新疆油田六中東區(qū)礫巖油藏深部調(diào)驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)

江厚順，葉 翠，才 程

(1.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 荊州 434023;2.中油采油采氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

新疆油田六中東區(qū)礫巖油藏深部調(diào)驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)

江厚順1，葉 翠1，才 程2

(1.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 荊州 434023;2.中油采油采氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

新疆油田六中東區(qū)礫巖油藏非均質(zhì)性極強(qiáng)，部分層系存在明顯水流優(yōu)勢(shì)通道，嚴(yán)重影響注水開發(fā)效果。運(yùn)用油藏?cái)?shù)值模擬方法，利用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)識(shí)別了水流優(yōu)勢(shì)通道，結(jié)合剩余油分布研究，優(yōu)選了18注28采層系開展深部調(diào)驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了高強(qiáng)度緩膨顆粒、常規(guī)體膨顆粒、凝膠等段塞式組合，優(yōu)化了配方，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用增油效果明顯，達(dá)到了調(diào)驅(qū)目的，對(duì)同類油藏的開發(fā)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

深部調(diào)驅(qū);方案優(yōu)化;先導(dǎo)試驗(yàn);礫巖油藏

引言

新疆油田六中東區(qū)克下組油藏為克－烏斷裂與白堿灘北斷裂所夾持形成的三角形斷塊，主要以沖積扇扇中內(nèi)帶片流沉積為主。六中東區(qū)克下組油藏經(jīng)歷了試采試注、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、遞減和二次開發(fā)加密調(diào)整4個(gè)階段。截至2009年5月，共有注水井77口，采油井95口，區(qū)塊日產(chǎn)油為273.6 t/d，平均單井日產(chǎn)油為3.6 t/d，年產(chǎn)油為7.2×104t/a，綜合含水為64.1%，采出程度為20.2%。

六中東區(qū)克下組油藏屬?zèng)_積－洪積和礫質(zhì)辮狀河流相沉積，其快速堆積的特點(diǎn)，決定了礫巖油藏在平面、剖面，宏觀、微觀上都具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。礫巖油藏油層厚度大，內(nèi)部夾層發(fā)育但平面連續(xù)性差，層內(nèi)非均質(zhì)性難以定量描述。目前開發(fā)過(guò)程中表現(xiàn)出油井含水偏高，含水上升速度快、注采對(duì)應(yīng)敏感性強(qiáng)、注采嚴(yán)重不匹配和油層底部水淹比例高的矛盾。為此，迫切需要開展深部調(diào)驅(qū)技術(shù)研究工作。

1 先導(dǎo)試驗(yàn)調(diào)驅(qū)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)六中東區(qū)水驅(qū)開發(fā)特點(diǎn)和礫巖油藏有大孔道高滲透帶的地質(zhì)特點(diǎn)，決定采取段塞式注入方式:第1段塞為封堵地層高滲透大孔道的高強(qiáng)度緩膨顆粒，第2段塞為封堵地層深部大孔道的體膨顆粒轉(zhuǎn)向劑，第3、4段塞為弱凝膠主體段塞，第5段塞為強(qiáng)凝膠封口保護(hù)段塞。

1.1 高強(qiáng)度緩膨顆粒

高強(qiáng)度緩膨顆粒［3］體系是1種新型可吸水緩脹彈性材料，通過(guò)聚合及可控交聯(lián)技術(shù)形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物凝膠體。與常見的體膨顆粒產(chǎn)品相比較，性能有很大的改進(jìn)。

(1)吸水體膨速度緩慢(時(shí)間為2～30 d)、體膨后強(qiáng)度高、彈性形變性好、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、耐鹽抗酸堿性能優(yōu)。遇水初期體積膨脹2～3倍，具有一定彈性和變形通過(guò)能力。初始顆粒膨脹倍數(shù)低，體積小，可避免注入過(guò)程中受剪切性能損傷，并易于進(jìn)入地層深部，起到深部調(diào)剖作用。用六中東區(qū)油田清水配制，在相同溫度條件下，緩膨顆粒膨脹速度要明顯慢于常規(guī)體膨顆粒，緩膨顆粒體膨倍數(shù)在10～15倍、緩膨時(shí)間在3～5 d可調(diào)控，完全膨脹時(shí)間在20 d左右(圖2)。圖3是采用模擬礦化鹽水進(jìn)行的緩膨顆粒膨脹倍數(shù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度為28℃。可以看出隨著礦化度增加材料吸水體膨速度變慢、體膨倍數(shù)降低，但低礦化度水對(duì)緩膨顆粒吸水性能影響不大，礦化度超過(guò)10 000 mg/L后有較大的影響。

