劉 富,趙 榮,單惠玲,張順林

(1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北荊州 434023;2.中國石油吐哈油田分公司)

魯克沁油田深層調(diào)剖技術(shù)研究

劉 富1,趙 榮1,單惠玲2,張順林2

(1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北荊州 434023;2.中國石油吐哈油田分公司)

魯克沁油田地層非均質(zhì)性嚴(yán)重,在注水開發(fā)過程中,注入水沿高滲透層不均勻推進(jìn),致使中低滲透層吸水少、波及程度低,驅(qū)油效果差,嚴(yán)重影響了水驅(qū)開發(fā)效果,為此開展了深部調(diào)剖技術(shù)研究,研制了弱凝膠調(diào)剖劑,并對其基本性能進(jìn)行了測試。巖心實(shí)驗(yàn)表明該凝膠對巖心的封堵效率在97%以上,調(diào)剖后并聯(lián)巖心的吸水剖面改善率大于85%,同時(shí)提高了中低滲透率巖心的采收率和剩余油動用程度。

弱凝膠;注水開發(fā);調(diào)剖;并聯(lián)巖心;魯克沁油田

吐哈盆地魯克沁油田為億噸級深層稠油油藏,油藏埋深2300～3600m,儲集層孔隙度13%～30%,滲透率一般(50～700) ×10-3μm2,原油具有高密度、高粘度、高凝固點(diǎn)、高非烴含量和中等含蠟量的特點(diǎn),屬典型的芳香型稠油,50℃時(shí)的地面原油粘度10200～25570mPa·s,地層條件下原油粘度為154～526mPa·s。同時(shí)Ⅱ油層組平面非均質(zhì)系數(shù)2.99,變異系數(shù)0.73,接近中等非均質(zhì)儲層。單砂體內(nèi)粒度與滲透率分布一般以正韻律和復(fù)合韻律為主,占80%以上,層內(nèi)非均質(zhì)系數(shù)3.25,變異系數(shù)0.74;層間非均質(zhì)系數(shù)1.11～1.29,變異系數(shù)0.2～0.3,反映出層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重,而層間非均質(zhì)性較弱。

1 注水開發(fā)存在的問題

(1)魯克沁油田的原油粘度在地層條件下相對較稠,井又深,在采用注水開發(fā)時(shí),注入水與原油的流度比較大,水線推進(jìn)速度快,水竄嚴(yán)重,造成注入水波及體積小,影響了注水開發(fā)發(fā)效果。

(2)由于該油田非均質(zhì)性嚴(yán)重,在注水開發(fā)時(shí),各個(gè)層段吸水能力、水線速度明顯不同,甚至個(gè)別層段完全不吸水,嚴(yán)重影響了開發(fā)效果。

(3)由于滲透率的不同,注入水沿高層不均勻推進(jìn)進(jìn)入高滲透率區(qū),致使低滲透率區(qū)注入水少,無法有效啟動油層深部低滲透率區(qū)塊的稠油儲量。

2 技術(shù)對策

由于地層原油粘度高,水油流度比大,加之非均質(zhì)性比較嚴(yán)重,該油藏地層在采用注水開發(fā)時(shí),注入水沿高滲透層不均勻推進(jìn),致使中低滲透層波及程度低,驅(qū)油效果差,嚴(yán)重影響了水驅(qū)的開發(fā)效果。針對這一問題,提出了對該塊進(jìn)行深部調(diào)剖,以緩和層內(nèi)矛盾,使因油層非均質(zhì)性而不能啟動的低滲層啟動,并降低高滲透層吸水量,提高低滲透層吸水量,改善油層吸水剖面,增大后續(xù)驅(qū)油體系的波及系數(shù)。對于常規(guī)凝膠調(diào)剖堵水,由于體系中的化學(xué)劑濃度高,成膠時(shí)間快且不易控制,從而限制了凝膠的注入量和有效作用距離,通常僅限于井筒周圍5～10m的近井地帶,調(diào)堵作用改善的只是井眼附近的吸水剖面。隨著注入水量的增加,油藏非均質(zhì)性將導(dǎo)致注入水繞過封堵層又很快地沿高滲透層推進(jìn)。這樣,開展了適合該油藏使用的弱膠凝深部調(diào)剖技術(shù)研究。

