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    文中油田耐溫抗鹽微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)研究

    2013-09-06 09:21:52黃學(xué)賓李小奇金文剛南江峰
    石油鉆采工藝 2013年5期
    關(guān)鍵詞:采收率水井微球

    黃學(xué)賓 李小奇 金文剛 南江峰 惠 朋

    (中原油田公司采油一廠,河南濮陽(yáng) 457172)

    文中油田耐溫抗鹽微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)研究

    黃學(xué)賓 李小奇 金文剛 南江峰 惠 朋

    (中原油田公司采油一廠,河南濮陽(yáng) 457172)

    文中油田進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)后期,主力油層水淹嚴(yán)重、剩余油分布高度零散、水驅(qū)效果差。受油藏高溫、高鹽的影響,常規(guī)顆粒型調(diào)驅(qū)劑存在粒徑大、不能有效實(shí)現(xiàn)地層深部封堵、有效期短的難題。據(jù)此開(kāi)展了凍膠微球深部調(diào)驅(qū)機(jī)理研究,采用微乳聚合方法合成了納米級(jí)的交聯(lián)聚合物凍膠凝膠,具有水中均勻分散、易進(jìn)入注水地層后緩慢吸水膨脹的特性,達(dá)到了調(diào)(堵)、驅(qū)協(xié)調(diào)同步的目的,形成了耐溫抗鹽的凍膠微球深部調(diào)驅(qū)劑體系。該體系先后在文10塊、文25塊試驗(yàn)應(yīng)用11個(gè)井組,并在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中配套建立了“PI+FD”調(diào)驅(qū)注入?yún)?shù)綜合調(diào)整方法,增加水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量21.35×104t,對(duì)應(yīng)油井累計(jì)增油3 562 t,取得了較好的應(yīng)用效果。

    高含水后期; 耐溫抗鹽;微球深部調(diào)驅(qū)

    文中油田屬典型的非均質(zhì)斷塊油田,具有油藏埋層深、高壓、高溫、高礦化度等特點(diǎn)。自1979年投入開(kāi)發(fā),目前已進(jìn)入高含水后期開(kāi)發(fā)階段,2000年以來(lái)先后實(shí)施了交聯(lián)預(yù)交聯(lián)復(fù)合調(diào)驅(qū)、預(yù)交聯(lián)顆粒凝膠調(diào)驅(qū)、多功能復(fù)合凝膠調(diào)驅(qū)等多種調(diào)驅(qū)工藝[1-3],主要以地面交聯(lián)的顆粒型調(diào)驅(qū)劑為主,多輪調(diào)驅(qū)后對(duì)應(yīng)油井增油效果逐步變差,且有效期變短。針對(duì)現(xiàn)有調(diào)驅(qū)體系不能進(jìn)入地層深部的問(wèn)題,研究應(yīng)用能適應(yīng)該油田特點(diǎn)的耐高溫、高鹽的深部調(diào)驅(qū)技術(shù)[4],以期提高注入液的體積波及系數(shù),最終提高原油采收率。

    1 耐高溫、高鹽聚合物微球體系研究

    1.1 調(diào)驅(qū)機(jī)理

    聚合物微球是采用微乳聚合技術(shù)[5-6]合成的一種核殼型堵劑,核為交聯(lián)聚合物凝膠[7-8],殼為水化層,平均尺寸為幾百納米,在水中可以均勻分散、易于進(jìn)入注水地層,隨后緩慢吸水膨脹的凍膠微球[8]。分散體系中的微凝膠膠團(tuán)通過(guò)對(duì)水流通道(孔喉)暫堵—突破—再暫堵—再突破的過(guò)程,優(yōu)先進(jìn)入高滲層區(qū)、大孔喉,產(chǎn)生堵塞作用,同時(shí)分散體系中的水進(jìn)入低滲層區(qū)、小孔喉,直接作用于其中的剩余油。因此,微球調(diào)驅(qū)由于微球凝膠膠團(tuán)和水“分工合作”,能達(dá)到調(diào)(堵或暫堵)、驅(qū)協(xié)調(diào)同步。聚合物微球是一種單液法的調(diào)驅(qū)劑,具有深部調(diào)驅(qū)劑所具備的“注得進(jìn)、堵得住、能移動(dòng)”的特點(diǎn),表現(xiàn)為

