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        聚合物凝膠調剖體系的段塞組合優(yōu)化及礦場應用

        2012-08-20 08:08:26譚良柏長江大學石油工程學院湖北武漢430100
        石油天然氣學報 2012年12期
        關鍵詞:砂管段塞交聯(lián)劑

        譚良柏 (長江大學石油工程學院,湖北 武漢430100)

        羅 躍,楊 歡,任朝華 (長江大學化學與環(huán)境工程學院,湖北 荊州434023)

        張謦文,孔玉明

        凝膠堵水調剖技術一直是油田改善注水開發(fā)效果、實現(xiàn)油藏穩(wěn)產的有效手段[1]。常規(guī)調剖堵水,只能改善井眼附近的吸水剖面和產液剖面。在層間竄流嚴重的油藏,調剖后,后續(xù)注入液繞過封堵區(qū),又竄到高滲透層進入生產井,其增產有效期短,效果差。大量室內試驗和現(xiàn)場試驗表明,如果要解決竄流和繞流的問題以進一步提高采收率,必須進行深部調驅[2]。但隨著油田水驅問題日趨復雜化,單一的深部調驅技術的應用逐漸受到限制且效果也不理想;通過技術組合可以克服單一技術的不足,發(fā)揮組合技術的協(xié)同效應,取得較好的調驅效果[3]。

        1 試驗藥品及儀器、裝置

        1.1 試驗藥品

        抗鹽型聚合物 (自主研制HJ-1)、表面活性劑 (自主研制SO-2)、交聯(lián)劑 (自主研制JL-2)。抗鹽型聚合物 HJ-1是由梳形聚合物水解而成,分子量約2000萬,水解度約22.9%。表面活性劑SO-2是兩性表面活性劑。交聯(lián)劑JL-2是用鉻鹽在一定條件下合成的有機鉻交聯(lián)劑。

        1.2 試驗儀器

        電子天平、DV-Ⅲ ULTRA型旋轉黏度計、填砂管、JPU-V精密平流泵。

        1.3 試驗裝置

        試驗流程如圖1所示。

        圖1 填砂管模型驅替裝置組成示意圖

        2 調剖劑的確定

        為了滿足遠井、近井地帶調剖的要求,設計了3個聚合物凝膠段塞,即強凝膠段塞、中強凝膠段塞和弱凝膠段塞,段塞強度及作用見表1(為了便于敘述,定義溶質質量與溶劑體積之比為溶解質量濃度)。經過室內篩選,最終確定聚合物和交聯(lián)劑的加量,見表1。

        表1 不同調剖劑的強度及作用

        從表1可以看出HJ-1溶解質量濃度為2g/L的聚合物凝膠的黏度高,為強凝膠,封堵性最高,可以先注入,用來改善油層的吸水剖面,用來封堵大裂縫和大孔道出水通道,達到近井調驅的目的,使注入水發(fā)生液流轉向,解決深部地層水竄流問題;溶解質量濃度為1.5g/L和0.8g/L的聚合物凝膠黏度相對較低,強度適中,為中強凝膠和弱凝膠,可以進行流度控制,通過油層后具有較高的殘余阻力系數(shù)以及黏彈效應,主要發(fā)揮深部調驅的作用,提高后續(xù)水驅的波及系數(shù),有效驅替中小孔道中的原油,從而提高采收率。

        3 段塞組合優(yōu)化

        該試驗主要采用填砂管進行模擬驅油試驗,對聚合物段塞進行了研究,最終確定聚合物段塞比例。試驗分5組,用60~100目的石英砂分別充填5只長30mm,直徑25mm的填砂管[4],填砂管的物性參數(shù)見表2。然后在一定的壓力下壓實,將試驗儀器按圖1所示方式連接。分別用模擬地層水飽和,再飽和油,然后水驅直到出口端含水達98%停止。聚合物凝膠共注入1PV,表面活性劑溶液段塞注入0.3PV。各組段塞組合見表3,其中第5組是在第4組注入順序的基礎上,再注入0.1PV的強凝膠進行封口[5],候凝24h后,進行水驅。結果見表3及圖2。

