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纳米驱油技术应用研究
——以QSS-46井组为例

2021-06-17王伟龙朱锦艳

钻采工艺 2021年2期
关键词:油剂驱油油水

陈 刚,王伟龙,朱锦艳,代 刚

1 延长油田股份有限公司吴起采油厂 2 延长油田股份有限公司质量监督中心

0 引言

低渗透油藏油层物性差、储层非均质性强,天然能量开发地层压力下降较快[1],为了解决研究区注污水后注入压力高[2-5]、天然裂缝开启[6-7]导致水淹水窜等问题,在研究区三叠系延长组长4+5油层开展注纳米驱油剂驱油试验[8-11]。该措施于2019年4月中旬开始分两个阶段实施,措施结果表明纳米驱油剂在该井组取得了良好的应用效果,为油田开发过程中增油降压增注提供了新的思路。

1 区块地质特征

研究区块长4+5油层为典型低压、低孔、低渗油藏,储集层砂体主要为三角洲前缘水下分流河道沉积,储层物性的分布与砂体展布具有较好的符合性,河道主体部分物性较好,孔隙度为10% ~ 12%,渗透率一般高于0.3 mD;河道侧翼及分流间湾部分则较低,孔隙度一般低于9%,渗透率在0.2 mD左右。QSS-46井组位于两条河流交汇处,砂体发育较好,砂体厚度为15 ~ 22 m,平均孔隙度为12.3%,渗透率为0.86mD。

QSS-46井组生产层位为长4+5油层,共有受益油井6口,其中正常生产井4口,平均日产液5.20 m3,日产油3.22 t,综合含水率38%,平均单井日产油0.81 t,累计产油2.22×104t。该井组于2008年6月转注,日配注15 m3,随着注水周期的增加注水压力由初始的9 MPa上升到措施前的14.5 MPa,注入能力下降。

2 纳米驱油剂作用机理

2. 1 降低油水界面张力

与常规驱油剂相比,纳米驱油剂分子所形成的液滴具有更小的体积,为常规驱油剂的十分之一左右[12-13]。研究区属于低孔、低渗油藏,具有微小的孔喉结构,纳米驱油剂能进入到更细小的喉道,降低毛细管阻力[14-15],从而将剩余油乳化剥落形成小液滴被驱替液驱替出来,进一步提高了原油采收率。

2. 2 改变岩石润湿性

纳米驱油剂颗粒越小,其比表面积越大,单位体积内有效分子数增加。注入的纳米驱油剂在岩石表面形成单分子薄膜,改变岩石表面润湿性能,降低了原油在岩石表面的吸附力,从而提高采收率、降低注水压力[16-17]。

3 纳米驱油剂性能评价

在进行现场试验之前,为了对纳米驱油剂的参数进行优化,开展室内性能评价试验,主要从油水界面张力、地层水配伍性、吸附试验以及模拟驱油效率等方面进行了研究。

3. 1 油水界面张力

实验采油地层水配置了质量浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的纳米驱油剂溶液,在试验条件下放置24 h,待驱油剂充分溶解后溶液始终保持澄清状态,说明该驱油剂与地层水具有良好配伍性。采用TX-500C型旋转滴界面张力仪测定驱油剂水溶液与原油间的界面变化,实验结果见图1。

图1 面张力随驱油剂浓度变化曲线

由图1可以看出,随着驱油剂浓度的增加,油水界面张力值先迅速下降,随着时间推移油水界面张力达到平衡,最小达5.88×10-3mN/m;当驱油剂浓度超过0.3%以后界面张力下降速度变缓,在设计用量时在此基础上考虑损耗量。

3. 2 抗吸附能力

驱油剂在地层中的吸附会降低驱油效果,从而影响驱油剂用量确定。实验将目的层岩石粉碎后与驱油剂水溶液进行多次接触吸附试验,实验结果表明经过多次接触吸附后,界面张力较吸附前上升28.9%,但始终保持在10-3数量级,实验结果见表1。

表1 驱油剂吸附实验结果

3. 3 抗盐性能评价

研究表明,适量的无机盐有助于降低油水界面张力值,但过量的无机盐会破坏电荷平衡导致油水界面上升。配置一系列浓度梯度的模拟地层水进行试验,实验结果如图2所示。

图2 界面张力随矿化度的变化曲线

由图2可知,随着矿化度的增加,油水界面张力值先下降后增加,界面张力值在矿化度为60 000 mg/L左右达到最低,目的层矿化度为60 000~70 000 mg/L,能够满足现场施工要求。

3. 4 模拟驱油试验

取研究区天然岩心进行室内模拟驱油试验,配置驱油剂质量浓度为0.2%、0.25%、0.3%,注入量为0.5 PV,结果表明加入纳米驱油剂在水驱采收率的基础上,原油采收率平均提高8.4%,试验结果如图3所示。

图3 室内模拟驱油试验结果

由图3结果可知,加入纳米驱油剂后原油采收率明显提高,随着驱油剂浓度增加,驱油效率有增加的趋势,超过0.3%以后采收率提高幅度减缓,从经济角度出发设计驱油剂参数时选择0.3%为最佳浓度。

4 现场应用及效果分析

4. 1 注入过程

QSS-46井组纳米驱油剂现场试验于2019年4月18日实施第一阶段为亏空药剂补充阶段,分段塞注入浓度梯度由高到低的药剂;第二阶段为试验推进阶段,该阶段连续注入恒定浓度的纳米驱油剂,详见表2。

表2 QSS-46井组各阶段注入参数表

4. 2 驱油效果分析

(1)注水井见效分析。QSS-46井组从2019年4月中旬开始注入超级纳米驱油剂,2019年8月,注水井正常注入时间为105 d,注入驱油剂为7.1t,注水压力由4月份的10.0 MPa下降至6.0 MPa,降压率为42.8%,施工前和施工后压力变化曲线如图4所示。

图4 QSS-46井组2019年注纳米驱油剂注水压力变化曲线

(2)井组见效分析。QSS-46井组生产层位长4+5油层,共有正常生产井4口井,见效后平均日产液8.74 m3,日产油5.66 t,综合含水38%,井组平均日增油2.44 t,井组内单井产量变化对比详见表3(井组产量以8月10日至8月25日单量期间正常生产产量为标准取平均值)。

表3 QSS-46井组注驱油剂前后产量对比表

受益井QSS-42、QSS-44井增油效果明显,QSS-42井单井日增油0.97 t,QSS-41井单井日增进0.92 t,含水下降3个百分点。

5 结论

(1)室内评价结果表明,纳米驱油剂与地层水具有良好的配伍性、吸附量小、稳定性好,在模拟地层矿化度下仍具有良好的界面性能,油水界面张力值达到超低界面范围,原油采收率在水驱的基础上提高8.4%。

(2)纳米驱油剂对QSS-46井降压效果很明显,注水压力下降率达到了40%左右;QSS-46井组的产量大幅度提升,较措施前平均提升幅度为25%左右。

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