低滲透高礦度油藏二元驅(qū)可行性實(shí)驗(yàn)研究

王麗莉 ，武平倉(cāng) ，劉 蕾 ，杜朝鋒 ，徐飛艷 ，范 偉

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018）

隴東侏羅系油藏平面非均質(zhì)性較強(qiáng)，導(dǎo)致注水開(kāi)發(fā)平面矛盾突出，含水上升快，開(kāi)發(fā)效果差，剩余油儲(chǔ)量大，分布復(fù)雜，目前依靠水驅(qū)提高采收率的難度大，必須進(jìn)行化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)。無(wú)堿二元驅(qū)是在三元復(fù)合驅(qū)基礎(chǔ)上發(fā)展的不含堿的聚合物和表面活性劑的復(fù)合驅(qū)，消除了堿與鈣鎂離子的結(jié)垢，在大慶、勝利等油田取得了較好的效果，提高采收率在10%～20%[1,2]。侏羅系儲(chǔ)層滲透較低，多數(shù)是小于100 mD，孔喉小，分選差；注入清水和地層水礦化度高，鈣鎂離子含量較高，本實(shí)驗(yàn)從低滲透油藏儲(chǔ)層特征、流體特征著手，選擇抗鹽聚合物及能達(dá)到超低界面張力的新型甜菜堿表面活性劑，開(kāi)展無(wú)堿二元驅(qū)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)評(píng)價(jià)聚表二元體系在低滲透高礦化度油藏的增粘性、油水界面張力、驅(qū)油效率等，研究低滲透高礦化度油藏二元驅(qū)適應(yīng)性。

1 油藏特征

侏羅系油藏有效孔隙度14%～18%，儲(chǔ)層滲透率26.7～257.4 mD；多數(shù)是低于100 mD，孔隙均以粒間孔為主，小孔細(xì)喉型結(jié)構(gòu)，非均質(zhì)性強(qiáng)，毛細(xì)管壓力曲線平直段不明顯，以斜坡式為主，吼道分選差。油藏溫度小于50℃，地層原油粘度為2.3～4.6 mPa·s，原油密度為0.846 8 g/cm3，現(xiàn)場(chǎng)采出水礦化度為 14 107～40 470 mg/L，鈣鎂離子在400～600 mg/L，注入水礦化度4 560 mg/L，鈣鎂離子300 mg/L。

2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備、試劑

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

二元體系溶液配制，溶液粘度測(cè)定、界面張力測(cè)定等，依據(jù)中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6576—2003《用于提高石油采收率的聚合物評(píng)價(jià)的推薦作法》、Y/T 6424-2000《復(fù)合驅(qū)油體系性能測(cè)試方法》。

乳化性能測(cè)定：將原油和二元體系分別加熱至油層溫度，高速攪拌乳化20 min，然后倒入50 mL刻度具塞試管，在地層溫度恒溫觀察記錄出水量。

巖心模擬實(shí)驗(yàn)先用地層水真空飽和巖心，用模擬油給巖心飽和油，首先進(jìn)行清水水驅(qū)，水驅(qū)至含水98%后轉(zhuǎn)為二元體系驅(qū)，二元驅(qū)至不再出油后再水驅(qū)至含水100%。

2.2 儀器設(shè)備

本次室內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用的儀器有哈克公司生產(chǎn)的RS600流變儀，德菲公司生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀，動(dòng)/靜態(tài)光散射儀、巖心驅(qū)替裝置、電子天平，攪拌器，恒溫箱。

2.3 試劑

聚合物：埃森公司相對(duì)分子質(zhì)量為200～2 000萬(wàn)的部分水解聚丙烯酰胺。

表面活性劑：中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院研究的新型甜菜堿表面活性劑，不加堿界面張力能降低10-3數(shù)量級(jí)。

實(shí)驗(yàn)對(duì)象以北三區(qū)油藏、華201油藏為主，二元體系配制用水為現(xiàn)場(chǎng)注入清水、地層采出水，實(shí)驗(yàn)油為北三區(qū)、華201區(qū)地層原油和模擬油，實(shí)驗(yàn)巖心北三區(qū)延10儲(chǔ)層和華201區(qū)延8儲(chǔ)層天然巖心。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 聚合物分子與孔喉的匹配

