红岗高台子区块低渗裂缝性油藏复合调驱工艺室内试验研究

2015-04-02王兰王健方位油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学四川成都610500

长江大学学报(自科版) 2015年25期

王兰，王健，方位（油气藏地质及开发工程国家重点实验室（西南石油大学），四川成都610500）

马超（中石油吉林油田分公司新民采油厂，吉林松原131500）

蒋婧（中石化天津液化天然气有限责任公司，天津300457）

大量的国内外研究和现场应用实践表明［1～4］，对于低渗透裂缝性油藏，可采用 “预交联颗粒＋聚合物凝胶＋孔喉尺度微球”复合深部调驱技术。预交联颗粒能够吸水膨胀［5～7］，通过不同粒径组合，有效封堵大裂缝和出水大孔道，使注入水发生流向改变，显著提高波及效率；聚合物凝胶强度适中，能够发挥深部流体改向和流度控制作用，改善流度比，有效调整平面矛盾［6］；纳米微球具有黏弹性，在油藏孔喉中具有封堵、变形、运移、再封堵的特性，可实现从水井到油井的全过程调驱驱油［8，9］。

红岗油田高台子油藏顶面构造形态为一近南北走向的长轴背斜构造，轴向北北东向（NE15°）。高台子油藏顶面构造断层不发育，其西侧发育的红岗逆断层。储层平均渗透率45mD，平均孔隙度18．60%，孔隙半径2．25μm，属低渗透裂缝性油藏。为此，笔者通过筛选凝胶配方并对复合调剖体系的工艺参数进行室内试验研究，优选出适合调剖高台子低渗裂缝型油藏的复合体系。

1 试验仪器与药品

1．1 仪器

旋转黏度仪Brookfield Synchro－Lectric Digital Viscometer（美国制造）；电热鼓风恒温干燥箱（CS1013型，重庆试验设备厂制造）；精密天平Sartorius（德国制造）；调速搅拌器（S7401－Ⅱ型电动搅拌器）；磨口烧瓶、烧杯、滴管、玻璃棒、移液管、量筒、磁力搅拌器等。

1．2 药品

预交联颗粒SD－410系列（粒径0．5～1mm 与1～3mm 的颗粒以1∶1混合使用）；弱凝胶；孔喉尺度微球DS－320 （微米级）。

2 弱凝胶配方筛选

2．1 主剂HPAM 浓度筛选

保持交联剂C、调节剂TJ、除氧剂LN 浓度各为100mg／L 不变，试验温度65℃，调节聚合物浓度，观察聚合物浓度对凝胶体系成胶性能的影响，结果见表1。由表1可以看出，该体系成胶时间长，强度适合。当聚合物HPAM 浓度在1000～1400mg／L 时，成胶时间可调，且稳定性能好，不易脱水。结合实际条件和要求，选取聚合物HPAM 浓度为1000mg／L。

表1 聚合物浓度对体系成胶性能的影响

2．2 交联剂C浓度筛选

保持聚合物浓度为1000mg／L、调节剂TJ浓度为100mg／L和除氧剂LN 浓度为100mg／L。交联剂C浓度对体系成胶性能的影响见表2。由表2可以看出，交联剂C浓度越高，成胶时间越快，但是容易脱水，稳定性能变差。浓度在100～120mg／L时，成胶时间可调，稳定性能好，强度合适。结合实际情况，选择交联剂C浓度为100mg／L。

表2 交联剂C浓度对凝胶性能的影响

2．3 调节剂TJ浓度筛选

保持聚合物HPAM 浓度为1000mg／L、除氧剂LN 浓度为100mg／L 和交联剂C 浓度为100mg／L。调节剂TJ浓度对凝胶的影响见表3。与交联剂C对比，调节剂TJ对（初始）成胶时间的促进作用影响很大，但随着调节剂TJ浓度增加，凝胶成胶强度变大的同时，稳定性也变差。综上，选择调节剂TJ浓度为100mg／L。

表3 调节剂TJ浓度对凝胶性能的影响

2．4 除氧剂LN 浓度筛选

保持聚合物HPAM 浓度1000mg／L、交联剂C浓度100mg／L 和调节剂浓度100mg／L。调整除氧剂LN 浓度分别为0、50、100、150 和200mg／L，配置不同的小样放置于65℃的恒温箱中，成胶情况见表4。

