注入水、活性水、CO2與涇河油田致密砂巖油藏儲(chǔ)層配伍性研究

王少朋，張本艷，周立娟

(中國(guó)石油華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州450006)

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注入水、活性水、CO2與涇河油田致密砂巖油藏儲(chǔ)層配伍性研究

王少朋，張本艷，周立娟

(中國(guó)石油華北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州450006)

涇河油田長(zhǎng)8致密砂巖油藏儲(chǔ)層物性差，天然能量開(kāi)發(fā)效果不理想,為此開(kāi)展了注入水、活性水、CO2與涇河油田儲(chǔ)層配伍性研究，為后期補(bǔ)充能量開(kāi)發(fā)注入介質(zhì)優(yōu)選提供依據(jù)。結(jié)果表明：采用洛河組水源水作為注入水時(shí)，與地層水產(chǎn)生沉淀，造成儲(chǔ)層滲透率下降；活性水對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生輕微損害，與儲(chǔ)層配伍性較好；CO2與地層水配伍性較好，但與原油配伍性差，CO2的萃取作用造成原油重質(zhì)組分析出，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降嚴(yán)重。根據(jù)儲(chǔ)層配伍性結(jié)果，補(bǔ)充能量介質(zhì)優(yōu)選活性水。

涇河油田；致密砂巖油藏；配伍性；注入水；活性水；CO2

涇河油田位于鄂爾多斯盆地渭北隆起與伊陜斜坡相接帶，含油層系主要以三疊系上統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層為主。延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂體屬于三角洲前緣水下分流河道沉積，平均有效孔隙度為7.6%，平均有效滲透率0.51×10-3μm2，地層壓力系數(shù)0.86，為低壓、特低孔、超低滲的致密砂巖巖性油藏。儲(chǔ)層基質(zhì)物性差，局部天然裂縫發(fā)育，孔喉細(xì)小，連通性差。2013年起利用水平井天然能量開(kāi)發(fā)，但油井投產(chǎn)后地層能量快速下降，產(chǎn)量遞減快，單井累產(chǎn)低，采出程度低，無(wú)法達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)。為了提高油井采收率，對(duì)補(bǔ)充能量開(kāi)發(fā)[1-3]注入介質(zhì)開(kāi)展儲(chǔ)層配伍性研究，為后期補(bǔ)充能量方式優(yōu)選提供依據(jù)。

初步針對(duì)注入水[4-5]、活性水[6-7]、CO2[8-11]三種常用注入介質(zhì)開(kāi)展儲(chǔ)層配伍性[12-15]實(shí)驗(yàn)。

1 注入水與儲(chǔ)層配伍性

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

涇河油田注入水源水為洛河組地下水源水。涇河油田地層水與洛河組地下水混合后可能產(chǎn)生沉淀和結(jié)垢，以懸浮顆粒的形式存在，在流動(dòng)中堵塞孔喉通道，損害地層。

水源水取自洛河組水，地層水由油井井口取油水混樣，經(jīng)過(guò)加熱后油水分離和沉降分離得到。兩種水樣均用孔徑小于0.45 μm的過(guò)濾膜過(guò)濾(方法參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/TT5329-94)。兩種水的組成見(jiàn)表1。

表1 涇河油田水源水和地層水離子組成 mg/L

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)兩種方法，分析注入水與儲(chǔ)層配伍性。

1.2.1 靜態(tài)配伍性

將注入水與地層水按體積比為1∶5，1∶3，1∶1，3∶1，5∶1的不同比例混合，在地層溫度下放置10天，觀察水樣是否產(chǎn)生結(jié)垢情況，并利用離子色譜儀計(jì)算結(jié)垢離子的損失量，對(duì)結(jié)垢物進(jìn)行XRD衍射測(cè)試，分析結(jié)垢元素組成及含量，確定結(jié)垢成分。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，注入水與地層水以不同比例混合后均有結(jié)垢物生成。通過(guò)分析確定，所形成的結(jié)垢物主要為CaSO4、SrSO4沉淀，少部分出現(xiàn)CaCO3沉淀。其中注入水與地層水在體積比例為1∶5，1∶3，1∶1時(shí)結(jié)垢量大，隨著注入水體積比例的不斷增加，結(jié)垢量逐漸減少。靜態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)表明涇河油田洛河組水源注入水與地層水不配伍。

圖1 洛河組注入水和涇河油田地層水結(jié)垢量

1.2.2 動(dòng)態(tài)配伍性

注入水注入地層的過(guò)程中，除了與地層水產(chǎn)生不配伍現(xiàn)象之外，還可能由于流體變化引起儲(chǔ)層黏土膨脹、分散、運(yùn)移，導(dǎo)致巖心滲透率或有效滲透率