低滲透油藏，孔喉半徑小，篩選與孔喉匹配的聚合物分子非常重要,大慶油田研究表明[3]，巖心孔喉半徑中值與聚合物分子在水溶液中的回旋半徑比值大于5時(shí)不會(huì)發(fā)生油層堵塞。根據(jù)這個(gè)方法，侏羅系油藏的11～360 mD滲透率適用聚合物分子的回旋半徑區(qū)間為0.1～0.5 μm。

利用散射儀測(cè)得相對(duì)分子質(zhì)量在200～2 000萬(wàn)的聚合物在侏羅系注入清水中的回旋半徑（見(jiàn)表1），與侏羅系油藏滲透率要求的聚合物回旋半徑進(jìn)行對(duì)比，2 000萬(wàn)相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物回旋半徑對(duì)應(yīng)的孔喉半徑中值下限與25 mD滲透率的孔喉半徑中值接近，意味著2 000萬(wàn)相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物與大于25 mD滲透率的孔喉匹配，為了能啟動(dòng)更低的滲透率，應(yīng)選擇不同相對(duì)分子質(zhì)量聚合物復(fù)配。

3.2 二元體系增粘性

北三區(qū)的注入清水和地層水礦化度較高，鈣鎂離子高，影響聚合物二元體系的粘度[4]，根據(jù)注入清水和高礦化度采出水配制的相對(duì)分子質(zhì)量200～2 000萬(wàn)的聚合物溶液粘度測(cè)試結(jié)果，以及考慮到北三區(qū)儲(chǔ)層滲透低、非均質(zhì)性強(qiáng)，選擇800萬(wàn)和2 000萬(wàn)相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物，分別用注入清水和地層采出水配制不同濃度的二元體系溶液，測(cè)表觀粘度（見(jiàn)圖1，圖2），兩個(gè)聚合物在清水和采出水中溶液粘度都較高，隨著濃度增大，粘度越大，相對(duì)分子質(zhì)量越大，抗鹽性越強(qiáng)，在滿足孔喉匹配的情況下，盡量選擇相對(duì)分子質(zhì)量較大的聚合物，大濃度溶液，有利于增粘驅(qū)油[5,6]。

表1 聚合物分子回旋半徑測(cè)試結(jié)果

表2 二元體系溶液的粘度穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)注入清水配制復(fù)配聚合物濃度0.15%的二元體系及地層采出水稀釋一倍的二元體系在50℃溫度下的粘度穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，65 d的注入水配制溶液粘度保留率大于85%，表明北三區(qū)較高礦化度清水配制二元體系在北三區(qū)油藏溫度下的熱穩(wěn)定性良好，增粘性較好。地層水稀釋后的溶液粘度保留率稍差些，但最終的粘度仍大于地層原油粘度，表明選擇的聚合物抗鹽性較強(qiáng)，適合于侏羅系油藏。

3.3 二元體系界面張力

用注入清水配制表活劑濃度0.025%～0.2%的二元體系測(cè)界面張力（見(jiàn)圖3），平衡界面張力都達(dá)到了10-3數(shù)量級(jí)，動(dòng)態(tài)最低界面張力達(dá)到0.001 mN/m,甜菜堿表面活性劑適應(yīng)性較強(qiáng)，不受高礦化度影響，高礦化度地層采出水配的甜菜堿表活劑界面張力也能達(dá)到10-3數(shù)量級(jí)（見(jiàn)圖4）。

3.4 二元體系乳化性

注入清水配制0.15%聚合物和0.15%表活劑二元體系溶液，與華201區(qū)原油按1:1、1:2比例高速攪拌完全乳化，50℃溫度下放置觀察現(xiàn)象，24 h都無(wú)明顯出水，上層為油相，下層為乳狀液，表明新型甜菜堿二元體系與侏羅系原油形成了穩(wěn)定的乳狀液。

表3 聚合物溶液阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)

表4 巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.5 聚合物溶液阻力系數(shù)與殘余阻力系數(shù)