    (1)微球初始粒徑達(dá)到納米/微米級(jí),滿足“進(jìn)得去”的要求;(2)經(jīng)過(guò)水化溶脹后,能達(dá)到封堵大孔喉的粒徑要求,且具有一定的強(qiáng)度,滿足對(duì)地層大孔喉“堵得住”的要求;(3)具有彈性,在地層壓力下可變形移動(dòng)到地層深部,滿足了調(diào)驅(qū)劑能夠進(jìn)入地層深部發(fā)揮作用的要求; (4)耐溫、耐鹽、耐剪切,在地層條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定。

    1.2 聚合物微球主要性能指標(biāo)

    (1)聚合物微球性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

    (2)根據(jù)制備方法不同,可以得到不同的粒度、膨脹度、強(qiáng)度的系列微球:YG-360系列、YG-370系列、YG-380系列、YG-390系列。

    表1 聚合物微球性能指標(biāo)

    1.3 聚合物微球性能評(píng)價(jià)

    1.3.1 大小和形態(tài) 從透射電鏡照片(見(jiàn)圖1)可以觀察到,活性微球?yàn)閮?nèi)核密度較大的球形并呈正態(tài)分布,粒徑納米級(jí),完全滿足深部調(diào)驅(qū)“注得進(jìn)”的要求。

    圖1 聚合物微球形態(tài)照片

    1.3.2 膨脹性[9]水化規(guī)律:電鏡下觀察膨脹后微球,足夠的水化后,納米級(jí)微球膨脹至微米級(jí),膨脹倍數(shù)幾十倍。礦化度、溫度對(duì)微球的膨脹速度和粒徑影響較小。膨脹后微球粒徑2.8~46 μm,能夠滿足中高滲油藏的調(diào)驅(qū)要求。隨著水化時(shí)間的延長(zhǎng),微球粒徑逐漸變小,但是變化趨于平穩(wěn),說(shuō)明該微球適應(yīng)不同孔喉以及逐級(jí)封堵的要求。

    1.3.3 穩(wěn)定性 在高溫、高礦化度下,微球水化30 d后,仍具有較好的膨脹性,并且沒(méi)有發(fā)生分解,說(shuō)明微球體系具有較好的穩(wěn)定性。

    1.3.4 可移動(dòng)性 室內(nèi)進(jìn)行巖心試驗(yàn)說(shuō)明該聚合物微球“能移動(dòng)”,具有深部封堵能力(見(jiàn)圖2)。微球濃度為1 500 mg/L,注入微球用量為孔隙體積的0.3 VP。

    圖2 微球的可移動(dòng)性室內(nèi)地層模擬實(shí)驗(yàn)

    1.3.5 液流改向試驗(yàn) 從5個(gè)不同的測(cè)試點(diǎn)取樣,考察微球體系深部液流改向能力(見(jiàn)圖2)。從圖可以看出注入聚合物微球后各測(cè)試點(diǎn)的注入壓力均呈上升趨勢(shì),微球在巖心中通過(guò)“封堵—變形—突破—深入—再封堵”的形式,可對(duì)地層非均質(zhì)性進(jìn)行多次改善調(diào)整,說(shuō)明該聚合物微球體系具有較好的逐級(jí)深部封堵性能,且封堵強(qiáng)度較高。

