喇嘛甸油田P油層瀝青顆粒調(diào)剖劑濃度與段塞組合優(yōu)化室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

白玉杰，曹廣勝，張 宇，黃建召，孫 健

（1. 東北石油大學(xué) 提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶163318； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠，黑龍江 大慶163318）

喇嘛甸油田P油層瀝青顆粒調(diào)剖劑濃度與段塞組合優(yōu)化室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

白玉杰1，曹廣勝1，張 宇1，黃建召2，孫 健2

（1. 東北石油大學(xué) 提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶163318； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠，黑龍江 大慶163318）

喇嘛甸油田P油層開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入特高含水期，注入水低效，循環(huán)嚴(yán)重，研究低成本瀝青顆粒調(diào)剖技術(shù)，并開展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。任成鋒、高波等人對(duì)瀝青顆粒進(jìn)行了調(diào)質(zhì)改性，并評(píng)價(jià)了改性后瀝青顆粒的懸浮性和封堵性；莫晗開發(fā)研制了新型活塞式瀝清顆粒注入泵，解決了一項(xiàng)高壓在線注入技術(shù)難題。初期取得了較好的增油效果，取得了一定效果。但仍存在瀝青顆粒調(diào)剖劑濃度與儲(chǔ)層物性、注入制度匹配問(wèn)題。因此本文針對(duì)該層孔滲特性，對(duì)瀝青顆粒調(diào)剖劑的濃度進(jìn)行了優(yōu)選，同時(shí)對(duì)其在巖心中的耐沖刷性進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)注入0.2 PV、注入濃度為3 500 mg/L的瀝青顆粒顆粒調(diào)剖劑時(shí)其采收率提高值最大，另外通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)五種段塞方案對(duì)段塞方案進(jìn)行了優(yōu)選，優(yōu)選的段塞組合組合為高-中-高，采收率可提高6.49%。

瀝青顆粒；調(diào)剖；濃度優(yōu)選；提高采收率

調(diào)剖技術(shù)[1]是一種在油田開采中后期廣泛應(yīng)用的增產(chǎn)措施。在油田開發(fā)高含水階段進(jìn)行調(diào)剖，既可調(diào)整層間矛盾、擴(kuò)大波及體積，又可以提高驅(qū)油效率，目前，液體調(diào)剖劑在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)取得了一定的效果。而顆粒型調(diào)剖劑[2]由于存在不同井層效果差別大且不穩(wěn)定等問(wèn)題，目前還沒有成熟的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。以往瀝青顆粒[3]室內(nèi)實(shí)驗(yàn)大多失敗于注入巖心困難問(wèn)題，因此本文在調(diào)研了大量相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上優(yōu)選瀝青顆粒、制作帶導(dǎo)流段的三層非均質(zhì)長(zhǎng)方體巖心進(jìn)行室內(nèi)巖心調(diào)剖注入性實(shí)驗(yàn)，對(duì)瀝青顆粒調(diào)剖劑在不同地層滲透率下的調(diào)剖半徑[4]和段塞組合[5]進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)對(duì)其在巖心中的耐沖刷性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)其在巖心中的運(yùn)移距離進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究，為瀝青顆粒調(diào)剖劑的現(xiàn)場(chǎng)施工提供理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

1 瀝青顆粒濃度優(yōu)選

本實(shí)驗(yàn)采用帶導(dǎo)流段的三層非均質(zhì)長(zhǎng)方體巖心，注入不同瀝青顆粒調(diào)剖液濃度，進(jìn)行濃度優(yōu)選實(shí)驗(yàn)。

1.1 實(shí)驗(yàn)條件

（1）實(shí)驗(yàn)用瀝青

由現(xiàn)場(chǎng)提供的五種磺化瀝青顆粒[6]，根據(jù)粒徑優(yōu)選出的匹配粒徑，實(shí)驗(yàn)用瀝青顆粒粒徑為：0.06～0.1 mm和0.1～0.3 mm的瀝青顆粒進(jìn)行質(zhì)量按1∶1復(fù)配。