        表2 驅油試驗用填砂管物性參數(shù)

        表3 不同聚合物段塞組合的封堵率

        由表2知,聚合物凝膠的注入,水相滲透率隨之降低,封堵率均在93%以上,說明聚合物能夠起到很好的調整剖面的作用;按先強后弱的順序注入調剖劑時,先注入強凝膠以封堵大裂縫和大孔道,使注入水發(fā)生液流轉向,使后續(xù)注入的中強凝膠和弱凝膠進入中低滲透層的深部,提高后續(xù)水驅的波及系數(shù),聚合物驅的采收率比水驅采收率均有提高。表面活性劑的注入使最終采收率進一步提高。由圖2知,采收率提高幅度分別為16.24%、14.92%、13.94%、17.08%,第4組采收率提高的幅度最大。第1組和第2組是注入強凝膠后緊接著注入表面活性劑,而第2組和第3組注入表面活性劑的時機稍晚,活性劑注入時機的不同,呈現(xiàn)出的采收率也不同;這是因為表面活性劑的注入降低了表面張力,改善了巖石潤濕性,這就使得后續(xù)注入的凝膠的洗油效率不同,第1組和第4組的采收率高于第2組和第3組。第1組和第4組的采收率不同,是因為第1組的表面活性劑是一次性注完,而第4組是分2次注完,這樣使得它對后續(xù)水驅產生的影響較大,所以第4組的采收率比第1組高。

        由圖2和表2可知,第5組封口后再水驅的的采收率提高最高為17.33%,后續(xù)水驅的驅油效率最高為2.066%;同時封堵率達到了97.97%。因此,筆者提出的強凝膠+表面活性劑+中強凝膠+弱凝膠+表面活性劑+強凝膠封口調驅體系,能達到油藏穩(wěn)產控水、深部調剖的目的。

        圖2 聚合物段塞注入量與采收率的關系圖

        4 現(xiàn)場施工應用

        2010~2011年在紅山嘴油田紅18井區(qū)克下組 (Tk)0020井組實施深部調驅技術,實施后井組增產效果明顯 (表4)。共注入調剖劑6207m3,注入體積0.2PV,調驅劑單井日注量45~60m3,注入速度30~60m3/d。統(tǒng)計實施的深部調驅井,調驅井組的日產油由39.2t上升到58.9t,到含水由72.5%降至67.3%,截止到2011年底,已累計增油1965.4t。

        表4 0020井組調驅注水井對應油井增油表

        5 結 論

        1)由HJ-1制備的強凝膠、中強凝膠和弱凝膠適合深部調剖。

        2)聚合物和表面活性劑的注入段塞為0.4PV強凝膠+0.2PV表面活性劑+0.3PV中強凝膠+0.3PV的弱凝膠+0.1PV表面活性劑+0.1PV的強凝膠封口時,采收率提高的效果最顯著。

        3)該深部調驅方案實施的效果良好,證實了其提高原油采收率是可行的,具有推廣應用價值。

        [1]韓大匡 .深度開發(fā)高含水油田提高采收率問題的探討 [J].石油勘探與開發(fā),1995,22(5):47~55.

        [2]賀亞維,王小罡 .雙河油田深部調驅技術研究與應用 [J].延安大學學報,2010,29(4):80~89.

        [3]顧錫奎,杜芳艷,王小泉 .化學驅深部調驅技術現(xiàn)狀與進展 [J].石油化工應用,2009,28(3):4~6.

        [4]熊生春,王業(yè)飛,何英,等 .孤島油田聚合物驅后提高采收率實驗研究 [J].斷塊油氣田,2005,12(3):38~40.

        [5]劉偉,鄭健,唐建信 .深部調驅技術在洲城復雜斷塊油藏研究中的應用 [J].成都理工大學學報,2009,36(1):40~44.

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