譚俊領(lǐng)，張 濤，馬麗萍，黎曉茸

（1.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018）

引 言

長慶油田董志區(qū)于2005年投入開發(fā)，屬低孔、低滲、低壓、低黏度、高飽和壓力儲(chǔ)層，水驅(qū)驅(qū)替系統(tǒng)難以建立[1]，水驅(qū)波及效率低，目前原油采出程度僅為3.63%。開發(fā)過程中油井產(chǎn)能下降明顯，“注不進(jìn)，采不出”矛盾顯著。且由于天然微裂縫的存在，平面上產(chǎn)液量、含水分布不均。目前，氮?dú)怛?qū)是改善特低滲油藏開發(fā)效果的一種有效方法，注氮?dú)饪捎行Ы鉀Q低滲透油藏能量難補(bǔ)充和儲(chǔ)層敏感性強(qiáng)的問題[2-7]。為抑制氣竄，注氮?dú)鈺r(shí)常采用氮?dú)?水交替注入，但由于油藏的非均質(zhì)性，注入水多沿水竄孔道和微裂縫向前指進(jìn)，抑制氣竄效果有限。聚合物微球可有效封堵水流優(yōu)勢通道，使注入水在地層中更均勻推進(jìn)，更好地與氮?dú)饣旌闲纬蓺庖簝上鄥^(qū)，從而抑制氣竄。因此，將注氮?dú)夂妥⑽⑶蛳嘟Y(jié)合，提出氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)開發(fā)特低滲油藏技術(shù)。根據(jù)董志區(qū)的油藏條件確定實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)壓力為14MPa，實(shí)驗(yàn)溫度為 60℃，實(shí)驗(yàn)所用模型為天然巖心拼接的長巖心驅(qū)替模型。針對(duì)該區(qū)塊開展了注氮?dú)馕⑶蛱岣卟墒章蕦?shí)驗(yàn)研究，為特低滲油藏注氮?dú)忾_發(fā)礦場試驗(yàn)提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 水驅(qū)后注氮?dú)鈱?shí)驗(yàn)

以單管長巖心模型模擬均質(zhì)油層，進(jìn)行了5組實(shí)驗(yàn)，研究水驅(qū)后注氮?dú)獾奶岣卟墒章市Ч?yōu)化氮?dú)獾淖⑷霑r(shí)機(jī)。實(shí)驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行水驅(qū)，然后轉(zhuǎn)注氮?dú)?，注?倍孔隙體積氮?dú)夂筠D(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)，至產(chǎn)水率達(dá)到98%時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方案見表1。

表1 水驅(qū)后注氮?dú)鈱?shí)驗(yàn)方案

1.2 水驅(qū)后注微球?qū)嶒?yàn)

以雙管長巖心模型模擬非均質(zhì)油層，進(jìn)行水驅(qū)后注微球提高采收率實(shí)驗(yàn)，研究聚合物微球的調(diào)驅(qū)性能與提高采收率效果。2個(gè)長巖心滲透率分別為0.65×10-3、2.91×10-3μ m2，滲透率級(jí)差為4.48。實(shí)驗(yàn)時(shí)先水驅(qū)，至產(chǎn)水率90%時(shí)注入0.5倍孔隙體積的聚合物微球，后續(xù)水驅(qū)至產(chǎn)水率98%時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

1.3 氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)實(shí)驗(yàn)

以雙管長巖心模型進(jìn)行氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比氮?dú)馑惶骝?qū)效果，研究氮?dú)?微球交替驅(qū)的提高采收率效果，并研究了交替段塞大小對(duì)提高采收率效果的影響。實(shí)驗(yàn)時(shí)先水驅(qū)，至最佳注氣時(shí)機(jī)時(shí)交替注入氮?dú)夂途酆衔镂⑶?，氣液比?:1，氮?dú)饪傋⑷肓繛榭紫扼w積的0.5倍，后續(xù)水驅(qū)至產(chǎn)水率98%時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方案見表2。

