聚硅納米增注技術(shù)在江陵凹陷高鹽敏感性油藏中的運(yùn)用

胡雪濱 （中石化江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，湖北武漢430223）

李釋然 （西安石油大學(xué)油氣資源學(xué)院，陜西西安710065）

吳 華 （中石化江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，湖北武漢430223）

聚硅納米增注技術(shù)在江陵凹陷高鹽敏感性油藏中的運(yùn)用

胡雪濱 （中石化江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，湖北武漢430223）

李釋然 （西安石油大學(xué)油氣資源學(xué)院，陜西西安710065）

吳 華 （中石化江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，湖北武漢430223）

江陵凹陷新溝嘴組油藏具有高鹽敏感性的特征，其中部分低滲透和特低滲透儲(chǔ)層存在注水壓力高，地層壓力保持水平低，影響水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果等諸多問(wèn)題。聚硅納米增注技術(shù)可以一改以往降壓增注技術(shù)的作用機(jī)理，通過(guò)聚硅納米微粒釘扎在巖石顆粒表面，驅(qū)走吸附水而增大孔隙喉道等作用，而使水相滲透率增大。針對(duì)江陵凹陷高鹽敏感性油藏的特征，提出了采取聚硅納米材料進(jìn)行增注的措施原則，并以陵76斜7－1井為例，進(jìn)行了聚硅納米增注的施工設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明聚硅納米降壓增注技術(shù)對(duì)江陵凹陷高鹽敏感性油藏的深入開(kāi)發(fā)、有效注水、改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效率具有重要的指導(dǎo)作用。

新溝嘴組；降壓增注；聚硅納米材料；吸水指數(shù)；注水壓力

江陵凹陷是白堊系－第三系斷坳型沉積凹陷，沉積了近萬(wàn)米河流－湖泊相的陸相碎屑巖地層，其中已發(fā)現(xiàn)沙市、花園、荊西、萬(wàn)城、八嶺山和松滋等6個(gè)油田，除松滋油田主力油層為漁陽(yáng)組和紅花套組外，其余5個(gè)油田均開(kāi)發(fā)生產(chǎn)新溝嘴組下段儲(chǔ)層。目前花園、沙市油田已進(jìn)入高含水期，而荊西油田正處于中含水期；其地層壓力的保持水平較低，沙市油田僅為0．34、花園油田為0．41，荊西油田相對(duì)維持較好也只有0．64，注水壓力差異非常大。新溝嘴組下段儲(chǔ)層巖性以長(zhǎng)石砂巖為主，碎屑成分主要為石英、長(zhǎng)石和巖屑。砂巖儲(chǔ)層巖石為粉－細(xì)砂巖，膠結(jié)物以泥質(zhì)、灰質(zhì)為主，膠結(jié)類型為孔隙式，粘土礦物成分為伊利石、綠泥石和伊／蒙混層組合為主。江陵凹陷新溝嘴組下段的儲(chǔ)層類型為孔隙型，除沙市和花園油田外，其余油田儲(chǔ)層均以次生粒間溶孔為主，排驅(qū)壓力高，平均孔喉半徑小，屬于低孔低滲細(xì)喉型儲(chǔ)層；儲(chǔ)層潤(rùn)濕性為親水－弱親水；且存在不同程度的各種敏感性。該地層水礦化度高達(dá)17．3× 104mg／L，二價(jià)陽(yáng)離子濃度為6100mg／L，氯離子含量達(dá)到10．5×104mg／L，水型為CaCl2型。江陵凹陷新溝嘴組下段這種高鹽敏感性的特點(diǎn)導(dǎo)致了這套儲(chǔ)層不僅注水壓力高而難以注水，而且限制了很多化學(xué)降壓增注方法的使用。憎水聚硅納米材料是以SiO2晶核為核心，經(jīng)過(guò)化學(xué)改性和原位表面修飾法而合成的核外載活性劑的結(jié)構(gòu)體，它不僅比表面積大、表面能高、表面原子所占比例大，而且還具有很高的表面活性。因此這種具有很強(qiáng)憎水親油性（憎水率在99%以上）的聚硅納米材料能夠有效改善流體和巖石表面的動(dòng)力學(xué)作用，進(jìn)而從微觀層次上解決注入壓力高和注水困難的問(wèn)題。

