沙川 曲金明 郎成山 姚帥旗

摘 ?????要：遼河油田齊40塊蒸汽驅(qū)目前已經(jīng)進(jìn)入蒸汽驅(qū)后期，縱向動(dòng)用程度不均，層間矛盾突出，蒸汽單方向突破日趨嚴(yán)重。針對(duì)上述問(wèn)題，進(jìn)行了蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系及其應(yīng)用研究。研制了蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系，其配方為：擬樹脂濃度15%～20%+交聯(lián)劑濃度8%～10%+無(wú)機(jī)物濃度15%～20%，以高溫調(diào)剖劑工作液黏度70～100 mPa·s來(lái)控制體系的加水量。經(jīng)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，分析了調(diào)剖體系作用機(jī)理，提出了適用于遼河油田齊40塊的現(xiàn)場(chǎng)施工參數(shù)。應(yīng)用研制的蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系在遼河油田齊40塊現(xiàn)場(chǎng)施工7井次，成功率100%。僅1年時(shí)間就累計(jì)增油9 593 t，收到了較好的增油降水效果。

關(guān) ?鍵 ?詞：遼河油田;齊40塊;蒸汽驅(qū);高溫調(diào)剖;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TE345 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ?????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）06-1190-04

Abstract： The development of Qi 40 block in Liaohe oilfield has entered the late stage of steam flooding， the degree of longitudinal utilization is uneven， the contradiction between layers is prominent， and the single-direction breakthrough of steam is becoming more and more serious. In view of the above problems， research and application of steam flooding high temperature profile control system were carried out， and a steam flooding high-temperature profile control system was developed. The formula is as follows： resin concentration 15%～20%+crosslinker concentration 8%～10%+inorganic concentration 15%～20%， the amount of added water need be to controlled to make high temperature profile control agent working fluid viscosity 70～100 mPa·s. Through the combination of indoor and on-site experiments， the mechanism of the profile control system was analyzed， and the on-site construction parameters for Qi 40 block of Liaohe oilfield were proposed. The steam flooding high-temperature profile control system was used in 7 wells in Qi 40 block of Liaohe oilfield with the success rate of 100%. In just one year， the cumulative oil increase was 9 593 t.

Key words： Liaohe oilfield; Qi 40 block; Steam flood; High temperature profile control; Application

齊40塊于2006年12月開始蒸汽驅(qū)工業(yè)化實(shí)施階段，歷經(jīng)10余年開發(fā)，目前已經(jīng)進(jìn)入蒸汽驅(qū)后期，存在一些亟待解決的問(wèn)題[1-6]：

（1）縱向動(dòng)用程度不均，層間矛盾突出。汽驅(qū)65井組縱向動(dòng)用為67.4%，74井組為61.7%。

（2）平面驅(qū)替動(dòng)用不均，蒸汽單方向突破嚴(yán)重。蒸汽驅(qū)方向在平面上受兩個(gè)因素控制：地層傾角與沉積微相，其動(dòng)用程度的差異較大，蓮Ⅰ、蓮Ⅱ?qū)酉灯矫鎰?dòng)用程度分別為53.6%、57.8%。

（3）籠統(tǒng)注汽井層間矛盾日益加劇，導(dǎo)致吸汽剖面嚴(yán)重不均，分層注汽工藝投撈成功率低，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)配。

為改善齊40塊蒸汽驅(qū)驅(qū)替效果和吸汽剖面，提高油層縱向動(dòng)用程度，解決機(jī)械方式[7-9]及常規(guī)高溫調(diào)剖技術(shù)[10-12]無(wú)法解決的問(wèn)題，本文開展了齊40塊蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系研制與相關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究。

1 ?調(diào)剖體系室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

1.1 ?實(shí)驗(yàn)儀器

自制高溫砂浴實(shí)驗(yàn)儀、鋼質(zhì)高溫高壓試管，石英槽;接樣器;壓力傳感器;電子自動(dòng)天平，測(cè)量誤差±0.10 g;精密酸度計(jì);RV2旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，測(cè)量誤差±0.10 Pa·s;和蒸汽驅(qū)高溫調(diào)堵物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

