紅崗高臺(tái)子區(qū)塊低滲裂縫性油藏復(fù)合調(diào)驅(qū)工藝室內(nèi)試驗(yàn)研究

王蘭，王健，方位 （油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （西南石油大學(xué)），四川 成都610500）

馬超 （中石油吉林油田分公司新民采油廠，吉林 松原131500）

蔣婧 （中石化天津液化天然氣有限責(zé)任公司，天津300457）

大量的國(guó)內(nèi)外研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐表明［1～4］，對(duì)于低滲透裂縫性油藏，可采用 “預(yù)交聯(lián)顆粒＋聚合物凝膠＋孔喉尺度微球”復(fù)合深部調(diào)驅(qū)技術(shù)。預(yù)交聯(lián)顆粒能夠吸水膨脹［5～7］，通過(guò)不同粒徑組合，有效封堵大裂縫和出水大孔道，使注入水發(fā)生流向改變，顯著提高波及效率；聚合物凝膠強(qiáng)度適中，能夠發(fā)揮深部流體改向和流度控制作用，改善流度比，有效調(diào)整平面矛盾［6］；納米微球具有黏彈性，在油藏孔喉中具有封堵、變形、運(yùn)移、再封堵的特性，可實(shí)現(xiàn)從水井到油井的全過(guò)程調(diào)驅(qū)驅(qū)油［8，9］。

紅崗油田高臺(tái)子油藏頂面構(gòu)造形態(tài)為一近南北走向的長(zhǎng)軸背斜構(gòu)造，軸向北北東向 （NE15°）。高臺(tái)子油藏頂面構(gòu)造斷層不發(fā)育，其西側(cè)發(fā)育的紅崗逆斷層。儲(chǔ)層平均滲透率45mD，平均孔隙度18．60%，孔隙半徑2．25μm，屬低滲透裂縫性油藏。為此，筆者通過(guò)篩選凝膠配方并對(duì)復(fù)合調(diào)剖體系的工藝參數(shù)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，優(yōu)選出適合調(diào)剖高臺(tái)子低滲裂縫型油藏的復(fù)合體系。

1 試驗(yàn)儀器與藥品

1．1 儀器

旋轉(zhuǎn)黏度儀Brookfield Synchro－Lectric Digital Viscometer（美國(guó)制造）；電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱 （CS1013型，重慶試驗(yàn)設(shè)備廠制造）；精密天平Sartorius（德國(guó)制造）；調(diào)速攪拌器 （S7401－Ⅱ型電動(dòng)攪拌器）；磨口燒瓶、燒杯、滴管、玻璃棒、移液管、量筒、磁力攪拌器等。

1．2 藥品

預(yù)交聯(lián)顆粒SD－410系列 （粒徑0．5～1mm 與1～3mm 的顆粒以1∶1混合使用）；弱凝膠；孔喉尺度微球DS－320 （微米級(jí)）。

2 弱凝膠配方篩選

2．1 主劑HPAM 濃度篩選

保持交聯(lián)劑C、調(diào)節(jié)劑TJ、除氧劑LN 濃度各為100mg／L 不變，試驗(yàn)溫度65℃，調(diào)節(jié)聚合物濃度，觀察聚合物濃度對(duì)凝膠體系成膠性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出，該體系成膠時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度適合。當(dāng)聚合物HPAM 濃度在1000～1400mg／L 時(shí)，成膠時(shí)間可調(diào)，且穩(wěn)定性能好，不易脫水。結(jié)合實(shí)際條件和要求，選取聚合物HPAM 濃度為1000mg／L。

表1 聚合物濃度對(duì)體系成膠性能的影響

2．2 交聯(lián)劑C濃度篩選

保持聚合物濃度為1000mg／L、調(diào)節(jié)劑TJ濃度為100mg／L和除氧劑LN 濃度為100mg／L。交聯(lián)劑C濃度對(duì)體系成膠性能的影響見(jiàn)表2。由表2可以看出，交聯(lián)劑C濃度越高，成膠時(shí)間越快，但是容易脫水，穩(wěn)定性能變差。濃度在100～120mg／L時(shí)，成膠時(shí)間可調(diào)，穩(wěn)定性能好，強(qiáng)度合適。結(jié)合實(shí)際情況，選擇交聯(lián)劑C濃度為100mg／L。

表2 交聯(lián)劑C濃度對(duì)凝膠性能的影響

2．3 調(diào)節(jié)劑TJ濃度篩選

保持聚合物HPAM 濃度為1000mg／L、除氧劑LN 濃度為100mg／L 和交聯(lián)劑C 濃度為100mg／L。調(diào)節(jié)劑TJ濃度對(duì)凝膠的影響見(jiàn)表3。與交聯(lián)劑C對(duì)比，調(diào)節(jié)劑TJ對(duì) （初始）成膠時(shí)間的促進(jìn)作用影響很大，但隨著調(diào)節(jié)劑TJ濃度增加，凝膠成膠強(qiáng)度變大的同時(shí)，穩(wěn)定性也變差。綜上，選擇調(diào)節(jié)劑TJ濃度為100mg／L。

