
  2.5 砂粒表面吸附物的组成和结构  28-29
  2.6 本章小结  29-31
第三章注聚油井防砂层堵塞机制  31-60
  3.1 实验仪器及方法  31-33
    3.1.1 仪器与试剂  31
    3.1.2 方法及流程  31-33
  3.2 注聚井砂样显微分析  33-36
  3.3 注聚井砂样组成对比研究  36-37
  3.4 激光粒度分析  37-40
    3.4.1 填充砂激光粒度分析  37-38
    3.4.2 返排冲出砂激光粒度分析  38-40
  3.5 注聚井堵塞原因分析  40-57
    3.5.1 聚合物溶液在地层条件下的性质变化研究  40-41
    3.5.2 聚合物在砂粒表面的吸附模拟实验  41-43
    3.5.3 防砂层堵塞的动态模拟试验  43-57
  3.6 注聚井堵塞机理讨论  57-58
  3.7 本章小结  58-60
第四章聚合物在砂粒表面的吸附规律研究  60-80
  4.1 实验仪器及方法  60-63
    4.1.1 仪器与试剂  60
    4.1.2 实验原理  60-61
    4.1.3 方法与流程  61-63
  4.2 淀粉-碘化镉光度法工作曲线的建立  63-67
    4.2.1 淀粉-碘化镉法测三碘-淀粉络合物的吸收曲线  63-64
    4.2.2 反应时间对实验的影响  64-66
    4.2.3 加剂量对HPAM 质量浓度测定的影响  66
    4.2.4 淀粉-碘化镉法标准曲线的确定  66-67
  4.3 浊度法工作曲线的建立  67-70
    4.3.1 浊度法测定HPAM 的吸收曲线  67-68
    4.3.2 反应时间对吸光度的影响  68
    4.3.3 试剂加量对工作曲线的影响  68-70
  4.4 HPAM 浓度检测实验方法的确定  70
  4.5 HPAM 在砂粒表面的吸附规律研究  70-78
    4.5.1 剂砂比对HPAM 吸附量的影响  71-72
    4.5.2 吸附时间对HPAM 吸附量的影响  72-74
    4.5.3 HPAM 浓度对吸附量的影响  74
    4.5.4 HPAM 吸附规律的数学拟合  74-78
  4.6 本章小结  78-80
第五章注聚油井防砂层解堵技术研究  80-99
  5.1 实验仪器及方法  80-83
    5.1.1 实验仪器与试剂  80-81
    5.1.2 实验原理  81-82
    5.1.3 实验方法及流程  82-83
  5.2 解堵剂的研制与效果评价  83-88
    5.2.1 FSAY 系列解堵剂的研制  83-84
    5.2.2 解堵剂类型对降解效果的影响  84-88
  5.3 解堵剂工艺方案的探讨  88-95
    5.3.1 解堵剂使用条件的考察  88-89
    5.3.2 引发剂使用条件的考察  89-91
    5.3.3 酸化条件的考察  91-93
    5.3.4 现场解堵工艺条件的确定  93-95
  5.4 保护剂的研制与应用评价  95-97
    5.4.1 防砂层保护剂的研制  95
    5.4.2 防砂层保护稳定剂应用效果评价  95
    5.4.3 防砂层保护剂和解堵剂复合应用评价  95-97
    5.4.4 防砂层保护剂抗冲刷能力考察  97
  5.5 现场应用实验  97-98
  5.6 本章小结  98-99
结论  99-100
参考文献  100-103
附录  103-107
攻读硕士学位期间取得的学术成果  107-108
致谢  108

注聚油井防砂层堵塞机理及解堵措施研究

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