一種提高致密油藏滲流能力的生氣體系及其應(yīng)用
【專利摘要】一種提高致密油藏滲流能力的生氣體系及其應(yīng)用，涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括微膠囊和鹽酸，微膠囊以尿素和亞硝酸鈉的混合物為芯材，以偶氮二異丁腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合物為囊衣。在作業(yè)時(shí)，將亞硝酸鹽和微膠囊一起注入地層預(yù)定深度，微膠囊在地層條件下發(fā)生溶蝕，與鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量氣體，并釋放大量熱量，在預(yù)定部分產(chǎn)生局部高壓。本發(fā)明通過增加難動(dòng)用儲(chǔ)量如特低滲透油藏和致密油藏的有效滲流通道，以提高滲流能力，增加油層局部能量，增大殘液返排率，減少油層污染，達(dá)到了提高難動(dòng)用儲(chǔ)量采收率的目的。
【專利說明】
一種提高致密油藏滲流能力的生氣體系及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著已開發(fā)油田進(jìn)入高含水期和新探明儲(chǔ)量開發(fā)越來越困難，以及難動(dòng)用儲(chǔ)量如 特低滲透油藏和致密油藏在新發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量所占比例越來越大，那么對(duì)難動(dòng)用儲(chǔ)量的開采越發(fā) 重要。然而，致密油藏的儲(chǔ)層特征給開發(fā)帶來極大的挑戰(zhàn)，這類油藏開發(fā)所面臨的主要問題 是地層孔隙度、滲透率小，油田天然能量小，地層吸水能力低等。如何有效地提高這類油藏 的滲流能力對(duì)其開采顯得尤為重要。
[0003] 目前提高油藏滲流能力主要是通過：（1)對(duì)油層進(jìn)行酸化、壓裂(水基壓裂、0)2泡 沫壓裂等）、酸壓;酸化是將酸液注入地層，溶蝕近井儲(chǔ)層礦物獲得導(dǎo)流能力，恢復(fù)和提高近 井地帶的滲透率;壓裂是通過壓裂液壓開油層，向裂縫注入支撐劑，形成一定幾何形狀的高 導(dǎo)流能力裂縫，改善油氣通道;酸壓技術(shù)是在施工壓力大于地層破裂壓力的條件下向地層 注入酸液，地層裂開形成人工裂縫，酸液不斷與裂縫壁面反應(yīng)溶蝕，形成具有導(dǎo)流能力的滲 流通道。（2)鉆井的方法:鉆若干與主井眼連通的水平分支井眼，在主井眼周圍和油層深部 誘導(dǎo)產(chǎn)生若干類似樹根形狀的油流通道，從而提高油井產(chǎn)量。這些措施雖然可以在一段時(shí) 間內(nèi)提尚油層滲流能力，達(dá)到提尚米收率的目的。但是，其具有的缺點(diǎn)如下： 1、作業(yè)過程中酸的存在導(dǎo)致的腐蝕問題，給后續(xù)生產(chǎn)帶來困擾。另外，對(duì)于地層壓力低 的油藏，酸化液殘酸返排困難，滯留在地層中容易對(duì)儲(chǔ)層造成二次污染，降低酸液的酸化效 果，甚至使酸化無效。
[0004] 2、壓裂液對(duì)儲(chǔ)層造成傷害：（1)壓裂液引起的地層粘土膨脹、分散、運(yùn)移、堵塞孔道 等問題;濾液進(jìn)入喉道后由于毛細(xì)管力的作用而造成水鎖，使油相滲透率變?。唬?)壓裂液 破膠水化后，殘留固相顆?；蛘咂颇z不完全都會(huì)對(duì)地層喉道和裂縫造成堵塞；（3)濾失作用 導(dǎo)致裂縫表面形成致密的濾餅。同時(shí)，濾液進(jìn)入地層裂縫內(nèi)形成濃縮壓裂液，破膠困難，導(dǎo) 致滲流通道大大減少。C02泡沫壓裂雖然可以避免壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害，但是泡沫在儲(chǔ)層不 均勻影響壓裂效果，另外對(duì)設(shè)備的技術(shù)要求很高，措施成本高，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0005] 3、開展酸化、壓裂、酸壓這些措施后，提高滲流能力的程度有限。常規(guī)酸化技術(shù)，有 效酸蝕半徑不超過lm;普通壓裂技術(shù)針對(duì)不同的油層條件，縫長不同，一般為50~120m左右 的直縫;普通酸壓技術(shù)縫長一般在15m~30m之間，深度酸壓技術(shù)縫長一般在20~70m左右， 如稠化酸在中滲儲(chǔ)層的酸蝕縫長在20~50 m之間。
