致密油藏納米壓驅(qū)復(fù)合液性能評(píng)價(jià)與應(yīng)用

李忠寶，劉俊辰，張碩，謝琳，于永，劉文浩

(1.安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司，北京 100020；2.中國(guó)石油西南油氣田公司，四川 成都 610000；3. 普瑞思德石油技術(shù)有限公司，山東 東營(yíng) 257000)

0 引言

我國(guó)致密油藏資源十分豐富，具有很大的開(kāi)發(fā)空間和資源利用環(huán)境[1-2]。但由于致密儲(chǔ)層的低孔、低滲，并且儲(chǔ)層中存在微納米級(jí)孔喉(30～500 nm) 的特點(diǎn)，使得致密儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，小孔喉的存在使得毛管力增大，常規(guī)的體積改造使用的線性植物膠、滑溜水等液體體系的水動(dòng)力半徑均為微米級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于致密儲(chǔ)集層平均孔喉半徑，使得內(nèi)部流體流動(dòng)困難導(dǎo)致低滲油藏常常存在注采效率低，油藏資源排采困難，產(chǎn)量遞減快，無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)等問(wèn)題[3-5]?；|(zhì)儲(chǔ)層中存在大量無(wú)法動(dòng)用的原油，而針對(duì)“外來(lái)流體注不進(jìn)，地層流體采不出”的關(guān)鍵在于提高致密儲(chǔ)層流體的可流動(dòng)性，因此提高滲析采收率是開(kāi)發(fā)致密油藏的關(guān)鍵技術(shù)[6-7]。針對(duì)此問(wèn)題，提出采用納米壓驅(qū)復(fù)合液增滲驅(qū)油的技術(shù)思路，納米表面活性劑與原油發(fā)生乳化降黏作用，乳化后的液滴處于納米級(jí)別，可順利通過(guò)致密油藏的微觀孔道，并且原油具有良好的流動(dòng)性，提高增產(chǎn)效率和穩(wěn)產(chǎn)效果[8-10]。在致密油儲(chǔ)層的不同試驗(yàn)井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)，可作為壓裂驅(qū)油一體化技術(shù)進(jìn)行推廣。

1 納米壓驅(qū)液增產(chǎn)機(jī)理

AntonFlo-800 納米壓驅(qū)復(fù)合液外層為非離子表面活性劑，內(nèi)核包裹有機(jī)溶劑，膠束外端的親水結(jié)構(gòu)[11]。該納米壓驅(qū)復(fù)合液在壓驅(qū)過(guò)程中提高采收率的作用主要體現(xiàn)在：小尺寸，高表界面活性特征，抗固相吸附能力強(qiáng)，驅(qū)油效率高。小尺寸液體可實(shí)現(xiàn)在儲(chǔ)層納米級(jí)孔吼儲(chǔ)層條件下穩(wěn)定滲透、擴(kuò)散和運(yùn)移，減輕水分子間的氫鍵締合作用，有效降低注入過(guò)程的啟動(dòng)壓力梯度，擴(kuò)大液體波及面積[12]。高表界面活性特征體現(xiàn)在納米復(fù)合液體系與原油具有超低界面張力，可增強(qiáng)儲(chǔ)層基質(zhì)原油洗脫能力，有效提高納米孔吼結(jié)構(gòu)的洗油效率[13]?？构滔辔侥芰w現(xiàn)在將儲(chǔ)層恢復(fù)原始潤(rùn)濕性，注入納米壓驅(qū)復(fù)合液后，毛細(xì)管半徑和界面張力一定，但接觸角發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，有效降低毛細(xì)管力有利于油氣從巖石表面脫落，提高油氣流動(dòng)滲透率。

圖1 AntonFlo-800 納米壓驅(qū)復(fù)合液產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

