微乳液体系解除低渗油藏水锁伤害实验研究

李 建 兵

(中石化胜利油田石油工程技术研究院， 山东 东营 257000)

微乳液体系解除低渗油藏水锁伤害实验研究

李 建 兵

(中石化胜利油田石油工程技术研究院， 山东 东营 257000)

微乳液体系具有对油、水的超低界面张力、较强的增溶能力、多相稳定等特点，是国外近年来发展的一种特别适合稠油油藏、高含蜡油藏的新型解堵增产体系。对其在低渗透水锁伤害解除方面的应用进行了实验研究。室内研究表明，微乳液体系针对水锁伤害的解除率可以达到93%以上，现场应用效果显著。

微乳液； 低渗透； 水锁伤害； 解除

1 概述

微乳液体系是一种液体以液滴的形式分散到另一种液体，形成的液滴尺寸在100 nm以内的热力学稳定、澄清透明体系[1]。微乳液具有对油、水的超低界面张力、较强的增溶能力、多相稳定等特点，是国外近年来发展的一种特别适合稠油油藏、高含蜡油藏的新型解堵增产体系。由于其对油、水具有超低界面张力，故对其在低渗透水锁伤害解除方面的应用进行了实验研究。

2 微乳液体系的制备

微乳液体系是由水、油、表面活性剂体系组成的相态稳定系统，形成该体系的主要因素是表面活性剂体系的性能。微乳液体系主要有3种相态：WⅠ、WⅡ、WⅢ。其外观特征如图1所示，WⅠ型微乳液体系水多油少，以水为外相；WⅡ型微乳液体系油水相当；WⅢ型微乳液体系油多水少，以油为外相。随着添加剂量的变化3种相态可以相互转化。微乳液的形成机理很多，有代表性的包括R比理论、混合膜理论、增溶理论以及热力学理论等。其中，R比理论比较完善，该理论直接从最基本的分子间的相互作用考虑问题，既然任何物质间都存在相互作用，因此作为双亲物质，表面活性剂必然同时与水和油有相互作用。这些相互作用的叠加决定了界面膜的性质。R比理论能成功地解释微乳液的结构和相行为，从而成为微乳液研究中的一个非常有用的工具。

从经济性及现场施工安全的角度考虑，实验以WⅠ型微乳液体系为目标体系。

图1 微乳液体系不同相态外观特征

2.1表面活性剂及助剂的优选

实验以低界面张力和高增溶量为条件优选表面活性剂和助剂。不同种类表面活性剂、助剂性能分别见表1、表2。GEMINI类表面活性剂的KY具有最低的界面张力，因此，以KY表面活性剂作为体系的主剂。从助剂最大增溶水量来看，ZJ-3号增溶水量最大，因此，选用以ZJ-3为目标体系的助剂。

2.2微乳体系的优化制备

以表面活性剂体系、水和柴油为三元素，做拟三元相图，对微乳液体系配方进行优化(见图2)。

表1 不同种类表活剂性能评价对比表

表2 助剂最大增溶水量

在高含水及低含水区域均可能形成WⅠ相，在高含水区域与少量油相在低表面活性剂用量下可形成WⅠ相，在低含水区域形成WⅠ相需要的表面活性剂体系用量多。该体系组成仅在低含油情况下形成WⅢ相。WⅡ相在较高含水和含油的情况下形成。

图2 柴油-水-表面活性剂体系拟三元相图

3 微乳液体系性能评价

3.1性能测试

对不同表面活性剂体系浓度下形成的WⅠ型微乳液体系进行增溶量和界面张力测试。测试增溶量时，向微乳液体系中滴加水相或油相，当出现分层时的累计滴加量即为最大增溶量。不同组成微乳液体系性能测试结果见表3。当添加10%的表面活性剂体系时，形成的微乳液最大，增溶水、油量及界面张力均达到一个比较理想的效果。虽然继续增加表面活性剂体系其相关性能有所提高，但提高幅度已不大。从经济性及体系性能2个方面考虑，以添加10%表面活性剂体系时形成的微乳液为目标体系，此时目标体系的界面张力可达0.003 5 mN/m。

