高温低渗储层新型润湿反转剂评价

龚云蕾 廖云虎 宋吉锋 陈 霄 彭建峰 张德政

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司， 广东 湛江 524057)



高温低渗储层新型润湿反转剂评价

龚云蕾 廖云虎 宋吉锋 陈 霄 彭建峰 张德政

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司， 广东 湛江 524057)

针对南海西部油田某高温低渗储层，评价含氟润湿反转剂FZ-01。通过表面张力测定、润湿反转能力测定及岩心流动实验测定来观察反转剂的润湿反转性能和解水锁能力。实验研究表明，添加FZ-01可使水溶液表面张力降低至19.89 mN/m；FZ-01可将油水界面张力降低至10-2mN/m数量级；FZ-01能使岩心由水润湿或油润湿变为中性润湿；受水锁伤害的岩心经FZ-01处理后，渗透率恢复率达111.4%。

表面张力；界面张力；润湿反转；防水锁能力

南海西部油田某储层温度高、渗透率低，在钻井、完井、修井及开采过程中易受到水锁伤害。避免水锁伤害不仅对保证油井产量有利，同时可保护储层、延长油井生命周期。目前，解除水锁伤害的技术主要有：(1) 穿越伤害带，如补射孔；(2) 消除水相，降低界面张力技术，如注入甲醇、二氧化碳、表面活性剂等；(3) 改变孔隙形态，如酸化、压裂；(4) 直接接触水锁技术，如注干气、地层加热处理。这些技术的现场操作性较强，其中消除水相、降低界面张力是目前解除水锁伤害的主流技术。该项技术具有应用效果好、施工简单、有效期长等优势。本次研究将针对润湿反转剂FZ-01的表面活性、润湿反转性能、防/除水锁伤害能力等进行评价。

1 润湿反转剂作用机理

Jadhunandan[1]、Owolabi[2]、Chen[3]等人在研究中指出，改变岩石润湿性至中性润湿可以降低液相饱和度，提高气液流动能力。图1所示为润湿指数对残余油饱和度的影响曲线。润湿指数从-1到+1，0表示中性润湿。润湿指数是通过Amott-Harvey法测试得到，数据取自贝雷砂岩。结果显示，润湿指数在0附近残余油饱和度最低。

现有润湿反转剂主要有[4]：(1) 阳离子表面活性剂，如十六烷基三甲基溴化铵；(2) 阴离子表面活性剂，如聚氧乙烯(丙烯)烷基醇醚硫酸酯盐或磺酸盐；(3) 非离子表面活性剂，如聚氧乙烯烷基酚醚等。这些表面活性剂一般应用于水湿 — 油湿的相互转化。而本次研究的FZ-01为非离子含氟表面活性剂，能够将岩石润湿性从水湿或油湿向中性润湿转变。

图1 润湿指数对残余油饱和度的影响曲线

在地层条件下，FZ-01能够穿透岩石表面的水膜和油膜，使黏附的油膜、水膜从岩石孔隙或者裂缝表面剥离下来，并通过吸附、化学连接、沉降、聚集以及静电引力等作用附着在地层岩石的表面，形成一层润湿反转剂膜。这层膜具有优良的疏水疏油特性，使得处理后地层岩石孔隙壁面的润湿性改变为中性润湿，油、水与地层岩石的接触角接近90°，从而显著增强油、水在孔隙或者裂缝中的流动性。

2 实验部分

2.1 表面张力测定

使用A601全自动表面张力仪来测定室温下润湿反转剂FZ-01的表面张力。图2所示为不同加量FZ-01溶液表面张力测试结果。测试结果表明，FZ-01能显著降低蒸馏水的表面张力；当FZ-01加量为0.1%时，溶液表面张力最低达19.89 mNm。

图2 不同加量FZ-01溶液表面张力测试结果

2.2 界面活性

采用TX500界面张力仪测定室温条件下润湿反转剂FZ-01对油水界面张力的影响。图3所示为油水界面张力测试结果。未加FZ-01前，油水界面张力很大，约为29.8 mNm；添加FZ-01后，界面张力急剧下降，最小值为0.06 mNm。FZ-01加量为0.05%和0.1%时，油水界面张力均降至10-2mNm数量级。

