聚合物凝膠調(diào)剖體系的段塞組合優(yōu)化及礦場應用

譚良柏 （長江大學石油工程學院，湖北 武漢430100）

羅 躍，楊 歡，任朝華 （長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州434023）

張謦文，孔玉明

凝膠堵水調(diào)剖技術一直是油田改善注水開發(fā)效果、實現(xiàn)油藏穩(wěn)產(chǎn)的有效手段[1]。常規(guī)調(diào)剖堵水，只能改善井眼附近的吸水剖面和產(chǎn)液剖面。在層間竄流嚴重的油藏，調(diào)剖后，后續(xù)注入液繞過封堵區(qū)，又竄到高滲透層進入生產(chǎn)井，其增產(chǎn)有效期短，效果差。大量室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗表明，如果要解決竄流和繞流的問題以進一步提高采收率，必須進行深部調(diào)驅(qū)[2]。但隨著油田水驅(qū)問題日趨復雜化，單一的深部調(diào)驅(qū)技術的應用逐漸受到限制且效果也不理想；通過技術組合可以克服單一技術的不足，發(fā)揮組合技術的協(xié)同效應，取得較好的調(diào)驅(qū)效果[3]。

1 試驗藥品及儀器、裝置

1.1 試驗藥品

抗鹽型聚合物 （自主研制HJ－1）、表面活性劑 （自主研制SO－2）、交聯(lián)劑 （自主研制JL－2）。抗鹽型聚合物 HJ－1是由梳形聚合物水解而成，分子量約2000萬，水解度約22.9%。表面活性劑SO－2是兩性表面活性劑。交聯(lián)劑JL－2是用鉻鹽在一定條件下合成的有機鉻交聯(lián)劑。

1.2 試驗儀器

電子天平、DV－Ⅲ ULTRA型旋轉(zhuǎn)黏度計、填砂管、JPU－V精密平流泵。

1.3 試驗裝置

試驗流程如圖1所示。

圖1 填砂管模型驅(qū)替裝置組成示意圖

2 調(diào)剖劑的確定

為了滿足遠井、近井地帶調(diào)剖的要求，設計了3個聚合物凝膠段塞，即強凝膠段塞、中強凝膠段塞和弱凝膠段塞，段塞強度及作用見表1（為了便于敘述，定義溶質(zhì)質(zhì)量與溶劑體積之比為溶解質(zhì)量濃度）。經(jīng)過室內(nèi)篩選，最終確定聚合物和交聯(lián)劑的加量，見表1。

表1 不同調(diào)剖劑的強度及作用

從表1可以看出HJ－1溶解質(zhì)量濃度為2g/L的聚合物凝膠的黏度高，為強凝膠，封堵性最高，可以先注入，用來改善油層的吸水剖面，用來封堵大裂縫和大孔道出水通道，達到近井調(diào)驅(qū)的目的，使注入水發(fā)生液流轉(zhuǎn)向，解決深部地層水竄流問題；溶解質(zhì)量濃度為1.5g/L和0.8g/L的聚合物凝膠黏度相對較低，強度適中，為中強凝膠和弱凝膠，可以進行流度控制，通過油層后具有較高的殘余阻力系數(shù)以及黏彈效應，主要發(fā)揮深部調(diào)驅(qū)的作用，提高后續(xù)水驅(qū)的波及系數(shù)，有效驅(qū)替中小孔道中的原油，從而提高采收率。

3 段塞組合優(yōu)化

該試驗主要采用填砂管進行模擬驅(qū)油試驗，對聚合物段塞進行了研究，最終確定聚合物段塞比例。試驗分5組，用60～100目的石英砂分別充填5只長30mm，直徑25mm的填砂管[4]，填砂管的物性參數(shù)見表2。然后在一定的壓力下壓實，將試驗儀器按圖1所示方式連接。分別用模擬地層水飽和，再飽和油，然后水驅(qū)直到出口端含水達98%停止。聚合物凝膠共注入1PV，表面活性劑溶液段塞注入0.3PV。各組段塞組合見表3，其中第5組是在第4組注入順序的基礎上，再注入0.1PV的強凝膠進行封口[5]，候凝24h后，進行水驅(qū)。結果見表3及圖2。