    1.4 油藏適應(yīng)性研究

    深部調(diào)驅(qū)是對(duì)區(qū)塊整體進(jìn)行多輪次調(diào)剖后,為進(jìn)一步提高采收率而采取的措施[9],也就是將調(diào)剖堵水與驅(qū)油結(jié)合起來(lái)。微球凝膠注入地層后,表觀粘度低,易于進(jìn)入儲(chǔ)層深部,最大限度的提高注入水波及效率,從而提高采收率。對(duì)區(qū)塊調(diào)剖充分程度進(jìn)行判斷有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn):(1)調(diào)剖后,注水井的注水壓力在達(dá)到配注要求的條件下大幅度提高;(2)調(diào)剖后,由注水井井口壓降曲線算出的充滿度在0.65~0.95范圍。對(duì)文25塊S2下6-S3上1層系的5口水井P/測(cè)試。用q/h的歸整值2.5 m3/(d·m)改正了P/90的改正值,記為P/902.5,調(diào)剖的必要性由注水井的P/值極差判斷。文25塊S2下6-S3上層系P/值極差為最高32.17-最低6.84=25.33 MPa,遠(yuǎn)超過(guò)5 MPa的調(diào)剖標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)行調(diào)剖。

    2 微球調(diào)驅(qū)實(shí)施方案編制

    優(yōu)選儲(chǔ)量高、上產(chǎn)潛力大的文10塊、文25塊作為聚合物微球深部調(diào)驅(qū)的試驗(yàn)應(yīng)用區(qū)塊。

    (1)開(kāi)展文中油藏剩余油分布研究。層內(nèi)剩余油主要分布在一類(lèi)層內(nèi),儲(chǔ)層基數(shù)大,分布零散。提高這部分儲(chǔ)層采收率的唯一途徑是利用先進(jìn)工藝減緩層內(nèi)矛盾,提高注入水在主力厚油層內(nèi)的波及體積,改善水驅(qū)效果。確立深部調(diào)驅(qū)是文中油田高含水開(kāi)發(fā)期的有效穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)方式。

    (2)優(yōu)選耐高溫、高鹽的聚合物微球調(diào)驅(qū)體系,實(shí)現(xiàn)“注得進(jìn)、穩(wěn)得住、移得動(dòng)”,并首先在文10塊開(kāi)展先導(dǎo)試驗(yàn),試驗(yàn)成功后再在文25塊擴(kuò)大應(yīng)用。

    (3)應(yīng)用PI+FD調(diào)驅(qū)綜合決策技術(shù),結(jié)合文中油田實(shí)際情況對(duì)調(diào)驅(qū)過(guò)程進(jìn)行合理調(diào)控,據(jù)此建立調(diào)驅(qū)過(guò)程的評(píng)價(jià)、調(diào)整技術(shù)體系。

    3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

    3.1 聚合物微球篩選與文10塊先導(dǎo)試驗(yàn)

    針對(duì)文10東區(qū)油藏條件合成出初始粒徑接近1μm的微球,依靠納/微米級(jí)遇水可膨脹微球來(lái)逐級(jí)封堵地層孔喉、實(shí)現(xiàn)其逐級(jí)深部調(diào)驅(qū)的效果。該技術(shù)具有體系黏度低,耐高溫、高鹽,可以直接用污水配制,在線注入等優(yōu)點(diǎn)。2009年優(yōu)選文10東塊北部2個(gè)高含水井組文10-68、文10-86井組進(jìn)行聚合物微球調(diào)驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)[10],累積注入聚合物微球100 d,累積注入聚合物微球總量39.8 t。通過(guò)調(diào)驅(qū),注水井吸水剖面得到改善,吸水層數(shù)和厚度增加;井組穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)增強(qiáng),自然遞減下降。對(duì)應(yīng)5口采油井不同程度見(jiàn)到調(diào)驅(qū)效果,井組累積增油1 159 t,如考慮不調(diào)驅(qū)井組遞減,累積增油2 002 t。

    3.2 文25東塊聚合物微球深部調(diào)驅(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)

    3.2.1 施工設(shè)計(jì)與優(yōu)化

    (1)針對(duì)PI90值大于區(qū)塊平均值,F(xiàn)D值大于0.65的2口水井文側(cè)65-43、文側(cè)65-46,直接開(kāi)展聚合物微球調(diào)驅(qū)工藝。調(diào)驅(qū)過(guò)程中加強(qiáng)微球運(yùn)移和對(duì)應(yīng)油井產(chǎn)出液微球含量檢測(cè)工作,若調(diào)驅(qū)過(guò)程中油壓及PI值下降或油井檢測(cè)出微球產(chǎn)出,則動(dòng)態(tài)調(diào)整微球的“四個(gè)度”或開(kāi)展在線堵竄,若水井油壓及PI值不降,則按設(shè)計(jì)注完微球。

