一種用於低滲透氣井加氫熱氣化學增產的溶液組份的製作方法

2023-06-21 08:03:51

專利名稱：一種用於低滲透氣井加氫熱氣化學增產的溶液組份的製作方法
一種用於低滲透氣井加氫熱氣化學增產的溶液組份技術領域
本發明屬於天然氣開採技術領域。具體涉及一種即可提高氣井近井地帶滲透率又能提高單井產能的加氫熱氣化學天然氣增產溶液的組份。
背景技術：
低滲透氣田儲量在我國總探明儲量中佔有相當大的比例，由於低滲透氣藏儲層物性差、非均質性強，造成氣井單井穩產狀況差、採收率低。因此，為了提高單井產能，就必須對儲集層進行高效改造。目前，壓裂酸化技術是常用的低滲透氣藏改造技術。
壓裂酸化技術是將高黏度的液體通過高壓注入到地層，在地層中人工形成高傳導的裂縫後，再將酸液擠入地層中溶蝕裂縫壁面，可從壓裂和酸化兩個方面來改造儲層的滲透性能。低滲透氣藏壓裂酸化增產改造，可改善近井地帶的滲流條件，解除近井地帶汙染， 提高低滲氣藏的產量和採收率。但壓裂酸化一次作業處理的地層厚度不宜過厚，一般應在 20m以內；而且酸液性質受溫度影響較大，該技術適用的地層溫度不宜高於140°C，井深應該在4000m以內；另外，需要動用大型作業設備，施工複雜，成本昂貴。
低滲透氣藏的加氫熱氣化學增產法是利用注入到井內的兩種工作溶液間的化學反應對氣井近井地帶的物理化學作用，從而改善近井地帶的滲透率，提高單井產能。與壓裂酸化工藝相比，加氫熱氣化學法工藝簡單、成本低、不受地層厚度和井深條件的影響、增產持續時間長、採收率較高，可在低滲透氣藏開發中應用。發明內容
本發明的目的是提供一種即可提高氣井近井地帶滲透率又能提高單井產能的加氫熱氣化學天然氣增產溶液的組份。
本發明是這樣實現的
首先，根據天然氣井的結構參數配製兩種工作溶液(I號溶液，2號溶液)，要保證I 號溶液和2號溶液體積之和小於氣井反應區的體積。反應區是指從人工井底到最遠射孔區上端面套管內的空間(見圖I)。
I號溶液，按質量和100%計算，由55. O 58. 0%的硝酸銨ΝΗ4Ν03、16. 2 18. 2% 的尿素 CO (NH2)2,10. 3 — 11. 5% 的氯化銨 NH4CI、0· 5 I. O % 蔗糖 C12H22O11 和 14. O 16. O % 的水H2O組成。
I號溶液的製備方法
I. I首先向容器中加入55 58%的硝酸銨，隨後倒入14. O 16. 0%的水,攪拌十分鐘；
I. 2之後加入16. 2 18. 2%的尿素，攪拌十分鐘；
I. 3再向得到的溶液加入10. 3 11. 5%的氯化銨，攪拌十分鐘；
I. 4最後加入O. 5 I. 0%的蔗糖，充分攪拌十分鐘，這樣就製得了 I號溶液。
2號溶液，按質量和100 %計算，由40. 5 45. O %的亞硝酸鈉NaN02、22. 8 31. 5%的氫化鋁鋰LiAlH4(在上海紫一試劑廠購得)、2. O 5. 0%的溴化鈉NaBr和26. O 28. 0%的四氯乙烯C2Cl4 (在上海紫一試劑廠購得)組成。
2號溶液的製備方法
2. I首先向容器中加入40. 5 45. O %的亞硝酸鈉；
2. 2然後向容器內傾倒26. O 30. 0%的四氯乙烯，攪拌均勻；
2. 3再向容器內加入22. 8 31. 5%的氫化鋁鋰；
2. 3最後向容器中加入2. O 5. 0%的溴化鈉，攪拌均勻，這就製得了 2號溶液。
將配製好的I號溶液和2號溶液依次通過油管注入到井內，I號溶液和2號溶液通過自身重力作用沉入到人工井底(I號溶液和2號溶液按質量比I :1投放)，兩種溶液在井底開始發生化學反應。蔗糖的作用既可降低硝酸銨的熱穩定性，又可作為整個反應過程的穩定劑，溴化鈉是反應速度的調節劑。
首先，氫化鋁鋰和水發生反應並發放出熱量
LiAlH4+4H20=Li0H+Al (OH) 3+4H2+Q①
反應①所釋放的熱量加快了下列反應的進行
NaN02+NH4CI=NaCI+N2+2H20+Q②
NaN02+C0 (NH2) 2+H+=2N2+C02+3H20+Na++Q ③
4NaN02=2Na20+4N0+02④
