海上稠油采油工藝配套技術(shù)研究——以南海東部西江30－2油田稠油組化學(xué)降黏為例

杜河泉（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518068）

西江30－2油田位于珠江口盆地惠州凹陷南部，油田平均水深約100m，是中海石油（中國）有限公司第一批對外合作生產(chǎn)的油田。油田共劃分5個油組45個油藏。其中G0油組有6個油藏，分別為H0、H01、H00、H001、H000、H0001，底水油藏5個，邊水油藏1個。油層厚度為5m左右，原油黏度為84.17mPa·s，地質(zhì)儲量大約為460×104m3，可以說到目前基本沒有動用。該稠油層曾分別于2002年和2005年打了2口生產(chǎn)井，累計產(chǎn)油只有6×104m2。

1 化學(xué)降黏技術(shù)研究

化學(xué)乳化降黏技術(shù)在國內(nèi)始于20世紀(jì)90年代，在遼河、勝利、新疆克拉瑪依、塔河、吐哈、中原等油田都取得了較好的應(yīng)用效果。能夠有效改善稠油在地下和井筒中的流動性，成本低且工藝簡單，有效緩解稠油開發(fā)的難度，增加稠油油井的產(chǎn)量。針對渤海油田的稠油物性，研發(fā)的化學(xué)乳化降黏系列體系BHJ－01和BHJ－02，降黏率＞95%，能夠有效改善原油流動性，適用于井筒降黏和地層吞吐降黏，產(chǎn)品無毒、無腐蝕性，在渤海稠油油田成功應(yīng)用10余井次，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。由于西江30－2油田韓江組稠油物性與渤海油田的差異性，目的是針對西江30－2油田儲層物性、流體特性、地面流程特點(diǎn)開展化學(xué)降黏技術(shù)研究，形成與之適用的化學(xué)降黏開采工藝技術(shù)。

降黏劑地層吞吐形成乳化體系需具備兩個必要條件，首先是一相必須擴(kuò)散到另一相中。在注降黏劑期間，高速注入形成機(jī)械動力能夠?qū)е挛锢砘旌虾拖鄶U(kuò)散，同時，降黏劑活性體系與原油的重力差異可以導(dǎo)致兩相的混合。另外，形成乳化體系的必要條件是存在表面活性劑，這種表面活性劑能使油水混合后分散在油中的水相穩(wěn)定。降黏劑體系就具有這樣的性能。當(dāng)存在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)表面活性劑時，油水分散體系能保持穩(wěn)定，若沒有表面活性劑存在，油水體系就會由于重力作用而迅速分離。

2 西江30－2油田韓江組淺層稠油化學(xué)降黏體系研究

2.1 降黏劑體系初選研究

根據(jù)西江30－2油田儲層溫度、地層水特性及原油特性，從與地層水的配伍性、儲層溫度的耐溫性、原油的降黏性能角度出發(fā)，對非離子類、陰離子－非離子類、陰離子類及雙子型類降黏劑體系共13種藥劑進(jìn)行初步篩選，得到適用于西江30－2油田油、水特性的降黏劑體系。

1）與地層水配伍試驗 用模擬地層水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的降黏劑溶液，室溫下觀察溶液狀態(tài)。若產(chǎn)生沉淀，說明該降黏劑與地層水不配伍；若溶液清晰透明，說明該藥劑與地層水配伍，進(jìn)行耐溫性能試驗評價。

2）降黏劑在儲層溫度下的穩(wěn)定性試驗 將與地層水配伍的降黏劑配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%的溶液，在地層溫度（76℃）下放置72h后觀察溶液狀態(tài)。若產(chǎn)生沉淀，說明該藥劑不能適應(yīng)地層溫度條件；若溶液清晰透明，說明該藥劑能夠適應(yīng)地層溫度條件，進(jìn)行降黏性能試驗評價。

