大港油田復(fù)雜斷塊高溫高鹽油藏深部調(diào)剖研究

李道山，于 娣，汪娟娟，彭 文，張景春，陳美華

（1.中國(guó)石油大港油田公司采油工藝研究院，天津大港300280，2；中國(guó)石油大港油田公司天然氣公司 ）

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 化學(xué)試劑和儀器

聚合物三種：FP934PH （愛(ài)森公司）；63026（恒聚公司）；111－2（大港油田博弘公司）。交聯(lián)劑：研制的GNY－1高溫高鹽有機(jī)交聯(lián)劑和穩(wěn)定劑混合物。配制調(diào)剖體系所用水為大港油田南部棗園油田注入水，礦化度28181 mg／L，組成如下（mg／L）：K＋＋Na＋：10022，Ca2＋＋Mg2＋：856，Cl－：16631，SO42－：0，HCO3－：672，S2－：5，F(xiàn)e2＋＋Fe3＋：0.2，溶解氧0.3；腐生菌70個(gè)／mL，硫酸鹽還原菌110個(gè)／mL，鐵細(xì)菌6個(gè)／mL。

儀器：安瓿瓶，厭氧手套箱（Anaerobic system），Brookfield黏度計(jì)，RS－600型流變儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法［1－3］

1.2.1 調(diào)剖劑除氧及成膠強(qiáng)度測(cè)量

將配制完的調(diào)剖體系樣品裝入到若干個(gè)100 mL的安瓿瓶中，為模擬油藏地下無(wú)氧狀態(tài)，用厭氧手套箱對(duì)樣品除氧，壓帽后放入80℃的恒溫箱中，定期取出樣品，冷卻在25℃下，用Brookfield黏度計(jì)的0＃轉(zhuǎn)子在6 r／min下，測(cè)定其黏度值，檢測(cè)調(diào)剖劑成膠時(shí)間及成膠強(qiáng)度情況。

1.2.2 調(diào)剖劑注入不同滲透率巖心后的分流實(shí)驗(yàn)

取不同滲透率規(guī)格為2.5 cm×10 cm圓柱狀均質(zhì)巖心，用原油和煤油配制的模擬油，采用高、中、低三支不同滲透率巖心以并聯(lián)的方式，研究不同滲透率巖心注入調(diào)剖劑成膠后，后續(xù)聚合物驅(qū)和水驅(qū)的分流量。實(shí)驗(yàn)步驟：①對(duì)巖心抽空，飽和注入水，真空度達(dá)到0.1 mHg氣壓以下飽和3小時(shí)。②用注入水測(cè)量巖心的水相滲透率。③在80℃下飽和模擬原油，直至巖心出口端無(wú)水產(chǎn)出為止。④以每天1～5 m／的速度注入水，模擬油田的水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程，注水大約3PV直到巖心出口端油水混合物中含水98%以上。⑤注入一定量調(diào)剖劑（PV）候凝一定時(shí)間，直接水驅(qū)或注入一定量的聚合物溶液，后續(xù)水驅(qū)直至不再出油為止。⑥記錄不同注入倍數(shù)階段壓力、采出液、油量，以及三管并聯(lián)驅(qū)替時(shí)每支巖心的分流量。

2 結(jié)果與討論

2.1 調(diào)剖體系成膠時(shí)間和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

調(diào)剖劑的成膠時(shí)間和成膠強(qiáng)度與配制的聚合物和交聯(lián)劑性質(zhì)有關(guān)。交聯(lián)過(guò)程是聚合物分子中酰胺基與交聯(lián)劑中的甲基醛樹(shù)脂上的羥甲基化反應(yīng)生成網(wǎng)狀凝膠，所以酰胺基，羥甲基，苯環(huán)及苯環(huán)上高位阻的基團(tuán)數(shù)量都對(duì)凝膠的穩(wěn)定性起著重要的作用。因此在固定交聯(lián)劑種類和濃度情況下，不同聚合物生成的凝膠的性質(zhì)不同。在80℃下，選取三種聚合物FP934PH、63026（直鏈聚合物）、博弘111和不同濃度交聯(lián)劑進(jìn)行成膠和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，一般在3 d左右開(kāi)始成膠，15～30 d 之間成膠強(qiáng)度達(dá)到最大，以后隨時(shí)間的增大凝膠強(qiáng)度逐漸降低。隨著聚合物和交聯(lián)劑濃度的提高，成膠時(shí)間變短，成膠強(qiáng)度逐漸增大。

表1是三種聚合物與交聯(lián)劑（GNY－1）和L穩(wěn)定劑（200 mg／L）3個(gè)月的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，可見(jiàn)，用聚合物FP934PH配制的調(diào)剖劑成膠強(qiáng)度最高。

表1 調(diào)剖劑成膠時(shí)間及穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 調(diào)剖體系形成弱凝膠的流變性

