油田注水井深部沉淀调剖方法

摘要

本发明提供一种油田注水井深部沉淀调剖方法，包括以下步骤：1.分析出地层水二价阳离子和二价阴离子摩尔浓度总和MC和Mn；2.若二价阳离子较多，则向地层水中加入硫酸铵或硅酸钠，使硫酸铵或硅酸钠浓度为Mc-Mn；3.若二价阴离子含量较多，则向地层水中加入氯化钙，确定氯化钙加量，使氯化钙的浓度为Mn-Mc；4.确定所需阻垢剂加量，使得产生沉淀结垢的时间在1～7天之内；5.用现场地层水，加入根据以上步骤确立的无机盐、阻垢剂加量混配均匀；6.向地层或模拟岩芯中注入步骤5确定的调剖液。本发明克服现有技术中溶液混合不均匀，调剖效果不好的问题，充分利用地层水中的二价离子，在调剖液中注入绿色阻垢剂延缓沉淀结垢生成，降低成本的同时提高了调剖效果。

说明书

技术领域

本发明涉及油田开发过程中注水井调剖技术，尤其涉及油田注水井深部沉淀调剖方法。

背景技术

油田直接生产出石油的井称为油井。用于向地层注水增加或者稳定油井产量的井称为注水井，注入水绝大多数是从油井产出的地层水。由于种种原因，注水开发过程中，水井注入的水沿着窜流通道(大孔道高渗透带)迅速窜流到油井，致使驱油效率低，油井产油少、产水多。

通常采用凝胶类、无机沉淀型、或颗粒型等药剂注入水井，封堵水窜通道，起到堵水和调整吸水剖面的作用，进而增加油井产油量。这种措施称为注水井调剖，所用药剂称为调剖剂。

无机沉淀物作为堵水调剖剂是目前提高条件苛刻油藏(高温、高无机盐含量)开发效果的一种有效方法。其原理是向地层中注入两种或以上的无机盐，这些无机盐在地层中反应生成沉淀，堵塞水流通道，达到调剖的目的。

通常两种无机盐之间的沉淀反应是十分迅速的，在10分钟内就可以彻底反应完。因此形成的沉淀会堆积在地层井底附近。而调剖希望在远离井底的地方形成沉淀，即深部调剖，因此现有技术会采用双液法，即把两种无机盐水溶液分开注入地层，让它们在地层内接触后形成沉淀。这种方法会造成两者混合不均匀、反应不充分，药剂难以完全发挥作用。

也有利用地层温度使乌洛托品在高温下逐步分解成氨水和甲醛，氨水与铁铝类金属盐反应生成氢氧化铝等沉淀，逐步封堵高渗透层，从而延迟了沉淀颗粒生成时间，但此类技术成本较高,不利于推广。

发明内容

本发明要解决的问题是克服现有技术中溶液混合不均匀，调剖效果不好的问题，充分利用地层水中的二价离子，在调剖液中注入绿色阻垢剂延缓沉淀结垢生成，降低成本的同时提高了调剖效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种油田注水井深部沉淀调剖方法，包括以下步骤：

(1)依据SY/T 5523-2006油田水分析方法，分析出地层水中钙、镁、钡、锶、铁等二价阳离子摩尔浓度总和M_C，分析出地层水中硫酸根、亚硫酸根等二价阴离子摩尔浓度总和M_n；

(2)如果地层水中钙、镁、钡、锶、铁等二价阳离子较多，即M_c>M_n，则需向地层水中加入硫酸铵或硅酸钠，即用硫酸铵或硅酸钠沉淀水中阳离子，确定硫酸铵或硅酸钠的加量，使硫酸铵或硅酸钠的浓度为M_c-M_n；

(3)如果地层水中硫酸根、亚硫酸根等二价阴离子含量较多，即M_c<M_n,则需向地层水中加入氯化钙，即用氯化钙沉淀水中阴离子，确定氯化钙的加量，使氯化钙的浓度为M_n-M_c；

(4)在地层实际温度下，用地层水及以上步骤确立的无机盐及加量，确定阻垢剂聚环氧琥珀酸钠或聚天冬氨酸加量，使得产生沉淀结垢的时间在1～7天之内；

(5)用现场地层水，加入根据以上步骤确立的无机盐加量，阻垢剂加量，混配均匀即可形成调剖液；

(6)实际施工或室内模拟实验时，向地层或模拟岩芯中注入步骤(5)确定的调剖液。

进一步地，确定最低阻垢剂加量的具体操作方法为：在地层实际温度下，用地层水及以上步骤确立的无机盐加量配置成溶液，在所述溶液中分别加入不等量的阻垢剂，制成的不同阻垢剂浓度的样品溶液，每隔4小时观察所述样品溶液并记录沉淀产生时间，依此筛选出所需的阻垢剂加量。

进一步地，所述阻垢剂为油田及其它行业常用的水处理剂，优选为聚环氧琥珀酸钠或聚天冬氨酸两类绿色阻垢剂。这些阻垢剂的特点是不耐高温，容易生物降解。

进一步地，如果分析得出地层水二价阴、阳离子含量均小于0.1mmol/L，或者选择地表淡水作为注入水，则本发明方法不适用。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.克服双液法溶液混合不均匀，反应不充分的缺点。