未加入除氧剂时，成胶强度虽然能符合调驱需要，但稳定性较差。当除氧剂硫脲浓度为100mg／L时，体系成胶强度高，形成的凝胶体系稳定性好。当除氧剂浓度大于100mg／L时，成胶强度和稳定性变化不大。因此，从经济的角度考虑选择除氧剂浓度为100mg／L。

综合以上配方优选试验，可以得出调驱体系的优化配方为：聚合物HPAM 浓度1000mg／L＋交联剂C 浓度100mg／L＋调节剂TJ 浓度100mg／L＋除氧剂LN 浓度100mg／L，在65℃条件下，初始黏度为46．5mPa·s，54h成胶（见图1），90d后未水解，稳定性较好。

表4 除氧剂LN 浓度对凝胶性能的影响

3 注入方式对调剖效果影响研究

按“颗粒＋凝胶＋微球”组合顺序，进行双管岩心流动试验，测其剖面改善率及提高采收率，结果见表5。

图1 凝胶成胶实物图

表5 颗粒＋凝胶＋微球吸水剖面改善率及提高采收率测定

按“凝胶＋颗粒＋微球”组合顺序，进行双管岩心流动试验，测其剖面改善率及提高采收率，结果见表6。

表6 凝胶＋颗粒＋微球吸水剖面改善率及提高采收率测定

由表5、表6数据可以看出，先注入预交联颗粒和先注入凝胶2种注入方式的采收率不同。在段塞尺寸相同的情况下，由总提高采收率对比可知先注入预交联颗粒的注入方式比先注入弱凝胶的注入方式效果更好，其主要原因是将颗粒作为第1段塞，能够首先封堵大孔道，减少后续注入凝胶的漏失。

因此，注入方式选择为 “颗粒＋凝胶＋微球”。

4 段塞尺寸对调剖效果影响研究

4．1 颗粒＋不同段塞凝胶组合驱油试验

试验采用的预交联颗粒为1＃颗粒和2＃颗粒按1∶1组合，注入量固定为0．05PV。凝胶注入量分别为0．1、0．2和0．3PV，预交联颗粒与凝胶段塞尺寸对调驱效果的影响规律见表7。试验结果表明，若单独注入预交联颗粒，提高采收率幅度较小，为5．46%，调驱效果不明显。随着凝胶注入段塞尺寸的增加，提高采收率幅度增加，调驱效果渐趋明显。当注入段塞尺寸增加到0．1PV 时，提高采收率增加幅度为1．75%；从0．1PV 增加到0．2PV 时，提高采收率幅度又增加4．86%；从0．2PV 增加到0．3PV 时，提高采收率幅度增加0．83%，此时提高采收率与剖面改善程度已经明显减小。根据调驱效果和经济等因素综合考量，选取预交联颗粒注入段塞尺寸为0．05PV，凝胶注入段塞尺寸为0．2PV。

表7 颗粒＋凝胶注入段塞尺寸对调驱效果的影响

4．2 颗粒＋凝胶＋不同段塞微球组合驱油试验

首先注入0．05PV 的预交联颗粒，再注入0．2PV 凝胶体系，然后分别注入0．1、0．3和0．5PV 浓度为2000mg／L的孔喉尺度微球，最后进行连续后续水驱至不出油，计算最终采收率，结果如表8 所示。表8 结果表明，注入0．05PV预交联颗粒和0．2PV 的凝胶后，再注入一定量的孔喉尺度微球，调驱效果进一步改善，采收率幅度提高；当注入0．3PV 微球时，调驱效果提高幅度最大。因此，选择孔喉尺度微球注入段塞为0．3PV。

综上，复合调驱体系组成为0．05PV 预交联颗粒、0．2PV 凝胶和0．3PV 微球，段塞总尺寸为0．55PV。

表8 凝胶／不同段赛微球组合驱油试验结果

5 复合体系室内评价试验

5．1 抗剪切性评价

通过2组并联管岩心流动试验，将填砂管饱和水之后，注入将复合调驱剂，最后进行后续水驱，测定剖面改善率。其中，一组试验用搅拌器以1500r／min的转速对凝胶进行剪切处理1min，另一组不进行剪切处理。试验结果见表9。由表9可以看出，注入未剪切的复合调驱剂，提高采收率为13．96%，而注入剪切的复合调驱剂，提高采收率为12．28%，仍具有良好的提高采收率的效果。由此可见复合调驱体系具有良好的抗剪切性。