高吸水性树脂堵水技术在海外河油田的应用

Posted 2023-01-12 树脂

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利用高吸水性树脂强吸水性和对烃类介质的疏水性可进行油田堵水调剖作业。堵水采用的高吸水性树脂主要成份为聚丙烯酸钠，吸水倍数达500～600 倍。通过对施工工艺的不断改进，在含水90%强水淹油井上取得良好的堵水效果。
前言
高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer，英文缩写SAP)是一种具有吸水性和保水性的高分子材料。它可以吸收自身重量数百倍以上的水分，广泛用于农业、工业等领域。它主要分为三大类：淀粉类、纤维素类、合成类。本文采用的高吸水性树脂为合成类，主要成分为聚丙烯酸钠(分子式：[CH2-CHCOONa]n)，它具有吸水、保水等特性，其吸水倍数达500～600 倍。利用其强吸水性和对烃类介质的疏水性可进行油田堵水调剖作业。查阅近年期刊有关高吸水树脂在堵水方面的应用资料，仅查阅到溶液法合成丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物用于油井堵水；废旧腈纶水解、交联合成吸水树脂可用于油井堵水。
一、高吸水性树脂堵水工艺
1、吸水原理
采用的高吸水性树脂主要成分为聚丙烯酸钠。分子结构中含有大量的强吸水基团，在树脂内部可产生高渗透缔合作用并通过网孔结构吸水。可吸收自身重量的数百倍的纯水。这些被吸收的水分不能用一般的物理方法排挤出来。与烃类介质不发生反应。利用其强吸水性和对烃类物质的疏水性可进行油田堵水调剖作业。
2、技术指标：
外观：白色均匀颗粒；吸水倍数g/g： 500-600；吸0.9%生理盐水倍数g/g：60； PH 值：7.0；水份(%)：6%；粒度(2mm 标准筛通过率)：90%；
二、现场应用
1、油田概况
海外河油田为注水开发稠油油田。含油层系为下第三系东营组马圈子油层。油藏埋深1600～2300m，孔隙度29.1%～30.4%，空气渗透率1663×10-3μm2～6506×10-3μm2，地面原油密度0.9584～0.9780g/cm3，地面粘度50℃时为457～2786mPa.s，地下原油粘度55～216 mPa.s。地层水为NaHCO3 型，矿化度850～3207mg/L，地层温度50～70℃，综合含水85.8%。
2、选井条件
选择供液能力强，生产液面在1000m 以内的井；选择近期含水上升快、产量递减快的油井；选择原油粘度低于100mPa.s 以内、含水在90%以上的强水淹油井；选择油层厚度在4～15m 之间层间渗透率差异较大和油井；选择固井质量好，无严重漏失的油井。
3、应用情况
采用高吸水性树脂在海外河油田共实施堵水34 井次，堵水有效率80.6%，累计增油16324t，累计降水24416m3，投入351 万元，投入产出比：1：3.95(按每吨原油850 元计算)。堵水效果明显，投入产出高。
高吸水性树脂堵水在施工环节、生产过程中主要表现以下特征：
(1)降水增油明显，有效期长平均单井增油480t、单井降水718m3、含水率降低7.6%、单井有效期193.3 天。
(2)重复堵水见到较好效果
8 口井进行了2 轮堵水，有效率达到100%。H6-20 井第一次堵水，年增油926t，有效期242 天。之后进行第二次堵水施工，年增油1049t，有效期239 天。H1-19 井第一次堵水，年增油615t，降水2678m3，有效期182 天。之后进行第二次堵水施工，年增油318t，降水345m3，有效期167 天，
(3)油水粘度比低的井实施效果较好
油水粘度比低，注入压力低，能保证顺利实施；油水粘度比低，堵水后原油易流动。油水粘度比大(大于200)，含水降低后会导致原油流动阻力增大，生产困难。根据现场经验，高吸水性树脂在油水粘度比低于100 的井上堵水效果较好。
(4)堵剂有回吐现象
高吸水树脂吸水后形成的水凝胶强度低。在生产压差的作用下，被液流携带出来堵塞泵筒。部分井不同程度出现过堵剂回吐现象。H12G26 井堵剂回吐现象最为严重，检泵4 次井筒内均发现堵剂。处理方法：采用盐水洗井。
4、施工环节及改进和调整
注入设备为400 型水泥车，注入排量控制在0.3m3/min，施工压力在3.6～15.8MPa。现场选择烃类介质-柴油作携带液，平均使用柴油15～30t/井。注入高吸水树脂1～2t/井。
施工程序是堵水能否成功的关键环节，高吸水性树脂由于吸水速度快，施工中控制不当会出现堵塞管柱、回吐卡泵等问题。根据现场经验，要把握好以下环节：施工前必须用水灌满井筒———防止堵剂进入环空卡管。注堵剂前后要加 1～2m3 油段塞———防止堵剂在井筒遇水膨胀。施工中要保持低泵速连续均匀添加堵剂———防止堵剂注入过程堵塞管柱。要过量顶替，一般30m3———防止堵剂开井回吐。关井反应不少于 24 小时———保证堵剂颗粒充分吸水膨胀。下泵前要用盐水加深管柱彻底洗井———保证下泵一次投产成功。洗井液不能进站，用罐车收液———防止进站管线堵塞。
三、结论及建议
(1)聚丙烯酸钠类高吸水性树脂堵水应用效果明显。它具有施工剂量小，用时短、成本低等优点。
(2)施工环节是聚丙烯酸钠类高吸水性树脂堵水能否成功的关键。要结合现场出现的问题进行改进和调整。
(3)根据现场经验，在油水粘度比低于100 的井上采取高吸水性树脂堵水效果较好。
(4)油基携带液成本较高，如能延缓其吸水速度，采用水基携带液，将会有更好的应用前景。