通過(guò)對(duì)調(diào)剖劑體系成膠前后流變性研究，明確了弱凝膠抗剪切性，粘彈性和相體系的均一性。從流變曲線可見(jiàn)（圖1），在相同濃度情況下，體系成膠之前的黏度基本是聚合物溶液的黏度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于形成弱凝膠后的黏度。聚合物與交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，一般認(rèn)為在調(diào)剖體系濃度較低時(shí)，是以分子內(nèi)交聯(lián)為主，以分子間交聯(lián)為輔，弱凝膠強(qiáng)度較低；而隨著聚合物和交聯(lián)劑濃度的升高，交聯(lián)反應(yīng)是以分子間交聯(lián)為主，分子內(nèi)為輔，這時(shí)交聯(lián)方式是一個(gè)交聯(lián)劑核與單個(gè)或多個(gè)聚合物分子團(tuán)相互間是不連續(xù)的，或是這種聚合物分子團(tuán)相互間以弱的交聯(lián)鍵或其他方式形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的連續(xù)性越好，抗機(jī)械強(qiáng)度就越強(qiáng)，弱凝膠體系的黏度就越高。由圖1可見(jiàn)，當(dāng)調(diào)剖體系中聚合物和交聯(lián)劑濃度分別大于800 mg／L，300 mg／L時(shí)，體系成膠后黏度明顯升高。這個(gè)濃度可作為是以分子間與分子內(nèi)交聯(lián)為主的分界線，或叫臨界成膠濃度，低于這個(gè)濃度體系形成凝膠時(shí)黏度較低［4－5］。圖2是在7.24 s－1剪切速率下，聚合物濃度為5000 mg／L交聯(lián)劑濃度為2000 mg／L時(shí)成膠后，凝膠體系黏度隨時(shí)間的流變曲線，可見(jiàn)調(diào)剖劑濃度越高，凝膠強(qiáng)度越大。從曲線黏度變化結(jié)果可見(jiàn)，弱凝膠均一性變差，持續(xù)的抗剪切性及粘彈性降低，說(shuō)明調(diào)剖劑濃度太高時(shí)形成的凝膠在油層中調(diào)堵作用效果會(huì)降低。

圖1 不同濃度聚合物與交聯(lián)劑體系成膠后流變曲線

圖2 凝膠體系黏度與剪切時(shí)間的流變曲線

2.3 弱凝膠封堵中、高滲透層后水驅(qū)和聚合物驅(qū)向低滲透層分流作用明顯

用三支高、中、低滲透率分別是1500×10－3μm2、1000×10－3μm2、500×10－3μm2左右的巖心進(jìn)行注入調(diào)剖劑成膠后的分流實(shí)驗(yàn)。圖3左側(cè)柱狀圖是未注入調(diào)剖劑前水驅(qū)在各層的分流量，高滲透層水的分流量是66%，中滲透層是24%，低滲透層是10%。中間柱狀圖是注入0.15 PV的調(diào)剖劑候凝成膠后對(duì)后續(xù)注入0.45 PV聚合物驅(qū)的分流作用，高滲透層聚合物的分流量是41%，中滲透層是35%，低滲透層是24%，聚合物驅(qū)過(guò)程中在中、低滲透層的流量增加了，高滲透層流量降低了。右側(cè)三個(gè)柱是后續(xù)水驅(qū)的分流量，高滲透層水的分流量是49%，中滲透層是39%，低滲透層是12%，說(shuō)明調(diào)剖再水驅(qū)后，高滲透層液量也減少，中、低滲透層液量增加，達(dá)到調(diào)剖擴(kuò)大波及體積提高驅(qū)油效果的目的。

3 大港南部油藏調(diào)剖現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

圖3 三管并聯(lián)巖心注入過(guò)程各層分流量（0.15PV調(diào)剖劑＋0.45PV聚合物）

大港南部油田地質(zhì)構(gòu)造屬于復(fù)雜斷塊油藏，并且油層溫度高，原始地層水礦化度高，原油含瀝青質(zhì)和膠質(zhì)也較高，致使原油具有高凝固點(diǎn)，較高的黏度。油田經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間注水開(kāi)發(fā)，層間和層內(nèi)、以及平面上滲透性矛盾突出，到目前為止水驅(qū)采收率只有20%以下。近年油田開(kāi)發(fā)出一系列的調(diào)剖劑，在油田穩(wěn)油控水的過(guò)程中發(fā)揮積極作用，但主要是在注入井周?chē)欢ò霃絻?nèi)調(diào)剖，油層深部的非均質(zhì)性問(wèn)題還是沒(méi)有得到解決。為此開(kāi)發(fā)出的深部調(diào)剖劑能夠在油藏深處發(fā)揮調(diào)堵作用。根據(jù)室內(nèi)對(duì)深部調(diào)剖劑研究的結(jié)果，在南部油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)兩個(gè)井組，結(jié)果表明水井注入壓力提高4 MPa，以上，啟動(dòng)了未動(dòng)用油層，擴(kuò)大水驅(qū)波及范圍，對(duì)應(yīng)的油井產(chǎn)量有所提高。下面簡(jiǎn)單敘述兩個(gè)井組的試驗(yàn)區(qū)概況及試驗(yàn)動(dòng)態(tài)。