3）降黏性能評價 將能夠耐地層溫度的降黏劑配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的溶液，在油水比7∶3、50℃下使用旋轉(zhuǎn)黏度計測原油乳液的黏度。選取降黏率≥50%的藥劑體系作為西江30－2油田稠油降黏劑的初選配方，進(jìn)行系統(tǒng)研究。在西江30－2油田地層溫度、油水特性情況下，進(jìn)行了13種降黏劑體系試驗研究。結(jié)果表明：非離子型降黏劑表現(xiàn)出耐溫性能差特點(diǎn)，同時存在濁點(diǎn)效應(yīng)，地層溫度（76℃）下性能失效；陰離子型降黏劑抗鹽性能差，與模擬水中的Ca2＋、Mg2＋離子混合后降黏劑活性組分的可溶性和分散性下降，含鹽量達(dá)到一定值時，O／W乳狀液反相變?yōu)閃／O乳狀液，乳狀液不穩(wěn)定且出現(xiàn)分層；陰－非離子型降黏劑兼具陰離子型降黏劑的耐溫性能和非離子型降黏劑的抗鹽性能，對目標(biāo)油田原油的降黏性能一般；雙子型降黏劑耐溫和抗鹽性能好，對目標(biāo)油田原油的降黏性能較好。根據(jù)試驗結(jié)果，確定西江30－2油田原油化學(xué)降黏體系配方為：雙子型降黏劑（90%）＋ 潤濕劑（5%）＋ 滲透劑（5%），命名為西江－01降黏劑。

2.2 藥液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對降黏效果的影響研究

為了優(yōu)選現(xiàn)場應(yīng)用時的加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)，通過測定加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)降西江－01降黏劑的原油降黏效果，確定使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)。選取西江－01降黏劑的加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，油水比7∶3，測定降溫過程（76～25℃）原油乳液黏度。試驗結(jié)果顯示，隨著降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，原油乳液黏度降幅越大，加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%時，降黏率＞90%；繼續(xù)增大藥液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，原油乳液黏度降低幅度不明顯。因此確定西江－01降黏劑的現(xiàn)場加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%。

2.3 原油含水率對降黏效果的影響研究

為了研究西江－01降黏劑對于原油含水高低的適應(yīng)性，確定降黏劑對于原油含水率的要求，分別測定不同原油含水率10%、20%、30%、40%、50%和降黏劑加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%情況下，原油乳液在降溫過程（76～25℃）的黏度。試驗結(jié)果表明，原油含水率＜30%時，降黏效果較差；當(dāng)原油含水率≥30%時，降黏效果明顯。因此，使用西江－01降黏劑時，原油含水率≥30%情況下效果較好。

2.4 西江－01降黏劑潤濕性能研究

1）對油管管壁潤濕性評價 根據(jù)井筒化學(xué)降黏的機(jī)理，通過降黏劑的濕潤作用，使液流流動阻力顯著減少，即在管壁上吸附了一層水膜，從而使原油和管壁之間的摩擦變成表面活性劑水溶液與管壁的摩擦，達(dá)到流動阻力顯著下降的目的。因此，降黏劑對于油管管壁潤濕性的影響，是選取化學(xué)降黏劑及井筒乳化降黏工藝的需要考慮的關(guān)鍵因素之一。

試驗方法：分別將原油及其0.3%西江－01的原油乳狀液置于玻璃試管中，將N80材質(zhì)掛片置于液體中，取出后觀察掛片表面原油黏附現(xiàn)象，同時將原油及乳液從試管中倒出，觀察玻璃管壁原油黏附現(xiàn)象，試驗結(jié)果見圖1。

由圖1看出，未乳化原油強(qiáng)力黏附在N80鋼片上，黏附量大且難以剝離；而乳化原油黏附能力較弱，黏附量較小且易于剝離。另外，從玻璃管壁黏附看，未乳化原油有大量原油黏附在內(nèi)壁上，而乳化原油僅有少量掛壁。因此西江－01降黏劑能夠在管壁形成親水膜，提高管壁親水性，原油不黏附，對原油流動具有很好的減阻作用。

2）對地層巖石潤濕性評價 根據(jù)化學(xué)吞吐降黏的作用機(jī)理，化學(xué)吞吐液進(jìn)入油層后，通過改善巖石表面親水性，提高油相滲透率。此外，吸附滯留在地層中的化學(xué)降黏劑還具有預(yù)防膠質(zhì)瀝青質(zhì)沉積的作用。通過降黏劑對地層巖石潤濕性的改善影響試驗研究，評價降黏劑在吞吐降黏開采工藝中的性能。

試驗方法：采用接觸角法測試，分別測量模擬地層水、0.3%西江－01降黏劑模擬地層水溶液與巖心的接觸角。

結(jié)果表明，地層水溶液在巖心片表面的接觸角為61°，0.3%的西江－01地層水溶液在巖心片表面的接觸角為22°。西江－01降黏劑能夠改善地層潤濕性，增強(qiáng)巖石親水性。