AntonFlo-800 納米壓驅(qū)復(fù)合液(99.8% 清水+0.2 處理液)，常規(guī)助排劑(99.8% 清水+ 0.2% 處理液)，起泡劑，試驗(yàn)區(qū)塊原油(密度0.85 g/cm3，50 ℃黏度210 mPa·s)，蒸餾水，實(shí)驗(yàn)巖芯(固體砂巖巖芯，尺寸25×40 cm)，20/40 目石英砂。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

Zetasizer Nano ZS 激光納米粒度儀，接觸角測(cè)試儀，ST/Y 2016—014 型表面張力儀，oxford-MARAN DRX 2 型核磁共振儀(英國(guó)牛津)，平流泵，填砂管，儲(chǔ)液罐，ST/Y 2016—017 型稱量天平，500 mL 洗油瓶(石英材質(zhì)，潤(rùn)濕性為水相潤(rùn)濕)，50 ℃水浴鍋。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

AntonFlo-800 納米壓驅(qū)復(fù)合液體系特征采用粒徑分布，接觸角測(cè)試，抗固相吸附能力三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 納米粒徑測(cè)試實(shí)驗(yàn)

采用Zetasizer Nano ZS 激光納米粒度儀對(duì)配制配置含0.2%的納米壓驅(qū)復(fù)合液100 mL 進(jìn)行粒徑測(cè)試，使用蒸餾水洗滌標(biāo)準(zhǔn)比色池三次，再加入樣品潤(rùn)洗三次，圖2 為粒徑分配結(jié)果。

圖2 粒徑分配測(cè)試結(jié)果

對(duì)納米壓驅(qū)復(fù)合液進(jìn)行了兩次粒徑表征，粒徑中值分別為：12.97 nm 和13.94 nm，平均粒徑中值為：13.46 nm。粒徑分布均較窄，符合高斯分布，納米液具有適用于穿透不同微納米尺寸孔吼的潛質(zhì)。普通助排劑常以分子團(tuán)簇狀聚集，在測(cè)試結(jié)果中，無(wú)納米級(jí)顆粒粒徑顯示，表明普通助排劑顆粒特征大，難以通過(guò)納米級(jí)孔喉半徑的致密砂巖儲(chǔ)層中，因此在地層中，普通助排劑可能更加容易吸附在巖石表面[14]。

3.2 接觸角測(cè)試實(shí)驗(yàn)

潤(rùn)濕性是在油氣藏條件下油、氣和水與儲(chǔ)層巖石間的相互作用，決定著油氣藏流體在巖石孔道內(nèi)的微觀分布和原始分布狀態(tài)，在油氣田開(kāi)發(fā)中對(duì)油氣的采出程度起著決定性作用[15]。為驗(yàn)證納米壓驅(qū)復(fù)合液的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)能力進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，并與普通助排劑進(jìn)行對(duì)比。

通過(guò)配制0.2% 比例的納米壓驅(qū)復(fù)合液溶液和0.2%普通助排劑溶液各200 mL，在接近的兩塊巖心(編號(hào)1#，2#) 測(cè)原始狀態(tài)的潤(rùn)濕性，獲得接觸角，采用納米壓驅(qū)復(fù)合液溶液浸泡1#和普通助排劑溶液通過(guò)2#，圖3 為納米壓驅(qū)復(fù)合液和普通助排劑溶液對(duì)巖心潤(rùn)濕性的影響。

圖3 巖心潤(rùn)濕接觸角測(cè)試

測(cè)試結(jié)果如圖3 所示，納米壓驅(qū)復(fù)合液能夠?qū)⒂蜐?48°)轉(zhuǎn)為水濕(120°)，而普通復(fù)合液只能增加接觸角從45°增加到64.5°，卻不能發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。

3.3 抗固相吸附能力實(shí)驗(yàn)