（2）實(shí)驗(yàn)溫度

大慶油田采油六廠[7]喇嘛甸油層溫度為45 ℃，實(shí)驗(yàn)過(guò)程均在油藏溫度條件下進(jìn)行。

（3）實(shí)驗(yàn)巖心

實(shí)驗(yàn)用巖心為帶導(dǎo)流段的三層非均質(zhì)長(zhǎng)方體巖心（4.5 cm×4.5 cm×30 cm），每層水測(cè)滲透率[8]分別為500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2。

（4）實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

①電子稱；精度為1 mg。②恒流泵；③攪拌器；④巖心夾持器；⑤壓力計(jì)；精度為1 kPa; ⑥中間容器；⑦氣瓶等。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）巖心準(zhǔn)備，測(cè)定巖心的幾何尺寸、干重；

（2）將巖心抽真空并飽和水，測(cè)定孔隙體積；

（3）將巖心飽和油，測(cè)定含油飽和度；

（4）水驅(qū)至綜合含水 98%后，按照不同段塞組合方式注入瀝青顆粒調(diào)剖液，后續(xù)水驅(qū)至綜合含水98%，計(jì)算各階段驅(qū)油特征變化參數(shù)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

注入瀝青顆粒粒徑（0.06～0.1 mm、0.1～0.3 mm）確定以后，取水測(cè)滲透率為500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2的帶導(dǎo)流段三層非均質(zhì)飽和油長(zhǎng)方體巖心，水驅(qū)到含水98%，注入0.85 PV聚合物，再水驅(qū)到含水98%，然后在Q=3 mL/min的恒流量下分別注入0.2P V不同濃度（1 000、1 500、2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000 mg/L）的瀝青顆粒調(diào)剖液，再水驅(qū)到含水98%，記錄穩(wěn)定條件下各階段的壓力值，分別測(cè)定其堵前、堵后滲透率、水驅(qū)采收率、聚驅(qū)采收率、注瀝青顆粒調(diào)剖后水驅(qū)采收率及采收率提高數(shù)值見表1。

表1 不同濃度下堵前堵后滲透率及采收率數(shù)據(jù)表Table 1 Data of permeability and recovery rate before plugging in different concentrations

從表1可見，隨著注入瀝青調(diào)剖液濃度的增加，注入瀝青調(diào)剖液后水驅(qū)采收率數(shù)值先增大后減小。隨著注入瀝青調(diào)剖液濃度的增大，采收率提高百分?jǐn)?shù)曲線先平緩上升后下降，并在3 500 mg/L的注入瀝青調(diào)剖液濃度下，采收率提高百分?jǐn)?shù)值最大，因此可以選擇3 500 mg/L為瀝青調(diào)剖液最佳注入濃度。

1.4 耐沖刷性實(shí)驗(yàn)

取水測(cè)滲透率為500×10-3、1 500×10-3、3 000 ×10-3μm2的三層非均質(zhì)飽和油巖心，先水驅(qū)到含水98%，再注入0.85 PV聚合物，在Q=3 mL/min的恒流量下注入0.2 PV不同濃度（1 000、1 500、2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000 mg/L）的瀝青顆粒調(diào)剖液，再注入不同PV數(shù)的模擬注入水，監(jiān)測(cè)各階段注入壓力。

圖1 堵后滲透率隨注入模擬注入水PV數(shù)變化圖Fig.1 The variation of permeability with PV number of injected injection water

從上圖中曲線的平滑程度可以看出，在注入瀝青顆粒調(diào)剖液的濃度為3 500 mg/L及3 500 mg/L以上濃度時(shí)，堵后滲透率增加幅度很小，說(shuō)明 3 500 mg/L及3 500 mg/L以上濃度的耐沖刷性較好。