[0006] 4、費(fèi)用高，單次壓裂效果有限，多級(jí)壓裂成本太高。 還有一種層內(nèi)生氣技術(shù)，是指把一種或兩種化學(xué)成分以及多種添加劑組成的生氣體 系，在設(shè)計(jì)的地層深度，注入到地層內(nèi)的生氣劑在催化劑或一定地層溫度作用下發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，并釋放大量熱量。
[0007] 目前在油井中應(yīng)用的生氣體系配方經(jīng)反應(yīng)得到的氣體歸結(jié)為三種，主要包括⑶2、 N2和02。反應(yīng)類型主要分為兩類，一類是兩種或者幾種化學(xué)劑反應(yīng)生成不同的氣體，并放出 熱量，其生氣量和放熱量的大小決定于配方和反應(yīng)條件，另一類是一種或者兩種化學(xué)劑在 一定的地層溫度下分解產(chǎn)生氣體，這類反應(yīng)一般會(huì)吸收熱量，造成地層冷傷害。
[0008] 第一類:化學(xué)劑反應(yīng)生成氣體、放出熱量： (1 )NaN〇2+NH4Cl N2T+NaCl+2H20 (2)Cr03+C6Hi2〇6+3H + 倦化髮 Cr3++C5Hi〇〇5+C02T (3 )C0 (NH2) 2+2H++2N〇2^^?^ 2N2T+CO2T+3H2O (4)C〇32-+2H+H2〇+C〇2t 或 HCO3-+H+ H2O+CO2T 上配方(1)、配方(3)為目前應(yīng)用較為廣泛的生氣體系，體系中均有酸參與反應(yīng)。為了避 免作業(yè)過程中反應(yīng)物與酸在地面混合發(fā)生反應(yīng)，采用隔離液如水。為了使生氣體系在油藏 中混合均勻，采用多段塞注入方式。這樣就加大了施工難度和工作量。
[0009] 第二類:化學(xué)劑分解產(chǎn)生氣體 (1) 2Η2〇2-〇2?+2Η2〇 (2) NH4HC03M>NH3T+C〇2T+H2〇 (3) 其他生氣體系，如偶氮二異丁腈大于60°C會(huì)分解，產(chǎn)生N2。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明目的是提出一種提高致密油藏滲流能力的生氣體系，以克服現(xiàn)有技術(shù)的以 上缺陷。
[0011] 本發(fā)明包括微膠囊和鹽酸，所述微膠囊以尿素和亞硝酸鈉的混合物為芯材，以偶 氮二異丁腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合物為囊衣。
[0012] 在作業(yè)時(shí)，將亞硝酸鹽和微膠囊一起注入地層預(yù)定深度，微膠囊在地層條件下發(fā) 生溶蝕，與鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量氣體，并釋放大量熱量，在預(yù)定部分產(chǎn)生局部高壓。
[0013] 本發(fā)明是將層內(nèi)生氣劑在高于油層破裂壓力的條件下注入目的層，形成人工裂 縫。利用層內(nèi)生氣劑可以在人工裂縫的不同部位發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量氣體，并釋放大量 熱量。這樣就可產(chǎn)生局部高壓，從而形成許多微裂縫，增加了油層滲流通道，提高了油藏的 滲流能力。同時(shí)，氣體進(jìn)入地層后，增加地層能量。因此，增加了殘液返排率，從而降低了地 層污染。
[0014] 本發(fā)明通過增加難動(dòng)用儲(chǔ)量如特低滲透油藏和致密油藏的有效滲流通道，以提高 滲流能力，增加油層局部能量，增大殘液返排率，減少油層污染，達(dá)到了提高難動(dòng)用儲(chǔ)量采 收率的目的。