表2 氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)實(shí)驗(yàn)方案

2 結(jié)果與討論

2.1 水驅(qū)后注氮?dú)?/h3>

水驅(qū)后注氮?dú)馓岣卟墒章蕦?shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 水驅(qū)后注氮?dú)馓岣卟墒章市Ч?/p>

2 22.93 27.31 23.17 73.41 3 46.73 20.18 4.91 71.82 4 59.52 5.24 4.53 69.29 5 52.67 7.33 2.44 62.44

（1）與單純水驅(qū)相比，水驅(qū)后注氮?dú)饪娠@著提高特低滲長巖心的原油采收率，無水采油期結(jié)束時(shí)注氮?dú)獾脑筒墒章时葐渭兯?qū)的采收率高13.04個(gè)百分點(diǎn)。這是因?yàn)樘氐蜐B巖心的孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且極其微細(xì)，水驅(qū)油時(shí)的液阻效應(yīng)很強(qiáng)，注入水很難進(jìn)入微小孔隙驅(qū)替其中的原油，導(dǎo)致巖心微小孔隙中剩余油較多；而氮?dú)馀c原油之間的界面張力較小，注入的氮?dú)廨^易擴(kuò)散進(jìn)入小孔喉中，驅(qū)動(dòng)水無法波及的原油，從而提高采收率[8-9]。

（2）氮?dú)庾⑷霑r(shí)機(jī)對(duì)原油采收率有較大影響，無水采油期結(jié)束時(shí)注氮?dú)獾牟墒章首罡?，可達(dá)73.41%，比單純水驅(qū)采收率高13.04個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)水率90%時(shí)注氮?dú)獾牟墒章首畹停瑸?2.44%，僅比單純水驅(qū)采收率高2.07個(gè)百分點(diǎn)，即注氮?dú)庠酵?，與單純水驅(qū)相比采收率提高幅度越小，這是因?yàn)楫a(chǎn)水率越高時(shí)形成的水竄通道越多，氮?dú)庾⑷牒笤揭籽亓鲃?dòng)阻力較小的水竄通道迅速氣竄，降低注氮?dú)獾男ЧＲ虼说獨(dú)庾⑷霑r(shí)機(jī)應(yīng)盡早，推薦注入時(shí)機(jī)為無水采油期結(jié)束至產(chǎn)水率為30%之間。

2.2 水驅(qū)后注微球

水驅(qū)至產(chǎn)水率90%時(shí)轉(zhuǎn)注0.5倍孔隙體積微球，之后繼續(xù)轉(zhuǎn)水驅(qū)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1～3。其中，注入孔隙體積倍數(shù)0.53～1.06為注微球。

圖1 微球調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)注入壓差變化

圖2 微球調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)采出程度變化

由圖1可知，剛開始進(jìn)行水驅(qū)時(shí)，注入壓差迅速上升，這是由于巖心中飽和的原油流動(dòng)時(shí)阻力較大，需要較大的注入壓差來驅(qū)動(dòng)。隨著地層水的不斷注入，由于水油流度的差異，在高滲長巖心中迅速形成水流優(yōu)勢通道，注入壓差由3.9MPa迅速下降到2.55MPa。微球注入后，壓力不斷升高，注入0.5倍孔隙體積微球時(shí)注入壓差可達(dá)到 11MPa，由此說明聚合物微球能有效封堵水流通道，提高注入壓差，有很強(qiáng)的封堵性能。后續(xù)水驅(qū)過程中，壓力呈波動(dòng)式緩慢下降，這說明聚合物微球具有很好的深部調(diào)驅(qū)性能。聚合物微球在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，會(huì)通過吸附、架橋等滯留在孔喉處產(chǎn)生封堵，使注入壓差升高，迫使后續(xù)流體轉(zhuǎn)向，壓差達(dá)到一定值后微球發(fā)生變形通過孔喉，向更深部地層運(yùn)移，壓差下降；微球在地層中運(yùn)移時(shí)不斷發(fā)生“滯留—變形—滯留”，在宏觀上表現(xiàn)為“封堵-運(yùn)移-封堵”的過程。