1.2 ?組分濃度對(duì)成膠的影響

根據(jù)前人的研究[13]，將直徑為18.5 mm鋼球放到膠體上，若鋼球不發(fā)生沉降現(xiàn)象則認(rèn)為成膠強(qiáng)度合格。本文的成膠強(qiáng)度測(cè)定也采用這種方法，實(shí)驗(yàn)確定的成膠時(shí)間即為膠體強(qiáng)度能使鋼球不沉的時(shí)間。配方體系中各個(gè)組分濃度對(duì)成膠時(shí)間有直接影響。各組分濃度的變化直接對(duì)調(diào)剖體系的成膠情況產(chǎn)生決定性影響。本文主要針對(duì)樹脂濃度、交聯(lián)劑濃度和無(wú)機(jī)物濃度來(lái)研究配方的成膠情況

1.2.1 ?樹脂濃度對(duì)成膠的影響

樹脂作為高溫調(diào)剖體系的主劑，對(duì)成膠時(shí)間和強(qiáng)度都有影響，尤其是強(qiáng)度方面。本文通過(guò)物理模擬，控制變量來(lái)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)確定了一項(xiàng)可用的配方參數(shù)。

本組實(shí)驗(yàn)控制的溫度為60 ℃，變量為樹脂濃度，分別取樹脂濃度為5%，10%，12%，15%，20%，25%設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)上述方法確定成膠的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示（見(jiàn)圖1），樹脂濃度低于10%時(shí)，無(wú)法成膠，當(dāng)樹脂濃度高于10%時(shí)，成膠時(shí)間隨樹脂的濃度增高而減少，濃度超過(guò)20%后，成膠時(shí)間減少速度變緩。綜合考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)濟(jì)成本等因素，進(jìn)而選定適用的配方參數(shù)：樹脂濃度15%～20%，這時(shí)體系能在50～120 ℃條件下成膠，成膠時(shí)間在8～72 h之間可調(diào)。

1.2.2 ?交聯(lián)劑濃度對(duì)成膠的影響

本組實(shí)驗(yàn)變量交聯(lián)劑濃度，依照實(shí)際需求，分別取交聯(lián)劑濃度為2%，4%，6%，8%，10%，12%設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，成膠時(shí)間隨著交聯(lián)劑濃度的升高而降低，交聯(lián)劑濃度大于10%后，成膠時(shí)間的降低速率放緩。綜合考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果和成本因素，濃度的選擇范圍是8%～10%。

1.2.3 ?無(wú)機(jī)物對(duì)成膠的影響

本組實(shí)驗(yàn)變量是無(wú)機(jī)物濃度，分別以無(wú)機(jī)物濃度為5%、10%、12%、15%、20%、25%設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下圖所示（見(jiàn)圖3），在無(wú)機(jī)物濃度低于20%時(shí)成膠時(shí)間穩(wěn)定在12 h，隨著無(wú)機(jī)物濃度進(jìn)一步提高，在超過(guò)20%之后，成膠時(shí)間明顯降低。綜合考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)濟(jì)成本等因素，進(jìn)而確定無(wú)機(jī)物濃度可選范圍為15%～20%。

1.3 ?考察高溫調(diào)剖體系的性能

（1）體系的固相含量按實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定的范圍來(lái)取，取樹脂濃度、交聯(lián)劑濃度、無(wú)機(jī)物濃度分別為15%～20%、8%～10%、15%`20%范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上控制適量的水，使配置好的高溫調(diào)剖體系工作液黏度為70～100 mPa·s。

（2）使用本文研制的高溫調(diào)剖體系在330 ℃下作高溫老化試驗(yàn)，記錄該體系在實(shí)驗(yàn)條件下的失重率和收縮率，結(jié)果如下圖所示（見(jiàn)圖4），在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行360 h后，該配方的失重率低于10%，收縮率低于5%，可以看出，在溫度為330 ℃時(shí)，高溫老化15 d后成膠骨架不破壞，該配方耐高溫性能表現(xiàn)良好。

