定边低渗油藏表面活性剂体系实验研究及方案设计

王 薇

(中国石化华北油气分公司石油工程技术研究院, 河南郑州 450006)

定边低渗油藏表面活性剂体系实验研究及方案设计

王 薇

(中国石化华北油气分公司石油工程技术研究院, 河南郑州 450006)

针对定边低渗油田注水开发中后期水驱油效率变低、注水开发效果变差的问题，开展了表面活性剂驱油技术研究。通过室内实验优选出表面活性剂HB-DB-1体系，该体系在0.2%质量分数、0.3 PV注入体积条件下可提高采收率11.1%，并可降低驱替压力。优选出试验井组HK17A，编写井组现场试验方案，预计井组可提高采收率2%～3%。

定边油田；特低渗油藏；表面活性剂；驱替实验；驱油效率

1 油田开发概况

定边油田包括三个开发区块，其中张天渠区块为定边油田主力开发单元，开发层位长21层，平均孔隙度13.24%，平均渗透率8.66×10-3μm2，原始地层压力12.85 MPa，压力系数0.68，地层温度63.5 ℃，为低孔、低渗、异常低压储层；张天渠区块1996年投入开发，1997年开始注水，注水开发层位长21层累计产油52.6×104t，采出程度20.5%，综合含水84%；油田进入注水开发后期，日产油由158.0 t下降到37.7 t，最新标定水驱采收率25%，剩余可采储量12.8×104t，急需寻求一种提高水驱采出程度的技术方法。为解决低渗油田注水开发中后期水驱油效率变低、注水开发效果变差的问题，采用注表面活性剂驱油技术提高低渗油田采收率[1]。

2 表面活性剂优选

2.1 初步优选

根据宁东、定边的储层物性及流体特征(温度60～70 ℃，矿化度60 000～70 000 mg·L-1)，结合目前现场和室内研究中常用的阴离子型、非离子-阴离子型、两性表面活性剂[4]，开展表面活性剂(简称表活剂)优选实验。通过界面张力优选性能较好的单剂，进行复配，最终优选出3种表活剂驱油体系HB-DB-1、HB-DB-3和ODS-03，加上前期应用中优选出的表面活性剂UT8-1，共4种不同类型的表活剂进入下步性能评价实验。

2.2 性能评价

2.2.1 界面张力

超低界面张力可有效降低原油与岩石表面的黏附功，增强原油的流动能力，提高洗油效率[5-6]。通过4种表活剂界面张力性能对比，在定边油田地层温度(63.5 ℃)和地层水矿化度(65 203 mg·L-1)条件下，HB-DB-1表活剂质量分数为0.025%～0.5%时，可将油水界面张力降到10-2～10-3mN·m-1超低数量级，表现出较强的降低油水界面能力。

2.2.2 润湿性能

原始岩心经过4种表活剂体系处理后，均能使原油与岩石间的润湿接触角增加(润湿角增大13°以上)，使岩心润湿性向中性方向改善。这样可降低原油与岩石表面的黏附功，有效增强原油的流动能力，提高洗油效率[7-8]。

2.2.3 原油驱替能力测试

对比4种表活剂在相同注入量、不同质量分数条件下提高采收率的能力，HB-DB-1表活剂提高采收率的能力最强(表1)。

2.2.4 降低驱替压力测试

对比4种表活剂在相同注入量、不同质量分数条件下的压降能力，HB-DB-1表活剂降低岩心的驱替压力能力最好(表2)。

2.3 注入参数优选

2.3.1 最佳注入量

通过对比四种表活剂在相同注入量、不同质量分数条件下提高采收率的能力及压降能力(图1)，HB-DB-1表活剂在0.1 PV注入体积、0.2%质量分数条件下，提高采收率5%，降压率25.81%，提高采收率和降压性能均最好。因此，优选出HB-DB-1表活剂最佳质量分数为0.2%。

表1 4种表活剂原油驱替能力测试结果

表2 4种表活剂降低驱替压力测试结果

图1 定边油田不同类型表面活性剂驱最佳注入质量分数优选实验

2.3.2 最佳注入段塞

质量分数为0.2%的HB-DB-1表活剂溶液在0.1，0.3，0.5 PV三种段塞下的驱替实验，降压率分别为25.81%、69.7%和56.3%，提高采收率分别为5%、11.1%和12.5%，优选最佳驱替段塞0.3 PV。

2.4 现场试验药剂

通过界面张力、润湿及岩心驱替等室内实验，优选出HB-DB-1表活剂在降低界面张力及驱油效率等方面均优于其它几种表活剂，可作为定边油田的现场试验药剂。

3 HK17A井组表面活性剂驱油方案

3.1 试验井组优选原则

(1)砂体连通性好，有效厚度大；

(2)注采井网完善；

(3)注水见效井区优先；

(4)前期注水见效井组，随着生产时间的延长，油井含水升高。

3.2 HK17A井组概况

HK17A井组为1注5采井组，控制面积0.252 km2，控制储量18.7×104t，孔隙度15.6%，渗透率8.66×10-3μm2，地层压力12.85 MPa，压力系数0.68，地层温度63.5 ℃。目前，HK17A井组泵压16.5 MPa，油压13.0 MPa，日注水30 m3，井组油井7口，开井5口，日产液37.9 t，日产油5.9 t，含水84%，日注采比1.3，累计注采比1.5，采油速度1.2%，采出程度22.0%。