下降。測(cè)試巖心的動(dòng)態(tài)配伍性可以有效地分析注入水的注入過(guò)程中對(duì)巖心滲流能力的影響。

動(dòng)態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為損害指數(shù)，其計(jì)算方法如下：

注入水與地層水配伍性結(jié)果見(jiàn)表2，結(jié)果顯示損害指數(shù)為55.88%～64.81%，其中平均損害指數(shù)為59.82%，平均損害強(qiáng)度為中等偏強(qiáng)。

結(jié)合靜態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，注入水和地層水混合后產(chǎn)生的沉淀在驅(qū)替的過(guò)程，經(jīng)過(guò)運(yùn)移對(duì)流通孔道產(chǎn)生了堵塞，導(dǎo)致滲透率下降。綜合分析，注入洛河組水會(huì)和地層水產(chǎn)生不配伍的情況，采油注水開(kāi)發(fā)需加入阻垢劑減少結(jié)垢情況。

表2 涇河油田注入水與儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)配伍性結(jié)果

2 活性水與儲(chǔ)層配伍性

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

經(jīng)調(diào)研，通過(guò)添加表面活性劑配置的活性水可以有效提高驅(qū)油效率，從而提高采收率。本實(shí)驗(yàn)利用十二烷基苯磺酸鈉表活劑和標(biāo)準(zhǔn)地層水配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的活性水用于儲(chǔ)層配伍性研究。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果

同注入水與儲(chǔ)層的動(dòng)態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)相似，采用驅(qū)替法測(cè)試活性水與儲(chǔ)層配伍性。

活性水與涇河儲(chǔ)層配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表3，損害指數(shù)為0.97%～29.45%，其中平均損害指數(shù)為15.21%，平均損害強(qiáng)度為弱，表明注入活性水和涇河油田儲(chǔ)層配伍性較好。

表3 涇河油田活性水與儲(chǔ)層配伍性結(jié)果

3 CO2與儲(chǔ)層配伍性

3.1 實(shí)驗(yàn)材料

地層水、原油樣品由油井井口取油水混樣，經(jīng)過(guò)加熱后油水分離和沉降分離得到。實(shí)驗(yàn)所用CO2為高純CO2氣體，含量在99.9%以上。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用驅(qū)替法分別開(kāi)展CO2與飽和地層水的儲(chǔ)層、CO2與飽和原油的儲(chǔ)層配伍性實(shí)驗(yàn)，確定CO2與地層水和原油的配伍性。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，由CO2氣瓶、中間容器、壓力傳感器、驅(qū)替泵、低磁場(chǎng)核磁共振巖樣分析儀、回壓閥、巖心夾持器和手動(dòng)泵(為巖心提供圍壓)組成。

圖2 CO2配伍性實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)配完成，將儲(chǔ)層巖心飽和地層水或飽和原油，測(cè)定巖樣初始滲透率。采用10倍左右孔隙體積的CO2流體進(jìn)行驅(qū)替。驅(qū)替結(jié)束后，用地層水、原油驅(qū)替巖心直至進(jìn)出口流體性質(zhì)一致，并測(cè)試驅(qū)替后的巖樣滲透率。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中開(kāi)展巖心核磁測(cè)量，分別測(cè)定飽和水、飽和原油和CO2驅(qū)替后的巖心內(nèi)流體狀況。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中回壓控制器一直維持在10 MPa，保證在巖心內(nèi)部的流動(dòng)CO2為液相，注入壓力保持在混相壓力以上。

3.3 CO2與地層水配伍性

CO2與地層水配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。損害指數(shù)在19.86%～43.54%，平均損害指數(shù)為28.46%，平均損害強(qiáng)度為弱，說(shuō)明CO2流體對(duì)地層的傷害都比較小，與飽和地層水的儲(chǔ)層配伍性較好。

表4 涇河油田CO2與飽和地層水的儲(chǔ)層配伍性結(jié)果

3.4 CO2與原油配伍性

CO2與原油配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，損害指數(shù)為66.45%，屬于中等偏強(qiáng)，注CO2后巖心滲透率下降嚴(yán)重，CO2流體與原油配伍性差。

表5 涇河油田CO2與飽和原油的儲(chǔ)層配伍性結(jié)果

核磁測(cè)量結(jié)果如圖3所示，CO2驅(qū)替巖心后，峰略左偏，說(shuō)明原油輕質(zhì)組分被CO2萃取后重質(zhì)組分堵塞在巖心表面導(dǎo)致信號(hào)量向左偏移。

