疏松砂巖油藏乳化柴油體系封堵分流實驗研究

高建崇張 嶺馮浦涌王春林榮新明

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津300452;2.中海油田服務(wù)股份有限公司,天津300459)

疏松砂巖油藏乳化柴油體系封堵分流實驗研究

高建崇1,張 嶺1,馮浦涌2,王春林2,榮新明2

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津300452;2.中海油田服務(wù)股份有限公司,天津300459)

針對渤海油田疏松砂巖油藏油層厚度大、非均質(zhì)性嚴(yán)重、酸化后含水率上升的問題,開展了乳化柴油封堵分流能力實驗研究。物理模擬實驗表明,以油水體積比3∶7制備的乳化柴油體系具有選擇性封堵高滲透層,對低滲油層的封堵能力較弱。應(yīng)用該體系后可有效將后續(xù)液體分流到低滲層,且對高滲水層的滲透率有較大幅度降低,而對低滲油相滲透率影響很小。與常規(guī)酸化解堵措施相結(jié)合,可起到均勻酸化與控水增產(chǎn)的目的。

乳化柴油; 選擇性封堵性能; 分流性能; 疏松砂巖油藏

酸化措施成本低廉、解堵針對性強,在各個油氣田應(yīng)用廣泛,是性價比最高的增產(chǎn)措施之一,在海上油氣田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)方面起著舉足輕重的作用。近年來,渤海油田采油井每年實施的酸化措施約為80余井次,然而渤海油田大部分儲層具有膠結(jié)疏松、油層厚度分布差異大、孔隙度高、滲透率級高、非均質(zhì)性嚴(yán)重等特征,在常規(guī)的油井酸化措施中,酸液通常沿非均質(zhì)儲層的大孔道或高滲帶指進,很難有效改造非均質(zhì)儲層的低滲部分,導(dǎo)致酸化后增液不增油、含水大幅上升,個別井甚至出現(xiàn)了增液降油的現(xiàn)象。

2013年渤海油田遼東區(qū)塊有13口油井采用酸化解堵措施,措施后平均產(chǎn)液量從47.9 m3/d增加到82.3 m3/d,平均產(chǎn)油量從25.7 m3/d下降到17.3 m3/d,平均含水率從46.6%上升到77.5%,酸化后含水上升過快嚴(yán)重影響了油田增產(chǎn)。

解決此問題的關(guān)鍵是采取有效的分流轉(zhuǎn)向技術(shù),實現(xiàn)酸液均勻布置,從而達到控水增產(chǎn)的目的。目前常用的分流轉(zhuǎn)向技術(shù)有機械分流轉(zhuǎn)向和化學(xué)分流轉(zhuǎn)向兩大類。相比陸地油田,海上油田作業(yè)存在著成功率高、對儲層傷害小、占地面積少、作業(yè)簡便、周期短、費用低等特點,無論是機械分流轉(zhuǎn)向還是常規(guī)的暫堵型化學(xué)轉(zhuǎn)向均存在著一定的工藝限制性[1-6]。其中,常規(guī)的投球封隔、封隔器封隔和連續(xù)油管拖動等機械分流轉(zhuǎn)向工藝需要起下生產(chǎn)管柱,作業(yè)費用高,不適合海上作業(yè)要求;化學(xué)分流轉(zhuǎn)向工藝中的顆粒型暫堵分流技術(shù)存在顆粒大小與孔吼尺寸匹配度要求較高的特點;凍膠凝膠分流轉(zhuǎn)向技術(shù)存在體系黏度較高,破膠返排不徹底將對儲層造成嚴(yán)重傷害的缺點;泡沫分流轉(zhuǎn)向技術(shù)則施工占用面積大、費用相對高;相滲改善劑分流技術(shù)對地質(zhì)油藏、化學(xué)藥劑適應(yīng)性以及施工工藝均有較高的要求,應(yīng)用難度較大。