由圖2可知，注聚合物微球前，注入水只能驅(qū)動(dòng)高滲長巖心中的原油，低滲長巖心不能啟動(dòng)，無原油產(chǎn)出。該階段注入的地層水全部進(jìn)入高滲長巖心，使得高滲巖心迅速水竄，出口端產(chǎn)水率迅速達(dá)到90%，此時(shí)高滲巖心原油采出程度為65.56%，而低滲巖心采出程度為0，即單純水驅(qū)時(shí)，非均質(zhì)特低滲油藏各層吸水不均，開發(fā)效果較差。

由圖3可知，聚合物微球注入后，優(yōu)先進(jìn)入水流通道進(jìn)行封堵，驅(qū)動(dòng)壓力不斷升高，當(dāng)壓力達(dá)到6MPa時(shí)低滲巖心被啟動(dòng)。注微球過程中，產(chǎn)水率呈下降趨勢，注入結(jié)束時(shí)產(chǎn)水率由 90%降為 68%。注微球及后續(xù)水驅(qū)階段，原油采出程度的增加主要源于低滲巖心采出程度的增加，在此階段高滲巖心采出程度僅增加 12.2%，而低滲巖心采出程度增加了45%，這說明微球能有效的封堵水流通道，改善吸水剖面，提高非均質(zhì)特低滲油藏的采收率，具有很好的深部調(diào)驅(qū)性能。

2.3 氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)

圖3 微球調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)水率變化

雙管長巖心模型水驅(qū)至產(chǎn)水率 30%時(shí)轉(zhuǎn)氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)，交替周期為 1～3，氣液比為1:1，氮?dú)庾⑷肟偭繛?.5倍孔隙體積，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)提高采收率效果

（1）氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)可顯著提高并聯(lián)長巖心的原油采收率，氮?dú)馕⑶蚍?個(gè)交替周期注入時(shí)，2個(gè)長巖心的綜合采收率可達(dá)81.36%，比氮?dú)馑惶骝?qū)的采收率高9.88個(gè)百分點(diǎn)，即氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)可顯著提高非均質(zhì)特低滲油藏的原油采收率，且其增油效果顯著優(yōu)于氮?dú)馑惶骝?qū)效果，這是因?yàn)樽⑷氲奈⑶騼?yōu)先進(jìn)入水流優(yōu)勢大孔道，通過吸附、架橋等在孔喉處滯留，對(duì)水竄通道形成封堵，使后續(xù)注入流體轉(zhuǎn)向高含油飽和度的小孔隙，擴(kuò)大注入流體波及體積[10-11]，提高原油采收率。氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)綜合了注氮?dú)夂妥⑽⑶虻膬?yōu)點(diǎn)，氮?dú)夂臀⑶蛟诘貙又型ㄟ^協(xié)同作用可進(jìn)一步提高原油采收率。

（2）氮?dú)庾⑷肟偭恳欢〞r(shí)，交替周期越多，注氮?dú)馕⑶蛱岣咴筒墒章实男Ч胶肹12-13]，氮?dú)夥?個(gè)周期注入時(shí)的采收率比1個(gè)周期注入時(shí)的采收率高9.2個(gè)百分點(diǎn)，這是因?yàn)榻惶嬷芷谠蕉?，氣與液在多孔介質(zhì)中的混合越充分，氣液兩相流動(dòng)在多孔介質(zhì)中所占比例越大，賈敏效應(yīng)等氣液相互作用越明顯，越有利于氮?dú)夂臀⑶蛲ㄟ^協(xié)同作用提高原油采收率。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

