老君廟油藏含油污泥調(diào)剖技術(shù)研究與應(yīng)用

沈文敏,唐萬成,井德源，楊 洋

1.中國石油遼河油田分公司，遼寧盤錦124010；2.中國石油玉門油田分公司老君廟采油廠，甘肅玉門735200

老君廟M層油藏位于甘肅酒西盆地老君廟隆起帶,儲油層屬第三系白楊河澗泉子段,是南緩北陡,邊部發(fā)育五條斷層,構(gòu)造北翼和東端由斷層遮擋,其主要地質(zhì)特征為：1)非均質(zhì)性強(qiáng)的裂縫-孔隙性塊狀砂巖油藏；2)低滲透(平均滲透率25×10-3μm2)、低飽和、小孔隙的水濕油藏。油藏埋深810 m，原油密度0.774 g/cm3，原始平均地層壓力為9.3 MPa，平均溫度28 ℃。在油藏的注水開發(fā)過程中，由于非均質(zhì)性導(dǎo)致注入水沿注水井與生產(chǎn)井之間的高滲透層、大孔道單層突進(jìn);同時(shí)存在注入水沿油層出現(xiàn)指進(jìn)現(xiàn)象，二者導(dǎo)致高滲透層水淹嚴(yán)重，而低滲透層動(dòng)用程度低，從而降低注入水的波及系數(shù)和油藏最終采收率[1-3]。基于污油泥“源于油藏，用于油藏”的技術(shù)思路，以含油污泥為主要原料，通過與其他添加劑的復(fù)配制成調(diào)剖劑[4-9]，改善油藏開發(fā)效果，實(shí)現(xiàn)含油污泥的循環(huán)利用和油田綠色環(huán)保發(fā)展。

1 含油污泥調(diào)剖劑

含油污泥調(diào)剖劑是利用油田含油污泥為主要原料，利用含油污泥產(chǎn)于地層，與油層有良好配伍性的有利因素，添加適當(dāng)?shù)膽腋?，形成的懸浮體系可以作為顆粒型調(diào)剖(堵水)劑，封堵地層的大孔道，提高注入水的波及系數(shù)。

1.1 含油污泥基本組分

取一定量的含油污油泥樣品，在回流條件下，將油泥和二甲苯混合加熱，油泥中的水被同時(shí)蒸餾。冷凝后的二甲苯和水在接受器中連續(xù)分離。水沉降在接受器的刻度管中，二甲苯則返回蒸餾燒瓶。同時(shí)在二甲苯反復(fù)循環(huán)蒸餾的過程中油泥中的油被二甲苯抽提帶出，雜質(zhì)留在抽提試管底部。將二甲苯蒸發(fā)后將抽提試管內(nèi)雜質(zhì)烘干至恒重，可以稱出雜質(zhì)質(zhì)量。油泥總質(zhì)量減去雜質(zhì)質(zhì)量和水的質(zhì)量，剩余為油泥中油的質(zhì)量。測其樣品各組分基本含量，結(jié)果見表1和表2。

表1 污油泥組成分析結(jié)果

表2 污油泥分離水水性分析結(jié)果

1.2 含油污泥泥質(zhì)粒徑

將油泥樣品經(jīng)脫油、脫水后分離出來的泥質(zhì)組分，采用激光粒度分析儀測其粒度分布，結(jié)果見表3。由粒徑分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，粒徑分布在50 μm以下的占絕大多數(shù)，D(0.5)=9.371 μm。

表3 含油油泥泥質(zhì)激光粒度分析結(jié)果

1.3 含油污泥流變性

分別對含油油泥樣品配制不同含水的懸浮液，由于其對黏度對溫度不敏感，在室溫條件下進(jìn)行黏度測定，結(jié)果見圖1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：懸浮液黏度隨含水量的增加而降低，為保證油泥的可泵注性，當(dāng)含水不低于77%時(shí)體系黏度不大于600 mPa·s，滿足現(xiàn)場泵入需求。

圖1 含油油泥懸浮液不同含水率-黏度曲線

1.4 含油污泥懸浮性

從表4可知，在室溫條件下，隨著時(shí)間的增加，在2 h內(nèi)懸浮液均未析水及分層，滿足現(xiàn)場運(yùn)輸過程中的要求。

表4 含油油泥懸浮液析水率測定結(jié)果

1.5 含油污泥封堵性能

利用巖芯試驗(yàn)裝置考察含油污泥本身的封堵能力。用石英砂(粒度中值0.15～0.20 mm)充填不銹鋼填砂管(φ25 mm×500 mm)，用稱重法測出巖芯孔隙體積及液相滲透率；加入適量油泥與上述相同的石英砂混合均勻后，再以與上述相同的充填法充填不銹鋼填砂管(φ25 mm×500 mm)，用稱重法測出巖芯孔隙體積及液相滲透率。結(jié)果見表5。數(shù)據(jù)表明含油污泥具有一定的封堵性能，封堵率在25%～30%。

表5 含油污泥填砂管封堵結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2 含油污泥顆粒復(fù)合調(diào)剖劑

2.1 復(fù)合調(diào)剖劑組成及技術(shù)指標(biāo)

