水敏性稠油油藏热采防膨剂评价与筛选

周维洪 (中海油(中国)有限公司天津分公司,天津300450)

苏丹丹 (中原油田分公司油气储运管理处,河南濮阳4571 62)

王振海 (中海油(中国)有限公司天津分公司,天津300450)

杨锐拓 (山东石大胜华化工集团股份有限公司,山东东营257061)

孙永杰 (胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015)

在稠油开采过程中,储层中的粘土矿物与不配伍的外界流体接触时,会发生水化膨胀和分散运移造成粘土膨胀[1],引起储集层岩石的润湿性、孔隙结构、渗流吼道的物理几何形状的改变,进而影响储集层内流体油-水、油-汽的渗流规律[2]。粘土的膨胀会造成油气层损害,严重地影响油气产量。所以对于注蒸汽热采稠油油藏,需要重点研究储层敏感性,如水敏性、温敏性等[3]。笔者以G区块砂一段油藏为例,通过室内试验,对2种粘土防膨剂进行不同浓度下的防膨性能评价,另外,研究了不同温度下防膨剂的防膨效果,筛选出了适用于注蒸汽热采的粘土防膨剂。

1 油藏特征

G区块砂一段油藏共分为3个砂组、7个小层,油藏埋深为1022～1214m,地层厚度为57～100m,地层由北向南逐渐变薄。G区块地层南高北低,大体上为一北倾单斜构造,区块主要储层为砂岩,压实程度低,岩性较细,分选中等。砂岩储层平均孔隙度为32.1%,渗透率平均为371×10-3μ m2,属于高孔、中高渗储层。地层原油密度为0.970g/cm3,原油粘度为2373mPa/s,属于普通稠油油藏。

通过岩心样品的敏感性评价,发现该砂岩储层存在如下特性:无临界流速,不存在速敏;非酸敏;弱碱敏;中等偏弱盐敏,临界矿化度5000mg/L;水敏指数超过0.7,为强水敏。

2 试验部分

2.1 试验仪器

防膨剂性能评价试验中用到的主要仪器有:H TP-3A型高温高压泥页岩膨胀仪 (见图1)、SYB-1B手动泵和电子天枰等。HTP-3A型高温高压泥页岩膨胀仪的主机用于加热和控制温度,同时也可以显示岩心的膨胀量;主测杯杯内盛有岩心,其靠近底部的地方与输液杯相联通,有阀门可以控制;容栅传感器的精确度很高,为0.001mm,使用时应将其固定好。

2.2 试验方法

采用高温高压泥页岩膨胀仪,将岩样的膨胀量通过位移传感器转换为位移量进行测量。在相同温度条件下,通过改变防膨剂的质量百分数进行试验,对试验结果进行对比分析,从而得出结论。

2.3 试验内容

选取该区块的岩心,岩心岩性以细砂和粗粉砂岩为主,测量给定的Ⅰ型(常温粘土防膨剂,简称常温防膨剂)、Ⅱ型 (高温粘土防膨剂,简称高温防膨剂)防膨剂在防膨液浓度分别为0、0.5%、1.5%、2%、2.5%、4%时的膨胀量,研究防膨液浓度对防膨效果的影响并对比2种防膨剂的防膨效果。另外,测量Ⅱ型防膨剂在温度分别为40、60、80、100、120、140、160℃时的膨胀量,研究温度对防膨效果的影响。

3 防膨剂性能评价与筛选

3.1 不同浓度下的防膨效果

Ⅰ型防膨剂的试验温度为50℃,Ⅱ型防膨剂的试验温度为80℃,2类防膨剂在不同浓度下的防膨效果分别如图2和图3所示。

图2 Ⅰ型防膨剂在不同浓度下的防膨效果

图3 Ⅱ型防膨剂在不同浓度下的防膨效果

从图2和图3可以看出,随着防膨液浓度的增加,位移量变小,即膨胀量减小、防膨效果变好。当浓度超过 2.5%的时候,继续提高防膨液浓度,防膨效果继续改善,考虑到经济性,采用2.5%浓度的防膨剂。另外,对比2种防膨剂,发现Ⅱ型防膨剂的防膨效果要优于Ⅰ型防膨剂。

3.2 不同温度下的防膨效果

图4 Ⅱ型防膨剂不同温度下的防膨效果

分别测定2.5%Ⅱ型防膨剂在不同温度下的位移量,其结果如图4所示。从图4可以看出,温度较低时,Ⅱ型防膨剂的防膨效果并不突出,随着温度的升高,其防膨效果逐渐变好,粘土膨胀量维持在较低水平。所以该类防膨剂在注蒸汽热采时能够有效地抑制粘土膨胀,减小水敏伤害,改善注蒸汽增产效果。

4 结 论

1)对于水敏性稠油油藏,注蒸汽过程容易发生水敏反应,造成粘土膨胀,影响注蒸汽开发效果。

2)防膨剂浓度越高,粘土膨胀越容易得到有效抑制,防膨效果越好,考虑到经济性,采用2.5%浓度的防膨剂。

3)高温防膨剂比常温防膨剂的防膨效果要好,该类防膨剂能够有效地抑制粘土膨胀,减小水敏伤害,改善注蒸汽增产效果,因而在注蒸汽热采时应使用高温防膨剂。

[1]王红涛,刘大锰,崔连训,等.稠油热采储层伤害及物性变化特征研究 [J].钻采工艺,2008,32(1):55-57.

[2]王红涛,庞占喜,刘大锰,等.稠油油藏注蒸汽储层伤害机理及调整措施 [J].石油学报,2009,30(4):555-559.

[3]李孟涛,杨广清.稠油油藏注蒸汽开采对岩石层的伤害研究[J].特种油气藏,2008,15(4):82-85.