[0015] 本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1)產(chǎn)生的擬裂縫呈樹枝狀分布于油層，有效提高了油 藏滲流面積；（2)克服了壓裂、酸壓施工中，殘液返排率低和地層污染嚴(yán)重的問題；（3)相對(duì) 比產(chǎn)生相同的滲流通道來講，該方法的施工費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于酸壓和壓裂。
[0016] 本發(fā)明的另一目的是提出以上生氣體系在提高致密油藏滲流能力中的應(yīng)用。
[0017] 即，在油管內(nèi)向地下目的層依次注入防氣竄劑、微膠囊和鹽酸、頂替液。
[0018] 先注入防氣竄劑，在地下目的層形成一定的封堵，然后再注入微膠囊和鹽酸，微膠 囊在地層條件下發(fā)生溶蝕，與鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量氣體，并釋放大量熱量，在預(yù)定 部分產(chǎn)生局部高壓，造成一定和壓裂，提高致密油藏滲流能力，然后再以頂替液驅(qū)油。
[0019] 經(jīng)試驗(yàn)證明，當(dāng)?shù)叵履康膶拥沫h(huán)境溫度為50°C~70°C時(shí)，微膠囊的囊衣先開始溶 解，囊芯與鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，生成大量氣體。
【附圖說明】
[0020] 圖1為不同生氣劑反應(yīng)取得的生氣量對(duì)比圖。
[0021] 圖2為自生氣體系反應(yīng)溫度壓力變化圖。
[0022] 圖3為不同溫度下微膠囊與生氣劑反應(yīng)生氣量的關(guān)系圖。
[0023] 圖4為壓裂與層內(nèi)生氣作用后裂縫形態(tài)俯視圖。
[0024] 圖5為壓裂與層內(nèi)生氣作用后裂縫形態(tài)截取圖。
[0025] 圖6為壓裂與層內(nèi)生氣作用后裂縫形態(tài)縱面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 一、制備生氣體系： 1、制備微膠囊（生氣劑A):將尿素和亞硝酸鈉混合后形成芯材，以偶氮二異丁腈、苯乙 烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的混合物為囊衣，將適當(dāng)?shù)哪乙露啻螄姙⒃陬w粒上，同時(shí) 進(jìn)行干燥，得到微膠囊。
[0027] 2、鹽酸(產(chǎn)氣劑B)。
[0028] 二、施工應(yīng)用： 1、措施工藝： 1)注入方式:油管正注;管柱結(jié)構(gòu)為酸化管柱。
[0029] 2)施工排量:排量保證注入生氣劑和產(chǎn)氣劑體系時(shí)，施工壓力可以壓破地層。
[0030] 3)施工壓力：按照地層破裂壓力梯度、地層破裂壓力，理論計(jì)算得到當(dāng)?shù)孛媸┕?力為Po時(shí)壓破地層，因此，施工壓力設(shè)計(jì)為大于Po(即大于地層破裂壓力）。
[0031] 2、施工前準(zhǔn)備： 1)井場(chǎng)準(zhǔn)備:清除井場(chǎng)周圍雜物，平整井場(chǎng)，修整圍堰防止溢流液污染農(nóng)田。井場(chǎng)布置4 個(gè)玻璃鋼酸罐、2臺(tái)水罐車、1臺(tái)栗車、一臺(tái)儀表車、一臺(tái)管匯車、藥品房。
[0032] 2)材料準(zhǔn)備:防氣竄劑、防膨劑、生氣劑、產(chǎn)氣劑等所需藥品提前一天送達(dá)井場(chǎng)，并 分類存放于藥劑房中，要求逐包堆放整齊，便于數(shù)量的清點(diǎn)。
[0033] 3、施工步驟： 1)試壓:循環(huán)通水，對(duì)管線試壓，對(duì)酸化栗出口到采油樹(包括酸化栗、高壓硬管線、井 口采油樹)試壓，5min不刺不漏為合格。
[0034] 2)栗注程序:防氣竄劑、生氣劑和產(chǎn)氣劑、頂替液。
[0035] 3)殘酸返排:施工結(jié)束后，關(guān)井反應(yīng)lh后進(jìn)行放噴。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過程中的壓 力變化情況和停止施工后井筒油套壓的大小和下降速度，確定放噴油嘴的大小（可選擇 4mm-8mm油嘴），排液初期可選擇4mm油嘴，當(dāng)油壓小于5MPa，用8mm油嘴。放噴結(jié)束后進(jìn)行抽 吸，抽汲排酸至殘酸濃度小0.2%為合格。