图3 油水界面张力测试结果

2.3 润湿反转性能测定

将岩心抽提洗净，在烘箱中低温烘干，待温度降低至室温时用胶头滴管向岩心端面滴加1至2滴地层水和原油，观察地层水和原油在岩心端面上的铺展情况，并拍照记录。然后，清洗岩心端面，烘干后放置于润湿反转剂溶液中处理8 h，润湿反转剂溶液置于油浴中，油浴温度136 ℃，取出岩心放入烘箱中低温烘干，向岩心端面滴加1至2滴地层水和原油，观察地层水和凝析油在岩心端面的铺展情况，并拍照记录。图4所示为观察法测定FZ-01润湿反转能力实验结果。

实验结果表明，岩心经润湿反转剂FZ-01处理后，岩石表面由亲水、亲油变为既不亲水也不亲油。这表明此润湿反转剂的性能良好。润湿反转剂FZ-01的C-F键具有强烈的憎水、憎油性，使岩心面产生疏水、疏油性。

图4 观察法测定FZ-01润湿反转能力实验结果

2.4 解水锁能力测定

参考石油天然气行业标准《钻井液完井液损害储层室内评价方法》(SYT6540-2002)进行实验。实验结果表明，低渗储层岩心易受到水锁伤害，返排压力大。多次修井液将导致水锁伤害叠加，使返排压力进一步增大。FZ-01能有效解除水锁伤害，降低返排压力，增加原油流动能力，恢复储层产能。表1所示为叠加水锁伤害与解除效果评价。其中，评价岩心为WA7号井的4#岩心，岩心长度为3.87 cm，岩心直径为2.46 cm，孔隙度为14.1%，气测渗透率为21.26×10-3μm2，煤油初始渗透率为2.28×10-3μm2。

表1 叠加水锁伤害与解除效果评价

3 结 语

(1) FZ-01能显著降低水溶液的表面张力和油水界面张力。岩心表面经FZ-01处理后，由亲水、亲油性转变为中性润湿性。

(2) FZ-01对油田注入水或油田修井液造成的水锁伤害均能有效解除，可降低入井流体的返排压力，提高油相渗透率。

(3) FZ-01具备疏水疏油特性，岩心经处理后，油、水流动性均增加，对于存在水锁伤害和凝析油伤害的气井也具有一定的适用性。

(4) FZ-01在低渗储层中有良好的应用前景，可用于洗井液、压井液、射孔液、解堵液中。

[1] JADHUNANDAN P P,MORROW N R.Effect of wettability on waterflood recovery for crude-oilbrinerock systems[G].SPE 22597,1991.

[2] OWOLABI O O,WATSON R W.Effects of rock-pore characteristics on oil recovery at breakthrough and ultimate oil recovery in water-wet sandstones[G].SPE 26935,1993.

[3] CHEN J,HIRASAKI G,FLAUM M.Study of wettability alteration from NMR: effect of OBM on wettability and NMR responses[C]8th International Symposium on Reservoir Wettability.2004.

[4] 张瑞,杨杰,叶仲斌.油田用润湿反转剂的应用与展望[J].化学工程与装备,2011(7):153-156.

[5] 庞淼.双疏材料解除低渗凝析气藏液锁伤害室内研究[D].成都：西南石油大学,2014：10-20.

Evaluation of a New Type of Wettability-Reversal Agent for the High-Temperature and Low-Permeability Reservoir

GONGYunleiLIAOYunhuSONGJifengCHENXiaoPENGJianfengZHANGDezheng

(Zhanjiang Branch, CNOOC Ltd., Zhanjiang Guangdong 524057, China)

A fluoride wettability-reversal agent(FZ-01) which can be used in the high-temperature and low-permeability reservoir was researched in this paper. Tests including oil-water interfacial tension, wettability reversal, core displacement experiment proved the wettability-reversal ability and water-block removing ability of FZ-01 are effective. Experimental results showed that the FZ-01 had excellent interfacial activity and could reduce the gas-water surface tension to 19.89mN/m; and the oil-water interfacial tension can be reduced to 10-2mN/m orders of magnitude. The FZ-01 could also change the core surface to neutral-wetting and recover the damaged-core permeability, with the recovery rate of 111.4%.

surface tension; interfacial activity; wettability reversal; water blocking prevention

2017-02-01

国家科技重大专项“南海西部海域低渗油藏勘探开发关键技术”(2016ZX05024-006)

龚云蕾(1989 — )，女，硕士，研究方向为油气井增产技术。

TE357

A

1673-1980(2017)02-0061-03