(1)单层注水开发，注采对应性好。井组主要开采层位为长2，为单层注水开发，储层平均厚度13.5 m；储层内隔层为粉砂质泥岩，阻隔作用小；油水井均进行了压裂，纵向均已连通；注水时间长，层内连通性好，注采对应性好。

(2)井网较为完善，产量基本保持稳定。HK17A井组1注5采，是区块内注采井网最为完善的井组。

(3)注水井具有一定的吸水能力，能满足正常注水需要。

(4)油井各向均受效，水驱波及范围大。主应力方向见效快，侧翼见效慢，均为基质水驱特征，水驱控制区内油井均见效，没有明显的水窜现象。主应力方向油井注水见效时间2～4个月，注水见效时注水量平均2 780 m3。

3.3 试验井组增油潜力分析

HK17A井组1注5采，为区块目前最为完善的注采井网，注水井HK17A注水压力13 MPa，具有较好的吸水能力，且注水多向受效，水驱波及范围大。井组目前累计产油量4.1×104t，采出程度22%，预测水驱开发采收率24.9%，水驱后剩余储量14.05×104t。

井组面临剩余地质储量大而水驱开发剩余可采储量少的问题，具有通过表面活性剂驱进一步提高采收率的潜力，结合室内岩心驱替实验，预计可提高采收率2%～3%。

(1)表面活性剂的选择：根据室内实验结果，HB-DB-1表面活性剂在0.2%质量分数、0.3 PV注入体积条件下的岩心驱替实验结果显示，可提高采收率11.1%。

(2)有效水驱体积波及系数[9]：井组预测采收率24.9%，水驱洗油效率约61%，水驱体积波及系数0.41，预计有效水驱体积波及系数0.25。

(3)表面活性剂驱可提高采收率：11.1%×0.25=2.78% 。

(4)预计表面活性剂驱采收率：24.9%+2.78%=27.68%。

3.4 施工参数设计

(1)段塞组合。表活剂驱工艺技术段塞组合设计，主要考虑工艺效果、地层对表面活性剂的吸附损耗，结合国内油田现场应用经验[10]，HK17A井组试验采用前置段塞+主段塞+后置段塞组合，各段塞作用如下：

前置段塞：也称牺牲段塞，主要是使表活剂主段塞的有效浓度不受或少受影响，满足地层对表活剂的吸附作用，该段塞表面活性剂质量分数确定为0.4%。

主体段塞：注入表活剂段塞主要驱替储层孔隙中的剩余油，该段塞表面活性剂质量分数为0.2%。

后置段塞：在主段塞后再注入一个表活剂段塞，主要是为保护主段塞，减少稀释，增加表活剂驱的稳定性，从而提高措施的有效期和驱油效率，该段塞表面活性剂质量分数为0.3%。

(2)各段塞注入体积。根据岩心驱替实验结果，表面活性剂驱的注入倍数定为0.3 PV，计算出HK17井组注入体积为17 513 m3。

HK17A井组的参数：含油面积0.252 km2，孔隙度15.6%，油层厚度13.5 m ，残余油饱和度39%，束缚水饱和度17%，波及系数为0.25，注入倍数0.3 PV。计算得HK17A井组注入体积用量为17 513 m3，注入速度30 m3/d，注入周期583 d。

(4)注入压力。注驱油剂时注入压力可选用正常注水压力13 MPa。

3.5 措施前后监测方案

建立完善的动态监测系统，及时跟踪分析，准备好各项资料，具体包括：

(1)吸水剖面及吸水指示曲线，三个月测一次吸水指示曲线，半年测一次吸水剖面，注采动态出现异常时要及时加测，以便调整注入参数；

(2)井间示踪剂监测，分析水线推进方向和速度；

(3)监测地层流体性质的变化，定期进行原油分析、地层水分析；

(4)油水井各项生产资料，特别是采油井产量、动液面、含水率、氯离子及注水井井口压力、日注水量等资料；

4 结论

(1)室内实验优选出HB-DB-1表活剂体系，该体系抗温大于70 ℃，抗盐大于70 000 mg/L，界面张力达10-3mN/m，在注入质量分数0.2%、注入体积0.3 PV条件下，可提高采收率11.1%。

(2)优选的HK17A试验井组注采井网完善，连通性好，注水井吸水能力好，对应油井均注水受效，井组具备注表活剂驱的条件，且具有增油潜力，预计表活剂驱可提高采收率2%～3%。

(3)结合室内岩心驱替实验，设计现场注入表面活性剂为17 513 m3，注入速度30 m3/d，注入周期583 d，注水压力13 MPa。

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编辑：张 凡

16732-8217(2017)03-0121-04

2016-12-08

王薇，工程师，1982年生，2007年毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事采油方面科研和生产工作。

国家科技重大专项“低丰度致密低渗油气藏开发关键技术”(2016ZX05048)。

TE 357.432

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