2.1 弱凝膠調(diào)剖劑配方及性能

針對魯克沁油田的油藏特征,研制出了弱凝膠調(diào)剖劑,其基本配方為0.2%HJ PAM+0.4%交聯(lián)劑。

實(shí)驗(yàn)得出該體系的成膠時(shí)間是34h,表觀粘度為7976mPa·s,在40～67℃時(shí)較穩(wěn)定;礦化度越小體系粘度越大,當(dāng)?shù)V化度為47463mg/L時(shí)體系最大粘度小于6000mPa·s,當(dāng)?shù)V化度為94926 mg/L或以上時(shí)體系不能成膠。聚合物溶膠注入壓力越高,遭受剪切越嚴(yán)重,體系黏度降低幅度越大,但粘度保留率仍大于70%。該調(diào)剖劑的特點(diǎn)是成膠時(shí)間長和成膠強(qiáng)度小,在置入目的地前具有良好的可泵性,在一定壓力下具有流動性,既能起到封堵作用,又能在后續(xù)水驅(qū)的作用下,沿高滲透層緩慢地向地層深部運(yùn)移。在運(yùn)移過程中,弱凝膠會發(fā)生破碎,形成弱凝膠粘性顆粒,弱凝膠顆粒運(yùn)移、捕集在地層深部形成新的堵塞,使注人水在深部發(fā)生運(yùn)移,加強(qiáng)對低滲透層的水驅(qū)作用,從而擴(kuò)大水驅(qū)波及面積和提高驅(qū)油效率,改善開發(fā)效果。一方面弱凝膠具有一定的強(qiáng)度,能對地層中的高滲透通道產(chǎn)生一定的封堵作用,使后續(xù)注入水繞流至中低滲透層,起到調(diào)剖作用;另一方面,由于交聯(lián)強(qiáng)度不高,弱凝膠在后續(xù)注入水的推動下,在該高滲透通道中還能緩慢向地層深部移動,產(chǎn)生像聚合物驅(qū)一樣的驅(qū)油效果,這種動態(tài)的波及效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于固定凝膠的波及效果,從而能更大限度地?cái)U(kuò)大波及體積和提高驅(qū)油效率。

2.2 室內(nèi)封堵實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中采用的多孔介質(zhì)為人造巖心,封堵介質(zhì)為聚合物濃度為0.2%,交聯(lián)劑的加量為0.4%的交聯(lián)聚合物溶液,通過實(shí)驗(yàn)測定其封堵能力,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。該凝膠對巖心的封堵效率均在97%以上,說明封堵效果較好。

表1 凝膠體系對不同巖心封堵效果測試

2.3 并聯(lián)巖心實(shí)驗(yàn)

2.3.1 并聯(lián)巖心調(diào)剖吸水實(shí)驗(yàn)

在相同的注入壓力下,測定巖心的吸水比。以相同的注入速度,注入一定體積調(diào)剖劑,記錄注入壓力和流量,以及高低滲透率巖心實(shí)際吸入的調(diào)剖劑體積,恒溫成膠;成膠后進(jìn)行水驅(qū),在相同的注入壓力下注水,測定高低滲透率巖心的吸水比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 并聯(lián)調(diào)剖實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出:調(diào)剖后并聯(lián)巖心的吸水剖面有一定改善,吸水剖面改善率在85%以上。注入調(diào)剖劑后,對高滲透層的進(jìn)行封堵作用導(dǎo)致高滲透層中流動阻力增大,降低了高滲透層或高水淹層的滲透性,增加了注入水的滲流阻力,使低滲透層的吸水量增加,擴(kuò)大了注入水在油層平面上的波及范圍和油層縱向上的水淹程度,從而擴(kuò)大水淹體積,使層間差異得到改善。

2.3.2 并聯(lián)巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

對巖心飽和地層水(礦化度47463mg/L),并將三種不同滲透率的巖心進(jìn)行并聯(lián),飽和原油2 PV,直到巖心出口端無水產(chǎn)出;進(jìn)行水驅(qū),直到巖心出口端含水98%,計(jì)算水驅(qū)采收率;注入調(diào)剖劑段塞0.3PV進(jìn)行化學(xué)驅(qū)油,接著進(jìn)行后續(xù)水驅(qū),直到巖心出口端含水98%,計(jì)算采收率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 并聯(lián)巖心驅(qū)油效果

滲透率不同的巖心組合,聚合物驅(qū)油效果也不同。低滲透流動阻力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高滲巖心,所以油層水驅(qū)動用情況最差,由表3可以看出,高滲透48號巖心水驅(qū)時(shí)水驅(qū)采收率為48.71%,中滲透49號巖心水驅(qū)采收率為25.68%,低滲透50號巖心水驅(qū)采收率為僅為13.38%,這也說明了因?yàn)闈B透率級差的原因,導(dǎo)致了水驅(qū)動用程度差異矛盾的加劇。

