馬建國(guó)，劉富，李升軍

（1.中國(guó)石油吐哈油田分公司溫米采油廠，新疆鄯善838202；2.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023；3.北京波特光盛石油技術(shù)有限公司，北京100176）

低滲油藏納米膜增注技術(shù)研究與應(yīng)用

馬建國(guó)1，劉富2，李升軍3

（1.中國(guó)石油吐哈油田分公司溫米采油廠，新疆鄯善838202；2.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023；3.北京波特光盛石油技術(shù)有限公司，北京100176）

針對(duì)低滲油藏物性差，在注水開發(fā)過(guò)程中存在注水井注入壓力高、注水量不能滿足配注要求的突出問題，提出酸化處理后通過(guò)注入一種帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的納米膜劑溶液來(lái)改善儲(chǔ)層的潤(rùn)濕性，提高儲(chǔ)層吸水能力，進(jìn)一步提高水驅(qū)采收率的技術(shù)。納米膜以水溶液為介質(zhì)，依靠靜電作用成為膜動(dòng)力，吸附到呈負(fù)電性的巖石表面，改變儲(chǔ)層表面的潤(rùn)濕性，降低注入水在孔隙中的流動(dòng)阻力，避免粘土顆粒的膨脹與運(yùn)移，從而提高水相滲透率，降低注水壓力，達(dá)到降壓增注的目的。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該納米膜可以改善低滲油藏注水井的注水開發(fā)效果。

低滲油藏；納米膜；靜電吸附；潤(rùn)濕性；增注技術(shù)

根據(jù)油藏分類標(biāo)準(zhǔn)，滲透率低于10×10-3μm2的油藏被定義為低滲透油藏［1］。自注水開發(fā)以來(lái)，注水井的吸水能力逐漸變差，注水壓力逐漸升高，低滲油藏欠注越來(lái)越嚴(yán)重。雖然采取了酸化、壓裂、提壓等增注措施，也取得了一定的效果，但沒有從根本上解決低滲油藏欠注越來(lái)越嚴(yán)重的問題，嚴(yán)重制約了油藏注水開發(fā)效果［2］。如何有效改善注水井措施效果、降低操作成本已成為提高低滲油藏注水時(shí)效的關(guān)鍵問題［3］。為提高該油藏的注水開發(fā)效果，嘗試注入一種帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的納米膜溶液，通過(guò)靜電吸附于巖石表面，將巖石潤(rùn)濕性由強(qiáng)親水變?yōu)槿跤H水或親油，提高水相滲透率［4-5］。該技術(shù)具有效果顯著、施工簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

1　室內(nèi)研究

1.1納米膜表面電性實(shí)驗(yàn)

取100 mg/L的納米膜溶液，調(diào)節(jié)不同pH值，用Szp06 Zeta電位儀測(cè)定不同pH值下納米膜的Zeta電位，從而判定納米膜表面的電性，結(jié)果（見圖1）。結(jié)果表明，pH值在1～14的范圍內(nèi)，納米膜溶液的電位都大于零，電性為正，平均電位為25 mV。說(shuō)明納米膜是一種含有陽(yáng)離子基團(tuán)的分子膜，表面電性為正。

圖1　納米膜溶液的電位與pH的關(guān)系

圖2　吸附量、Zeta電位與膜劑濃度的關(guān)系

1.2吸附實(shí)驗(yàn)

將砂巖巖心洗油烘干粉碎后，放入容器中，配制不同濃度的納米膜溶液讓其與砂巖粉末充分接觸，然后放置24 h，測(cè)定上部清液中納米膜濃度，根據(jù)A=［（ρ0-ρx）V］/m計(jì)算其在砂巖粉末表面的吸附量［6］，其中A：吸附量，mg/g；ρ0：溶液起始質(zhì)量濃度，mg/L；ρx：吸附后濃度，mg/L；V：溶液體積，L；m：固體質(zhì)量，g。將吸附后的巖心粉烘干后，置于蒸餾水中浸泡，取上清液測(cè)定Zeta電位，結(jié)果（見圖2）。