表2 驅(qū)油試驗用填砂管物性參數(shù)

表3 不同聚合物段塞組合的封堵率

由表2知，聚合物凝膠的注入，水相滲透率隨之降低，封堵率均在93%以上，說明聚合物能夠起到很好的調(diào)整剖面的作用；按先強后弱的順序注入調(diào)剖劑時，先注入強凝膠以封堵大裂縫和大孔道，使注入水發(fā)生液流轉(zhuǎn)向，使后續(xù)注入的中強凝膠和弱凝膠進入中低滲透層的深部，提高后續(xù)水驅(qū)的波及系數(shù)，聚合物驅(qū)的采收率比水驅(qū)采收率均有提高。表面活性劑的注入使最終采收率進一步提高。由圖2知，采收率提高幅度分別為16.24%、14.92%、13.94%、17.08%，第4組采收率提高的幅度最大。第1組和第2組是注入強凝膠后緊接著注入表面活性劑，而第2組和第3組注入表面活性劑的時機稍晚，活性劑注入時機的不同，呈現(xiàn)出的采收率也不同；這是因為表面活性劑的注入降低了表面張力，改善了巖石潤濕性，這就使得后續(xù)注入的凝膠的洗油效率不同，第1組和第4組的采收率高于第2組和第3組。第1組和第4組的采收率不同，是因為第1組的表面活性劑是一次性注完，而第4組是分2次注完，這樣使得它對后續(xù)水驅(qū)產(chǎn)生的影響較大，所以第4組的采收率比第1組高。

由圖2和表2可知，第5組封口后再水驅(qū)的的采收率提高最高為17.33%，后續(xù)水驅(qū)的驅(qū)油效率最高為2.066%；同時封堵率達到了97.97%。因此，筆者提出的強凝膠＋表面活性劑＋中強凝膠＋弱凝膠＋表面活性劑＋強凝膠封口調(diào)驅(qū)體系，能達到油藏穩(wěn)產(chǎn)控水、深部調(diào)剖的目的。

圖2 聚合物段塞注入量與采收率的關系圖

4 現(xiàn)場施工應用

2010～2011年在紅山嘴油田紅18井區(qū)克下組 （Tk）0020井組實施深部調(diào)驅(qū)技術，實施后井組增產(chǎn)效果明顯 （表4）。共注入調(diào)剖劑6207m3，注入體積0.2PV，調(diào)驅(qū)劑單井日注量45～60m3，注入速度30～60m3/d。統(tǒng)計實施的深部調(diào)驅(qū)井，調(diào)驅(qū)井組的日產(chǎn)油由39.2t上升到58.9t，到含水由72.5%降至67.3%，截止到2011年底，已累計增油1965.4t。

表4 0020井組調(diào)驅(qū)注水井對應油井增油表

5 結 論

1）由HJ－1制備的強凝膠、中強凝膠和弱凝膠適合深部調(diào)剖。

2）聚合物和表面活性劑的注入段塞為0.4PV強凝膠＋0.2PV表面活性劑＋0.3PV中強凝膠＋0.3PV的弱凝膠＋0.1PV表面活性劑＋0.1PV的強凝膠封口時，采收率提高的效果最顯著。

3）該深部調(diào)驅(qū)方案實施的效果良好，證實了其提高原油采收率是可行的，具有推廣應用價值。

[1]韓大匡 .深度開發(fā)高含水油田提高采收率問題的探討 [J].石油勘探與開發(fā)，1995，22（5）：47～55.

[2]賀亞維，王小罡 .雙河油田深部調(diào)驅(qū)技術研究與應用 [J].延安大學學報，2010，29（4）：80～89.

[3]顧錫奎，杜芳艷，王小泉 .化學驅(qū)深部調(diào)驅(qū)技術現(xiàn)狀與進展 [J].石油化工應用，2009，28（3）：4～6.

[4]熊生春，王業(yè)飛，何英，等 .孤島油田聚合物驅(qū)后提高采收率實驗研究 [J].斷塊油氣田，2005，12（3）：38～40.

[5]劉偉，鄭健，唐建信 .深部調(diào)驅(qū)技術在洲城復雜斷塊油藏研究中的應用 [J].成都理工大學學報，2009，36（1）：40～44.