(2)施工工藝簡(jiǎn)單、無(wú)注入風(fēng)險(xiǎn)，可有效實(shí)現(xiàn)深部放置以及對(duì)深部?jī)?yōu)勢(shì)通道的封堵。

(3)抗壓性能好。對(duì)3個(gè)高強(qiáng)度彈性緩膨材料樣品進(jìn)行了抗壓能力測(cè)試。破裂應(yīng)力分別為0.631、0.812、0.703 MPa，均大于常規(guī)體膨顆粒的破裂壓力(0.55 MPa)。

圖1 實(shí)驗(yàn)區(qū)主力小層水流優(yōu)勢(shì)通道分布

圖2 緩膨顆粒和常規(guī)體膨顆粒膨脹實(shí)驗(yàn)對(duì)比

圖3 不同礦化度水對(duì)緩膨顆粒吸水倍率的影響

1.2 聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系

聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系［4－5］是采用兩性離子聚合物作為主劑，使用交聯(lián)劑將聚合物交聯(lián)生成穩(wěn)定網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)凝膠［6－8］，對(duì)地層中次生孔道產(chǎn)生封堵，從而實(shí)現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向的目的。

1.2.1交聯(lián)劑類型的篩選

常用的交聯(lián)劑有脲醛樹脂、酚醛樹脂、有機(jī)金屬交聯(lián)劑、有機(jī)多胺類化合物和CY有機(jī)交聯(lián)劑［9－10］。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于六中東區(qū)油藏溫度較低，脲醛樹脂、酚醛樹脂、醛類化合物和有機(jī)多胺類化合物在低溫下不能成膠，有機(jī)金屬交聯(lián)劑只在采出水中可以成膠，CY有機(jī)交聯(lián)劑在低溫下可以成膠，因此實(shí)驗(yàn)選用CY有機(jī)交聯(lián)劑作為聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系的交聯(lián)劑。

與常規(guī)交聯(lián)劑相比，CY交聯(lián)劑具有多個(gè)官能團(tuán)，與聚合物反應(yīng)形成多點(diǎn)交聯(lián)，通過(guò)有機(jī)配位鍵形成穩(wěn)定立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠。該體系具有凝膠吸附性好，原料用量少，pH和溫度適應(yīng)范圍寬，凝膠黏度、強(qiáng)度可調(diào)(可制備出強(qiáng)凝膠、弱凝膠、硬性固體)、環(huán)保性好等優(yōu)點(diǎn)。

1.2.2促凝劑類型的篩選

促凝劑在凝膠體系中起到促凝、增黏和穩(wěn)定的作用，合適的促凝劑對(duì)凝膠生成作用明顯。本實(shí)驗(yàn)篩選的促凝劑為有機(jī)酚類化合物和有機(jī)胺類化合物，均適用于中、低溫條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，促凝劑JB－1可與CY交聯(lián)劑形成穩(wěn)定凝膠，因此選用JB－1作為促凝劑。

1.2.3聚合物濃度的確定

兩性離子聚丙烯酰胺濃度與凝膠強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:隨著聚合物濃度的增加，凝膠黏度增大(圖4)。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，采用油田清水配制聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系時(shí)，聚合物濃度為2 000～4 500 mg/L，采用曝氧水配制聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系時(shí)，聚合物濃度為2 500～4 500 mg/L，在此濃度范圍內(nèi)得到的凝膠體系可滿足段塞的使用要求。