水驅(qū)條件下往往會發(fā)生注入水沿不同滲透率層段推進(jìn)不均勻現(xiàn)象,高滲透層段注入水推進(jìn)快,低滲透層段注入水推進(jìn)慢,再加上注入水的黏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于油的粘度,導(dǎo)致推進(jìn)不均勻程度加劇,致使低滲透層段原油不能得到有效開采。在注入聚合物情況下,由于注入水的黏度增加,油、水粘度比得到改善,不同滲透率層段間水線推進(jìn)的不均勻程度縮小。因此,向油層中注入高黏度的聚合物溶液時(shí),可以相對減緩高滲透層段的水線推進(jìn)速度和距離,調(diào)整吸水剖面,從而啟動低滲透層位,提高垂向波及效率,擴(kuò)大油層水淹體積,提高剩余油動用程度。

3 并聯(lián)巖心組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)

“組合調(diào)驅(qū)”技術(shù)包括注入第一個(gè)段塞進(jìn)行調(diào)剖和注入第二個(gè)段塞進(jìn)行驅(qū)油。第一個(gè)調(diào)剖段塞起到緩解油層層間和層內(nèi)矛盾的作用,使因油層非均質(zhì)性而不能啟動的低滲層啟動,并降低高滲透層吸水量,提高低滲透層吸水量,改善油層吸水剖面,增大后續(xù)驅(qū)油體系的波及系數(shù)。第二個(gè)驅(qū)油段塞使水驅(qū)未被小孔喉、盲孔隙等捕獲的殘余油啟動,提高油層的微觀驅(qū)油效率?！敖M合調(diào)驅(qū)”技術(shù)中調(diào)剖是基礎(chǔ),驅(qū)油是關(guān)健。調(diào)剖是為了使后續(xù)注入的高效驅(qū)油體系在進(jìn)入高滲層、驅(qū)替高滲層中殘余油的基礎(chǔ)上,主要進(jìn)入含油飽和度高的低滲層,提高低滲層的采收率。所以,一定程度上說,有效的調(diào)剖是“組合調(diào)驅(qū)”技術(shù)成功的前提,而有效的調(diào)剖是為了更好的驅(qū)油,因此,有效驅(qū)油則是“組合調(diào)驅(qū)”技術(shù)成功的關(guān)鍵。

將巖心在真空條件下飽和礦化度為47463mg/L的模擬地層水,將不同滲透率的巖心并聯(lián),飽和原油2PV,直到巖心出口端無水產(chǎn)出;進(jìn)行水驅(qū),直到巖心出口端含水98%,計(jì)算水驅(qū)采收率;注入0.1PV調(diào)剖劑段塞,之后緊接著注入0.3PV的驅(qū)油劑段塞,然后再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)至經(jīng)濟(jì)極限,計(jì)算采收率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 組合調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得:將調(diào)剖和驅(qū)油段塞進(jìn)行組合后,低滲透層和高滲透層組合調(diào)驅(qū)所獲得的采收率增幅比單一驅(qū)油時(shí)要大,高滲透層采收率增加幅度為13.21%,而低滲透層采收率增加幅度達(dá)22.43%,總采收率增加了17.5%,比單一驅(qū)油增加了約6.5%。因此將調(diào)剖和驅(qū)油組合后油藏最終平均采收率將得到提高。

4 結(jié)論

(1)魯克沁油田的原油粘度在地層條件下相對較稠,井又深,在采用注水開發(fā)時(shí),注入水與原油的流度比較大,水線推進(jìn)速度快,水竄嚴(yán)重,造成注入水波及體積小,影響了注水開發(fā)發(fā)效果。

(2)地層的非均性導(dǎo)致沿不同滲透率層段推進(jìn)不均勻現(xiàn)象,高滲透層段注入水推進(jìn)快,低滲透層段注入水推進(jìn)慢,再加上注入水的粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于油的粘度,導(dǎo)致推進(jìn)不均勻程度加劇,致使低滲透層段原油不能得到有效開采。

(3)實(shí)驗(yàn)室研制的弱凝膠調(diào)剖劑,緩解了油層層間和層內(nèi)矛盾,使因油層非均質(zhì)性而不能啟動的低滲層啟動,并降低高滲透層吸水量,提高低滲透層吸水量,改善了油層吸水剖面,增大后續(xù)驅(qū)油體系的波及系數(shù),提高剩余油動用程度。

(4)組合調(diào)驅(qū)后采收率提高17.5%,比單一驅(qū)油時(shí)提高約6.5%,將調(diào)剖和驅(qū)油進(jìn)行組合可提高稠化水驅(qū)的驅(qū)油效率。

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編輯:李金華

TE357

A

2010-08-25

劉富,教授級高級工程師,博士,1963年生,1984年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院采油工程專業(yè),現(xiàn)主要從事采油工藝技術(shù)研究工作。

1673-8217(2011)01-0105-03