（3）巖心封堵試驗(yàn)。選取試驗(yàn)巖心為長(zhǎng)45 cm、直徑3.7 cm的填砂巖心。試驗(yàn)過(guò)程：向巖心模型中注入高溫（350 ℃）蒸汽，并測(cè)定封堵前后的滲透率，計(jì)算封堵率。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，封堵前巖心封堵率為98.5%，封堵后的巖心經(jīng)7 d的蒸汽沖刷后，封堵率仍為94%以上，該配方體系封堵性能與耐沖刷性能表現(xiàn)良好。

2 ?調(diào)剖體系現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

應(yīng)用本文研制的蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系在齊40塊注汽井現(xiàn)場(chǎng)施工7井次，成功率 100%。一年時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)累計(jì)增油9 593 t，并且，實(shí)驗(yàn)井仍處在實(shí)驗(yàn)有效期內(nèi)，實(shí)驗(yàn)收到了較好的增油降水效果。

2.1 ?操作方法

在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們優(yōu)化了施工參數(shù)：對(duì)于汽竄初期和汽竄嚴(yán)重的注汽井，分別采用8～10 m和12～15 m的處理半徑;對(duì)于程度較小的不均勻吸氣剖面（如圖5左）和較嚴(yán)重的不均勻吸氣剖面（如圖5右），分別采用劑量為400～500 m3和500～800 m3的高溫調(diào)剖。

采取低壓低排量注入方式，注入壓力控制在10 MPa以內(nèi)，最低2～3 MPa;注入排量控制在5 m3/h以內(nèi)，保證調(diào)剖劑能夠有效地進(jìn)入高滲層。施工中根據(jù)注入壓力情況適當(dāng)調(diào)整配方濃度，保證封堵效果。在井口安裝單流閥，防止蒸汽倒流及大顆粒進(jìn)入井中堵塞井下配汽閥，確保調(diào)剖劑有效進(jìn)入井下預(yù)定位置，提高調(diào)剖效果。

2.2 ?典型井情況

齊40-17-030是實(shí)驗(yàn)井之一。在齊40-17-030采用分層注汽的方式之后，生產(chǎn)井產(chǎn)油量逐漸下降，含水率逐漸上升，于2014年9月采取高溫調(diào)剖措施實(shí)驗(yàn)之后，井組日增油24.4 t，生產(chǎn)井含水率下降超過(guò)10%，取得了明顯改善。齊40-17-030在使用本措施高溫調(diào)剖后至2015年9月生產(chǎn)情況見(jiàn)圖6。

2.3 ?機(jī)理分析

蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明具有良好的高溫調(diào)剖和封堵作用，分析其作用機(jī)理是，由于稠油、蒸汽及熱水的黏度差異大，所以，低黏度的調(diào)剖體系溶液進(jìn)入汽竄通道的阻力比進(jìn)入油層的阻力小，故調(diào)剖體系溶液會(huì)優(yōu)先進(jìn)入汽竄通道。進(jìn)入汽竄通道的調(diào)剖體系溶液在地層溫度下形成凝膠。由于汽竄通道經(jīng)熱蒸汽長(zhǎng)期沖刷，通道表面砂巖裸露形成了帶負(fù)電的羥基表面，這種羥基表面可與調(diào)剖體系溶液形成的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠形成氫鍵，從而使調(diào)剖體系溶液形成的凝膠牢固地結(jié)合在砂巖表面，減小或堵住汽竄通道。在非汽竄通道，由于不存在這種羥基表面，調(diào)剖體系形成的膠體即使存在也不牢固，所以，調(diào)剖體系對(duì)油層的作用相對(duì)要差一些。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

（1） 本文通過(guò)室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)，針對(duì)組分濃度（包括樹脂濃度、交聯(lián)劑濃度、無(wú)機(jī)物濃度）對(duì)成膠的影響，確定了其對(duì)應(yīng)的適用濃度范圍，進(jìn)而研制了蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系，并進(jìn)一步確定該高溫調(diào)剖體系的性能。其配方為：擬樹脂類共聚物、交聯(lián)劑和無(wú)機(jī)物的濃度分別為15%～20%、8%～10%和15%～20%，加水量是由高溫調(diào)剖劑70～100 mPa·s的工作液黏度控制。該配方在耐高溫性、封堵性以及耐沖刷性能方面表現(xiàn)良好。