2.5 西江－01降黏劑降低油水界面張力性能研究

化學(xué)吞吐降黏開采過程中，降黏劑溶液通過降低油水界面張力，可顯著降低毛細(xì)管力，提高洗油效率，使油滴能在較低的壓差下通過較小的喉道。因此，降黏劑降低油水界面張力的性能尤為重要。試驗方法：配制0.1%～0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的西江－01降黏劑模擬地層水溶液，測其與原油的界面張力值，每質(zhì)量分?jǐn)?shù)下測試3次，取平均值。結(jié)果表明，加入西江－01降黏劑后，油水界面張力大幅度降低。藥液質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，降黏幅度越大；超過0.3%后，油水界面張力達(dá)到超低界面張力級別（10－4N／m），繼續(xù)增大藥液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，界面張力值降低不明顯。該結(jié)果與降黏劑優(yōu)選使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%相符合。

2.6 西江－01降黏劑腐蝕性試驗研究

降黏劑在使用過程中，是否會造成注入管線和油管的腐蝕，是化學(xué)降黏技術(shù)應(yīng)用需考慮的問題之一。因此需要開展西江－01降黏劑在西江30－2油田油水特性下的腐蝕性能評價試驗。

試驗方法：參照標(biāo)準(zhǔn) 《SY－T 5273—2000油田采出水用緩蝕劑性能評價方法》。試驗溫度參考地層溫度（76℃）；掛片為 N80；配制用水為模擬地層水；西江－01降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、0.3%、0.5%，每質(zhì)量分?jǐn)?shù)下做2組平行試驗。在試驗條件下，空白水樣（地層水）的靜態(tài)腐蝕速率為0.0641mm／a；加入西江－01降黏劑后，腐蝕速率＜0.05mm／a；隨著降黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，腐蝕速率隨之降低，且均低于油田水控制腐蝕速率＜0.076mm／a。西江－01降黏劑溶液與空白地層水相比，在注入和產(chǎn)出過程中不會造成或加劇注入管線和油管的腐蝕，且表現(xiàn)出一定的緩蝕性能，主要因為西江－01中的主要組分雙子型表面活性劑易于吸附鋼材表面，形成鈍化保護(hù)膜，起到防腐蝕作用。

圖1 玻璃管壁原油黏附現(xiàn)象

3 結(jié)論

西江30－2油田韓江組淺層稠油為膠質(zhì)瀝青石蠟混合基稠油，在開采過程中易發(fā)生地層流動性差和井筒舉升困難問題；另外的挑戰(zhàn)就是油層薄，一般只有5～6m；而且大底水，像這樣的油藏特征如沒有特殊的開采方法和技術(shù)很難形成規(guī)模性的生產(chǎn)或好的經(jīng)濟(jì)效益。針對西江30－2油田儲層溫度、油水特性、地面油水處理流程特點(diǎn)，開展化學(xué)降黏技術(shù)的研究，其意義深遠(yuǎn)。研究結(jié)果表明，化學(xué)降黏對提高西江油田稠油開采效果十分顯著。

1）開發(fā)出一種適用于西江30－2油田稠油化學(xué)降黏劑體系西江－01，其配方為雙子型表面活性劑（90%）＋ 潤濕劑（5%）＋ 滲透劑（5%）。該降黏劑體系使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%下的原油降黏率＞90%，具有良好的洗油和改善巖石表面親水性的能力，能夠有效降低油水界面張力至超低界面張力級別，在原油含水率≥30%時效果較佳，可分別應(yīng)用于地層吞吐降黏開采和井筒化學(xué)降黏技術(shù)中。另外，西江－01降黏劑體系具有良好的緩蝕性能，與油水處理流程中藥劑配伍性良好，對原油脫水速率及脫出水質(zhì)無影響。

2）形成了西江30－2油田稠油井筒化學(xué)降黏工藝和地層吞吐降黏工藝。

以上研究形成的這套化學(xué)降黏技術(shù)將很快投入應(yīng)用，同時結(jié)合其他有效的控水技術(shù)如流入控制裝置ICD、中心管采油技術(shù)、可滲透性膜控水裝置、雙完井技術(shù)和智能完井系統(tǒng)等。相信通過這一系列的配套技術(shù)，西江油田的生產(chǎn)必將煥發(fā)青春，更上一層樓。