萨南二类油层深度调剖配方筛选

李宜强,贾敬锋

(1.石油工程教育部重点实验室 中国石油大学,北京 102249; 2.提高采收率研究中心 中国石油大学,北京 102249; 3.提高油气采收率教育部重点实验室 大庆石油学院,黑龙江 大庆 163318)

萨南二类油层深度调剖配方筛选

李宜强1,2,贾敬锋3

(1.石油工程教育部重点实验室 中国石油大学,北京 102249; 2.提高采收率研究中心 中国石油大学,北京 102249; 3.提高油气采收率教育部重点实验室 大庆石油学院,黑龙江 大庆 163318)

根据室内物理模拟实验,通过对不同质量分数调剖体系黏度、封堵性能的测定,筛选出适合萨南二类油层的调剖体系配方。该配方由分子量大于 2 500×104的聚合物与铬交联剂组成。在优选调剖剂基础上,进行注入时机、注入段塞的优化实验。实验结果表明,配制调剖体系时推荐 1 200 mg/L聚合物 +40 mg/L铬交联剂。调剖剂最佳注入方式是前置调剖,段塞大小为 0.05 PV。

二类油层;深度调剖;配方筛选;注入时机;注入段塞;室内实验

引 言

多数早期开发油田注水开采后,油层中剩余油状态发生很大变化,未波及地区剩余油状态更加分散[1]。调剖堵水是对注水井和生产井进行的稳油控水措施[2],最终达到增大注入水波及体积、提高水驱采收率的目的[3-4]。中国经过“八五”和“九五”期间攻关,在各油田应用各种堵水调剖剂约有70种[5-7]。深度调剖剂有凝胶类、微生物类深度调剖剂等[8]。该调剖技术近年来取得长足发展,但目前还未在二类油层广泛应用。开展二类油层深度调剖技术研究,已成为下步开发主要攻关方向。

1 实验用品

(1)化学药剂由大庆采油二厂提供。聚合物相对分子质量为 2.5×107。交联剂为有机铬,Cr3+有效含量为 2.5%。

(2)实验用原油为南二东二类油层原油与煤油混合而成,45℃实验原油黏度为 9.8 mPa·s。

(3)现场清水矿化度为 486 mg/L。二类聚驱油藏回注污水矿化度为 5 495.26 mg/L。

(4)实验仪器设备包括岩心夹持器、平流泵、压力传感器、中间容器、活塞容器、烧杯、收集液体的各类试管等。

2 调剖剂配方筛选

2.1 深部调剖体系配方优化

(1)实验方案。测定 3种质量分数 (1 000、1 200、1 500 mg/L)聚合物溶液、3种质量分数(30、40、60 mg/L)铬溶液体系在不同时间下的静态黏度。

(2)实验步骤。清水配制 5 000 mg/L聚合物母液,用回注污水稀释成不同质量分数的聚合物溶液,加入不同质量分数的铬交联剂,配制成深度调剖剂溶液。将配置好的调剖体系,放入 45℃恒温箱内,测定不同时刻黏度。

实验发现,聚合物质量分数在 1 000～1 500 mg/L范围内时,均可形成较好的调剖体系。铬交联剂质量分数大于 30 mg/L时,随其质量分数增大,成胶速度加快。交联剂质量分数小于 30 mg/L时无法成胶。

图 1为不同质量分数调剖体系黏度随时间变化曲线。调剖体系形成所需的聚合物质量分数范围较宽。当交联剂质量分数一定时,随着聚合物质量分数的升高,成胶黏度增大,时间缩短。这是由于聚合物质量分数增加,导致聚合物分子之间碰撞、缠绕几率增大,与交联剂反应的聚合物分子增多,聚合物分子之间作用力增大,成胶黏度升高。当聚合物质量分数一定时,随着交联剂质量分数增大,成胶黏度增大。因为有机铬络合物的含量越高,水解聚合作用越快,铬离子质量分数越高,与聚合物交联的机率增大,符合化学反应动力学反应作用定律[9]。胶体网状结构形成完全,胶体强度高[10]。

图 1 不同质量分数调剖体系黏度变化

针对萨南二类油层特点,综合考虑成胶时间、成胶黏度、成本等因素,确定深度调剖体系配方为: 1 000～1 500 mg/L聚合物 +40 mg/L交联剂。

2.2 深度调剖剂封堵性能评价

地层深部调剖要求调剖剂体系具有适当的封堵强度和较长的封堵有效期。研究对初步筛选出的调剖体系配方进行封堵率、耐冲刷性能测定[11]。将天然岩心饱和水,测定渗透率,注入 0.05 PV调剖体系,置于 45℃恒温箱中侯凝。待取出后,去除岩心两端凝胶,注入地层水冲刷,直至压力稳定,测定渗透率,计算调剖剂封堵率。实验结果如表 1所示。

实验结果表明,调剖体系对岩心封堵率均大于97%,封堵效果较好。调剖剂配方质量分数越大,封堵效率越高,深度调剖效果越好。2号和 3号配方最终堵塞率在 95%以上,耐冲刷性能好于配方 1,但2号配方注入压力比 3号低。考虑现场注入性能、连续性、优选试验、最佳经济效益等因素,确定调剖剂体系配方为 1 200 mg/L聚合物 +40 mg/L铬交联剂。