該體系是以油泥為基本原料，根據(jù)地層砂粒度中值與顆粒堵劑粒度中值之比D50/d50原則，在油泥中加入不同粒徑、不同濃度的固相顆粒后，將含油油泥調(diào)配成具有一定懸浮性和穩(wěn)定性的顆粒型調(diào)剖劑，注入地層后產(chǎn)生橋架作用，對地層的孔道進(jìn)行封堵，從而改善地層非均質(zhì)性。

該體系的懸浮性能>6.5 h，封堵率在45%～84%可調(diào)。適用于封堵高滲透儲層和大孔道等。

2.2 復(fù)合調(diào)剖劑懸浮性

篩選了目前常用的3種固相顆粒，體膨型顆粒(適用溫度40～120 ℃、膨脹率5～8倍、封堵率≥98%)、柔性顆粒(斷裂伸長率200%～500%、拉伸強(qiáng)度≥3 MPa、耐溫能力120 ℃、耐礦化度200 000 mg/L)、植物纖維顆粒(粒徑組成：2.0～4.0 mm∶0.2～0.5 mm∶0.07～0.15 mm=1∶2∶1)。

將50 mL油泥樣品倒入250 mL燒杯中，加入50 mL水，然后分別加入不同種類的2%顆粒及0.5%懸浮劑，攪拌10 min，倒入帶刻度的試管中，靜置120 min，未見明顯分層。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6。

表6 固相顆粒對懸浮性能的影響統(tǒng)計(jì)

從上述實(shí)驗(yàn)可以看出，3種固相顆粒在含油污油泥調(diào)剖劑中具有較好的分散懸浮性，滿足現(xiàn)場施工要求，加量根據(jù)施工壓力情況來確定。

2.3 復(fù)合調(diào)剖劑封堵性能

采用上述1.5的實(shí)驗(yàn)方法，考察含油污泥顆粒復(fù)合調(diào)剖劑的封堵能力，結(jié)果見表7。從上述實(shí)驗(yàn)可以看出，含油污油泥具有一定的封堵能力，加入不同粒徑、不同濃度的固相顆粒后，巖心封堵率提高明顯，因此，通過優(yōu)選固相顆粒種類和濃度，可以滿足不同生產(chǎn)井的封堵要求。

表7 復(fù)合調(diào)剖劑封堵性能情況統(tǒng)計(jì)

3 有機(jī)顆粒凝膠堵劑

該堵劑由聚丙烯酰胺、有機(jī)交聯(lián)劑、體膨型顆粒、無機(jī)增強(qiáng)劑及熱穩(wěn)定劑組成，能夠進(jìn)入地層深部形成封堵作用，填充的顆粒能有效增加堵劑的耐溫性能和封堵強(qiáng)度。

技術(shù)指標(biāo)：1)成膠溫度: 30～110 ℃；2)成膠時(shí)間: 24～72 h可調(diào)；3)使用溫度: 30～170 ℃；4)膠體黏度≥1×104mPa·s；5)封堵率≥90%。

4 施工工藝

選井原則：井筒無套管變形或有輕微套管變形但不影響沖砂作業(yè)、油層縱向動(dòng)用不均需改善動(dòng)用程度、生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出水竄的注水井。

施工工藝：采用多段塞組合方式，前置段塞為有機(jī)顆粒凝膠堵劑，主段塞是含油污泥調(diào)剖劑+含油污泥顆粒復(fù)合調(diào)剖劑，封口段塞為有機(jī)顆粒凝膠堵劑，形成1 000 m3及以上劑量的調(diào)剖段塞。其中前置段塞和主段塞要求強(qiáng)度偏弱，保證完成注入量。封口段塞封堵強(qiáng)度較高，保證堵得住。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

2017年9月至10月，現(xiàn)場完成注水井3井次，使用油泥調(diào)剖劑1 800 m3，施工成功率100%。措施前后對比注水壓力平均單井上升0.3 MPa，平均單井日注量下降1.3 m3。對應(yīng)油井未出現(xiàn)調(diào)剖劑產(chǎn)出現(xiàn)象，日產(chǎn)液基本保持平穩(wěn)，平均含水略有下降，水驅(qū)油層動(dòng)用程度得到一定程度的改善。

6 結(jié)論

1)分析了污油泥樣品的組成和性質(zhì)，測定了油泥懸浮液在室溫下的流變性和懸浮性，滿足現(xiàn)場實(shí)施過程中的運(yùn)輸及注入需求。

2)研制了含油污泥調(diào)剖劑、含油污泥顆粒復(fù)合調(diào)剖劑，開展填砂管封堵實(shí)驗(yàn)，含油污泥調(diào)剖劑的封堵率在25%～30%、含油污泥顆粒復(fù)合調(diào)剖劑封堵率在50%～80%可調(diào)，滿足大劑量注入的需求。

3)現(xiàn)場應(yīng)用表明，采用段塞式封堵工藝，可以實(shí)現(xiàn)“注得進(jìn)，封得住”，有效抑制水竄，改善油層縱向及平面動(dòng)用狀況，提高油藏的開發(fā)效果。

4)實(shí)現(xiàn)了污油泥的資源化循環(huán)利用，為油田綠色清潔發(fā)展提供了新的技術(shù)途徑。