圖4 聚合物濃度與凝膠強(qiáng)度關(guān)系

1.2.4交聯(lián)劑濃度的確定

交聯(lián)劑CY916濃度與凝膠強(qiáng)度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)條件為:兩性離子聚合物濃度為3 500 mg/L，促凝劑JB－1濃度為200 mg/L，溫度為28℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用油田清水配制聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系時(shí)，CY916的最佳濃度為1 400～2 200 mg/L(圖5)。

1.2.5促凝劑濃度的確定

圖6顯示，隨著促凝劑濃度的增加，凝膠的黏度逐漸增大，成膠時(shí)間逐漸縮短。采用油田清水配制聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系時(shí)，促凝劑JB－1的濃度為140～200 mg/L，凝膠強(qiáng)度可以滿足段塞設(shè)計(jì)要求。

圖5 交聯(lián)劑CY916濃度與黏度關(guān)系

圖6 促凝劑濃度與凝膠強(qiáng)度的關(guān)系

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

表1 調(diào)驅(qū)試驗(yàn)方案段塞及配制濃度

針對(duì)篩選出的18口注水井，調(diào)驅(qū)分為5個(gè)段塞注入(高強(qiáng)度緩膨顆粒;常規(guī)體膨顆粒;聚合物弱凝膠:1.2×104～1.8×104mPa·s;聚合物弱凝膠:1.0×104～1.6×104mPa·s;聚合物強(qiáng)凝膠:2.0×104～2.5×104mPa·s)，各段塞配置濃度如表1所示，設(shè)計(jì)注入調(diào)驅(qū)劑0.18 PV。2010年1月開始調(diào)驅(qū)施工，共分3個(gè)階段進(jìn)行。截至2011年3月，日產(chǎn)液由調(diào)前的276.2 m3/d上升到328.5 m3/d，日產(chǎn)油由調(diào)前的53.2 t/d上升到78.4 t/d，含水率由調(diào)前的80.7%下降到76.1%，壓力平均升幅為

2.2 MPa，截至2011年7月試驗(yàn)區(qū)共增油16 204 t，提高采收率4.01%。層液流轉(zhuǎn)向前后對(duì)比發(fā)現(xiàn)水流優(yōu)勢(shì)通道封堵效果非常明顯(圖7、8)。中心井采出液氯離子濃度監(jiān)測(cè)曲線顯示氯離子濃度有明顯提高。

圖7 轉(zhuǎn)向前水流優(yōu)勢(shì)通道疊加分布

圖8 轉(zhuǎn)向后水流優(yōu)勢(shì)通道疊加分布

3 結(jié) 論

(1)經(jīng)模擬篩選出的18注28采井組及主力層系具備較好的調(diào)驅(qū)潛力。針對(duì)新疆六中東區(qū)礫巖油藏特點(diǎn)設(shè)計(jì)的高強(qiáng)緩膨顆粒、常規(guī)體膨顆粒、弱凝膠、強(qiáng)凝膠等段塞式組合方式是可行的，取得了較好的增油效果。

(2)經(jīng)對(duì)比先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)中心井調(diào)驅(qū)前后產(chǎn)液剖面，主力產(chǎn)液層由調(diào)前的轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)后的和層，表明層得到有效封堵。

(3)調(diào)驅(qū)后，中心井采出液中氯離子濃度有了較大升幅，說(shuō)明通過(guò)調(diào)驅(qū)，實(shí)現(xiàn)了油藏深部液流轉(zhuǎn)向，擴(kuò)大了波及體積。

(4)高強(qiáng)度緩膨顆粒、常規(guī)體膨顆粒、弱凝膠、強(qiáng)凝膠等段塞式組合方式能有效治理礫巖油藏開發(fā)后期水竄，提高原油采收率，對(duì)指導(dǎo)同類油藏高含水后期開發(fā)提供借鑒。

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編輯 張耀星

TE357.6

A

1006－6535(2012)03－0132－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.035

20111130;改回日期:20120214

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題“高效深部液流轉(zhuǎn)向與調(diào)驅(qū)和精細(xì)分層注采技術(shù)”(2011ZX05010－003)

江厚順(1969－)，男，副教授，1994年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院采油工程專業(yè)，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事采油工程教學(xué)及科研工作。