圖3 CO2驅(qū)替前后巖心內(nèi)流體核磁測(cè)量結(jié)果

采用CO2混相驅(qū)替涇河油田長(zhǎng)8油藏時(shí)，CO2與地層水作用能溶解地層中部分碳酸鹽膠結(jié)物，但也產(chǎn)生碳酸鈣沉淀堵塞孔道，這兩種作用導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率輕微下降；但CO2的萃取作用導(dǎo)致涇河油田原油重質(zhì)組分析出，運(yùn)移過(guò)程中發(fā)生沉積堵塞，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降嚴(yán)重。

4 結(jié)論

(1)采用洛河組水源水作為注入水時(shí)，注入水和地層水產(chǎn)生以CaSO4、SrSO4為主的沉淀，造成儲(chǔ)層滲透率損害程度中等偏強(qiáng)。洛河組注入水與涇河油田長(zhǎng)8儲(chǔ)層不配伍，建議注水開(kāi)發(fā)時(shí)加入阻垢劑減少結(jié)垢情況。

(2)利用十二烷基苯磺酸鈉表活劑和標(biāo)準(zhǔn)地層水配置的活性水對(duì)儲(chǔ)層損害強(qiáng)度為無(wú)-弱，表明活性水與儲(chǔ)層配伍性較好。

(3)采用CO2混相驅(qū)替涇河油田長(zhǎng)8油藏時(shí)，CO2與飽和地層水的儲(chǔ)層配伍性較好，但CO2的萃取作用造成原油重質(zhì)組分析出，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降嚴(yán)重。

(4)根據(jù)注入水、活性水、CO2與儲(chǔ)層配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，補(bǔ)充能量介質(zhì)優(yōu)選活性水。

[1] 樊成.長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏開(kāi)發(fā)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2009,28(2):30-35.

[2] 江懷友，李治平，鐘太賢，等.世界低滲透油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].特種油氣藏,2009,16(4):13-17.

[3] 王光付，廖榮鳳，李江龍，等.中國(guó)石化低滲透油藏開(kāi)發(fā)狀況及前景[J].油氣地質(zhì)與采收率,2007,14(3):84-89.

[4] 張芳，王新海.低滲透油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果綜合評(píng)價(jià)方法[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,14(5):34-36.

[5] 何文祥，楊億前，馬超亞.特低滲透率儲(chǔ)層水驅(qū)油規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[J].巖性油氣藏,2010,22(4):109-111.

[6] 曾保全，程林松，李春蘭，等.特低滲透儲(chǔ)層活性水驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,28(S1):25-27.

[7] 劉江.低滲透油藏活性水驅(qū)油物理模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].石化技術(shù),2011,18(4):9-12.

[8] 李星濤，郭肖，王萬(wàn)彬.低滲透油藏注CO2提高采收率技術(shù)探討[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,12(1):27-29.

[9] 仵元兵，胡丹丹，常毓文，等.CO2驅(qū)提高低滲透油藏采收率的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].新疆石油天然氣,2010,6(1):36-39.

[10] 李孟濤，張英芝，楊志宏，等.低滲透油藏CO2混相驅(qū)提高采收率試驗(yàn)[J].石油鉆采工藝,2005,27(6):43-46.

[11] 祝春生，程林松.低滲透油藏CO2驅(qū)提高原油采收率評(píng)價(jià)研究[J].鉆采工藝,2007,30(6):55-57.

[12] 吳新民，付偉，白海濤，等.姬塬油田注入水與地層水配伍性研究[J].油田化學(xué),2012,29(1):33-37.

[13] 張鳳博,楊云祥,曹延平,等.下寺灣油田柳洛峪地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層配伍性實(shí)驗(yàn)研究[J].西北地質(zhì),2013,46(3):197-202.

[14] 李海濤，李洪建，趙敏.砂巖儲(chǔ)層配伍性注水水質(zhì)方案研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),1997,19(3):45-52.

[15] 李苗，郭平，易敏，等.CO2和地層水儲(chǔ)層配伍性實(shí)驗(yàn)研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,31(1):98-102.

編輯：王金旗

1673-8217(2016)06-0107-04

2016-07-27

王少朋,工程師，博士，1986年生，2013年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣田開(kāi)發(fā)工程專業(yè)，從事油田開(kāi)發(fā)工程研究。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“鄂爾多斯盆地南緣低豐度致密低滲油氣藏開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)(2016ZX05048-001)、中國(guó)石油化工股份有限公司"致密砂巖油藏滲流機(jī)理及開(kāi)發(fā)技術(shù)政策研究”(P14089-1)。

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