表3 調(diào)節(jié)劑TJ濃度對(duì)凝膠性能的影響

2．4 除氧劑LN 濃度篩選

保持聚合物HPAM 濃度1000mg／L、交聯(lián)劑C濃度100mg／L 和調(diào)節(jié)劑濃度100mg／L。調(diào)整除氧劑LN 濃度分別為0、50、100、150 和200mg／L，配置不同的小樣放置于65℃的恒溫箱中，成膠情況見(jiàn)表4。

未加入除氧劑時(shí)，成膠強(qiáng)度雖然能符合調(diào)驅(qū)需要，但穩(wěn)定性較差。當(dāng)除氧劑硫脲濃度為100mg／L時(shí)，體系成膠強(qiáng)度高，形成的凝膠體系穩(wěn)定性好。當(dāng)除氧劑濃度大于100mg／L時(shí)，成膠強(qiáng)度和穩(wěn)定性變化不大。因此，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮選擇除氧劑濃度為100mg／L。

綜合以上配方優(yōu)選試驗(yàn)，可以得出調(diào)驅(qū)體系的優(yōu)化配方為：聚合物HPAM 濃度1000mg／L＋交聯(lián)劑C 濃度100mg／L＋調(diào)節(jié)劑TJ 濃度100mg／L＋除氧劑LN 濃度100mg／L，在65℃條件下，初始黏度為46．5mPa·s，54h成膠 （見(jiàn)圖1），90d后未水解，穩(wěn)定性較好。

表4 除氧劑LN 濃度對(duì)凝膠性能的影響

3 注入方式對(duì)調(diào)剖效果影響研究

按“顆粒＋凝膠＋微球”組合順序，進(jìn)行雙管巖心流動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)其剖面改善率及提高采收率，結(jié)果見(jiàn)表5。

圖1 凝膠成膠實(shí)物圖

表5 顆粒＋凝膠＋微球吸水剖面改善率及提高采收率測(cè)定

按“凝膠＋顆粒＋微球”組合順序，進(jìn)行雙管巖心流動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)其剖面改善率及提高采收率，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 凝膠＋顆粒＋微球吸水剖面改善率及提高采收率測(cè)定

由表5、表6數(shù)據(jù)可以看出，先注入預(yù)交聯(lián)顆粒和先注入凝膠2種注入方式的采收率不同。在段塞尺寸相同的情況下，由總提高采收率對(duì)比可知先注入預(yù)交聯(lián)顆粒的注入方式比先注入弱凝膠的注入方式效果更好，其主要原因是將顆粒作為第1段塞，能夠首先封堵大孔道，減少后續(xù)注入凝膠的漏失。

因此，注入方式選擇為 “顆粒＋凝膠＋微球”。

4 段塞尺寸對(duì)調(diào)剖效果影響研究

4．1 顆粒＋不同段塞凝膠組合驅(qū)油試驗(yàn)

試驗(yàn)采用的預(yù)交聯(lián)顆粒為1＃顆粒和2＃顆粒按1∶1組合，注入量固定為0．05PV。凝膠注入量分別為0．1、0．2和0．3PV，預(yù)交聯(lián)顆粒與凝膠段塞尺寸對(duì)調(diào)驅(qū)效果的影響規(guī)律見(jiàn)表7。試驗(yàn)結(jié)果表明，若單獨(dú)注入預(yù)交聯(lián)顆粒，提高采收率幅度較小，為5．46%，調(diào)驅(qū)效果不明顯。隨著凝膠注入段塞尺寸的增加，提高采收率幅度增加，調(diào)驅(qū)效果漸趨明顯。當(dāng)注入段塞尺寸增加到0．1PV 時(shí)，提高采收率增加幅度為1．75%；從0．1PV 增加到0．2PV 時(shí)，提高采收率幅度又增加4．86%；從0．2PV 增加到0．3PV 時(shí)，提高采收率幅度增加0．83%，此時(shí)提高采收率與剖面改善程度已經(jīng)明顯減小。根據(jù)調(diào)驅(qū)效果和經(jīng)濟(jì)等因素綜合考量，選取預(yù)交聯(lián)顆粒注入段塞尺寸為0．05PV，凝膠注入段塞尺寸為0．2PV。

表7 顆粒＋凝膠注入段塞尺寸對(duì)調(diào)驅(qū)效果的影響

4．2 顆粒＋凝膠＋不同段塞微球組合驅(qū)油試驗(yàn)

