高温高盐低渗透油藏调剖技术研究及应用

2013-10-25吴玉昆邓明坚

石油地质与工程 2013年4期

吴玉昆，邓明坚

（中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院，湖北武汉 430035）

江汉油区低渗透油藏主要是潜43油组，广泛分布在王场油田、黄场油田和广华油田，油藏埋深为2000～3500 m，平均有效厚度3～8 m，地层温度90～120℃，平均空气渗透率（26～47.5）×10－3μm2，地层水矿化度（28.5～32.8）×104mg／L。目前潜43油组已全面进入中高含水开发阶段，尤其是2005年以来，潜43油组含水上升势头加快，虽然不断地扩边和补充新井，但稳产形势仍然十分严峻。通过分析，导致潜43油组含水上升的主要原因一是天然和人工裂缝水窜；二是低渗透平面内孔隙水窜。为此，针对潜43油组的地质情况及地层水窜类型，研发了JCYJ－1和JCDC－1调剖剂，并在黄35斜－4井开展了现场试验，见到了较好的增油降水效果。

1 JCYJ－1调剖剂研究［1－5］

1.1 不同矿化度下JCYJ－1的膨胀性能（常温）

配制不同矿化度的矿化水，取500 mL倒入高温高压养护釜中，称取JCYJ－1样品2 g，用纱布包好，放入盛有矿化水的高温高压养护釜中密封浸泡，称量在常温下的滤干水分样品重量，计算经过不同时间后样品的膨胀倍数，实验结果见图1。从中可以看出：①在不同的矿化度下，JCYJ－1均具有较好的膨胀性能。②随着矿化度的升高，JCYJ－1膨胀倍数会有所降低，但弹性不受影响，仍具有较好的封堵性能。③随着时间的延长，JCYJ－1膨胀倍数逐渐增大，8～12 h内膨胀最快，24 h后膨胀倍数增加缓慢，72 h以内基本完成膨胀过程。

1.2 不同矿化度下JCYJ－1的膨胀性能（120℃）

图1 不同矿化度下JCYJ－1的膨胀性能实验（常温）

高温下的膨胀性能实验方法参照常温进行，实验结果见图2。从中可以看出：①与常温条件相比，12 h内高温下JCYJ－1膨胀速度加快，12 h后开始收缩。②JCYJ－1膨胀倍数呈现先增大后略降低现象，即调剖剂先涨大，后略收缩，但收缩比例不大（8%～14%），仍然具有较好的膨胀性能。③随着矿化度的升高，膨胀倍数会有所降低，但弹性不受影响，仍具有较好的封堵性能。

图2 不同矿化度下JCYJ－1的膨胀性能实验（高温）

1.3 岩心模拟实验

采用三轴岩心实验装置进行JCYJ－1模拟实验，使调剖剂可以直接与岩心断面接触，减少了容器及管线环节；另外该装置一次可同时并联三个不同类型的岩心，模拟不同渗透率级差实验，通过观察挤堵剂前后各岩心流量变化，来反映调剖剂改善剖面的能力，模拟情况更加接近实际工作。

1.3.1 不同渗透率级差岩心实验

为了观察JCYJ－1通过不同渗透率岩心后剖面调整情况，开展了相关实验，结果见表1、表2、图3。通过上述实验可以看出：JCYJ－1调剖后注入压力逐步升高，吸水剖面逐步得到改善，高吸水层相对吸水量逐渐降低，低吸水层相对吸水量逐渐升高，达到了改善吸水剖面的目的。

表1 三块不同渗透率岩心基本数据

表2 堵剂对不同渗透率岩心封堵实验结果

图3 模拟渗透率级差剖面吸水率变化情况

1.3.2 模拟裂缝岩心驱替状况

根据裂缝发育岩心不同情况（表3），开展了模拟裂缝岩心实验，结果见表4、图4。通过实验可以看出：JCYJ－1调剖剂对油水井直接连通的特大裂缝基本没有效果，关闭直通性裂缝岩心后，微小裂缝与非裂缝岩心吸水剖面发生较大的变化，吸水剖面改善较好。

表3 三块不同裂缝发育岩心基本数据

表4 堵剂对裂缝发育程度不同岩心封堵实验数据

图4 模拟裂缝地层调剖剖面吸水率变化情况

2 JCDC－1调剖剂研究

2.1 温度对JCDC－1的影响

由于温度决定JCDC－1的反应情况，因此，重点研究了温度对JCDC－1的影响。在密封恒温条件下，观察JCDC－1在不同温度下成胶时间，结果见表5。从中可以看出：随着温度的升高，反应时间缩短。

表5 不同温度下反应时间情况

2.2 浓度对JCDC－1的影响

通过研究不同浓度与反应时间的关系，发现随着浓度的升高，交联时间缩短。从凝胶生成量来看，随着主剂浓度的增加，形成的凝胶越多，上部游离水越少，凝胶从淡乳白色向白色过度，用玻璃棒沉降深度实验法观察其强度，发现凝胶强度越来越高，说明凝胶强度与主剂及交联剂浓度有关。