反應所需的酸性環境是通過硝酸銨水解獲得的，反應方程式如下
ΝΗ4Ν03+Η20=Η++Ν03>ΝΗ40Η⑤
上述反應的發生會引發I號溶液脫水，使硝酸銨發生熱分解反應，生成大量的氣體和熱量，反應方程式如下
NH4N03=N20+2H20+Q⑥
NH4N03=2N2+4H20+02+Q⑦
I號溶液和2號溶液反應在產生熱量的同時還會釋放大量的高壓氣體,主要有H2、 N2、C02、N0、02等。眾所周知，常溫條件下H2分子的平均運動速率是其他氣體分子的4-6倍， 而且隨著溫度的升高H2分子運動的更快。因此，氫氣會引領著其他氣體通過套管的射孔迅速進入到巖層的微孔隙中，在大量高溫高壓氣體的不斷衝擊下，有助於在近井帶巖層中形成微裂紋。當短時間內高溫高壓氣體滲透到巖層的孔隙和微裂紋中時，可致使局部微裂紋處發生微爆炸，形成大的裂縫並與其他裂縫連接，增大了裂縫面積，改善了巖層的滲流條件。
微爆炸形成的裂縫將原有的滲流通道連通，這大大提高了氣井近井地帶的滲透率。隨著反應的不斷加深，會有越來越多的氣體和熱量不斷地進入到巖層中，使壓力急劇上升，能在擴大原有裂縫的基礎上能產生更多的新裂縫，從而解決了在開採過程中因近井地帶滲透率降低而導致的產量下降問題。


圖I :氣井結構示意其中井口 I ;油管2 ;套管3 ;射孔孔眼4 ;人工井底5 ;氣層6 ；具體實施方式
實施例I :中原油田I號氣井加氫熱氣化學增產試驗
I號氣井的地質條件及相關參數儲層巖性主要為粉砂巖，還有較多的泥巖、 鈣質粉砂巖；平均孔隙度5. 8 %，滲透率O. 8X 10_3 μ m2 ;套管直徑0108.62mm，人工井底 3982. 83m;射孔範圍3703. 2 3967. 7m ;增產作業前日產液O. 4t，曰產油O. It,日產氣 153m3 ;由以上數據得出反應區體積為2590L。配製I號溶液1040kg，2號溶液1040kg。
I號溶液包含硝酸銨ΝΗ4Ν03、尿素CO(NH2)2、氯化銨NH4CI、蔗糖C12H220n、水H2O,各自所佔的質量百分比=55%,18.2%,10.3%,0.5%,16.0% ;各組分的質量分別為硝酸銨 572kg，尿素 189. 28kg，氯化銨 107. 12kg，蔗糖 5. 2kg，水 166. 4kg。
2號溶液包含亞硝酸鈉NaNO2、氫化鋁鋰LiAlH4、溴化鈉NaBr、四氯乙烯C2Cl4, 各自所佔的質量百分比40. 5%，31.5%，2.0%，26.0%。各組分的質量分別為亞硝酸鈉 421. 2kg，氫化鋁鋰327. 6kg，溴化鈉20. 8kg，四氯乙烯270. 4kg。
2011年12月23日，將I號溶液和2號溶液依次通過油管注入到井內，關井反應 12小時之後恢復生產。
通過加氫熱氣化學增產措施處理後，日產液、日產油、日產氣分別由原來的O. 4t、O.U、153m3提高至Ij 2. 7t、I. 0t、1408m3，到2012年5月8日有效生產天數135天，累計增油 102噸，增氣150872m3，目前仍持續有效。
實施例2 :中原油田2號氣井加氫熱氣化學增產試驗
2號氣井的地質條件及相關參數儲層巖性主要為粉砂巖，還有較多的泥巖、鈣質粉砂巖；平均孔隙度6.7%，滲透率O. 85 X IO^3 μ m2 ;套管直徑0118.62mm，人工井底 3792. 62m;射孔範圍3564. I 3774. 6m ;增產作業前日產液O. 6t，曰產油O. 2t，日產氣 460m3 ;由以上數據得出反應區體積為2513L。配製I號溶液1040kg，2號溶液1040kg。
I 號溶液包含硝酸銨 ΝΗ4Ν03、尿素 CO(NH2)2、氯化銨 NH4CI、蔗糖 C12H22O11JjC H2O, 各自所佔的質量百分比58%，16. 2%，11%，0.8%，14.0% ;各組分的質量分別為硝酸銨 603. 2kg,尿素 168. 48kg,氯化銨 114. 4kg,鹿糖 8. 32kg,水 145. 6kg。