1 采用聚硅納米材料增注的工藝措施原則

引起注水井高壓欠注的原因是多方面的，主要可以歸納為：一是油層連通條件差，引起注水井不吸水或吸水性差；二是注大于采形成異常高壓層，造成儲(chǔ)層不吸水或吸水性差；三是油層受到污染和傷害引起注水井層吸水變差。根據(jù)不同的高壓欠注原因應(yīng)該優(yōu)選不同的措施對(duì)策，對(duì)于前兩種類型主要應(yīng)從井網(wǎng)、層系調(diào)整上下功夫，部分油層連通關(guān)系差的注水井也可以論證酸壓或水力壓裂的可行性；對(duì)于后一種類型，則可以通過(guò)酸化、聚硅納米材料增注等工藝措施進(jìn)行。聚硅納米材料增注工藝措施應(yīng)遵循以下選井原則，以提高措施的成功率。①措施井必須井身結(jié)構(gòu)完好，無(wú)套損、管外竄等現(xiàn)象；②低滲透砂巖儲(chǔ)層，空氣滲透率為（2～50）×10－3μm2；③中低溫儲(chǔ)層，地層溫度在60～90℃；④油水井靜動(dòng)態(tài)連通，注采對(duì)應(yīng)關(guān)系好，選擇對(duì)應(yīng)采油井受效的注水井；⑤注水井初期注水壓力正常，可以進(jìn)行正常注水，隨著注水時(shí)間持續(xù)延長(zhǎng)，注水壓力逐漸升高，注水量和吸水指數(shù)逐步下降；⑥選擇注水時(shí)間較長(zhǎng)的注水井，對(duì)注水時(shí)間短的注水井要進(jìn)行預(yù)處理，確保近井地層被處理干凈；⑦優(yōu)先選擇注清水的注水井；對(duì)注入污水的井，要求懸浮物等水質(zhì)堵塞性指標(biāo)必須達(dá)標(biāo)，注入水pH值不低于4．0左右。

2 實(shí)例應(yīng)用

陵76斜7－1井是江漢油田第一口采用聚硅納米材料增注新技術(shù)的試驗(yàn)井，采用了上海大學(xué)納米中心提供的聚硅納米增注基液（shu－NP2－10JH）［1，2］進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。該井于2000年3月16日射開(kāi)新溝嘴組下段1油組的6、7號(hào)層投產(chǎn)（砂層厚度14．8m），泵徑44mm，泵深1661．28m。2001年3月13日轉(zhuǎn)注，初期注入壓力22MPa，日注量40m3左右；之后油壓保持在18MPa，但日注量?jī)H為15m3左右。2002年6月4日進(jìn)行第1次酸化，措施后注入壓力為18～19MPa時(shí)，日注量為18～20m3左右，有效期1個(gè)月，效果不明顯；最后壓力在18MPa時(shí)，日注量降到僅8m3；2004年11月2日進(jìn)行第2次酸化，措施后壓力為20MPa時(shí)，日注量仍為18m3左右，有效期2個(gè)月。為了提高增注效果，采用聚硅納米增注新技術(shù)對(duì)陵76斜7－1井進(jìn)行施工。

2．1 設(shè)計(jì)原則

采用酸化預(yù)處理，處理半徑為2～3m；聚硅納米懸浮液濃度為1～1．5g／L。

2．2 納米液配制

現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備40m3儲(chǔ)液罐一具，備足清水29m3，并溶入50kg的NH4Cl，然后將700型車連接好噴射泵及管線，把聚硅納米基液打入儲(chǔ)液罐中，最后打循環(huán)，使溶液盡量均勻。值得注意的是，聚硅納米增注液需當(dāng)天施工時(shí)配制。