2.充分利用了地层水中的二价离子形成沉淀来调剖。每次加入的药剂种类及用量相对现有类似方法少，提高了药剂利用效率，具有低成本的优点。

3.采用和药剂只有硅酸钠、硫酸铵、氯化钙、聚环氧琥珀酸钠和聚天冬氨酸，没有毒性和腐蚀性，对环境影响很小。

4.将地层水中的二价离子沉淀于地层深部，可减小油井及地面油水处理设备和管线的结垢问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

采用大港油田小集地区地层水，水中矿化度2.7×10⁴mg/L；依据SY/T5523-2006油田水分析方法，分析出水中钙、镁、钡、锶、铁等二价阳离子含量总和(摩尔浓度)M_C＝0.17mmol/L；分析出地层水中硫酸根、亚硫酸根等二价阴离子含量总和M_n＝4.13mmol/L。阴离子含量大于阳离子含量，则采用氯化钙来沉淀地层水中的阴离子，需要的钙离子浓度为4.13-0.17＝3.96mmol/L，即需在地层水中加入氯化钙，使氯化钙的浓度为3.96mmol/L。

在现场温度105℃下，用大港油田小集地区地层水配制成氯化钙浓度为3.96mmol/L的溶液，在所述溶液中分别加入不等量的阻垢剂，制成的不同阻垢剂浓度的样品溶液，每隔4小时观察所述样品溶液并记录沉淀产生时间，聚环氧琥珀酸钠浓度优选为0.55mmol/L，聚环氧琥珀酸钠阻垢剂不耐高温，在地层温度作用下，此浓度的聚环氧琥珀酸钠2-3天后逐渐失效，此时可以保障在2～3内天产生沉淀。

确立调剖液组成为：大港油田小集地区地层水，聚环氧琥珀酸钠0.55mmol/L，氯化钙3.96mmol/L。混配均匀注入地层即可。

现场施工注入2000m³上述调剖液后，显著增加了油井产油量，井组增油760吨以上。且每方调剖液成本较现有的双液法降低35％以上。

实施例2

采用大港油田枣园地区地层水，依据SY/T 5523-2006油田水分析方法，分析出地层水中钙、镁、钡、锶、铁等二价阳离子含量总和(摩尔浓度)M_C＝2.67mmol/L；分析出地层水中硫酸根、亚硫酸根等二价阴离子含量总和M_n＝0.26mmol/L。阴离子含量小于阳离子含量，则采用硫酸铵为来沉淀地层水中的阳离子，需要的硫酸根浓度为2.67-0.26＝2.41mmol/L，即需在地层水中加入硫酸铵，使硫酸铵的浓度为2.41mmol/L。

在现场温度85℃下，用大港油田枣园地区地层水配制成硫酸铵浓度为2.41mmol/L的溶液，在所述溶液中分别加入不等量的阻垢剂，制成的不同阻垢剂浓度的样品溶液，每隔4小时观察所述样品溶液并记录沉淀产生时间，聚天冬氨酸浓度优选为0.22mmol/L，聚天冬氨酸阻垢剂不耐高温，在地层温度作用下，此浓度的聚天冬氨酸1-2天后逐渐失效，此时可保障在1～2天内产生沉淀。

确立调剖液组成为：大港油田枣园地区地层水，聚天冬氨酸0.22mmol/L，硫酸铵2.41mmol/L。混配均匀注入地层即可。

用岩芯流动试验仪进行室内岩芯模拟实验，对于渗透率620毫达西的岩芯，注入上述调剖液2倍孔隙体积后,岩芯渗透率降低至269.7毫达西，渗透率降低56％以上，起到了良好调剖封堵效果，且每方调剖液成本较现有双液法降低32％以上。

实施例3

采用大港油田王官屯地区地层水，依据SY/T 5523-2006油田水分析方法，分析出地层水中钙、镁、钡、锶、铁等二价阳离子含量总和(摩尔浓度)M_C＝3.28mmol/L；分析出地层水中硫酸根、亚硫酸根等二价阴离子含量总和M_n＝0.17mmol/L。阴离子含量小于阳离子含量，则采用硅酸钠为来沉淀地层水中的阳离子，需要的硅酸根浓度为3.28-0.17＝3.11mmol/L，即需在地层水中加入硅酸钠，使硅酸钠的浓度为3.11mmol/L。

在现场温度80℃下，用大港油田王官屯地区地层水配制成硅酸钠浓度为3.11mmol/L的溶液，在所述溶液中分别加入不等量的阻垢剂，制成的不同阻垢剂浓度的样品溶液，每隔4小时观察所述样品溶液并记录沉淀产生时间，聚天冬氨酸浓度优选为0.15mmol/L，聚天冬氨酸阻垢剂不耐高温，在地层温度作用下，此浓度的聚天冬氨酸1-2天后逐渐失效，此时可以保障在1～2内天产生沉淀。

确立调剖液组成为：大港油田王官屯地区地层水，聚天冬氨酸0.15mmol/L，硅酸钠3.11mmol/L。混配均匀注入地层即可。

现场施工注入2500m³上述调剖液后，显著增加了油井产油量，井组增油970吨以上。且每方调剖液成本较现有双液法降低43％以上。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。