    (2)針對(duì)PI90值小于區(qū)塊平均值的3口水井文側(cè)25-27、文65-52、文側(cè)65-41,首先采用高濃度的聚合物交聯(lián)微球進(jìn)行試注,試注20 d后若水井的油壓和PI值有響應(yīng),則單獨(dú)采用聚合物微球完成調(diào)驅(qū),若無(wú)響應(yīng),則開(kāi)展先期調(diào)剖工藝。

    3.2.2 先期調(diào)剖+調(diào)驅(qū)工藝 調(diào)驅(qū)過(guò)程中定期檢測(cè)水井PI值變化(初期3個(gè)月,第2輪次調(diào)整后6個(gè)月)和對(duì)應(yīng)油井產(chǎn)出液微球含量,若檢測(cè)到微球產(chǎn)出,則通過(guò)示蹤劑檢測(cè)技術(shù)描述竄通情況,然后開(kāi)展乳液/微乳聚合物凍膠在線堵竄工藝,即第2輪次調(diào)剖;繼續(xù)實(shí)施調(diào)驅(qū)工藝,注入量應(yīng)達(dá)到區(qū)塊驅(qū)的目的。2010年7月開(kāi)始在文25塊5口井組實(shí)施微球調(diào)驅(qū),注水壓力都有所上升,調(diào)剖后啟動(dòng)壓力升高。注入水進(jìn)入中低滲透層,使得中低滲透層潛力得到發(fā)揮。同時(shí)井口壓降曲線明顯變緩,如文側(cè)25-27井調(diào)驅(qū)67 d后由壓降曲線算得PI為11.15 MPa,F(xiàn)D為0.88,PI上升了6.84 MPa,F(xiàn)D上升了0.29。

    (1)堵竄劑的選擇。若采用交聯(lián)聚合物微球試注第1個(gè)段塞無(wú)效后,采用防竄劑進(jìn)行先期調(diào)剖。要求堵劑在文25塊地層溫度(85~90 ℃)和采出水礦化度(12~15×104mg/L)條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定。因此防竄處理可采用凍膠。

    適合文25塊高溫高礦的有酚醛樹(shù)脂凍膠,機(jī)理是在聚丙烯酰胺溶液中加入酚醛樹(shù)脂交聯(lián)劑配成,酚醛樹(shù)脂可通過(guò)交聯(lián)反應(yīng),將聚丙烯酰胺分子交聯(lián)起來(lái)形成凍膠起封堵高滲透層作用。

    (2)堵竄后的調(diào)驅(qū)。堵竄后分2個(gè)段塞:第1段塞:注入天數(shù)80 d,目的是提高油壓或PI值上升1~2 MPa,設(shè)計(jì)微球體系平均濃度3 000 mg/L。第2段塞:注入天數(shù)115 d,注入低濃度的長(zhǎng)段塞實(shí)現(xiàn)逐級(jí)深部調(diào)驅(qū),進(jìn)一步提高水井FD值,設(shè)計(jì)平均濃度2 000 mg/L。

    (3)調(diào)驅(qū)過(guò)程中的在線堵竄設(shè)計(jì)。調(diào)驅(qū)過(guò)程中繼續(xù)采用PI決策技術(shù),動(dòng)態(tài)調(diào)整微球調(diào)驅(qū)劑的4個(gè)度及開(kāi)展在線堵竄技術(shù),即采用微乳、乳液聚合物凍膠實(shí)施在線堵竄,封堵不斷形成新的竄流通道,進(jìn)一步提高水井PI和FD值。