乳化柴油為油包水乳狀液,具有較高黏度,在地下多孔介質(zhì)滲流中產(chǎn)生的賈敏效應(yīng)可以選擇性封堵水層[7-9],其穩(wěn)定性隨著油水相比例的降低而增大[10]。而在油層中,由于乳化劑會慢慢為原油所稀釋,乳狀液會很快破壞,對油層不會造成堵塞作用,這是其能夠具備分流控水作用的兩個重要機理。該體系具有配液簡單、易于現(xiàn)場操作,不需要增加額外的施工設(shè)備,能夠滿足海上施工要求的特點,應(yīng)用前景廣闊。筆者以乳化柴油為對象,研究其在不同滲透率巖心和巖心對中的封堵分流性能。

1 實驗部分

1.1 儀器與藥品

實驗儀器包括Brookfield黏度計、YXZB-25/ 300 mm人造巖心裝置(海安石油科研儀器有限公司)、物理模擬裝置(包括平流泵、巖心夾持器、中間容器、恒溫箱、液體和壓力采集裝置)等。

實驗藥品包括PA-EO乳化劑(實驗室自制的乳化劑)、Na OH(分析純)、CaSO4(分析純)、MgSO4(分析純)、MgCl2(分析純)、NaCl(分析純)、KCl(分析純)、Na HCO3(分析純)、Na2CO3(分析純)、CaCl2(分析純)以及0#柴油等。

實驗?zāi)MSZ36-1油田地層水按表1配制。

表1 SZ36-1油田地層水分析結(jié)果Table 1 Analysis results of formation water of SZ36-1 oilfield

1.2 實驗方法

1.2.1 乳化柴油體系的配制

(1)配制10%的活性柴油(PA-EO乳化劑占10%,柴油占90%),攪拌均勻,稍加熱,使其完全溶解混勻。

(2)配制SZ36-1油田模擬地層水。

(3)使用移液管將活性柴油與模擬地層水按體積比3∶7配制乳狀液,并用力震蕩使之混合均勻,形成穩(wěn)定的乳化柴油體系。

1.2.2 乳化柴油對單管巖心封堵實驗 考察乳化柴油對不同氣測滲透率(68×10-3～964×10-3μm2)人造巖心(模擬SZ36-1儲層孔滲條件)的封堵能力,所使用巖心數(shù)據(jù)見表2,主要實驗步驟如下:

(1)以0.5 m L/min的流速向巖心正注地層水至壓力平衡,得到液測滲透率。

(2)以0.5 m L/min的流速向巖心反注乳化柴油0.5 PV。

(3)以0.5 m L/min的流速向巖心正注地層水測封堵能力,其中C-15和Z-91巖心進行了重復(fù)封堵實驗,實驗溫度均為60℃。

(4)計算封堵率,封堵率=(注乳化柴油后水驅(qū)平衡壓力/注乳化柴油前水驅(qū)平衡壓力-1)× 100%,若無法測出平衡壓力則選用最高壓力或停注時壓力。

表2 單管巖心實驗所使用的巖心分析數(shù)據(jù)Table 2 Analysis results of cores for liner model

1.2.3 乳化柴油對雙管并聯(lián)巖心的封堵分流實驗

考察乳化柴油對并聯(lián)巖心對(高滲巖心模擬水層,低滲巖心模擬油層)的分流封堵能力,所使用巖心數(shù)據(jù)見表3,主要實驗步驟如下:

(1)以0.5 m L/min的流速向巖心正注4%NH4Cl地層水溶液至壓力平衡,得到液測滲透率。

(2)低滲巖心正注原油至殘余水飽和度(模擬油層),同時記錄平衡壓力,得到油相滲透率。

(3)將兩塊巖心并聯(lián),以0.5 m L/min的速度反注乳化柴油0.75 PV。

(4)0.5 m L/min的速度向并聯(lián)巖心反注質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%NH4Cl地層水溶液,觀察乳狀柴油的分流轉(zhuǎn)向情況,計算分流率。

(5)將并聯(lián)巖心拆開,分別正向測兩塊巖心滲透率,其中高滲巖心以0.5 m L/min的速度正注4% NH4Cl地層水溶液測其水相滲透率,低滲巖心以0.5 m L/min的速度正注原油測其油相滲透率。

