雙子表活劑解除低滲透油藏水鎖傷害實(shí)驗(yàn)研究

李建兵 張 星 張 君 盧占國 劉海慶

(1.勝利油田采油工藝研究院， 山東 東營 257000； 2.昌邑魯明石油科技開發(fā)有限責(zé)任公司， 山東 昌邑 261300)

1 概 況

雙子表活劑是一種新型的表活劑[1-2]，它具有2個(gè)親水基和疏水基，通過聯(lián)接基團(tuán)將兩部分連接，聯(lián)接基團(tuán)有化學(xué)鍵作用，降低了兩極性間的靜電排斥力及其水化層間的作用力，從而具有低CMC特性。雙子表活劑其特殊的結(jié)構(gòu)決定了它比傳統(tǒng)表活劑具有更優(yōu)良的性能，在目前油田助劑應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的前景。

在低滲透區(qū)塊作業(yè)過程中，經(jīng)常發(fā)生作業(yè)液滲濾到近井地帶而造成水鎖傷害的問題[1]。勝利油田昌邑分公司CH68區(qū)塊為一低滲透區(qū)塊，多口油井作業(yè)后產(chǎn)量一直不理想，如CH68-X6井，該井17.8 m的生產(chǎn)層段，多次作業(yè)后日產(chǎn)液僅為0.1 t，因此急需采取措施避免作業(yè)過程中造成的水鎖傷害。

2 水鎖機(jī)理

CH68區(qū)塊儲層屬于水濕地層，當(dāng)外來水相侵入油層孔道后，由于微觀孔隙中油水界面的存在，會形成一個(gè)凹向油相的彎液面進(jìn)而產(chǎn)生毛管阻力。毛管阻力為[1]

(1)

式中：Pc— 油水間毛管阻力，mN；σ— 油水間的界面張力，mN/m；θ— 油水接觸角，(°)；r— 毛細(xì)管半徑，m。

同時(shí)，外來水相侵入油層孔道后，地層中會有較大的乳化液滴出現(xiàn)，乳化液滴在通過巖心孔隙的喉道時(shí)，會因?yàn)橘Z敏效應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)附加變形阻力[2-3]，即

(2)

式中：P乳滴— 乳狀液阻力，mN；R1、R2— 分別為油、水兩相液膜的曲率半徑，m。

由式(1)可知,毛管阻力的大小與多孔介質(zhì)的直徑成反比,具有較小孔喉尺寸的儲層，其毛管阻力較大。油氣藏為水濕儲層時(shí),毛管阻力為油氣驅(qū)水的主要阻力之一,侵入儲層的水不易排出,同時(shí)小孔喉也增加了乳化液滴通過吼道時(shí)的變形阻力，所以低滲油氣藏的水鎖損害更嚴(yán)重。由于產(chǎn)生水鎖效應(yīng)的原因主要是毛管阻力和因賈敏效應(yīng)而產(chǎn)生的附加壓力，因此若油藏提供的壓力不能克服該阻力，則入井液返排率降低，油流阻力增加，含水上升，原油產(chǎn)量降低，即為通常意義上的水鎖傷害。

3 水鎖傷害解除技術(shù)

3.1 水鎖傷害解除方法

解除水鎖傷害需從水鎖原因入手，主要有2種方法[4]：一是提壓反排法，即提高采液強(qiáng)度，增大井底與地層之間的壓差，依靠大壓差突破毛管阻力和因賈敏效應(yīng)而產(chǎn)生的附加壓力。這種方法存在較大的風(fēng)險(xiǎn)性，提高井底與地層之間的壓差后，容易造成地層水的竄進(jìn)等,使油井含水升高甚至水淹。二是添加表活劑，此方法不但可以降低油水間界面張力，降低毛管阻力，還可以改變巖石表面潤濕性，降低水相吸附能力，同時(shí)能夠分散乳化液滴，較好地解除水鎖傷害，這種方法現(xiàn)場可操作性強(qiáng)。

3.2 水鎖解除室內(nèi)模擬評價(jià)

根據(jù)水鎖傷害的機(jī)理，CH68區(qū)塊采用了添加表活劑對近井地帶進(jìn)行處理的措施。由于雙子表活劑與常規(guī)單鏈表活劑相比具有低CMC特性，因此其用量比常規(guī)單鏈表活劑少，但其表面活性比單鏈表活劑更高，因此可以更好地降低油水界面張力，減少毛管阻力，降低賈敏效應(yīng)產(chǎn)生的附加阻力，從而解除水鎖傷害。對于低滲透油藏，其毛管阻力和賈敏效應(yīng)更明顯，與常規(guī)表活劑相比較，雙子表活劑由于其超低的表界面性能更能適應(yīng)低滲透油藏的水鎖解除。因此優(yōu)選了超低界面張力的雙子表活劑(表1)對低產(chǎn)井進(jìn)行傷害解除評價(jià)。