家53－9深部調(diào)剖現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井組，位于大港南部油田官109－1斷塊的東南邊緣處，注水層位：棗V油組的Ⅴ2和Ⅴ6層位，注水井段：2005～2125 m。生產(chǎn)現(xiàn)狀：日注30 m3，泵壓24.0MPa，油壓15.8 MPa，井組剩余可采儲(chǔ)量1.54×104t。對(duì)應(yīng)受益油井3口（家51－7、家49－9和家53－7）。油藏溫度80℃，平均滲透率（40～166）×10－3μm2，地下原油黏度70 mPa·s，注入水總礦化度29952 mg／L。

吸水剖面測(cè)試結(jié)果顯示：在5個(gè)注水層中，2個(gè)層強(qiáng)吸水，相對(duì)吸水量占全井的84%。動(dòng)態(tài)分析反映：由于注水突進(jìn)，整個(gè)井組表現(xiàn)為含水上升產(chǎn)量下降。而潛力分析結(jié)果為：家53－9井組有1.54×104t剩余可采儲(chǔ)量。此次使用的新型延緩交聯(lián)耐溫抗鹽凝膠，加大處理深度和強(qiáng)度，對(duì)強(qiáng)吸水層的高滲流條帶實(shí)施深部調(diào)堵，可有效抑制注水突進(jìn)，擴(kuò)大水驅(qū)波及體積，提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度，控制油井含水上升速度，提高受益井產(chǎn)量。

家53－9井共注入調(diào)剖劑1850 m3，聚合物濃度3000 mg／L，交聯(lián)劑濃度1800 mg／L，穩(wěn)定劑濃度50 mg／L。注入完成后關(guān)井5天，預(yù)計(jì)在地下成膠后黏度在20000 mPa·s左右。從注入壓力與累計(jì)注入調(diào)剖劑關(guān)系曲線可見(jiàn)，開(kāi)始注水壓力是15.8 MPa，隨著累計(jì)注入調(diào)剖劑增加，注入壓力也增大，說(shuō)明調(diào)剖劑在地下逐漸成膠，經(jīng)過(guò)19天施工結(jié)束，注入壓力達(dá)到24.5 MPa（見(jiàn)圖4）。該井生產(chǎn)后6個(gè)月累計(jì)增油300 t左右。

圖4 家53－9井注入壓力與注入調(diào)剖劑量關(guān)系曲線

第二個(gè)深部調(diào)剖試驗(yàn)井組是大港南部風(fēng)化店油田的棗1218－1井組，注水層位：棗Ⅳ和棗V油組。棗1218－1井組目前含水率87.7%，采出程度僅為13.8%，可采儲(chǔ)量采出程度66.7%，井組剩余可采儲(chǔ)量4.78×104t，井組剩余油潛力較大。生產(chǎn)現(xiàn)狀：日注120 m3；油壓：14.6 MPa。對(duì)應(yīng)一線受益油井5口（棗1218－2H、棗1218－5L、棗41、和棗1212－2和棗1218）。

棗1218－1井組調(diào)剖前存在的主要問(wèn)題是，V1層中的14、15號(hào)層是強(qiáng)吸水層。為了緩解井組層內(nèi)、平面矛盾，抑制注入水突進(jìn)，對(duì)該井組進(jìn)行復(fù)合深部調(diào)剖。

棗1218－1井組調(diào)剖劑3500 m3，聚合物濃度3500 mg／L，交聯(lián)劑濃度2000 mg／L，穩(wěn)定劑濃度50 mg／L。注入完成后關(guān)井5天，預(yù)計(jì)調(diào)剖劑在地下成膠后黏度在25000 mPa·s左右。從注入壓力與累計(jì)注入調(diào)剖劑關(guān)系曲線表明，經(jīng)過(guò)40天施工結(jié)束，注入壓力升高了4 MPa，以后的6個(gè)月觀察期也基本保持上述水平，該井組投入生產(chǎn)后6個(gè)月累計(jì)增油600 t。

4 結(jié)論

交聯(lián)劑和聚合物配成調(diào)剖體系形成的弱凝膠適合高溫高鹽油藏深部調(diào)剖，成膠時(shí)間與成膠強(qiáng)度可以控制。隨著交聯(lián)劑和聚合物濃度的升高，成膠時(shí)間越短，黏度增大；在交聯(lián)劑和聚合物溶液高于臨界成膠濃度時(shí)，弱凝膠體系是以分子間交聯(lián)為主，弱凝膠的黏度較高。分流實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，弱凝膠在巖心深部有較強(qiáng)的封堵性，抑制高滲透層流量，增加低滲透層液量，可達(dá)到擴(kuò)大波及體積提高驅(qū)油效果的目的。在大港南部油田高溫高鹽油藏兩個(gè)井組深部調(diào)剖試驗(yàn)表明，注入調(diào)剖體系結(jié)束后，注入壓力升高4 MPa以上，相應(yīng)的受益油井增油明顯。

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