在實(shí)際壓裂中，地層巖石對(duì)處理液具有一定吸附作用進(jìn)而使得處理液表面張力升高，有效濃度降低，液體性能效果變?nèi)鮗16]。為驗(yàn)證納米壓驅(qū)復(fù)合液具有較強(qiáng)的抗吸附能力，配制0.2% 比例的納米壓驅(qū)復(fù)合液和0.2% 普通助排劑對(duì)兩組滲透率相同的填砂管進(jìn)行驅(qū)替，測(cè)得兩組液體的初始表面張力分別為28.2 mN/m，27.5 mN/m。重復(fù)配置液體進(jìn)行驅(qū)替并測(cè)試液通過(guò)1PV 體積(125 mL)后回收液的表面張力，直至通過(guò)巖芯表面的溶液表面張力不再變化，圖4 為對(duì)比吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

如圖4 所示，納米壓驅(qū)復(fù)合液和普通助排劑通過(guò)填砂管固相吸附后表面張力都有所增加，表明兩種處理液的有效成分均部分吸附。對(duì)比兩種溶液表面張力的增加幅度，表明納米壓驅(qū)復(fù)合液抵抗吸附的能力優(yōu)于普通助排劑。在重復(fù)驅(qū)替通過(guò)3 個(gè)PV 后，測(cè)試結(jié)果顯示，通過(guò)填砂管的納米壓驅(qū)復(fù)合液的表面張力顯著降低，在5 個(gè)PV 時(shí)表面張力恢復(fù)到初始表面張力28.2 mN/m，而普通助排劑在8 個(gè)PV 時(shí)恢復(fù)到初始表面張力27.5 mN/m，說(shuō)明納米壓驅(qū)復(fù)合液吸附低，吸附飽和后優(yōu)先被排出來(lái)。

圖4 吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 致密油藏壓裂現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

致密油藏試驗(yàn)井以產(chǎn)生復(fù)雜裂縫縫網(wǎng)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，并添加納米壓驅(qū)復(fù)合液，助力開(kāi)啟微裂縫，降低微裂縫內(nèi)水鎖傷害，提高增產(chǎn)效果[17]。本文選取的相同區(qū)塊的試驗(yàn)井和對(duì)比井采用同樣的壓裂工藝以及同等施工規(guī)模，生產(chǎn)情況為見(jiàn)油當(dāng)天的累計(jì)采液量、累計(jì)采油量。依據(jù)每口井的返排率大小進(jìn)行試驗(yàn)井和對(duì)比井的見(jiàn)油速度排序，表2 為案例井的施工參數(shù)和排采數(shù)據(jù)對(duì)比情況。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以顯示采用納米壓驅(qū)復(fù)合液后的3 口試驗(yàn)井返排率分別為4.3%、8.4%，與同區(qū)塊的對(duì)比井返排速度對(duì)比顯示，增加納米壓驅(qū)復(fù)合液后的試驗(yàn)井見(jiàn)油速度較快。

表2 案例井壓裂參數(shù)及效果統(tǒng)計(jì)

在圖5 中可以看出，試驗(yàn)井1 和試驗(yàn)井2 的平均日產(chǎn)油量分別為8.0 t/d 和7.5 t/d，平均含水率分別為31.7%和8.3%，且每日產(chǎn)油量都較為穩(wěn)定。案例井連續(xù)生產(chǎn)情況表明納米壓驅(qū)復(fù)合液有明顯的穩(wěn)定增產(chǎn)效果，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

圖5 案例井連續(xù)生產(chǎn)情況

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米壓驅(qū)復(fù)合液滿足小粒徑、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、抗吸附的能力特征，說(shuō)明納米壓驅(qū)復(fù)合液在穿透微納米尺寸孔后，提高致密儲(chǔ)層油藏的采收率方面具有較好的適用性?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果證明采用納米壓驅(qū)復(fù)合液后的試驗(yàn)井見(jiàn)油速度較快，含水率低，穩(wěn)產(chǎn)效果均較好。納米壓驅(qū)復(fù)合液適用于針對(duì)致密低滲儲(chǔ)層油藏的壓裂和提高采收率施工作業(yè)，具有良好的普遍適用性和應(yīng)用前景。