姬塬油田含油污泥调剖技术研究与应用

2018-08-03王玉功唐冬珠

钻采工艺 2018年4期

王玉功，李勇，唐冬珠

(1中石油川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院 2低渗透油气田勘探开发国家工程实验室)

随着压裂酸化等措施工作量逐年上升，含油污泥数量逐年增加，姬塬油田每年都会产生2 000 t以上的含油污泥，目前处理费用高，环保压力大。而姬塬油田部分油藏平面矛盾突出，见水井逐年增多，调剖措施工作量逐年加大。本文立足环境保护和资源节约，开展了污泥调剖技术研究，不但能够解决姬塬油田含油泥处理难度大、费用高的问题，同时探索出一条适合姬塬油田经济环保的稳产增产方式[1]。

一、含油污泥分析

1.含油污泥组分分析

对含油污泥主要组分进行分析，所用的含油污泥样品来自姬塬油田，油泥样品呈固体状态。该分析主要用来确定含油污泥的水含量、油含量、固相含量，为下一步配制调剖剂做准备。样品采用马弗炉焚烧法测定含油含水率。首先在120℃烘箱中烘48 h，计算出含水率；再放在马弗炉中焚烧4.5 h，计算出含油率和固含量。焚烧之后，污泥呈棕色粉末状，测定结果见表1。

表1 含油污泥组分分析结果(焚烧法)

2.含油污泥粒径分布测定

制备污泥样品，通过扫描电镜观察和纳米粒度分析仪分析了污泥的形态与粒径，明确了与储层孔喉的匹配关系。图1是污泥样品的扫描电镜照片，图1观察到，该样品中污泥颗粒的形状不规整，颗粒的粒径大小分布在5～50 μm之间。采用纳米粒度分析仪分析6次，如图2所示，污泥颗粒的粒径大小分布在10～50 μm之间。两种方法的结论是基本相同的，该方法比扫描电镜观察法更精确。

图1 污泥颗粒的扫描电镜照片

图2 污泥颗粒直径与强度差的关系图

根据经典的三分之一桥架封堵理论，污泥粒径在5～50 μm，适用于姬塬油田延安组延9储层的堵水调剖(延9储层平均孔径在35～150 μm)。

二、含油污泥调剖剂研发

结合长庆油田低成本战略，通过大量前期调研和实验研究，成功研发出乳状液污泥调剖剂，该体系具有污泥携带量高、成本低的优点，与凝胶体系配合使用，主要用于封堵注水井远端的微裂缝。本部分对具体的研发过程不再详述，主要对研发的污泥调剖剂进行各项综合性能评价[2-4]。

1.热稳定性

按照最优配方配制含油污泥调剖剂，考察了污泥调剖剂在不同温度下的稳定性，如表2所示。

表2 不同温度下污泥调剖剂的分层时间

结果表明，含油污泥调剖剂在常温下可稳定24 h，90℃的稳定时间为7 h，完全满足现场施工注入的要求，说明研制的含油污泥调剖剂稳定性良好。

2.耐盐性能

分别配制四种矿化度的模拟水，包括蒸馏水，长庆油田采出水(8 000 mg/L)，10 000 mg/L的模拟水，20 000 mg/L的模拟水，按照前面最优配方配制含油污泥调剖剂，观察不同矿化度水配制的污泥调剖剂在30℃下的稳定性能。

图3 不同矿化度水配制污泥调剖剂的分层时间

图3表明，矿化度不同的水配制的含油污泥调剖剂在30℃下的分层时间相差不大，处于稳定状态，说明该配方下的含油污泥调剖剂耐盐性良好。

3.岩心封堵性能

该部分主要考察污泥调剖剂注入量对岩心封堵性能的影响。选用最优污泥调剖剂配方，采用姬塬油田延9层天然裂缝岩心。该组实验以注入体积0.5 PV，1.0 PV，2.0 PV，4.0PV为例，得到封堵率与注入体积的关系见表3。

表3 不同注入体积下的封堵率

由表3可见，当注入体积为0.2 PV时，调剖剂的封堵率仅为55.36%，随着注入量的增加，封堵率迅速上升，这是因为越来越多的污泥颗粒在大孔隙内滞留，实现对大孔道的封堵，当注入体积超过1.0 PV时，呈缓慢增大的趋势。由此可见，调剖剂的注入体积对封堵率的影响效果明显，随着注入体积增加，封堵率也随之增大。开展现场试验时，应尽可能地加大注入体积，以保证施工效果，从经济角度考虑，选择调剖剂的注入量不小于0.5 PV为佳。

三、现场试验

在姬塬油田延9层成功实施现场试验1口井，注入污泥调剖剂1 600 m3多，处理污泥400 m3多，为姬塬油田的含油污泥资源化利用和降本增效提供了新思路。

注水井G162于2005年9月超深弹射孔试油延9层，试油日产油13.8 m3，日产水0 m3。于2010年5月实施酸化压裂措施转注延93层。该井投注以来，一直正常注水，施工前油压8.4 MPa，套压6.5 MPa，日配注30 m3，日注水30 m3，对应油井科14-27井含水缓慢上升，进入2016年以来含水上升幅度加快，根据生产动态分析认为科14-27含水上升主要受G162井注水影响。为缓解平面矛盾，提高水驱效率，决定对G162井实施调剖措施，见图4。