弱碱三元复合驱采出液处理及除防垢工艺技术研究

发布时间：2020-07-30 09:51

【摘要】：近年来,为减少强碱对三元复合体系粘度、采出液乳化和结垢带来的不利影响,油田尝试采用弱碱替代强碱即弱碱三元复合驱技术。本文针对喇嘛甸油田二类油层特点,开展弱碱三元复合驱室内和现场试验,确定弱碱体系稳定机制,通过建立结垢预测模型,获得结垢规律和结垢机理,开展站内原油-污水-过滤-深度污水等处理工艺,以及站外管线除防垢技术研究,有效解决弱碱三元体系结垢和除垢问题。主要包括以下内容:弱碱三元采出液粘度和水相视粘度取决于聚合物含量,粘度随聚合物浓度增加而增加,聚合物对水相的增粘作用使采出液分离速率下降,聚合物分子量低界面张力下降幅度增大。表面活性剂对体系粘度影响不大。三元体系共存时,表面活性剂和碱对水相视粘度影响有所抵消。三元注入液进入地层后,地层中大量的硅铝酸盐,经碱的侵蚀,产生较大浓度的硅酸根离子,并与Ca~(2+)、Mg~(2+)在地层流体中趋于平衡状态。油井温度、压力及动力学条件发生变化,离子平衡状态被打破,产生化学沉淀,并沉积成垢。三元采出系统内垢主要以碳酸钙、碳酸镁和硅酸盐等形式存在。根据所确定的碳酸盐和硅酸盐结垢预测方程,采出液稳定指数4.0~5.0之间,处于碳酸盐严重结垢和硅酸盐轻度结垢阶段。水质稳定剂的投加量与采出水中可形成碳酸盐的阴阳离子含量直接相关,当钙离子浓度≥30mg/l以及碳酸根含量≥100mg/l时,应当投加水质稳定剂。氟碳涂料对三元采出液的耐蚀性强,腐蚀速率低于0.025mm/a,具有低表面能的特性,可应用于三元采出系统管线防腐防垢。采用酸洗的方式除垢时,酸洗液的最佳组合是HCl7%+HF5%,除垢温度控制在40℃,除垢时间6h。空化防垢技术可用于三元地面系统防垢,液体温度42℃时,空化防垢技术对钙、镁离子的沉降有显著的抑制作用,对于1200mg/L浓度硅离子的成垢有明显效果。空化防垢技术对三元复合驱钙、镁、硅的结垢均有不同程度的预防作用,可直接应用于集输系统防垢,效果明显。pH、HCO_3~-、OH~-、粘度和表面活性剂是影响三元污水处理主要因素,破乳和降粘是处理关键技术。三元采出液脉冲电脱水频率与乳化液中水滴振荡的固有频率接近时脱水率最高。二氧化氯可处理三元采出液,加药浓度在40mg/L,处理后的原油粘度下降25.8%。悬浮污泥过滤器能有效的去除三元采出污水中的细小悬浮固体。深度水处理48h过滤周期后,悬浮固体去除率75.7%,含量≤5mg/L,满足深度水水质指标。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.46
【图文】：

喇嘛甸油田,剖面示意图,油藏,敏感性矿物

图 2-1 喇嘛甸油田油藏剖面示意图Figure 2-1 Sketch map of reservoir profile in Lamadian oilfield矿物组成及敏感性分析粘土矿物组成及含量研究物属于敏感性矿物，敏感性矿物是指储层中遇流体易发生物理和化率大幅度下降的矿物，碱可以与粘土矿物中的伊利石、高岭石等发处形成堵塞，引起渗透率下降。碱（Na2CO3、NaOH）可以与矿物沉淀物或溶解岩层：Ca2++CO32-=CaCO3Mg2++CO32-=MgCO3Ca2++2OH-=Ca(OH)2Mg2++2OH-=Mg(OH)2Al3++3OH-=Al(OH)3SiO2+2OH-=SiO32-+H2O

碱溶液,实验设备,岩心,碱敏

.弱碱三元体系碱敏性评价了评价弱碱三元体系对储层的伤害作用，采用碱敏指数来评价碱对储层的对强碱和弱碱体系进行对比。I0=(k0-k1)/k0Ia-碱敏指数；ko-注碱之前的水测渗透率，10-3μm2；k1-注碱之后的水测渗透率，10-3μm2。中：Ia<0.05 无碱敏；0.05<Ia<0.30 弱碱敏；0.30<Ia<0.50 中弱碱敏； 0.50敏；Ia>0.70 强碱敏。然岩心碱溶液流动实验结果见表 2-2，弱碱三元体系对油层影响较小，但指数不仅仅与渗透率有关，同时还受岩心的其他物性条件影响，因此天然全符合渗透率增大碱敏指数降低的规律。从碱敏指数数值来看喇嘛甸油田敏为主。采用的实验设备见图 2-2。

岩心,渗透率,弱碱,颗粒物

表 2-2 天然岩心碱溶液流动实验结果表Table 2-2 Experimental results of alkaline solution flow in natural cores编号气测渗透率(×10-3μm2)水测渗透率(×10-3μm2)注碱后水测渗透率(×10-3μm2)碱敏指数碱型1 189 60 20 0.67 1.2wt%NaOH2 1546 350 229 0.353 1880 475 394 0.174 175 80 42 0.48 1.2wt%Na2CO35 503 150 72 0.526 552 151 96 0.367 1875 470 414 0.12未经驱替的天然岩心表面存在少量的矿物碎屑颗粒；经弱碱驱后，岩心表面的颗粒略有减少，可能是弱碱驱将少量颗粒物冲走所致。经强碱后的岩心表面有大量的颗粒物，分析可知，主要为一些碱蚀作用的反应产物沉淀，这会一定程度上改变储层的孔隙结构和渗透率。

【参考文献】