(6)對比乳化柴油分流封堵前后的滲透率變化情況。

表3 雙管巖心實驗所使用的巖心分析數(shù)據(jù)Table 3 Analysis results of cores for layer model

2 結(jié)果與討論

2.1 乳化柴油體系對單管巖心封堵能力評價

6個巖心的驅(qū)替曲線分別見圖1,實驗結(jié)果見表4。

圖1 6個巖心注乳化柴油前后的注水壓力Fig.1 Pressure of six core pre-and post-injection emulsion diesel

表4 單管巖心封堵實驗結(jié)果Table 4 Experimental results of liner model

由上述實驗可以看出:

(1)6個巖心在反注乳化柴油的過程中壓力均持續(xù)上升,這是由于乳化柴油所形成的油包水乳狀液具有較高的黏度,在注入過程中,當(dāng)乳化柴油流經(jīng)巖心孔吼處可形成“擾動”的不穩(wěn)定線性段塞流,并與巖心中模擬地層水不斷混合,使得乳化柴油油水組成比例發(fā)生改變,進一步強化了乳化作用,這是它能產(chǎn)生較強封堵作用的一個重要機理。其中C-15巖心和C-1巖心在乳狀液過程中發(fā)生了壓力波動的現(xiàn)象,這是由于乳化柴油在巖心中段塞流過程中發(fā)生了反復(fù)的破乳-重新乳化-再破乳-再乳化現(xiàn)象,使得巖心驅(qū)替壓力呈現(xiàn)出“鋸齒狀”上升。

(2)C-15巖心和Z-91巖心的第二次封堵率均高于第一次封堵率。

(3)乳化柴油對低滲透率巖心的封堵率較低,對液測滲透率為33.0 mD巖心的封堵率僅為49.6%。

(4)乳化柴油對液測滲透率高于50 mD巖心的封堵率高于80%,對液測滲透率高于200 m D巖心的封堵率高于90%。

(5)乳化柴油對高滲層具有很好的封堵效果,對低滲層的封堵能力較弱,自選擇性的潛力大,可減少其在注入過程中進入低滲層。

2.2 乳化柴油對雙管并聯(lián)巖心分流封堵能力評價

2.2.1 使用油水相測液測滲透率 高滲巖心飽和地層水、低滲巖心飽和原油、注水和注油過程中的驅(qū)替曲線見圖2,計算出的巖心滲透率數(shù)據(jù)見表5。

圖2 兩塊巖心注水和注油的壓力曲線Fig.2 Water injection and oil injection pressure curves of two cores

表5 巖心分析數(shù)據(jù)Table 5 Analysis results of cores

2.2.2 反注乳狀液 并聯(lián)巖心反注乳化柴油的驅(qū)替曲線見圖3。由圖3可以看出,乳狀柴油的注入使壓力迅速提高,這說明乳狀柴油的注入能夠起到封堵效果。隨著乳狀柴油的注入,壓力持續(xù)升高到0.1 MPa。

圖3 并聯(lián)巖心注乳狀柴油的壓力曲線Fig.3 Emulsion diesel injection pressure curveof parallel core

2.2.3 注水測定乳狀液的轉(zhuǎn)向效果 通過向并聯(lián)巖心反注乳狀液后再反向注NH4Cl地層水溶液,來觀察并聯(lián)巖心的分流率和乳狀液的轉(zhuǎn)向性能,驅(qū)替曲線和出液情況見圖4和圖5。

圖4 并聯(lián)巖心注NH4Cl地層水溶液的壓力曲線Fig.4 NH4Cl solution injection pressure curveof parallel core

由圖4、5可以看出,當(dāng)壓力升至0.008 MPa時,油層(巖心8-2)先出液,壓力升至0.021 6 MPa時,水層(巖心11-7)出液,注水結(jié)束時,水層出液為1.9 m L,油層出液為9.9 m L。油層出液量大于水層出液量,分流率可達83.9%,說明注入的乳狀柴油對水層起到了良好的封堵效果,使得后續(xù)注液大部分轉(zhuǎn)向到了油層。