2號溶液包含亞硝酸鈉NaNO2、氫化鋁鋰LiAlH4、溴化鈉NaBr、四氯乙烯C2Cl4, 各自所佔的質量百分比45%，22.8%，5.0%，27. 2%。各組分的質量分別為亞硝酸鈉 468kg，氫化鋁鋰237. 12kg，溴化鈉52kg，四氯乙烯282. 88kg。
2011年12月23日，將I號溶液和2號溶液依次通過油管注入到井內，關井反應 12小時之後恢復生產。
通過加氫熱氣化學增產措施處理後，日產液、日產油、日產氣分別由原來的O. 6t、O.2t、460m3提高至Ij 3. 6t、I. 5t、6987. 2m3，到2012年5月8日有效生產天數141天，累計增油189噸，增氣932000m3，目前仍持續有效。
實施例3 :中原油田3號氣井加氫熱氣化學增產試驗
3號氣井的地質條件及相關參數儲層巖性主要為粉砂巖，還有較多的泥巖、鈣質粉砂巖；平均孔隙度4. 7%，滲透率O. 68X 10_3μ m2 ;套管直徑0108.62mm，人工井底 3914. 00 ;射孔範圍3751. 2 3889. Im ;增產作業前H產液O. 2t，日產油O. 05t,日產氣 95m3 ;由以上數據得出反應區體積為1508L。配製I號溶液780kg，2號溶液780kg。
I號溶液包含硝酸銨NH4NO3,尿素CO(NH2)2,氯化銨NH4CI,蔗糖C12H22O11,水H2O,各自所佔的質量百分比56%，17%，11.5%，0. 5%，15% ;各組分的質量分別為硝酸銨 436. 8kg,尿素 132. 6kg,氯化銨 89. 7kg,鹿糖 3. 9kg,水 117kg。
2號溶液包含亞硝酸鈉NaNO2、氫化鋁鋰LiAlH4、溴化鈉NaBr、四氯乙烯C2Cl4,各自所佔的質量百分比42%，27%，3%，28%。各組分的質量分別為亞硝酸鈉327. 6kg，氫化鋁鋰210. 6kg，溴化鈉23. 4kg，四氯乙烯218. 4kg。
2011年12月23日，將I號溶液和2號溶液依次通過油管注入到井內，關井反應 12小時之後恢復生產。
通過加氫熱氣化學增產措施處理後，日產液、日產油、日產氣分別由原來的O. 2t、 O. 05t、95m3提高到1.5t、0. 2t、1174. 3m3，到2012年5月8日有效生產天數140天，累計增油19. 8噸，增氣125064. 8m3,目前仍持續有效。
權利要求
1.一種用於低滲透氣井加氫熱氣化學增產的溶液組份，其特徵在於由質量比為I:I的I號溶液和2號溶液組成，按質量和100 %計算，I號溶液由55.0 58. O %的硝酸銨 NH4NO3'16. 2 18. 2 % 的尿素 CO (NH2) 2、10. 3 11. 5 % 的氯化銨 NH4CI、0· 5 I. O % 鹿糖C12H22O11和14. O 16. 0%的水H2O組成；2號溶液由40. 5 45. 0%的亞硝酸鈉NaNO2, 22. 8 31. 5 %的氫化鋁鋰LiAlH4、2. O 5. O %的溴化鈉NaBr和26. O 28. 0%的四氯乙烯C2Cl4組成。
2.如權利要求I所述的一種用於低滲透氣井加氫熱氣化學增產的溶液組份，其特徵在於1號溶液和2號溶液的體積之和小於氣井反應區的體積。
全文摘要
本發明屬於天然氣開採技術領域。具體涉及一種即可提高氣井近井地帶滲透率又能提高單井產能的加氫熱氣化學天然氣增產溶液的組份。由質量比為11的1號溶液和2號溶液組成，1號溶液由硝酸銨NH4NO3、尿素CO(NH2)2、氯化銨NH4CI、蔗糖C12H22O11和水H2O組成；2號溶液由亞硝酸鈉NaNO2、氫化鋁鋰LiAlH4、溴化鈉NaBr和四氯乙烯C2Cl4組成。1號溶液和2號溶液反應在產生熱量的同時還會釋放大量的高壓氣體，在大量高溫高壓氣體的不斷衝擊下，有助於在近井帶巖層中形成微裂紋，從而解決了在開採過程中因近井地帶滲透率降低而導致的產量下降問題。
文檔編號C09K8/68GK102936493SQ20121047995
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者韓煒, 周亮, 西莫年科·阿列克謝, 謝爾比娜·卡琳娜, 斯託羅吉·葉夫根尼 申請人:吉林冠通能源科技有限公司