聚硅纳米增注技术在江陵凹陷高盐敏感性油藏中的运用

2012-09-06胡雪滨中石化江汉油田分公司勘探开发研究院湖北武汉430223

石油天然气学报 2012年7期

关键词：江陵纳米材料水井

胡雪滨（中石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉430223）

李释然（西安石油大学油气资源学院，陕西西安710065）

吴华（中石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉430223）

聚硅纳米增注技术在江陵凹陷高盐敏感性油藏中的运用

胡雪滨（中石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉430223）

李释然（西安石油大学油气资源学院，陕西西安710065）

吴华（中石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉430223）

江陵凹陷新沟嘴组油藏具有高盐敏感性的特征，其中部分低渗透和特低渗透储层存在注水压力高，地层压力保持水平低，影响水驱开发效果等诸多问题。聚硅纳米增注技术可以一改以往降压增注技术的作用机理，通过聚硅纳米微粒钉扎在岩石颗粒表面，驱走吸附水而增大孔隙喉道等作用，而使水相渗透率增大。针对江陵凹陷高盐敏感性油藏的特征，提出了采取聚硅纳米材料进行增注的措施原则，并以陵76斜7－1井为例，进行了聚硅纳米增注的施工设计，现场试验证明聚硅纳米降压增注技术对江陵凹陷高盐敏感性油藏的深入开发、有效注水、改善水驱开发效率具有重要的指导作用。

新沟嘴组；降压增注；聚硅纳米材料；吸水指数；注水压力

江陵凹陷是白垩系－第三系断坳型沉积凹陷，沉积了近万米河流－湖泊相的陆相碎屑岩地层，其中已发现沙市、花园、荆西、万城、八岭山和松滋等6个油田，除松滋油田主力油层为渔阳组和红花套组外，其余5个油田均开发生产新沟嘴组下段储层。目前花园、沙市油田已进入高含水期，而荆西油田正处于中含水期；其地层压力的保持水平较低，沙市油田仅为0．34、花园油田为0．41，荆西油田相对维持较好也只有0．64，注水压力差异非常大。新沟嘴组下段储层岩性以长石砂岩为主，碎屑成分主要为石英、长石和岩屑。砂岩储层岩石为粉－细砂岩，胶结物以泥质、灰质为主，胶结类型为孔隙式，粘土矿物成分为伊利石、绿泥石和伊／蒙混层组合为主。江陵凹陷新沟嘴组下段的储层类型为孔隙型，除沙市和花园油田外，其余油田储层均以次生粒间溶孔为主，排驱压力高，平均孔喉半径小，属于低孔低渗细喉型储层；储层润湿性为亲水－弱亲水；且存在不同程度的各种敏感性。该地层水矿化度高达17．3× 104mg／L，二价阳离子浓度为6100mg／L，氯离子含量达到10．5×104mg／L，水型为CaCl2型。江陵凹陷新沟嘴组下段这种高盐敏感性的特点导致了这套储层不仅注水压力高而难以注水，而且限制了很多化学降压增注方法的使用。憎水聚硅纳米材料是以SiO2晶核为核心，经过化学改性和原位表面修饰法而合成的核外载活性剂的结构体，它不仅比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大，而且还具有很高的表面活性。因此这种具有很强憎水亲油性（憎水率在99%以上）的聚硅纳米材料能够有效改善流体和岩石表面的动力学作用，进而从微观层次上解决注入压力高和注水困难的问题。

1 采用聚硅纳米材料增注的工艺措施原则

引起注水井高压欠注的原因是多方面的，主要可以归纳为：一是油层连通条件差，引起注水井不吸水或吸水性差；二是注大于采形成异常高压层，造成储层不吸水或吸水性差；三是油层受到污染和伤害引起注水井层吸水变差。根据不同的高压欠注原因应该优选不同的措施对策，对于前两种类型主要应从井网、层系调整上下功夫，部分油层连通关系差的注水井也可以论证酸压或水力压裂的可行性；对于后一种类型，则可以通过酸化、聚硅纳米材料增注等工艺措施进行。聚硅纳米材料增注工艺措施应遵循以下选井原则，以提高措施的成功率。①措施井必须井身结构完好，无套损、管外窜等现象；②低渗透砂岩储层，空气渗透率为（2～50）×10－3μm2；③中低温储层，地层温度在60～90℃；④油水井静动态连通，注采对应关系好，选择对应采油井受效的注水井；⑤注水井初期注水压力正常，可以进行正常注水，随着注水时间持续延长，注水压力逐渐升高，注水量和吸水指数逐步下降；⑥选择注水时间较长的注水井，对注水时间短的注水井要进行预处理，确保近井地层被处理干净；⑦优先选择注清水的注水井；对注入污水的井，要求悬浮物等水质堵塞性指标必须达标，注入水pH值不低于4．0左右。

2 实例应用

陵76斜7－1井是江汉油田第一口采用聚硅纳米材料增注新技术的试验井，采用了上海大学纳米中心提供的聚硅纳米增注基液（shu－NP2－10JH）［1，2］进行现场施工。该井于2000年3月16日射开新沟嘴组下段1油组的6、7号层投产（砂层厚度14．8m），泵径44mm，泵深1661．28m。2001年3月13日转注，初期注入压力22MPa，日注量40m3左右；之后油压保持在18MPa，但日注量仅为15m3左右。2002年6月4日进行第1次酸化，措施后注入压力为18～19MPa时，日注量为18～20m3左右，有效期1个月，效果不明显；最后压力在18MPa时，日注量降到仅8m3；2004年11月2日进行第2次酸化，措施后压力为20MPa时，日注量仍为18m3左右，有效期2个月。为了提高增注效果，采用聚硅纳米增注新技术对陵76斜7－1井进行施工。

2．1 设计原则

采用酸化预处理，处理半径为2～3m；聚硅纳米悬浮液浓度为1～1．5g／L。

2．2 纳米液配制

现场准备40m3储液罐一具，备足清水29m3，并溶入50kg的NH4Cl，然后将700型车连接好喷射泵及管线，把聚硅纳米基液打入储液罐中，最后打循环，使溶液尽量均匀。值得注意的是，聚硅纳米增注液需当天施工时配制。

2．3 施工步骤

1）试压：按正挤流程接好地面管线，试压50MPa，不刺、不漏为合格。

2）替酸：正替前置酸5m3。

3）坐封：关闭套管闸门，投球等待30min，待球入座后，打开套管闸门，正打压5、10、15、20、25MPa并各稳压3min，坐封封隔器。再继续提高压力，剪断坐封球座销钉。

4）正挤前置酸5m3，正挤主体酸20m3，正挤隔离液15m3，排量控制在400～500L／min。

5）正挤聚硅纳米增注液32m3，排量400～500L／min。

6）顶挤隔离液5m3。

7）关井48h后，恢复正常注水流程；恢复正常注水后，记录注水压力等参数。

2．4 效果分析

2011年8月2日进行了聚硅纳米增注方案施工。首先起出原井管柱，用活性水冲砂、洗井；随后按照施工设计方案进行施工，并关井2d。8月5、6日修泵、倒地面管线后开注，注水压力8MPa，日注量为41m3，见图1。由图1可见，通过挤注聚硅纳米段塞，取得了明显的降压效果，在日注水量保持平稳的情况下，注水压力明显下降而吸水指数显著升高。截至2011年12月31日，日注量为40～42m3，注水压力为16～18MPa；吸水指数由1．82m3／d·MPa上升到2．49m3／d·MPa，压力较施工前下降了28%，到2012月2月有效期已经超过5个月，后续效果仍在持续。