（2） 適用于遼河油田齊40塊的現(xiàn)場(chǎng)施工參數(shù)為：對(duì)于汽竄初期和汽竄嚴(yán)重的注汽井，分別采用8～10 m和12～15 m的處理半徑。對(duì)于程度較小的不均勻吸氣剖面和較嚴(yán)重的不均勻吸氣剖面，分別采用劑量為400～500 m3和500～800 m3的高溫調(diào)剖。采取低壓低排量注入方式，注入壓力控制在10 MPa以內(nèi)，最低2～3 MPa;注入排量控制在5 m3/h以內(nèi)。施工中根據(jù)注入壓力情況適當(dāng)調(diào)整配方濃度，以便保證封堵效果。在井口安裝單流閥，防止蒸汽倒流及大顆粒進(jìn)入井中堵塞井下配汽閥，確保調(diào)剖劑有效進(jìn)入井下預(yù)定層位。

（3）蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系作用機(jī)理是，低黏度的調(diào)剖體系溶液進(jìn)入汽竄通道的阻力比進(jìn)入油層的阻力小，故調(diào)剖體系溶液優(yōu)先進(jìn)入汽竄通道。進(jìn)入汽竄通道的調(diào)剖體系溶液在地層溫度下形成凝膠。由于汽竄通道表面砂巖裸露形成了帶負(fù)電的羥基表面，這種羥基表面可與調(diào)剖體系溶液形成的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠形成氫鍵，從而使調(diào)剖體系溶液形成的凝膠牢固地結(jié)合在砂巖表面，減小或堵住汽竄通道。

（4）應(yīng)用研制的蒸汽驅(qū)高溫調(diào)剖體系在遼河油田齊40塊現(xiàn)場(chǎng)施工7井次，成功率 100%。一年時(shí)間累計(jì)增油9593t。收到了較好的增油降水效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 付崇清.歡喜嶺油田齊40塊蒸汽驅(qū)開發(fā)實(shí)踐與認(rèn)識(shí)[J].石油地質(zhì)與工程，2007，21（2）：39-42.

[2] 王中元.齊40塊蒸汽驅(qū)蒸汽波及規(guī)律研究[J].特種油氣藏，2007，14（4）：65-67.

[3] 董龍.齊40塊蒸汽驅(qū)油藏高溫調(diào)驅(qū)及調(diào)剖體系研究與應(yīng)用[D].東北石油大學(xué)，2016.

[4] 張小波.遼河油區(qū)稠油采油工藝技術(shù)發(fā)展方向[J].特種油氣藏，2005，12（5）：9-13.

[5] 蔣生健.齊40塊中深層稠油蒸汽驅(qū)技術(shù)研究及其應(yīng)用[D].東北石油大學(xué)，2008.

[6]游曉偉.蒸汽吞吐泡沫調(diào)剖體系室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究[J].當(dāng)代化工，2018，47（05）：950-952+957.

[7] 劉喜林，范英才，劉永建.蒸汽驅(qū)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法和優(yōu)化技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2012，8：77-124.

[8] Hong，K.C. Optimum well location ?for steamflooding steeply dipping reservoir[R].SPE21771，1991.

[9] 張弦，劉永建，車洪昌，等.遼河中深層稠油蒸汽驅(qū)油藏工程優(yōu)化研究[J].復(fù)雜油氣藏，2010，3（2）：57-60.

[10]劉尚奇，包連純，馬德勝.遼河油田超稠油油藏開采方式研究[J].石油勘探與開發(fā)，1999，26（4）：80-81.

[11]姜艷艷，楊軍，陳迪芳.蒸汽驅(qū)改變井參數(shù)的重力驅(qū)油技術(shù)研究與應(yīng)用---以遼河油田齊40塊高傾角區(qū)為例[J].石油與天然氣地質(zhì)，2012，33（6）：938-943.

[12]Li P， Chalaturnyk R.，Yue Q etal. A simplified methodology on selection，operation，and optimum design of steam drive reservoirs[J].Journal of Canadian petroleum Technology，2005，44（2）：115-120.

[13]姚遠(yuǎn)勤，曹維庚，楊良賢，等著.稠油熱采技術(shù)論文集[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993，5：153-160.