    3.2.3 調(diào)驅(qū)過(guò)程的調(diào)整 在調(diào)驅(qū)過(guò)程中根據(jù)PI、FD值變化,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,動(dòng)態(tài)決策。采用“多階段調(diào)整注入濃度”方式,使微球隨著注入水進(jìn)入到地層深部,實(shí)現(xiàn)逐級(jí)逐步液流改向深部調(diào)驅(qū),改善油藏的層內(nèi)及層間矛盾,提高注入水波及效率,從而提高采收率。

    3.2.4 現(xiàn)場(chǎng)注入工藝配套

    (1)在線注入施工方式。為滿足長(zhǎng)期深部調(diào)驅(qū)的目的,采用調(diào)驅(qū)泵在線注入方式。微球調(diào)驅(qū)劑在水中均可迅速溶解和分散,可以直接在注入水管線上加入,能夠按照配注溫和調(diào)整,實(shí)現(xiàn)在線調(diào)驅(qū)方式,具有設(shè)備簡(jiǎn)單,施工方便等特點(diǎn)。為根據(jù)單井注入情況對(duì)粒徑、濃度等注入?yún)?shù)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整,需采用單泵單井的注入方式。

    (2)注入工藝。配制水:目前生產(chǎn)注入水;注入設(shè)備:選擇型號(hào)為JZ-80L/40MPa的注入調(diào)驅(qū)泵。

    (3)注入過(guò)程中“實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)整”。監(jiān)測(cè)2個(gè)方面:用PI技術(shù)檢測(cè)微球在地層中的運(yùn)移情況,油井產(chǎn)出液中微球含量檢測(cè)技術(shù)。

    調(diào)整微球調(diào)驅(qū)劑的4個(gè)度:不同的粒度、膨脹度、強(qiáng)度和濃度。

    (4)“堵竄遠(yuǎn)驅(qū)”的施工模式。不同的堵劑在地層中作用空間不同,調(diào)驅(qū)封堵地層離井眼的距離也不同。聚合物微球是單液法調(diào)驅(qū)劑,適用于遠(yuǎn)井地帶。所以對(duì)采用交聯(lián)聚合物微球試注第一個(gè)段塞無(wú)效后,采用防竄劑進(jìn)行先期調(diào)剖,之后再調(diào)驅(qū)的施工模式。

    3.2.5 效果分析

    (1)注水壓力都有明顯上升。微球調(diào)驅(qū)3個(gè)月后,注水井的注水壓力都有不同程度的上升,說(shuō)明聚合物微球有一定的封堵作用。

    (2)調(diào)驅(qū)后啟動(dòng)壓力升高,吸水層數(shù)增多,吸水剖面明顯改善。在注水壓力升高的情況下,注入水進(jìn)入中低滲透層,使得中低滲透層潛力得到發(fā)揮。

    (3)井口壓降曲線明顯變緩。從施工前后的壓降曲線分析,施工后井口壓降曲線變緩,地層充滿度幅度也提高,表明封堵效果良好。如WC25-27調(diào)驅(qū)67 d后由壓降曲線算得PI為11.15 MPa,F(xiàn)D為0.88,PI上升了6.84 MPa,F(xiàn)D上升了0.29。

    2010年以來(lái)先后在文10塊、文25東塊試驗(yàn)應(yīng)用微球深部調(diào)驅(qū)工藝11個(gè)井組,對(duì)應(yīng)14口油井中有13口井見(jiàn)到明顯增油效果,日增油18.9 t/d,累計(jì)增油3 562 t,井組自然遞減下降17.4個(gè)百分點(diǎn),綜合含水下降2.6個(gè)百分點(diǎn),增加水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量21.35×104t。

    4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

    (1) 微球初始粒徑為納米、微米級(jí),能滿足深部調(diào)驅(qū)需要,而且提高采收率效果明顯。在開(kāi)發(fā)理念上將深部調(diào)驅(qū)作為“水驅(qū)非均質(zhì)老油田開(kāi)發(fā)后期”的重要增產(chǎn)措施,以有效改善水驅(qū)油流度比、增油穩(wěn)產(chǎn)。