圖5 并聯(lián)巖心注NH4Cl地層水溶液的出液情況Fig.5 Fluid producing of parallel core when injecting NH4Cl solution

2.2.4 乳狀化柴油對油層和水層巖心滲透率影響

將并聯(lián)巖心拆開,測各自注水和注油過程中的驅(qū)替曲線見圖6,實驗結(jié)果見表6。

圖6 乳狀液封堵后測定巖心滲透率過程中注入壓力曲線Fig.6 Pressure of two cores when injecting oil and NH4Cl solution

表6 注乳狀液后滲透率測定結(jié)果Table 6 Permeability of parallel core after injecting emulsion diesel

由表6可以看出,并聯(lián)巖心籠統(tǒng)注入乳狀柴油封堵后高滲巖心(水層)滲透率由111.19 m D下降至40.62 m D,而低滲巖心(油層)滲透率僅由55.41 mD下降至51.36 mD,可見乳化柴油對高滲水層滲透率有較大幅度降低,而對低滲油層滲透率影響很小。

3 結(jié)論

針對渤海油田遼東區(qū)塊高孔、高滲、非均質(zhì)性嚴(yán)重儲層,開發(fā)出了乳化柴油分流控水體系,通過單管巖心和雙管并聯(lián)巖心實驗表明:

(1)乳化柴油體系對高滲層具有很好的封堵效果,對低滲層的封堵能力較弱,具有較強的自選擇性,可減輕其在注入過程中盡量少的進入低滲層,防止對低滲層造成嚴(yán)重傷害。

(2)乳化柴油體系封堵后,可使后續(xù)注入液體大部分轉(zhuǎn)向到低滲層,且對水相滲透率有較大幅度降低,而對油相滲透率影響很小,表明其具備減緩甚至降低油井后續(xù)生產(chǎn)中含水率的能力。

(3)鑒于上述實驗結(jié)果,乳化柴油體系可與常規(guī)酸化解堵措施相結(jié)合,作為前置段塞而起到暫堵高滲水層,后續(xù)酸液處理低滲油層,留在高滲層的乳化柴油可起到長久的封堵作用,進而達到控水增產(chǎn)的目的。

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(編輯 王戩麗)

Research on Plugging and Fluid Diversion of Emulsion Diesel System for Unconsolidated Sandstone Reservoir

Gao Jianchong1,Zhang Ling1,Feng Puyong2,Wang Chunlin2,Rong Xinming2
(1.Tianjin Branch of CNOOC China Limited,Tianjin300452,China; 2.China Oilfield Services Limited,Tianjin300459,China)

Research on the technique of emulsified diesel temporary plugging and diversion capacity was carried out in this paper.The new technology attempted to improve acidizing effectin Bohai oilfields,which was unconsolidated sandstone reservoirs with thick oil layers,serious anisotropy and high water-cut after acidification.The physical model lab test indicated that the emulsion diesel system with oil-water ratio 3∶7 had a good capacity of selectively plugging in high permeability layers and little plugging effect on the low permeability layers.This can lead following fluids steering to the lower permeability layer. Integrated with conventional acidizing treatments,the emulsion diesel system can also conduce to uniformly acidizing treatment,water control and stimulation.

Emulsion diesel;Selectively plugging;Fluid diversion;Unconsolidated sandstone

TE357

:A

10.3969/j.issn.1006-396X.2017.01.008

1006-396X(2017)01-0036-06投稿網(wǎng)址:http://journal.lnpu.edu.cn

2016-11-11

:2016-11-29

高建崇(1980-),男,高級工程師,從事海上油田注水、增產(chǎn)措施技術(shù)以及提高采收率等采油工藝研究;E-mail:gaojch @cnooc.com.cn。

榮新明(1984-),男,碩士,工程師,從事海上油水井增產(chǎn)增注技術(shù)研究;E-mail:rongxm2006@163.com。