2.3 矿化度对JCDC－1的影响

将JCDC－1放置在不同矿化度水中（130℃）恒温30 d，结果见表6。从中可以看出：JCDC－1耐盐性能良好。

表6 不同矿化度对凝胶影响实验

2.4 岩心模拟实验

2.4.1 单管岩心封堵实验

选取潜43地层岩心，先用清水驱替测堵前渗透率K1，记录不同排量下启动压力，然后在1～3 mL／min的排量下驱替堵剂2 PV，或驱替至岩心出堵剂为止，然后停止挤堵剂，关闭岩心进出口闸门，密封静止，130℃下，反应12 h，必要时先清洗进口管线及岩心进口端面，然后用清水测水相渗透率K2及不同排量下启动压力，计算堵剂岩心的封堵率，实验结果见表7。从中可以看出：JCDC－1堵剂对潜43的岩心具有较好的封堵效果，封堵率达到95%以上。

2.4.2 双管岩心封堵实验

选取两块具有不同渗透率的地层岩心，采用两块岩心并联的驱替方式，开展JCDC－1调剖剂对高、低渗透率岩心的封堵情况实验，结果见表8。从中可以看出：不同渗透率的岩心挤堵前后分支流量及渗透率发生了较大变化，挤堵后渗透率高的岩心流量降低较大，渗透率低的岩心流量增加。从渗透率变化看，渗透率高的岩心渗透率降低较大，而渗透率低的岩心渗透率只略微降低，达到了封堵高渗透层保护低渗透层的目的。

表7 岩心封堵实验数据

表8 岩心实验数据

3 现场应用

3.1 调剖剂选择依据

对于低渗透裂缝油藏，开发初期和含水上升初期主要以裂缝水窜为主，可以只选择JCYJ－1调剖剂；对于注水压力高、层薄、注水压力随排量上升快的井，选择JCDC－1调剖剂；对于表现出裂缝水窜与低渗透孔隙水窜并存的状况，采用JCYJ－1调剖剂与JCDC－1调剖剂复合调剖，即先进行JCYJ－1调剖剂调剖，然后进行JCDC－1调剖剂调剖。JCYJ－1调剖剂主要封堵裂缝，裂缝前缘被封堵后注入水只能向水窜的孔隙推进，随后挤入的JCDC－1调剖剂就能够进一步封堵孔隙水窜，达到封堵水窜通道，提高注水波及面积和水驱效率的目的。

3.2 调剖施工设计

3.2.1 段塞设计及用量

JCYJ－1调剖段塞：清水－JCYJ－1调剖剂段塞－清水－关井反应5 d（压力扩散）。JCYJ－1调剖剂用量：油层0.8～1.5 t／m，根据水窜状况和压力确定浓度。

JCDC－1段塞：可采用多段塞的方式，段塞挤入顺序为：清水－前置液－调剖剂－后处理液－清水。JCDC－1调剖剂用量：根据水窜状况和压力确定用量，油层8～10 t／m。

段塞组合及段塞数的多少可根据地质情况和压力变化适当增减。

3.2.2 施工参数

施工排量控制：5～12 m3／h，施工压力：小于40 MPa，最高压力小于地层破裂压力的80%。

3.2.3 施工管柱及井口

施工管柱：根据井况决定是否下封隔器保护套管，为了保证JCYJ－1调剖剂不至于沉积埋住油层，一般管柱下到油层以下5～10 m。下封隔器施工，必须使用新的措施油管。

3.3 黄35斜－4井现场试验

3.3.1 基本情况

该井施工层位潜43，厚度2.0m／1层，井组对应3口油井，即黄36－1井、黄36－2井、黄35－1井。通过动态分析，黄35－2井至35－4井方向存在裂缝水窜，同时裂缝边缘存在水洗带，因此，决定利用JCYJ－1调剖剂抑制裂缝水窜，再使用JCDC－1调剖剂抑制裂缝边缘水洗带孔隙水窜。

3.3.2 施工简况

黄35斜－4井从2009年12月2日开始，历时8天，施工排量45～315 L／min，累计挤入液量1098 m3，其中，JCYJ－1调剖剂951 m3，JCDC－1调剖剂147 m3。JCYJ－1调剖剂施工压力从17 MPa上升到30.7 MPa，JCDC－1调剖剂施工压力从9.5 MPa上升到21.2 MPa。

3.3.3 调剖效果分析

（1）吸水指数下降。调剖前后吸水情况见图5，从中可以看出：调剖后指示曲线变陡，吸水指数降低，表明裂缝吸水特征得到抑制，调剖剂产生了一定的效果。

（2）压降曲线变缓。调剖前后压降曲线如图6。从中可以看出，调剖前关井后压力下降较快，调剖后关井后压力下降较为平缓，这也表明调剖见到了封堵效果。