復合調驅技術在多輪次調驅油藏的研究與應用

郭宜民

（中國石油遼河油田公司茨榆坨采油廠，遼寧 遼中110206）

弱凝膠調驅技術逐漸成為油田注水開發(fā)后期穩(wěn)油控水的主要技術之一， 由于受到有效期的限制，目前普遍采用小規(guī)模、多輪次重復調驅法，該方法存在增油效果逐漸遞減的問題，多輪次重復調驅使弱凝膠調驅技術面臨著挑戰(zhàn)［1］。

弱凝膠-表面活性劑復合調驅技術是將弱凝膠調驅和化學驅油結合起來的新興技術，該技術的實施方法是先注入弱凝膠，然后注入表面活性劑。 弱凝膠具有較好的滲透率選擇性，即優(yōu)先進入高滲透的大孔道［2］，既能起到封堵作用，又能在后續(xù)注入液體的作用下沿高滲透層緩慢地向地層深部運移，對層間非均質性、層內非均質性能起到良好的調整作用，使后續(xù)注入的表面活性劑能夠有效地進入低滲透地層。 后續(xù)注入的表面活性溶液可使油水界面張力大幅降低， 引起毛細管力和粘附力大大降低，同時促進聚合物拉伸、攜帶盲端中的殘余油，使各種不連續(xù)的油珠（膜）聚并而形成可流動的油流［3］。 弱凝膠和表面活性劑有良好的協(xié)同效應，在殘余油集中的區(qū)域充分發(fā)揮高效驅替作用，實現(xiàn)了堵水和驅油雙重目的。

本文對弱凝膠和表面活性劑的性能以及二者結合應用的可行性進行了室內實驗，并選擇了平面矛盾突出且進行過多輪次弱凝膠調驅的茨4塊進行了現(xiàn)場應用試驗。

1 復合調驅性能及評價實驗

1.1 弱凝膠性能實驗

弱凝膠的性能主要包括成膠性能、流變特性、在多孔介質中的流動特性和調驅性能［4］。 本次主要進行了弱凝膠抗剪切能力、阻力系數(shù)和封堵能力實驗研究。

實驗條件： 弱凝膠類型為鉻交聯(lián)的弱凝膠體系，成膠后黏度9 000 mPa·s；聚合物類型為陰離子聚丙烯酰胺，水解度為22%～26%，相對分子質量為2 000×104；所用油和水均來自茨4塊產出液（含水78.6%，50℃原油黏度185.3 mPa·s， 地層水性質屬NaHCO3型，總礦化度1 893 mg/L）。

1.1.1 抗剪切能力

由弱凝膠抗剪切能力實驗可知，弱凝膠注入巖心后，受剪切影響，初始儲能模量和黏度迅速下降，0.75 m處凝膠儲能模量為0.32 Pa，下降了80%；黏度下降為3 920 mPa·s，比初始黏度下降了56.4%。但是進入深度超過0.75 m后，直至1.5 m，弱凝膠的儲能模量和黏度不再下降（見圖1）。 表明弱凝膠在地層深部有很強的抗剪切能力。

1.1.2 阻力系數(shù)

由弱凝膠模擬驅替實驗可知，隨著調驅劑(未交聯(lián))的注入，注入壓力快速上升，注入1PV數(shù)左右時，注入壓力從0.032 MPa升至0.054 MPa， 阻力系數(shù)由0.82增加到1.43，阻力系數(shù)增加1.74倍，后續(xù)注水阻力系數(shù)由1.3升高至1.75（見圖2）。 擠注過程中，壓力和阻力系數(shù)增加，后續(xù)注水時壓力和阻力系數(shù)繼續(xù)增加， 表明不管是在調驅施工中還是后續(xù)注水，弱凝膠都具有很好的升壓能力。 只有調驅目的層吸水壓力增加，才能使不吸水層吸水。

1.1.3 封堵能力

按相關標準和要求進行實驗： 將弱凝膠在0.8 MPa的壓力下注入巖心，待巖心注滿后，將其裝瓶密封，放在60℃電熱恒溫干燥箱內保溫10 d，取出測定封堵后巖心的水相滲透率［5］。從實驗結果可知，弱凝膠對巖心的封堵效果較好， 巖心封堵率達到70%以上（見表1）。

呼吸內科學是一門實用的學科，涵蓋整個內科學習過程，包括系統(tǒng)學習和臨床實習。系統(tǒng)學習主要包括課堂系統(tǒng)講座和臨床實習生，并根據課程提綱的要求進行組合。臨床實踐階段作為臨床診療實踐，是醫(yī)學理論與臨床實踐相結合的過渡時期，也是臨床醫(yī)學生臨床工作不可或缺的過程。

表1 封堵前后巖心封堵率變化

1.2 表面活性劑性能實驗

為了驗證所選的表面活性劑是否適應目標油藏，進行了3項評價實驗。

實驗條件： 活性劑類型為烷基酚系聚氧乙酸醚型表面活性劑；聚合物類型為陰離子聚丙烯酰胺，水解度為22%～26%，相對分子質量為（1 900～2 000）×104； 所用油和水分別為茨4塊產出液分離出的原油和污水。