結(jié)果表明，隨著納米膜劑吸附量的增加，Zeta電位也逐漸上升，當(dāng)巖心表面Zeta電位接近0時(shí)，納米膜在巖心表面的吸附達(dá)到飽和。由于儲(chǔ)層巖心表面帶負(fù)電，而納米膜在水溶液中帶正電，因此巖心表面和納米膜分子之間會(huì)因?yàn)殪o電作用而發(fā)生吸附，巖心吸附納米膜后，納米膜分子中和巖心表面的一部分負(fù)電荷，使其電位升高。

1.3改善潤(rùn)濕性實(shí)驗(yàn)

將溫西三井區(qū)的巖心切片處理后，放入1 000 mg/L的YMD膜溶液中浸泡24 h后取出，烘干后，用蒸餾水測(cè)定其表面的接觸角，并與未經(jīng)過(guò)YMD溶液浸泡巖心的接觸角進(jìn)行對(duì)比，從而判斷巖心表面的潤(rùn)濕性。結(jié)果（見圖3）。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，巖心的原始接觸角均小于35°，表現(xiàn)為強(qiáng)親水，進(jìn)而說(shuō)明注水井近井地帶的儲(chǔ)層表面一般都表現(xiàn)為親水性；而經(jīng)過(guò)了納米膜膜處理的巖心，其接觸角均增大，維持在95°左右，潤(rùn)濕性發(fā)生明顯改變，由原來(lái)的強(qiáng)親水轉(zhuǎn)變?yōu)槿跤H水或疏水性。

1.4改善巖心滲透率實(shí)驗(yàn)

室內(nèi)采用溫西三井區(qū)巖心進(jìn)行注入工作液后巖心滲透率改善情況實(shí)驗(yàn)，先注入水，到注水壓力平穩(wěn)后，再注入1.0 PV的0.2%納米膜溶液，注入完畢后，關(guān)閉系統(tǒng)反應(yīng)24 h，然后繼續(xù)水驅(qū)到注入壓力平穩(wěn)，測(cè)定分子膜注入前后的滲透率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表1）。

表1　溫西三井區(qū)巖心經(jīng)納米膜處理前后的滲透率變化

圖3　不同條件下的巖心接觸角

表2　各井次納米膜增注施工前后注水情況對(duì)比

從表1中數(shù)據(jù)看出經(jīng)納米膜溶液處理后，不同巖心的注水滲透率可提高13.0%～42.5%，這是由于經(jīng)納米膜處理反應(yīng)后在巖心滲流通道中形成了一層單分子膜，改變了巖心表面的潤(rùn)濕性，使得巖心表面由親水狀態(tài)轉(zhuǎn)為疏水狀態(tài)，故繼續(xù)水驅(qū)時(shí)，巖心滲透性變好，降低了水驅(qū)壓力，可以確保增注措施的長(zhǎng)期有效。

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1欠注原因分析

低滲油藏儲(chǔ)層本身物性較差，導(dǎo)致地層連通性差，同時(shí)也極易造成外來(lái)因素的傷害；注水井近井地帶長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)水沖刷后，變成強(qiáng)親水，造成孔喉壁面水膜增厚，導(dǎo)致水相滲透率下降（水鎖）。

2.2工藝技術(shù)

施工工藝技術(shù)主要包括:（1）酸液處理，解除近井地帶的堵塞；（2）注入頂替液，主要是將酸液替入地層；（3）關(guān)井反應(yīng)2 h，使酸液在儲(chǔ)層中充分作用；（4）注入預(yù)膜劑，為納米膜的注入形成最佳的吸附環(huán)境；（5）注入納米膜劑溶液，在巖石表面吸附，改變巖石表面的潤(rùn)濕性，疏通滲流通道；（6）關(guān)井反應(yīng)48 h，開井正常注水。

