李宜強(qiáng),賈敬鋒

(1.石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國石油大學(xué),北京 102249; 2.提高采收率研究中心 中國石油大學(xué),北京 102249; 3.提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 大慶石油學(xué)院,黑龍江 大慶 163318)

薩南二類油層深度調(diào)剖配方篩選

李宜強(qiáng)1,2,賈敬鋒3

(1.石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國石油大學(xué),北京 102249; 2.提高采收率研究中心 中國石油大學(xué),北京 102249; 3.提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 大慶石油學(xué)院,黑龍江 大慶 163318)

根據(jù)室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn),通過對不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)調(diào)剖體系黏度、封堵性能的測定,篩選出適合薩南二類油層的調(diào)剖體系配方。該配方由分子量大于 2 500×104的聚合物與鉻交聯(lián)劑組成。在優(yōu)選調(diào)剖劑基礎(chǔ)上,進(jìn)行注入時(shí)機(jī)、注入段塞的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,配制調(diào)剖體系時(shí)推薦 1 200 mg/L聚合物 +40 mg/L鉻交聯(lián)劑。調(diào)剖劑最佳注入方式是前置調(diào)剖,段塞大小為 0.05 PV。

二類油層;深度調(diào)剖;配方篩選;注入時(shí)機(jī);注入段塞;室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

引 言

多數(shù)早期開發(fā)油田注水開采后,油層中剩余油狀態(tài)發(fā)生很大變化,未波及地區(qū)剩余油狀態(tài)更加分散[1]。調(diào)剖堵水是對注水井和生產(chǎn)井進(jìn)行的穩(wěn)油控水措施[2],最終達(dá)到增大注入水波及體積、提高水驅(qū)采收率的目的[3-4]。中國經(jīng)過“八五”和“九五”期間攻關(guān),在各油田應(yīng)用各種堵水調(diào)剖劑約有70種[5-7]。深度調(diào)剖劑有凝膠類、微生物類深度調(diào)剖劑等[8]。該調(diào)剖技術(shù)近年來取得長足發(fā)展,但目前還未在二類油層廣泛應(yīng)用。開展二類油層深度調(diào)剖技術(shù)研究,已成為下步開發(fā)主要攻關(guān)方向。

1 實(shí)驗(yàn)用品

(1)化學(xué)藥劑由大慶采油二廠提供。聚合物相對分子質(zhì)量為 2.5×107。交聯(lián)劑為有機(jī)鉻,Cr3+有效含量為 2.5%。

(2)實(shí)驗(yàn)用原油為南二東二類油層原油與煤油混合而成,45℃實(shí)驗(yàn)原油黏度為 9.8 mPa·s。

(3)現(xiàn)場清水礦化度為 486 mg/L。二類聚驅(qū)油藏回注污水礦化度為 5 495.26 mg/L。

(4)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備包括巖心夾持器、平流泵、壓力傳感器、中間容器、活塞容器、燒杯、收集液體的各類試管等。

2 調(diào)剖劑配方篩選

2.1 深部調(diào)剖體系配方優(yōu)化

(1)實(shí)驗(yàn)方案。測定 3種質(zhì)量分?jǐn)?shù) (1 000、1 200、1 500 mg/L)聚合物溶液、3種質(zhì)量分?jǐn)?shù)(30、40、60 mg/L)鉻溶液體系在不同時(shí)間下的靜態(tài)黏度。

(2)實(shí)驗(yàn)步驟。清水配制 5 000 mg/L聚合物母液,用回注污水稀釋成不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的聚合物溶液,加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鉻交聯(lián)劑,配制成深度調(diào)剖劑溶液。將配置好的調(diào)剖體系,放入 45℃恒溫箱內(nèi),測定不同時(shí)刻黏度。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 1 000～1 500 mg/L范圍內(nèi)時(shí),均可形成較好的調(diào)剖體系。鉻交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 30 mg/L時(shí),隨其質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,成膠速度加快。交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 30 mg/L時(shí)無法成膠。

圖 1為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)調(diào)剖體系黏度隨時(shí)間變化曲線。調(diào)剖體系形成所需的聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍較寬。當(dāng)交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí),隨著聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高,成膠黏度增大,時(shí)間縮短。這是由于聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,導(dǎo)致聚合物分子之間碰撞、纏繞幾率增大,與交聯(lián)劑反應(yīng)的聚合物分子增多,聚合物分子之間作用力增大,成膠黏度升高。當(dāng)聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí),隨著交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,成膠黏度增大。因?yàn)橛袡C(jī)鉻絡(luò)合物的含量越高,水解聚合作用越快,鉻離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,與聚合物交聯(lián)的機(jī)率增大,符合化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)作用定律[9]。膠體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成完全,膠體強(qiáng)度高[10]。

圖 1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)調(diào)剖體系黏度變化

針對薩南二類油層特點(diǎn),綜合考慮成膠時(shí)間、成膠黏度、成本等因素,確定深度調(diào)剖體系配方為: 1 000～1 500 mg/L聚合物 +40 mg/L交聯(lián)劑。

2.2 深度調(diào)剖劑封堵性能評價(jià)