1.2.1 無水期驅油性能評價

將巖心飽和油后，老化7 d，進行水驅油物模實驗，驅替至排出液含水100%后，再用質量分數(shù)為2‰的表面活性劑驅油［6］，再次驅替至含水100%后，進行對比計算，結果見表2。

表2 表面活性劑驅油效率物模實驗

表面活性劑驅油效率平均值達到33.16%，比水驅平均增加17.95%。

1.2.2 聚合物的影響

復合驅動通常比單一組分驅動的采收率高，主要是由于其中的表面活性劑和聚合物之間有協(xié)同效應［6］。 將巖心飽和油后，用質量分數(shù)為2‰的聚合物（黏度133.3 mPa·s）與質量分數(shù)為2‰的表面活性劑進行驅油實驗，與單獨使用表面活劑驅替對比驅替效率，實驗結果見表3。

表3 注入聚合物段塞對活性劑驅影響

注入聚合物段塞后比單獨使用表面活性劑驅油平均提高驅油效率4.45%， 這說明注入聚合物可有效緩解層內的非均質性，兩種藥劑可以起到綜合作用。

通過在水中添加化學劑的方法來大幅度降低油水界面張力， 使其降至10-1～10-3mN/m數(shù)量級，這是化學驅或復合驅提高采收率的理論基礎之一。 由界面張力測定實驗結果（表4）可知，在30～55 ℃條件下， 實驗所選原油和地層水之間的界面張力為5.335 mN/m，加入表面活性劑后，穩(wěn)態(tài)界面張力降至0.004 mN/m［7-8］。

表4 界面張力測定結果 mN/m

1.3 復合調驅實驗

按平面模型進行實驗。 模型裝置長25 cm，寬25 cm，有效砂體長20 cm，寬20 cm，填砂厚度6 cm，整體采用五點井網的注采關系， 井眼直徑均為3 mm。為研究在油層平面非均質性條件下弱凝膠的流動特性，實驗中填砂為平面不均勻填砂［9］。在注入井和生產井的對角線上，采用20～40目的石英砂充填，模擬高滲透帶，高滲透帶寬度為20 mm。 其余充填40～120目的石英砂，模擬低滲透帶。

方案一：向注入井注水，驅替至含水90%；依次進行4輪弱凝膠調驅， 每輪注入弱凝膠0.3 PV數(shù)，候凝3 d，后續(xù)水驅；計算每輪調驅的采收率情況。

方案二：向注入井注水，驅替至含水90%；依次進行4輪弱凝膠調驅， 每輪注入弱凝膠0.3 PV數(shù)，候凝3 d，后續(xù)注入表面活性劑0.3 PV數(shù)，最后水驅；計算每輪調驅的采收率情況。 實驗結果見表5。

從實驗結果可看出，復合調驅比單純的弱凝膠調驅提高采收率6.3%，這說明弱凝膠與表面活性劑具有良好的協(xié)同作用。 因此，采用復合調驅提高采收率是可行的。

表5 弱凝膠調驅與復合調驅提高采收率效果對比 %

2 現(xiàn)場試驗

2.1 試驗區(qū)塊狀況

選擇復雜小斷塊茨4塊進行現(xiàn)場試驗。 該區(qū)塊含油面積1.3 km2，石油地質儲量138 t，平均孔隙度21.7%，平均滲透率448.5×10-3μm2。 儲層發(fā)育單一，油水井連通關系良好，但平面矛盾突出，儲層物性由中心向邊部逐漸變差，中部油層厚度25.8 m，滲透率1 219.35×10-3μm2；邊部油層厚度25.8 m，滲透率369.2×10-3μm2。 該區(qū)塊為普通稠油油藏，油水黏度比為143。 截止到實施復合調驅前，該塊共進行過3次弱凝膠調驅，處理量依次增加，但增油量依次減少。2012年6月注入弱凝膠1 500 m3， 累計增油3 800 t；2014年3月注入弱凝膠2 000 m3， 累計增油3 200 t；2015年10月注入弱凝膠3 000 m3，累計增油2 800 t。

2.2 實施方案

設計調驅方案為： 第一段塞注入弱凝膠3 000 m3（處理半徑20 m），候凝3 d，第二段塞注入表面活性劑4 000 m3， 后續(xù)注水。 2016年11月開始現(xiàn)場施工，2017年10月施工完畢。

3 效果評價

措施后區(qū)塊日產液由66.5 t上升到88.6 t， 日產油由11.4 t上升到20.5 t（見圖4），綜合含水由82.8%下降到76.9%（見圖5），截至2018年5月累計增油4 100 t。 措施后區(qū)塊在含水穩(wěn)中有降的條件下注采比由0.31提高到0.96， 地層能量得到了充分補充， 對應油井平均動液面由措施前的1 598 m上升到1 194 m。

4 認識及結論

（1）弱凝膠-表面活性劑復合調驅是針對多輪次弱凝膠調驅后增油遞減而研究的新技術，室內實驗表明，二者具有很好的配伍性和協(xié)同性。

（2）生產實踐證明，在平面矛盾突出的區(qū)塊，進行多輪次弱凝膠調驅后，實施復合調驅，可達到堵水和驅油雙重目的，進一步提高采收率。

（3）弱凝膠-表面現(xiàn)活性劑復合調驅技術可在多輪次重復進行凝膠調驅的油田推廣。