2.3效果分析

2013年4月至2013年12月，對(duì)低滲油藏溫西3-52井、溫西3-322井、溫西10-38井、溫西3-428井進(jìn)行了納米膜增注試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果（見表2）。

從表2中數(shù)據(jù)可知，這4口井經(jīng)過(guò)納米膜施工之后取得了非常好的增注效果，注水量增加，注入壓力降低，視吸水指數(shù)明顯提高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，溫西3-52井，日平均增加注水量19 m3，截止目前，已累積增加注水量1 650 m3；溫西3-322井日平均增加注水量25 m3，截止目前，已累積增加注水量3 000 m3；溫西10-38井日平均增加注水量35 m3，截止目前，已累積增加注水量2 100 m3，井口壓力明顯下降；溫西3-428井日平均增加注水量29 m3，截止目前，已累積增加注水量1 300 m3，井口壓力明顯下降。

3　結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)表明納米膜是一種帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的聚合物，不同pH范圍內(nèi)平均電位為25 mV，帶正電性。

（2）以水溶液為傳遞介質(zhì)，通過(guò)靜電作用吸附到呈負(fù)電性的巖心表面，將巖石表面的潤(rùn)濕性由強(qiáng)親水變?yōu)槿跤H水或疏水，提高水相的滲透率，達(dá)到降壓增注的目的。

（3）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，低滲油藏溫西三井區(qū)經(jīng)納米膜施工后取得了非常好的增注效果，納米膜增注必將在注水開發(fā)中發(fā)揮重要作用。

［1］SY/T 6169-1995，油藏分類［S］.1995.

［2］韓力，吳偉，丁涌，等.石南21井區(qū)分子膜增注技術(shù)研究與實(shí)踐［J］.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，8（10）:47-49.

［3］楊力生，等.分子沉積膜驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)研究［J］.油田化學(xué)，2010，27（3）:295-298.

［4］劉富，丁亮，何帆，等.分子膜增注技術(shù)在低滲透油田的應(yīng)用［J］.石油地質(zhì)與工程，2011，25（2）:108-110.

［5］張寧生.低滲氣藏開發(fā)的關(guān)鍵性技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)［J］.天然氣工業(yè)，2006，26（12）:38-41.

［6］李繼山，姚同玉.分光光度法測(cè)定陽(yáng)離子表面活性劑在砂巖表面的吸附［J］.日用化學(xué)工業(yè)，2005，35（3）:188-191.

The research and application of injection technology of nanometer film in low-permeability reservoir

MA Jianguo1，LIU Fu2，LI Shengjun3
（1.Oil Production Plant Wenmi of PetcoChina Tuha Oilfield Company，Shanshan Xinjiang 838202，China；2.College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jinzhou Hubei 434023，China；3.Beijing Boteguangsheng Petroleum Technology Co.，Ltd.，Beijing 100176，China）

In low-permeability reservoir，the physical properties is poor.And the injection pressure is high and the injected water volume is low during the oilfield development.It is proposed that a kind of the monolayer solution with cationic group could be used to solve this problem.It can improve the reservoir wettability.Nanometer film is in aqueous solution as the delivery medium，electrostatic interactionis the driving force，improve the reservoir wettability，reduce the resistance of the injected water in the pore，prevents clay swelling and migration.Thereby it can enhance the penetration of water phase，reduce water pressure，ultimately reduce pressure and augment injection.Laboratory exoeriments and oilfield aplicate that thistechnology can be used to increase the ability to absorb water of injection in lowpermeability reservoir，to improve water injection effect.

low-permeability reservoir；nanometer film；electrostatic adherence；wettability；injection technology

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.014

TE357.6

A

1673-5285（2015）04-0047-04

2014－12-23

馬建國(guó)，男（1970-），工程師，學(xué)士，畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事油田注水工藝方面的工作，郵箱：963750263@qq.com。