地層深部調(diào)剖要求調(diào)剖劑體系具有適當(dāng)?shù)姆舛聫?qiáng)度和較長的封堵有效期。研究對初步篩選出的調(diào)剖體系配方進(jìn)行封堵率、耐沖刷性能測定[11]。將天然巖心飽和水,測定滲透率,注入 0.05 PV調(diào)剖體系,置于 45℃恒溫箱中侯凝。待取出后,去除巖心兩端凝膠,注入地層水沖刷,直至壓力穩(wěn)定,測定滲透率,計(jì)算調(diào)剖劑封堵率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 1所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,調(diào)剖體系對巖心封堵率均大于97%,封堵效果較好。調(diào)剖劑配方質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,封堵效率越高,深度調(diào)剖效果越好。2號和 3號配方最終堵塞率在 95%以上,耐沖刷性能好于配方 1,但2號配方注入壓力比 3號低?？紤]現(xiàn)場注入性能、連續(xù)性、優(yōu)選試驗(yàn)、最佳經(jīng)濟(jì)效益等因素,確定調(diào)剖劑體系配方為 1 200 mg/L聚合物 +40 mg/L鉻交聯(lián)劑。

表 1 不同配方調(diào)剖體系封堵效果(45℃)

2.3 深度調(diào)剖劑驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

2.3.1 注入時(shí)機(jī)優(yōu)化

(1)實(shí)驗(yàn)方案。方案 4:水驅(qū) +聚合物驅(qū) (0.6 PV)+調(diào)剖劑體系 (0.05 PV)+后續(xù)水驅(qū)。方案5:水驅(qū) +調(diào)剖劑體系 (0.05 PV)+聚合物驅(qū) (0.6 PV)+后續(xù)水驅(qū)。

(2)實(shí)驗(yàn)步驟。將巖心飽和油后,水驅(qū)至含水率為 98%,然后按以上實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作,后續(xù)水驅(qū)至含水率為 98%時(shí)止。測定實(shí)驗(yàn)各階段原油采出程度(圖 2)。

前置調(diào)剖注調(diào)剖劑階段采收率提高幅度小。調(diào)剖體系成膠后與聚合物溶液協(xié)同作用,迫使后續(xù)水流改向進(jìn)入小孔道含油層,改善波及系數(shù),增加水驅(qū)含油面積。同時(shí),由于調(diào)剖劑成膠后可動(dòng),起到了驅(qū)油作用。聚驅(qū)階段提高 8.22個(gè)百分點(diǎn),后續(xù)水驅(qū)階段提高 7.67個(gè)百分點(diǎn)。

圖 2 不同注入時(shí)機(jī)含水率和采收率曲線

后置調(diào)剖從注聚開始到調(diào)剖劑注入結(jié)束,含水率明顯下降,聚驅(qū)階段采收率提高 7.27個(gè)百分點(diǎn)。與前置調(diào)剖實(shí)驗(yàn)相比,整個(gè)過程采收率低 0.9個(gè)百分點(diǎn),最終采收率相差 2.23個(gè)百分點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明前置調(diào)剖效果更明顯。

2.3.2 注入段塞優(yōu)化

注入段塞實(shí)驗(yàn)分為 4個(gè)方案。方案 6:水驅(qū) +調(diào)剖劑體系 (0.01 PV)+聚合物驅(qū) (0.6 PV)+后續(xù)水驅(qū)。方案 7:水驅(qū) +調(diào)剖劑體系 (0.03 PV)+聚合物驅(qū) (0.6 PV)+后續(xù)水驅(qū)。方案 8:水驅(qū) +調(diào)剖劑體系(0.05 PV)+聚合物驅(qū) (0.6 PV)+后續(xù)水驅(qū)。方案 9:水驅(qū) +調(diào)剖劑體系 (0.10 PV)+聚合物驅(qū)(0.6 PV)+后續(xù)水驅(qū)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,注入調(diào)剖劑 0.10 PV時(shí),總提高幅度最大,最終采收率高。注入調(diào)剖劑 0.05 PV時(shí),總提高幅度為 17.26個(gè)百分點(diǎn),最終采收率為67.94%。綜合考慮成本、經(jīng)濟(jì)效益等因素,確定調(diào)剖最佳注入方式為前置調(diào)剖,注入段塞為 0.05 PV。

表 2 段塞優(yōu)選結(jié)果

3 結(jié) 論

(1)對于薩南二類油層,清水配制污水稀釋調(diào)剖體系的成膠性能良好,能夠保證調(diào)剖體系在地層中的成膠性能。

(2)適合薩南二類油層深度調(diào)剖體系為 1 200 mg/L聚合物 +40 mg/L交聯(lián)劑。

(3)深度調(diào)剖優(yōu)選體系封堵性能和耐沖刷性能較好,最終堵塞率達(dá) 95.68%。

(4)聚驅(qū)前調(diào)剖對驅(qū)油起一定積極作用。調(diào)剖劑最佳注入方式是前置調(diào)剖,其段塞大小為0.05 PV。

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編輯 周丹妮

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TE357.46

A

1006-6535(2010)04-0088-03

20091116;改回日期:20100420

黑龍江省普通高等學(xué)校青年學(xué)術(shù)骨干支持計(jì)劃項(xiàng)目“三元復(fù)合驅(qū)油水前緣運(yùn)移規(guī)律研究”(1152G002)

李宜強(qiáng) (1972-),男,教授,1993年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油藏工程專業(yè),2006年博士畢業(yè)于中科院滲流流體力學(xué)研究所流體力學(xué)專業(yè),現(xiàn)從事提高采收率、低滲透油層滲流機(jī)理及油層改造方面的科研工作。