在以上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在董志區(qū)內(nèi)進(jìn)行了2個(gè)井組的現(xiàn)場應(yīng)用，注入方式為氮?dú)?微球交替注入，氣液比為1:1。截至2013年4月，共累計(jì)注入氮?dú)?01×104m3，2個(gè)井組對(duì)應(yīng)的15口油井平均日增油幅度為15%以上，試驗(yàn)區(qū)綜合遞減由5.3%下降到目前的-5.1%，自然遞減由5.2%下降到目前的-3.2%，年含水上升率由6.6%下降到目前的-20.3%。其中，已測的1口側(cè)向井地層壓力由施工前的10.8MPa上升到施工后的17.0MPa（原始地層壓力為14.4MPa），即地層壓力保持水平由74.9%上升到118.1%，氮?dú)?微球交替驅(qū)在長慶特低滲透油藏的應(yīng)用取得了顯著的效果。

4 結(jié) 論

（1）水驅(qū)后注氮?dú)饪娠@著提高特低滲油藏的采收率，且注入時(shí)機(jī)對(duì)采收率提高幅度有很大影響，氮?dú)庾⑷朐酵?，采收率提高幅度越小，推薦氮?dú)庾⑷霑r(shí)機(jī)為無水采油期結(jié)束至產(chǎn)水率為30%之間。

（2）聚合物微球在地層中的運(yùn)移是一個(gè)多次“滯留—變形—滯留”的過程，非均質(zhì)特低滲油藏注微球可顯著提高注入壓差，調(diào)整高低滲層的吸水剖面，降低油藏產(chǎn)水率，提高原油采收率。

（3）氮?dú)馕⑶蚪惶孀⑷肟娠@著提高非均質(zhì)特低滲油藏的原油采收率，且提高采收率效果優(yōu)于氮?dú)馑惶孀⑷胄Ч?，氮?dú)庾⑷肟偭恳欢〞r(shí)，交替周期數(shù)越多，氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)提高原油采收率的效果越好?，F(xiàn)場應(yīng)用表明氮?dú)馕⑶蚪惶骝?qū)降水增油效果顯著。

[1]岳湘安，魏浩光，劉峰剛，等.層間非均質(zhì)性對(duì)特低滲油藏注水開采的影響［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2011，30（1）：99-102.

[2]郭平，李士倫，杜志敏，等.低滲透油藏注氣提高采收率評(píng)價(jià)[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24(5)：46-50.

[3]郭萬奎，廖廣志，邵振波，等.注氣提高采收率技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003：10-15.

[4]董平志.大蘆湖油田氮?dú)怛?qū)提高厚層低滲透油藏采收率先導(dǎo)試驗(yàn)[J].特種油氣藏，2011，18(2)：104-106.

[5]魏浩光，馬坤，岳湘安.特低滲透油藏水驅(qū)后氮?dú)怛?qū)油實(shí)驗(yàn)[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2013，32(2)：118-121.

[6]楊元亮，沈國華，宋文芳，等.注氮?dú)饪刂瞥碛陀筒氐姿F技術(shù)[J].油氣地質(zhì)與采收率，2002，9（3）：83-84，88.

[7]何秋軒，王志偉.低滲透油田注氣開發(fā)的探討[J].油氣地質(zhì)與采收率，2002，9（6）：38-40.

[8]Sinanan B，Budri M. Nitrogen injection application for oil recovery in Trinidad[C].SPE156924，2012：1-11.

[9]Necmettin Mungan. High pressure nitrogen injection for miscible/immiscible enhanced oil recovery[C].SPE81008，2003：1-7.

[10]Tian Yuqin，Wang Lushan，Tang Yanyan，et al.Research and application of nano polymer microspheres diversion technique of deep fluid[C].SPE156999，2012：1-6.

[11]Lei Guanglun，Li Lingling，Hisham A，Nasr-EⅠ—Din.New gel aggregates to improve sweep efficiency during waterflooding[J].SPE Reservoir Evaluation &Engineering，2011，14(1)：120-128.

[12]黃海，劉易非，王衛(wèi)娜，等.鄂爾多斯盆地低滲透油藏水氮?dú)饨蛔⒎腔煜囹?qū)影響因素研究[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，42(6)：985-988.

[13]趙明國，丁先運(yùn)，李金珠.低滲透油田水/CO2交替驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)選[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012，20(27)：7068-7070.