2．3 施工步驟

1）試壓：按正擠流程接好地面管線，試壓50MPa，不刺、不漏為合格。

2）替酸：正替前置酸5m3。

3）坐封：關(guān)閉套管閘門，投球等待30min，待球入座后，打開(kāi)套管閘門，正打壓5、10、15、20、25MPa并各穩(wěn)壓3min，坐封封隔器。再繼續(xù)提高壓力，剪斷坐封球座銷釘。

4）正擠前置酸5m3，正擠主體酸20m3，正擠隔離液15m3，排量控制在400～500L／min。

5）正擠聚硅納米增注液32m3，排量400～500L／min。

6）頂擠隔離液5m3。

7）關(guān)井48h后，恢復(fù)正常注水流程；恢復(fù)正常注水后，記錄注水壓力等參數(shù)。

2．4 效果分析

2011年8月2日進(jìn)行了聚硅納米增注方案施工。首先起出原井管柱，用活性水沖砂、洗井；隨后按照施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，并關(guān)井2d。8月5、6日修泵、倒地面管線后開(kāi)注，注水壓力8MPa，日注量為41m3，見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn)，通過(guò)擠注聚硅納米段塞，取得了明顯的降壓效果，在日注水量保持平穩(wěn)的情況下，注水壓力明顯下降而吸水指數(shù)顯著升高。截至2011年12月31日，日注量為40～42m3，注水壓力為16～18MPa；吸水指數(shù)由1．82m3／d·MPa上升到2．49m3／d·MPa，壓力較施工前下降了28%，到2012月2月有效期已經(jīng)超過(guò)5個(gè)月，后續(xù)效果仍在持續(xù)。

3 結(jié)論

圖1 陵76斜7－1井聚硅納米增注前后注水曲線

1）改性和裝飾后的聚硅納米材料具有極強(qiáng)的憎水性，注入地層后便吸附于巖石表面，改變巖石表面的性質(zhì)，將親水的巖石表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油表面，并可將巖石孔隙表面的水膜趕走。這不僅降低了水的流動(dòng)阻力，而且能防止粘土發(fā)生水化膨脹，具有防膨的作用，有效降低了注水壓力。

2）聚硅納米增注材料的選用具有很強(qiáng)的針對(duì)性，對(duì)于不同巖石礦物組成的儲(chǔ)層、不同儲(chǔ)層物性的地層、不同孔隙結(jié)構(gòu)以及不同的地層流體與地層條件，均要通過(guò)室內(nèi)動(dòng)、靜態(tài)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，以選擇最佳的聚硅納米增注體系，確保礦場(chǎng)試驗(yàn)的有效性和長(zhǎng)效性。

3）陵76斜7－1井通過(guò)聚硅納米材料增注后取得了明顯的降壓效果，但是其有效周期與注入水水質(zhì)有密切的關(guān)系，壓力的回升規(guī)律與地層流體的滲流擴(kuò)散規(guī)律呈負(fù)相關(guān)，對(duì)于江陵凹陷這類高鹽敏感性儲(chǔ)層的聚硅納米材料增注規(guī)律的總結(jié)尚需繼續(xù)擴(kuò)大試驗(yàn)和跟蹤研究來(lái)完成。

［1］狄勤豐，顧春元，施利毅，等．疏水性納米SiO2增注劑的降壓作用機(jī)理［J］．鉆采工藝，2007，30（4）：91～92．

［2］顧春元，狄勤豐，施利毅，等．納米粒子構(gòu)建表面的超疏水性能實(shí)驗(yàn)研究［J］．物理學(xué)報(bào)，2008，57（5）：3071～3076．

［編輯］ 蕭 雨

TE357．6

A

1000－9752（2012）07－0129－03

2012－01－20

胡雪濱（1963－），女，1987年江漢石油學(xué)院畢業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事提高原油采收率、油田注水水質(zhì)、油層保護(hù)和原油流變特性等實(shí)驗(yàn)研究工作。