在室內(nèi)對儲層巖心進(jìn)行了傷害解除模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法為：(1)將目的區(qū)塊地層巖心飽和混合油，混合油比例為煤油∶地層原油=3∶1；(2)靜置老化48 h后正向通入地層水直至出口無肉眼可見油滴或通入20PV地層水；(3)分別進(jìn)行未加處理劑的反向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)和添加處理劑的反向驅(qū)替(2PV)實(shí)驗(yàn)。從室內(nèi)動態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，用對水鎖傷害后的巖心進(jìn)行處理后，其最高驅(qū)替壓力從1.27 MPa降低到了0.98 MPa(表2)，降壓效果明顯，表明地層原油可以在更低的地層壓力下來突破毛管阻力及賈敏效應(yīng)形成的附加阻力到達(dá)井底而產(chǎn)出，實(shí)驗(yàn)表明該雙子表活劑能夠有效地降低該區(qū)塊的水鎖傷害程度。同時(shí)實(shí)驗(yàn)對停泵反應(yīng)時(shí)間(現(xiàn)場關(guān)井時(shí)間)進(jìn)行了模擬優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)方法為：(1)將目的區(qū)塊的巖心飽和混合油，并記錄此時(shí)的滲透率，混合油比例為煤油∶地層原油=3∶1；(2)用處理劑對巖心進(jìn)行處理后，分別靜置12、24、36、48、60、72、84 h；(3)反向通入混合油，記錄不同靜置時(shí)間的滲透率恢復(fù)比值(圖1)。優(yōu)化結(jié)果表明：停泵靜置時(shí)間在48 h以上時(shí)，滲透率恢復(fù)效果達(dá)到80%以上，可以達(dá)到較好的水鎖解除效果。

通過以上室內(nèi)模擬評價(jià)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為優(yōu)選的處理劑在制定合理的工藝參數(shù)(停泵反應(yīng)時(shí)間)后能夠較好地解除低滲透油藏的水鎖傷害，降低該區(qū)塊巖心油驅(qū)水時(shí)的驅(qū)替壓力。

表1 水鎖處理劑性能

表2 區(qū)塊巖心動態(tài)模擬驅(qū)替實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

注：P初是指將飽和油的巖心通入井液傷害后穩(wěn)定時(shí)的壓力值；P反是指反向通入油、驅(qū)水時(shí)的最高壓力值；P穩(wěn)是指反向油驅(qū)水時(shí)穩(wěn)定時(shí)的壓力值。

圖1 不同靜置時(shí)間滲透率恢復(fù)率曲線

4 現(xiàn)場應(yīng)用

CH68區(qū)塊對2口油井進(jìn)行了解水鎖傷害施工，有效率100%。典型井例如下：

CH68-X7井多次作業(yè)后水鎖傷害嚴(yán)重，最后一次檢泵作業(yè)前日產(chǎn)液0.4 t，日產(chǎn)油0.4 t，檢泵作業(yè)后，日產(chǎn)液0.1 t，日產(chǎn)油0.1 t。根據(jù)該井的有效儲層厚度及處理半徑確定解水鎖劑用量，并于2012年7月19日對該井進(jìn)行解水鎖傷害施工，施工后該井自噴轉(zhuǎn)為桿泵機(jī)抽，最高日產(chǎn)油達(dá)到11.9 t，截止到2013年6月3日該井仍穩(wěn)定在日產(chǎn)液1.1 t，日產(chǎn)油1.1 t的水平，解堵效果良好。

CH68-X6井最后檢泵換泵作業(yè)前日產(chǎn)液0.3～0.4 t，日產(chǎn)油0.3～0.4 t，檢泵作業(yè)后，日產(chǎn)液0.1 t，日產(chǎn)油0.1 t。于2013年4月27日對該井進(jìn)行解水鎖傷害施工，施工后該井最高日產(chǎn)油達(dá)到5.8 t，截止到2013年7月4日穩(wěn)定在日產(chǎn)液2.5 t，日產(chǎn)油2.4 t的水平，解堵效果良好。

從現(xiàn)場施工效果來看，雙子表活劑以其優(yōu)異的表界面性能，有效地解除了CH68區(qū)塊2口低滲透油井在作業(yè)過程中造成的水鎖傷害，恢復(fù)了油井的產(chǎn)能。這一方法對其他低滲透區(qū)塊的水鎖傷害解除具有一定的借鑒作用。

5 結(jié) 論

(1)水鎖效應(yīng)對CH68區(qū)塊的油井傷害比較嚴(yán)重，多次作業(yè)后部分井產(chǎn)液量降低到0.1 td，產(chǎn)油量降低到0.1 td。

(2)低滲透區(qū)塊水鎖傷害發(fā)生后，優(yōu)選低界面張力的雙子表活劑可以有效地解除水鎖傷害，恢復(fù)油井產(chǎn)能。

(3)對低滲透油藏來說，制定合理的關(guān)井反應(yīng)時(shí)間，能更有效地解除其水鎖傷害，提高儲層油相滲透率恢復(fù)率。

[1] 李曉麗．雙子表面活性劑的研究概況[J]．河北化工，2007，30(6)：29-30．

[2] 田志茗，鄧啟剛．雙子表面活性劑的性能、合成及應(yīng)用[J]．化工時(shí)刊，2008，22(1)：61-63．

[3] 張振華，鄢捷年．低滲透砂巖儲集層水鎖損害影響因素及預(yù)測方法研究[J]．石油勘探與開發(fā)，2000，27(3)：75-78.

[4] 馬洪興，史愛萍．低滲透砂巖油藏水鎖傷害研究[J]．石油鉆采工藝，2004，26(4)：49-52．

[5] 廖銳全，徐永高，胡雪濱.水鎖效應(yīng)對低滲透儲層的損害及抑制和解除方法[J].天然氣工業(yè)，2002，22(6)：87-89.