選擇北三區(qū)天然巖心測(cè)聚合物溶液的阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，先進(jìn)行注水，壓力達(dá)到平穩(wěn)后注聚合物溶液，3 PV后壓差平穩(wěn)，連續(xù)注到7 PV，阻力系數(shù)結(jié)果（見(jiàn)表3），實(shí)驗(yàn)結(jié)果阻力系數(shù)5.4～11.97,表明聚合物能改善侏羅系油藏水油流度比；具有一定的封堵性，后續(xù)水注入4 PV，壓差逐漸降低至平穩(wěn)，殘余阻力系數(shù)較小，說(shuō)明聚合物沒(méi)有發(fā)生堵塞[7]。

3.6 巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果

選擇滲透率較低的北三區(qū)延10油藏巖心進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，考慮到地層中粘土、巖石對(duì)表面活性劑的吸附，及聚合物的剪切粘度損失，并且表面活性劑濃度越大，抗吸附越強(qiáng)，表活劑濃度為0.1%的二元體系通過(guò)6次新鮮巖砂吸附后的界面張力已不能達(dá)到10-3數(shù)量級(jí)，0.15%、0.2%濃度的吸附8次后，界面張力仍能達(dá)到10-3數(shù)量級(jí)；因此配制0.15%聚合物和0.15%表面活性劑二元體系進(jìn)行巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。

聚合物驅(qū)油過(guò)程中注入壓力沒(méi)有發(fā)生異常突變現(xiàn)象，2 000萬(wàn)相對(duì)分子質(zhì)量聚合物的二元體系驅(qū)油結(jié)果（見(jiàn)表4），二元體系驅(qū)后最終驅(qū)油效率比水驅(qū)增加了15.3%，表明注入二元體系段塞后提高驅(qū)油效果顯著。同時(shí)用800萬(wàn)相對(duì)分子質(zhì)量聚合物進(jìn)行巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，可注入的最小滲透率可以達(dá)到6 mD，但阻力系數(shù)（57.91）和殘余阻力系數(shù)（5.92）比較大，因此在低滲透非均質(zhì)油藏，滲透率極差大，應(yīng)該選擇不同相對(duì)分子質(zhì)量聚合物復(fù)配，并且應(yīng)選擇較高滲透率的區(qū)塊開(kāi)展試驗(yàn)。

4 結(jié)論

（1）選擇與孔喉匹配的不同相對(duì)分子質(zhì)量的抗鹽聚合物，與新型甜菜堿形成的二元體系，在低滲透高礦化度油藏較高滲透率的區(qū)塊開(kāi)展驅(qū)油試驗(yàn)可行。

（2）甜菜堿二元體系適應(yīng)性強(qiáng)，乳化性、抗吸附、抗鹽較好，能與北三區(qū)油水形成超低界面張力，具有一定的封堵性，又有良好的可注入性，巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果，二元體系提高驅(qū)油效率15%。

［1］梁守成.二類油層二元復(fù)合驅(qū)油體系性能評(píng)價(jià)［D］.大慶：大慶石油學(xué)院油氣田開(kāi)發(fā)工程，2010.

［2］劉義剛，盧瓊，王江紅，等.錦州9-3油田二元復(fù)合驅(qū)提高采收率研究油氣地質(zhì)與采收率［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2009，16（4）：68-70.

［3］程杰成，王德民，吳軍政，等.驅(qū)油用聚合物分子的優(yōu)選［J］.石油學(xué)報(bào)，2000，21（1）：102-107.

［4］李錦秀.污水配聚合物粘損規(guī)律及控制技術(shù)研究［D］.大慶：東北石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程，2011.

［5］程杰成，王德民，吳軍政，等.驅(qū)油用聚合物的分子量?jī)?yōu)選［J］.石油學(xué)報(bào)，2010，21（1）：102-106.

［6］張立娟，岳湘安，賀豐果.大慶喇薩杏三類油層注聚可行性分析［J］.鉆采工藝，2009，32（1）：49-52.

［7］張冬玲，李宜強(qiáng)，鮑志東.大慶中低滲油層聚合物驅(qū)可行性室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究［J］.油田化學(xué)，2005，22（1）：78-80.