世界領先的海洋油氣酸化技術與裝備
[加入收藏][字號:大 中 小]
[時間:2009-12-16 《石油與裝備》 關注度:0]
摘要: 酸化是油氣井增產或注水井增注的重要措施，在油田生產中發揮了巨大作用，至今有100多年的歷史。早在1895年，印第安納標準石油公司就曾經對利馬油田的一口油井注入一定濃度的鹽酸，見到了增產的效果。它的發明者是懷丁煉油廠化學工程師弗萊希，18...
酸化是油氣井增產或注水井增注的重要措施，在油田生產中發揮了巨大作用，至今有100多年的歷史。早在1895年，印第安納標準石油公司就曾經對利馬油田的一口油井注入一定濃度的鹽酸，見到了增產的效果。它的發明者是懷丁煉油廠化學工程師弗萊希，1896年獲得了專利權；同時，該廠總經理戴克獲得另外一項專利，即用硫酸作為酸化液。但是，注下去的酸液會迅速腐蝕油管、套管，因此不解決緩蝕問題，酸化是不可能實施的。1931年美國印第安納標準石油公司在它位于塔爾薩市中心的辦公大樓里開辟了一個實驗室，開展油井酸化工藝的研究。
20世紀30年代初，陶氏化學公司研發出了酸緩蝕劑，普爾石油公司主動和它合作，試驗對石灰巖油層進行酸化，并成立道威爾公司實現商品化和工程化的酸化服務。哈里伯頓公司于1930年初在鄧肯設立了化學實驗室，研究表明：鹽酸和其他酸類在一定的壓力下進入石灰巖或其他碳酸巖油層中，可以擴大巖石中的空隙或裂隙，擴大油的流動通道，使原油更加通暢地產出。哈里伯頓公司收購了酸化主要專利權，1935年形成了酸化的工藝、配套的裝備，開始為客戶提供酸化作業服務。圖1為國際大公司文獻所占比例。
目前酸化技術主要有：稠化酸酸化技術、乳化酸酸化技術、復合解堵酸化技術、縮膨降壓增注技術、注水微量滴加增注技術。國外海上油田應用的酸化增產增注措施一般采用增產作業船進行酸化作業，哈里伯頓公司酸化技術代表了世界領先水平。
先進的海洋油氣酸化技術
DuraKleen® Service。該項技術主要針對傳統的生產設備瀝青和石蠟問題。采用水／芳烴溶劑等酸化液，能夠保證產能維持周期長。圖2為井下工具串在除垢前后的對比。該項技術具有以下優點：能夠清除積垢；清除管柱蠟質和瀝青質；處理后產能更持久；安全，環境危害�。徊缓拢牛裕兀ū健⒈揭蚁�、甲苯和二甲苯）；閃點大于145ºF (63ºC)；藥品運輸量��；組份全溶解；可以分批混合或者攪拌混合；適用于重油生產井。
Guidon AGSSM Service。該技術是一種全新的用于酸化處理優化技術，是指導酸化過程的虛擬助手，確保所有目標產層都被充分酸化。其優點包括：適合幾乎所有油井；不需要膠凝和凝固作業來進行酸液分離；降低水滲透率，從而提升油氣滲透率；操作簡捷，無需帶狀分隔，無需催化劑，無需特殊酸化定位。圖3、4為普通酸化、該技術酸化對比效果圖。
由圖中可見，與ＡＧＳ處理巖芯效果比較，可以看出酸化處理對水有明顯抑制作用，同時提高了油氣的滲透率。
StimWatch® Stimulation Monitoring Service。該技術能夠增強酸化作業實時監控能力和增產措施優化，作業分派以及最大化產能。酸化作業過程中，利用光纖分布式溫度監控系統來不斷監測整個油井的溫度狀況。通過對比分析溫度－時間變化曲線，為井筒不同位置的泵入作業提供指示。StimWatch能夠提供實時數據，指導現場作業優化，并為后續優化作業提供依據。圖5 為StimWatch酸化作業示意圖。
Guidon AGSSM Service。該酸化導向系統，能夠保證對所有目標酸化層進行有效酸化。
該系統優勢：可以確定哪些油井需要酸化作業；提供高效的酸化導向作業，使用簡便容易；不用對油層進行分層；不使用接觸劑；不需要使用特殊的充填技術。
Power Safe-D-Scale Service。該技術是水基反應流體系統，該系統可解決因鉆井液或循環液中含有碳酸鈣或碳酸鎂。該技術優點：可以溶化井眼與鉆柱之間的泥餅；可以溶解篩管上的聚合物殘渣、泥餅以及碳酸鈣；清洗安裝篩管過程中因使用鉆井液對篩管造成的傷害；解決因鉆井液漏失引起的儲層傷害；將某些合金上的因完井過程而沉積的鉆井液殘渣和碳酸鈣沉積清洗掉。圖6為應用改系統酸化前后儲層效果圖。