1.5 投入產(chǎn)出比計(jì)算

根據(jù)室內(nèi)巖心調(diào)剖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算投入產(chǎn)出比，為了清晰地看出投入產(chǎn)出比隨瀝青顆粒調(diào)剖液濃度的變化趨勢(shì)，作曲線如圖2所示。

圖2 濃度-投入產(chǎn)出比變化曲線Fig.2 Concentration input output ratio curve

根據(jù)上圖中曲線的變化趨勢(shì)，隨著瀝青顆粒調(diào)剖液濃度的增大，投入產(chǎn)出比曲線平緩上升，當(dāng)濃度達(dá)到3 500 mg/L后，曲線上升明顯，故優(yōu)選出的濃度為3 500 mg/L的瀝青顆粒調(diào)剖液的投入產(chǎn)出比較為合適。

2 瀝青顆粒段塞優(yōu)化

在1.1中實(shí)驗(yàn)所給條件下，以帶導(dǎo)流段的三層非均質(zhì)巖心（水測(cè)滲透率為500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開展不同濃度瀝青顆粒（1 000～5 000 mg/L）的段塞優(yōu)化設(shè)置，高濃度為5 000 mg/L，中濃度為3 500 mg/L，低濃度為1 500 mg/L，實(shí)驗(yàn)中采用了六種不同的段塞組合方式，包括“高-中-高”、“低-高-低”、“低-中-高”、“高-中-低”、“中-低-高”、“中-高-低”。并根據(jù)采收率提高幅度數(shù)值，計(jì)算投入產(chǎn)出比，優(yōu)選出最佳的段塞組合。

2.1 實(shí)驗(yàn)方案

將帶導(dǎo)流段的三層非均質(zhì)飽和油巖心，水驅(qū)至含水98%，注入0.85 PV聚合物，后水驅(qū)至含水98%，按照不同濃度段塞組合方式注入瀝青顆粒調(diào)剖液，通過(guò)后續(xù)水驅(qū)含水98%時(shí)的最終采收率與之前采收率數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)濃度段塞組合方式進(jìn)行優(yōu)選。段塞組合方式包括：“高-中-高”、“低-高-低”、“低-中-高”、“高-中-低”、“中-低-高”、“中-高-低”（其中高濃度為5 000 mg/L，中濃度為3 500 mg/L，低濃度為1 500 mg/L，如圖3所示）。

圖3 不同濃度的瀝青顆粒調(diào)剖液Fig.3 Different concentrations of asphalt particle profile control fluid

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

按照實(shí)驗(yàn)方案要求分別進(jìn)行各段塞組合的水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，先水驅(qū)至含水98%，計(jì)算水驅(qū)采收率，再注入0.85 PV聚合物，水驅(qū)至含水98%，計(jì)算聚驅(qū)采收率，注入瀝青顆粒調(diào)剖液，再后續(xù)水驅(qū)至含水98%，計(jì)算最終采收率，并計(jì)算投入產(chǎn)出比，具體數(shù)值見表2。

表2 不同段塞組合瀝青顆粒調(diào)剖實(shí)驗(yàn)采收率數(shù)值表Table 2 Numerical simulation of oil recovery rate of asphalt mixture with different slug combinations

隨著注入PV數(shù)的增加，各不同段塞組合的采收率變化。作各段塞組合的采收率隨著注入PV數(shù)的變化曲線，如圖4所示。

圖4 不同段塞組合下注入PV與采收率關(guān)系圖Fig.4 Relationship between injection PV and recovery rate under different slug combination

從圖4中可以看出，不同段塞組合方式對(duì)驅(qū)油效果影響較大。其中“高-中-高”這種濃度段塞組合方式效果最好，采收率數(shù)值提高了 6.49%。分析其原因是“高-中-高”組合在封堵高滲層基礎(chǔ)上，保證了瀝青顆粒的運(yùn)移能力，后置高濃度段塞有效延后后繼注水突破。而“中-高-低”這種濃度段塞組合效果最差，采收率數(shù)值僅提高了 5.02%。這主要是因?yàn)榈蜐舛稳⑷敫邼B透層后封堵效果相對(duì)較差，對(duì)剖面改善能力弱。

