氮气泡沫修井技术工艺.ppt

* 氮气泡沫修井技术工艺 中海油田服务股份有限公司 中海石油有限公司采油工艺培训交流会 （2004年9月） 中海油服-有限公司联合技术考察组 二、泡沫流体的产生、特性及基本参数 三、氮气泡沫流体的安全性 四、氮气泡沫压洗井系统 五、氮气泡沫修井工艺在海洋的应用 内 容 一、为什么选用氮气泡沫作为修井循环介质？ 1、渤海在生产油田普遍存在压力下降 压降幅度达3－6MPa 2、压力下降对生产及修井的影响 1）整个油田压力下降，加剧产量的递减； 2）油田压力下降使近井地带压力亏空严重，直接导致修井过程中大量修井液的漏失，现象：油井自吸，建立循环时间延长等； 3）修井液漏失导致油井产量恢复时间延长，起泵后排液长达3－10天，假定渤海年修井300井次，按单井平均恢复期为6天、恢复期间每天平均少产50方油计算，则当年“损失”产量9x104方； 4）由于某些地层对修井液的敏感，大量修井液的进入伤害地层，导致油井产能的损失（不能恢复到故障前的正常产量），将增加措施费用。 3、防漏失的低密度泡沫修井液 1）修井液漏失的根本原因：修井液密度大，液柱压力高于油层压力。 2）解决办法：低密度的泡沫修井液； 3）空气、天然气泡沫在油井或井场中有爆炸的危险，CO2泡沫对管柱有腐蚀性，且受气源影响，在海上平台不推荐使用； 4）N2 易于制得，气源方便，使用安全，泡沫产生简单，密度易于调节控制（0.45－0.9可调），工艺成熟，推荐使用； 5）根据油层压力、井深等有关参数，自动控制氮气泡沫液密度，有效防止修井液的漏失，是良好的修井循环介质； 6）泡沫液密度略高于地层压力，不会井喷。 一、为什么选用氮气泡沫作为修井循环介质？ 三、氮气泡沫流体的安全性 四、氮气泡沫压洗井系统 五、氮气泡沫修井工艺在海洋的应用 内 容 二、泡沫流体的产生、特性及基本参数 石油工程中应用的泡沫流体是以水与空气、氮气、天然气或二氧化碳等气液两相充分混合形成的两相流体。 在有爆炸、燃烧等危险的井场，多使用二氧化碳和惰性气体为气相。 液相可以是淡水，也可以是海水或净化后的油田废水。 空气基泡沫、氮气泡沫、二氧化碳泡沫、其它泡沫流体（如烟道气） 1、泡沫流体的类型 2、泡沫流体的产生 泡沫流体是气体在液体中充分分散形成，气泡分散程度越高，泡沫流体的质量越好。 气体在水基液体中的直径是微米级或更小，气泡在液体中分散后成乳化状态，呈奶白色，不透明。在常温常压下气体会分离上升，气液分离。 气液混合的方式可以是机械搅拌，也可以是液力搅拌，在石油工程中后者居多。 1）充气方式：自然充气或人工充气 自然充气方式比较方便，接省设备和费用，但气体充入量比较少，密度一般不低于0.80g/cm3 。例如早期的充气泥浆用泥浆枪搅拌混气方式。 人工充气一般是用高压气体压缩机向液体中充气，可以得到几乎各种密度。 充入气体：油田现场广泛使用N2 ，采用膜分离技术制氮，随制随用。空气经过分离膜管，留下纯度较高的氮气（95％），经过增压，进入泡沫发生器。 2、泡沫流体的产生（续） 2）液力搅拌 气体压力高于水压水中。利用高压水的动力，将气液两相通过一系列固定叶轮，剧烈改变流向，产生流体内的搅动，可以使气泡粉碎，气体成微小气泡分布在水中。搅拌叶轮越多，越均匀。 一般在液体中加入少量（千分之几）的表面活性剂类物质使气泡的稳定程度提高。 2、泡沫流体的产生（续） 泡沫发生器结构图 3、泡沫流体的特性 气体在液体中的气泡直径越小，泡沫流体的性能越好。 主要用流体的密度、稳定性、携带性能、粘度等指标来衡量泡沫流体的性能： 1）密度 石油工程中的泡沫流体密度范围一般为0.9~0.45g/cm3。密度可根据气体充入量的大小调节，十分方便。 泡沫流体的稳定性与气体在液相中的分散程度和环境压力有关。气泡直径越小，环境压力越高，泡沫流体越稳定： 常压下，气泡的密度极低，与液体脱离的速度比较快，因此稳定时间较短，约为十几分钟到几十分钟之间。 高压下，气泡不易膨胀和滑脱，泡沫流体的稳定时间大大增加。曾有试验将泡沫流体注入2000米井下，停留7天后返排液仍然是泡沫状态。 3、泡沫流体的特性（续） 加入稳泡剂可增加泡沫的稳定性（表面活性剂增加液膜的强度，但不利于消泡） 泡沫在高、低压下不同的稳定性非常有利于修井作业： 在井下稳定时间长，可以维持压井、洗井的液柱压力； 在地面稳定时间短，有利于消泡和循环使用。 2）稳定性 3）流体粘度 泡沫流体是气液两相，流动时外力要克服气液两种分子之间的摩擦力。由于两种流体界面间的分子阻力和气体的表面张力比纯气体和纯液体大得多，因而泡沫的粘度很大（可高达100mPa.s以上），好似钻井泥浆。 泡沫流体的粘度也是可变化的。流动类型是非牛顿流体，可以近似用幂律流体描述。 3、