Carbonate™ 20/20 Acidizing Service。該系統可以提高遠井眼的碳酸巖地層滲透率，延長生產井的壽命；通過設計和布置，該系統在復雜裂縫中應用良好：針對碳酸巖完井酸化；針對碳酸巖乳化酸化；針對碳酸巖增注酸化；針對提高采收率酸化；針對干熱巖酸化；針對分層酸化。圖7為應用改系統酸化前后儲層效果圖。
以上酸化技術均出自哈里伯頓公司。
挪威國家石油公司。由于面臨低滲儲層及儲層污染情況，在挪威海油田，為了保持高的采收率，為了避免井眼流道阻塞，大范圍的使用采用化學處理技術，如除垢劑及酸化增產措施等。為了避免對海上平臺造成污染和腐蝕，海上作業使用一艘供應船。在供應船上將酸化液通過一段與該張力腿平臺連接的柔性管泵入井內。Heidrun已經進行了超過20次海上化學處理作業，其中有兩次是應用Norman Draupne供應船進行施工的。又進行了超過55次除垢劑和8次酸化增產作業。進行了5次不同的水基除垢劑作業。挪威國家石油公司酸化系列技術：鑒定和開發新的化學試劑、設計干擾相、對工藝過程進行后評價以及對水樣進行分析。
斯倫貝謝公司應用實例。Bijupirá油田位于巴西近海Campos盆地，Macae以東90英里（145千米），水深大約700米～850米。該油田1988年發現，2002年殼牌和巴西石油合作開發，油井采用氣舉方式生產，由EPSO負責生產作業。斯倫貝謝采用酸化增產措施，作業過程是在鉆井船上進行。在水平井段采用連續油管之前進行除垢，返回液直接排入ＦＰＳＯ。酸液使用連續油管泵入，同時采用了高壓旋轉噴射槍。作業中沒有直接用到氫氟酸，而是通過鹽酸和氟化氫銨的化學反應，同時泵入清水、NH4Cl鹵水和柴油。該作業也采用了軟件來監控連續油管的張力和壓力。
先進的海洋油氣酸化裝備
海上酸化是有作業船完成的，斯倫貝謝、貝克休斯有技術先進作業船。斯倫貝謝公司的增產服務遍及世界上所有海域Big Orange XVIII號是斯倫貝謝公司按照北海作業環境安全要求建造的。該船可以執行各種海上增產作業任務。其特點為優越的操作和控制性能、較高的穩定性、以及配備有大氣監測和環境監測系統。增產作業能力：混合、泵送和存儲系統使該船作業具有可靠性和高效性并有助于復合增產作業要求。為了保證作業質量，所有的增產操作都可以通過遠程控制和監視，當發生緊急情況時，可以通過“快速斷開”技術安全方便的處置。各項準備工作要與有特殊要求的作業程序相一致，所有的電纜在使用前都必須通過年檢和認證以確保作業的安全和可重復性。井口壓力范圍要維持在安全線以內，每條主要的作業電纜都可以被隔離。壓力轉換器將壓力信息數據傳輸到控制室然后再到鉆機最后形成完備的信息告知所有操作人員。圖8為BIG ORANGE XVIII號增產作業船結構圖。
DeepSTIM 增產服務船是斯倫貝謝公司一艘成熟高效、不受作業空間和作業復雜性限制的增產作業船。DeepSTIM II 是墨西哥灣海上惟一一艘配備有DP Class 1動力定位設備的增產服務船。船上安裝的主要的系統：聯系混合系統、支撐劑存儲裝置、支撐劑混合系統、中央控制室，FracCAT 數據采集系統。圖9為DeepSTIM II號增產作業船結構圖
世界海洋油氣酸化技術展望
酸化系列技術向著實時化、信息化、可視化、集成化、自動化、智能化方向發展。酸化技術要實現酸液配置的更加科學和合理，利用計算機軟件來監控酸液的泵入和腐蝕情況，同時和壓裂相結合，達到地層的精確酸化，避免含水層的酸化。利用監控系統來實現高產油低產水的酸化新技術。酸化和酸壓技術的發展主要是朝向酸化壓裂組合進行方向發展，研究方向將是酸巖的反應機理、有機酸反應研究、多級注入閉合酸化壓裂導流能力研究、酸液濾失以及溶蝕成洞方向、合金鑄模試驗分析等。酸化設計及實時監測評估軟件的開發與完善為發展方向、比如泡沫酸壓設計軟件、基質酸化優化軟件等。新型酸化技術包括清潔自轉向酸酸化技術、水力噴射酸化沖擊技術、超深井深度酸化、復雜巖性儲層酸壓技術等。隨著政府對海洋環境保護越發重視，環境友好型酸化技術將日益得到重視。（本文受“中國石油科技專項“世界油氣上游業務發展趨勢及油氣合作環境研究”資助，項目編號：20080118）
發布信息