表3 不同组成微乳液体系性能测试结果

3.2伤害解除模拟评价

模拟不同渗透率下水侵对油相渗透率的伤害程度，首先正向测试岩心的油相渗透率；然后反向通2PV地层水(0.22 μm滤膜过滤)模拟水侵伤害；静止24 h后继续正向测试岩心此时的油相渗透率；反向通2PV地层水(0.22 μm滤膜过滤)；正向通1PV微乳液体系，静止12～24 h后正向测试此时的岩心油相渗透率。测试结果见图3和表4。

图3 岩心伤害及解除过程渗透率变化曲线

编号K气∕(10-3μm2)实验温度∕℃渗透率伤害率∕%恢复率∕%7-72.719056.7093.37-2149.479043.3194.57-1957.169041.4096.37-2058.749039.0096.0

从模拟水侵伤害程度来看，渗透率越低，伤害程度越高。编号为7-7的岩心渗透率最低，其伤害率达到56.70%；编号为7-20的岩心渗透率最高，伤害率达到39.00%。分析原因是渗透率越低，其孔喉半径越小，根据毛管力公式，其相应的毛管力越大，对渗透率造成的伤害也越高，解除难度也越大[2-4]。微乳液体系对不同渗透率级别的岩心均具有较好的伤害解除率，可达到93%以上。渗透率越高，伤害后渗透率恢复程度就越高。

4 现场应用

胜利油田孤北11斜6井为一口新投油井，其生产曲线见图4。生产层位为MZ，产层厚度3.2 m，测井解释渗透率(0.3～40.0)×10-3μm2，投产后日产液量12 m3，日产油量仅3.1 m3。2016年12月7日，以微乳液体系的技术思路进行了储层伤害解除，共挤入处理液30 m3，开井后日产液量20 m3以上(图4)，日产油量13 m3以上。截至2017年4月15日,累计增油 1 407 t，取得了良好的解堵增产效果。

图4 孤北11斜6井生产曲线

5 结 语

通过对微乳液体系的优化制备、室内性能评价及现场实验，得出以下结论：

(1) 以水相为外相的WⅠ型微乳液体系界面张力可达10-3级别，对水锁伤害的岩心渗透率解除程度达93%以上，效果良好。

(2) 微乳液体系做为一种新型的解堵体系，具有对油、水的超低界面张力、较强的增溶能力等特点，在低渗透水锁伤害解除方面具有广阔的应用前景。

[1] 崔正刚，殷福珊.微乳化技术及应用[M].北京:中国轻工业出版社，1999:73-75.

[2] 张振华,鄢捷年.低渗透砂岩储集层水锁损害影响因素及预测方法研究[J].石油勘探与开发,2000,27(3):75-78.

[3] 马洪兴,史爱萍.低渗透砂岩油藏水锁伤害研究[J].石油钻采工艺,2004,26(4):49-52.

[4] 廖锐全,徐永高,胡雪滨.水锁效应对低渗透储层的损害及抑制和解除方法[J].天然气工业,2002,22(6):87-89.

Abstract:The microemulsion system has the characteristics of low interfacial tension, strong solubilization and multiphase stability. It is a new type of plugging removal and stimulation system developed in recent years, which is especially suitable for heavy oil reservoir and high wax content oil reservoir. An experimental study on the application of the method in the removal of low permeability water locking injury was carried out in this paper. The results show that the dissolution rate of the microemulsion system can reach more than 93%, and in the field of application, the blocking effect is significant.

Keywords:microemulsion; low permeability; water lock damage; damage prevention

ExperimentalStudyontheRemovalofWaterLockDamageinLowPermeabilityReservoirbyMicroemulsion

LI Jianbing

(Sinopec Shengli Oil Production Research Institute, Dongying Shandong 257000, China)

TE348

A

1673-1980(2017)05-0056-03

2017-05-03

国家科技重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术”课题四“特高含水油田高效采油工程技术”(2016ZX05011-4)

李建兵(1980 — )，男，高级工程师，研究方向为油层保护及油水井解堵。