    (2)運(yùn)用PI、FD決策技術(shù),在調(diào)驅(qū)過(guò)程中根據(jù)PI、FD值變化,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,動(dòng)態(tài)決策。采用“多階段調(diào)整注入濃度”方式,使微球隨著注入水進(jìn)入到地層深部,實(shí)現(xiàn)逐級(jí)逐步液流改向深部調(diào)驅(qū),改善油藏的層內(nèi)及層間矛盾,提高注入水波及效率,從而提高采收率。

    (3)優(yōu)選新型聚合物微球調(diào)驅(qū)劑,通過(guò)特殊的膠團(tuán)分子設(shè)計(jì),使產(chǎn)品具有比傳統(tǒng)可動(dòng)凝膠更好的耐溫、耐鹽和抗剪切性能,具有較好的注入性能。適用于高溫(<130 ℃)、高鹽(<290 000 mg/L)油藏在線注入。微球調(diào)驅(qū)技術(shù)可以應(yīng)用于聚合物驅(qū)無(wú)法覆蓋的3類(lèi)油藏水驅(qū)后提高采收率,也可用于大孔道不是較發(fā)育的中高滲油藏改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。

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    [9] 宋岱峰,賈艷萍,于麗,等.孤島油田聚驅(qū)后聚合物微球提高采收率研究[J].油田化學(xué),2008,25(2):165-169.

    [10] 劉斌,于桂陽(yáng),洪志勇,等.文留油田文10東塊油藏應(yīng)用聚合物微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的效果和認(rèn)識(shí)[J].內(nèi)蒙古石油化工,2010,9(9):121-123.

    (修改稿收到日期 2013-06-20)

    Research on deep profile controlling and flooding technology with high temperature and salt resistance microspheres in Wenzhong Oilfield

    HUANG Xuebin, LI Xiaoqi, JIN Wengang, NAN Jiangfeng, HUI Peng
    (The First Production Factory,Zhongyuan Oilfield Company,Sinopec,Puyang457172,China)

    Since entering into the late development stage of high water cut, the main layers of Wenzhong oilfield have been watered seriously, and the remaining oil distributes highly scattered, which results in poor water driving effect. Influencing by high temperature and high salinity, conventional granular profile controlling and flooding agent is not suitable because of big diameter, invalidity of deep formation plugging and short validity period. Based on these situations, research on mechanism of gel microspheres for deep profile controlling and flooding was developed. A kind of cross-linked polymer gel in Nano-size was synthesized by using micro-emulsion polymerization method, which is distributed evenly in water, and could easily arrive at the injected formation and swelled slowly when meeting water. Due to these features, the goal of synchronous coordination of water plugging controlling and flooding can be meet,which means that a gel microspheres with high temperature and salinity resistance was established for deep profile controlling and flooding. This system was applied in 11 well groups in Blocks Wen10 and Wen25, and ‘PI+FD’ profile controlling and injection parameter comprehensive adjustment method was designed during the field operation process. Good results have been achieved with increasing 21.35×104t of water driving reserve and 3 562 t oil production form corresponding wells.

    late stage of high water cut; high temperature and salt resistance; microspheres for deep profile controlling and flooding

    黃學(xué)賓,李小奇,金文剛,等. 文中油田耐溫抗鹽微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)研究[J]. 石油鉆采工藝,2013,35(4):100-103.

    TE357.4

    A

    1000–7393(2013) 05–0100–04

    中國(guó)石化提高采收率導(dǎo)向項(xiàng)目“中原微球調(diào)驅(qū)提高采收率技術(shù)研究與應(yīng)用”(編號(hào):2010197)。

    黃學(xué)賓,1969年生。1991年畢業(yè)于西安石油學(xué)院采油工程專業(yè),2002年畢業(yè)于西南石油學(xué)院油氣井工程專業(yè),獲碩士學(xué)位,現(xiàn)從事采油工程技術(shù)研究與應(yīng)用工作,總工程師。電話:0393-4850592。E-mail:xiaoqili126@126.com。

    〔編輯 薛改珍〕

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