隨著注入PV數(shù)的增加，各不同段塞組合的含水率變化。作各段塞組合的含水率隨著注入PV數(shù)的變化曲線。

可以看出，“高-中-高”這種濃度段塞組合方式降水效果最明顯，含水率從 98.0%下降到了81.3%。其原因主要是兩次高濃度段塞對(duì)高深滲透層的封堵效果明顯。而“低-高-低”段塞組合方式降水效果最差，含水率從 98.0%下降到了 87.6%，主要是因?yàn)榈蜐舛榷稳M合對(duì)高深滲透層封堵效果相對(duì)較差。從后續(xù)水驅(qū)階段的含水率變化可以看出，“高-中-高”濃度段塞組合的含水率上升速度比較慢，而“低-高-低”濃度段塞組合含水率上升速度相對(duì)較快(圖5)。

圖5 瀝青顆粒調(diào)剖后注入PV數(shù)與含水率曲線關(guān)系圖Fig.5 Relationship between the PV number and the water content curve after the profile control

3 結(jié) 論

（1）在注入瀝青顆粒調(diào)剖液的濃度為3 500 g/L及3 500 mg/L以上濃度時(shí)，耐沖刷性較好。但隨著瀝青顆粒調(diào)剖液濃度的增大，投入產(chǎn)出比曲線平緩上升，當(dāng)濃度達(dá)到3 500 mg/L后，曲線上升明顯，故優(yōu)選出的濃度為3 500 mg/L的瀝青顆粒調(diào)剖液的投入產(chǎn)出比較為合適。

（2）不同濃度的段塞組合方式對(duì)驅(qū)油效果的影響差異較大，在注入量一定條件下，最佳段塞組合方式為“高-中-高”，“高-中-高”濃度段塞組合在封堵高滲層基礎(chǔ)上，保證了瀝青顆粒的運(yùn)移能力，后置高濃度段塞有效延后后繼注水突破。

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Experimental Study on Optimization of Concentration and Slug Combination of Asphalt Mixture in P Reservoir of Lamadian Oilfield

BAI Yu-jie1,CAO Guang-sheng1,ZHANG Yu1,HUANG Jian-zhao2,SUN Jian2

(1. Key Laboratory of Improving Oil and Gas Recovery of Ministy of Education, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China; 2. Daqing Oil Field Company No.8 Oil Production Plant ,Heilongjiang Daqing 163318, China)

Preservoir in Lamadian oilfield has been into extra high water cut stage. Injecting water is inefficient and is cycled seriously.So,the low-cost asphalt particles profile control technique was studied and the field tests were carried out.REN Cheng-feng and GAO Bo modified the asphalt particles, and evaluated the suspension power and plugging performance of asphalt particles after modification.MO Han developed the new piston asphalt particles injection pump,which can solve the high pressure on-line injection technological problem. Great oil increment was obtained in the initial stage, but there still was matching problem between asphalt particles profile control agent concentration and reservoir property, injecting method. In this article, the concentration of asphalt particles profile control agent was optimized based on the properties of pore and permeability, and its washing resistance in the cores was evaluated. The results showed that when injecting 0.2 PV asphalt particles profile control agent with concentration of 3 500 mg/L, the increasing value of oil recovery was the largest. Besides, the proppant slug scheme was optimized by the experiment. And the optimized slugs combination was high-medium-high, and the recovery ratio was increased by 6.49%.

Asphalt particles; Profile control; Concentration optimization; Improving recovery rate

TE 624

A

1671-0460（2017）04-0603-04

基金項(xiàng)目:東北石油大學(xué)研究生創(chuàng)新科研項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：YJSCX2016-013NEPU。

2016-12-22

白玉杰（1991-），男，遼寧省阜新市人，2014年畢業(yè)于東北石油大學(xué)，研究方向：油氣田開發(fā)。E-mail：14141901952qq.com。