表 1 不同配方调剖体系封堵效果(45℃)

2.3 深度调剖剂驱油实验

2.3.1 注入时机优化

(1)实验方案。方案 4:水驱 +聚合物驱 (0.6 PV)+调剖剂体系 (0.05 PV)+后续水驱。方案5:水驱 +调剖剂体系 (0.05 PV)+聚合物驱 (0.6 PV)+后续水驱。

(2)实验步骤。将岩心饱和油后,水驱至含水率为 98%,然后按以上实验方案进行操作,后续水驱至含水率为 98%时止。测定实验各阶段原油采出程度(图 2)。

前置调剖注调剖剂阶段采收率提高幅度小。调剖体系成胶后与聚合物溶液协同作用,迫使后续水流改向进入小孔道含油层,改善波及系数,增加水驱含油面积。同时,由于调剖剂成胶后可动,起到了驱油作用。聚驱阶段提高 8.22个百分点,后续水驱阶段提高 7.67个百分点。

图 2 不同注入时机含水率和采收率曲线

后置调剖从注聚开始到调剖剂注入结束,含水率明显下降,聚驱阶段采收率提高 7.27个百分点。与前置调剖实验相比,整个过程采收率低 0.9个百分点,最终采收率相差 2.23个百分点。实验结果说明前置调剖效果更明显。

2.3.2 注入段塞优化

注入段塞实验分为 4个方案。方案 6:水驱 +调剖剂体系 (0.01 PV)+聚合物驱 (0.6 PV)+后续水驱。方案 7:水驱 +调剖剂体系 (0.03 PV)+聚合物驱 (0.6 PV)+后续水驱。方案 8:水驱 +调剖剂体系(0.05 PV)+聚合物驱 (0.6 PV)+后续水驱。方案 9:水驱 +调剖剂体系 (0.10 PV)+聚合物驱(0.6 PV)+后续水驱。

实验结果如表 2所示。

实验结果表明,注入调剖剂 0.10 PV时,总提高幅度最大,最终采收率高。注入调剖剂 0.05 PV时,总提高幅度为 17.26个百分点,最终采收率为67.94%。综合考虑成本、经济效益等因素,确定调剖最佳注入方式为前置调剖,注入段塞为 0.05 PV。

表 2 段塞优选结果

3 结 论

(1)对于萨南二类油层,清水配制污水稀释调剖体系的成胶性能良好,能够保证调剖体系在地层中的成胶性能。

(2)适合萨南二类油层深度调剖体系为 1 200 mg/L聚合物 +40 mg/L交联剂。

(3)深度调剖优选体系封堵性能和耐冲刷性能较好,最终堵塞率达 95.68%。

(4)聚驱前调剖对驱油起一定积极作用。调剖剂最佳注入方式是前置调剖,其段塞大小为0.05 PV。

[3]勇振明 .聚丙烯酰胺类溶液在砂岩油层中选堵效应的实验研究[J].油田化学,1987,4(1):13-17.

[4]Moffitt P D,Moradi-AraghiA,Ahmed I,etc.Development and field testing of a new Low toxicity polymer crosslinking system[C].SPE 35173:283-289.

[5]油田区块整体堵水调剖技术论文集编委会编 .油田区块整体堵水调剖技术论文集[G].北京:石油工业出版社,1994:112-117.

[6]李宇乡 .我国油田化学堵水调剖剂的开发和应用现状[J].油田化学,1995,12(1):45-48.

[7]蒋成新 .木质素磺酸钠/HPAM复合铬冻胶堵水技术[J].石油钻采工艺,1988,10(4):7-11.

[8]贾晓飞,雷光伦,等 .注水井深部调剖技术研究现状及发展趋势[J].特种油气藏,2009,16(4):6-12.

[9]王业飞,熊生春,等 .孤岛油田冻胶型深部调剖剂实验研究[J].西安石油大学学报:自然科学版,2006,21 (1):46-50.

[10]李宜强,沈传海,景贵成 .分子体凝胶驱油调剖体系性能评价和矿场试验[J].西安石油大学学报:自然科学版,2008,23(1):61-65.

[11]马广彦 .聚合物微凝胶调剖剂及其岩心渗流特征[J].钻采工艺,2001,24(3):62-66.

编辑 周丹妮

[1]俞启泰 .论提高石油采收率的战略与方法[J].石油学报,1996,17(2):53-61.

[2]刘翔鹗 .采油技术手册 (堵水技术)[M].北京:石油工业出版社,1991:5-25.

TE357.46

A

1006-6535(2010)04-0088-03

20091116;改回日期:20100420

黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计划项目“三元复合驱油水前缘运移规律研究”(1152G002)

李宜强 (1972-),男,教授,1993年毕业于大庆石油学院油藏工程专业,2006年博士毕业于中科院渗流流体力学研究所流体力学专业,现从事提高采收率、低渗透油层渗流机理及油层改造方面的科研工作。