首先注入0．05PV 的預(yù)交聯(lián)顆粒，再注入0．2PV 凝膠體系，然后分別注入0．1、0．3和0．5PV 濃度為2000mg／L的孔喉尺度微球，最后進(jìn)行連續(xù)后續(xù)水驅(qū)至不出油，計(jì)算最終采收率，結(jié)果如表8 所示。表8 結(jié)果表明，注入0．05PV預(yù)交聯(lián)顆粒和0．2PV 的凝膠后，再注入一定量的孔喉尺度微球，調(diào)驅(qū)效果進(jìn)一步改善，采收率幅度提高；當(dāng)注入0．3PV 微球時(shí)，調(diào)驅(qū)效果提高幅度最大。因此，選擇孔喉尺度微球注入段塞為0．3PV。

綜上，復(fù)合調(diào)驅(qū)體系組成為0．05PV 預(yù)交聯(lián)顆粒、0．2PV 凝膠和0．3PV 微球，段塞總尺寸為0．55PV。

表8 凝膠／不同段賽微球組合驅(qū)油試驗(yàn)結(jié)果

5 復(fù)合體系室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn)

5．1 抗剪切性評(píng)價(jià)

通過(guò)2組并聯(lián)管巖心流動(dòng)試驗(yàn)，將填砂管飽和水之后，注入將復(fù)合調(diào)驅(qū)劑，最后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，測(cè)定剖面改善率。其中，一組試驗(yàn)用攪拌器以1500r／min的轉(zhuǎn)速對(duì)凝膠進(jìn)行剪切處理1min，另一組不進(jìn)行剪切處理。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。由表9可以看出，注入未剪切的復(fù)合調(diào)驅(qū)劑，提高采收率為13．96%，而注入剪切的復(fù)合調(diào)驅(qū)劑，提高采收率為12．28%，仍具有良好的提高采收率的效果。由此可見(jiàn)復(fù)合調(diào)驅(qū)體系具有良好的抗剪切性。

表9 剪切對(duì)復(fù)合調(diào)驅(qū)劑封堵強(qiáng)度的影響

5．2 沖刷穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

采用單管巖心流動(dòng)試驗(yàn)，考察復(fù)合調(diào)驅(qū)體系的耐沖刷能力。先將飽和了油的填砂管水驅(qū)至含水極限，注入復(fù)合調(diào)驅(qū)劑，靜置于65℃烘箱3d；然后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，考察后續(xù)水對(duì)調(diào)驅(qū)劑的沖刷。試驗(yàn)用巖心滲透率為863mD。試驗(yàn)結(jié)果如圖2。

由圖2可以看出，在注水沖刷過(guò)程中最高壓力可達(dá)到7．945MPa；連續(xù)注水60min后，壓力隨注入體系體積的增加呈現(xiàn)較小的波動(dòng)，說(shuō)明復(fù)合調(diào)驅(qū)體系的耐沖刷性能良好，能夠滿足油藏調(diào)驅(qū)要求。

6 結(jié)論

1）針對(duì)高臺(tái)子油藏條件，篩選出凝膠體系配方為：聚合物HPAM 濃度1000mg／L＋交聯(lián)劑C 濃度100mg／L＋調(diào)節(jié)劑TJ濃度100mg／L＋除氧劑LN 濃度100mg／L。

2）通過(guò)比較不同的注入方式對(duì)剖面改善率和提高采收率的影響，注入方式選擇為 “顆粒＋凝膠＋微球”的注入順序，顆粒可以預(yù)先封堵大裂縫、大孔道，減少凝膠和微球的漏失，提高凝膠和微球的作用效果。

3）進(jìn)行了多組雙管巖心試驗(yàn)，設(shè)計(jì)復(fù)合調(diào)驅(qū)體系組成為0．05PV 預(yù)交聯(lián)顆粒、0．2PV 凝膠和0．3PV 微球，段塞總尺寸為0．55PV，在滲透率分別為2142mD／654mD 的雙管巖心中，采用該復(fù)合調(diào)驅(qū)體系，提高采收率達(dá)到15．01%。

4）試驗(yàn)結(jié)果表明注入未剪切的復(fù)合調(diào)驅(qū)劑，提高采收率為13．96%，而注入剪切的復(fù)合調(diào)驅(qū)劑，提高采收率為12．28%，仍具有良好的提高采收率的效果。由此可見(jiàn)復(fù)合調(diào)驅(qū)體系具有良好的抗剪切性。

5）由水驅(qū)沖刷穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果可以看出，復(fù)合調(diào)驅(qū)體系的耐沖刷性能良好，復(fù)合調(diào)驅(qū)體系能夠滿足油藏調(diào)驅(qū)要求。

圖2 復(fù)合調(diào)驅(qū)劑耐沖刷性評(píng)價(jià)

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