[0036] 三、對(duì)比試驗(yàn)： 1、生氣體系與生氣量、生熱量的關(guān)系對(duì)比試驗(yàn)： 分別選擇碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、NS-1體系(尿素和亞硝酸鈉)作為生氣劑A，鹽酸 作為產(chǎn)氣劑B，圖1中可以看出，產(chǎn)氣量與生氣劑A的濃度呈正比，NS-1體系對(duì)比其他碳酸鹽 溶液，產(chǎn)氣量明顯大于其他三種碳酸鹽，幾乎是碳酸氫鈉的兩倍之多。如圖1所示。
[0037] 2、模擬油藏條件下，NS-1體系在地層反應(yīng)時(shí)，其濃度對(duì)壓力和溫度均有很大程度 的影響。在高溫高壓絕熱反應(yīng)釜中，由于反應(yīng)生成大量氣體導(dǎo)致溫度、壓力均升高，隨著濃 度增加，高溫高壓反應(yīng)釜壓力增加，并且溫度從34°C升高到95°C，見圖2。
[0038] 3、本發(fā)明的微膠囊與生氣劑混合反應(yīng)后，囊芯緩慢釋放，根據(jù)需要調(diào)節(jié)囊衣配方 以控制囊芯釋放時(shí)間，圖3中對(duì)比了 50°C、70°C下微膠囊的生氣反應(yīng)，可以看到60min后，70 °C下的微膠囊囊衣先開始溶解，囊芯與生氣劑反應(yīng)，生成大量氣體，反應(yīng)70min時(shí)50 °C下的 微膠囊也開始溶解反應(yīng)生成氣體。
[0039] 4、裂縫形態(tài)描述： 層內(nèi)生氣體系注入油層預(yù)定深度后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，并釋放大量熱量。 在預(yù)定深度產(chǎn)生局部高壓，形成許多微小裂縫，極大的增加了油層滲流通道，如圖4和圖5中 ②所示;壓裂產(chǎn)生的人工裂縫為一條直縫，如圖4、圖5中①所示，大致長度為50-120m、寬度 2_3m、高度為油層厚度，具體尺寸根據(jù)油層性質(zhì)不同而不同。層內(nèi)生氣體系在壓裂產(chǎn)生的人 工裂縫中不同部位產(chǎn)生的微裂縫，呈樹枝狀。同時(shí)，生氣體系中酸液具有溶蝕裂縫表面巖石 作用，增加裂縫面積。生氣體系反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和熱量，增加了局部地層能量。因此，增大了 殘液返排率，從而減少了油層污染。
[0040] 通過以上試驗(yàn)，說明本發(fā)明生氣體系具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1.解除近井地帶的有機(jī)和無機(jī)污染，提高近井地帶的滲透率。
[0041] 2.生氣體系在人工裂縫中部分部位產(chǎn)生局部高壓，形成許多微裂縫，提高油藏滲 流能力，提尚廣量。
[0042] 3.生成大量氣體，增加地層能量，進(jìn)而增大殘液返排率，減少油層污染。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高致密油藏滲流能力的生氣體系，其特征在于包括微膠囊和鹽酸，所述微膠 囊以尿素和亞硝酸鈉的混合物為芯材，以偶氮二異丁腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙 烯酸的混合物為囊衣。2. 如權(quán)利要求1所述生氣體系在提高致密油藏滲流能力中的應(yīng)用，其特征在于在油管 內(nèi)向地下目的層依次注入防氣竄劑、微膠囊和鹽酸、頂替液。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述地下目的層的環(huán)境溫度為50°C~70°C。
【文檔編號(hào)】C09K8/70GK105838347SQ201610198207
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】楊付林, 呂紅梅, 李漢周, 湯元春, 崔永亮, 李安
【申請(qǐng)人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司