李承龍，吳文祥

(東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

大慶油田高含水期深部液流轉(zhuǎn)向試驗(yàn)研究

李承龍，吳文祥

(東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

大慶油田目前已進(jìn)入特高含水期。隨著區(qū)塊采出程度的日益提高，剩余油高度分散，水淹普遍，層間矛盾較為突出,水驅(qū)效果變差。目前，常規(guī)的化學(xué)調(diào)剖方法還很不完善，不能夠?qū)Ω邼B層或大孔道深部進(jìn)行封堵。以北三區(qū)西部SⅡ1+2b層為例，對(duì)深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)進(jìn)行研究，并且提出封堵水竄通道，增加中低滲透層利用率，改善水驅(qū)效果的新技術(shù)，為高含水油田進(jìn)一步改善水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果提供新的途徑。

特高含水期 剩余油 深部液流轉(zhuǎn)向 封堵

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)塊位于長(zhǎng)垣薩爾圖油田北部背斜構(gòu)造西部，構(gòu)造較為平緩，地層傾角3°左右，地形平坦(見(jiàn)圖1)。地面平均海拔高度150 m左右。1964年，大慶油田開(kāi)始對(duì)北三區(qū)西部進(jìn)行開(kāi)采。研究區(qū)儲(chǔ)量31.17×104t，含水率97.09%。

圖1 研究區(qū)位置

經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采，研究區(qū)層間矛盾突出，水淹程度及無(wú)效循環(huán)嚴(yán)重，剩余油分布相當(dāng)零散，水驅(qū)效果變差。常規(guī)的化學(xué)調(diào)剖措施效果較差。但區(qū)塊個(gè)別層系采出程度低，剩余油含量較多，區(qū)塊的地層壓力水平保持較好。

2 深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)

深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)是將柔性轉(zhuǎn)向劑注入到油藏內(nèi)水驅(qū)主流線區(qū)域或高滲透、大孔道區(qū)域，在地層孔道中的變形運(yùn)移過(guò)程中形成脈動(dòng)暫堵，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)沿程流動(dòng)阻力，實(shí)現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向，使注入水轉(zhuǎn)向，擴(kuò)大水驅(qū)波及體積，驅(qū)替非水驅(qū)主流線上相對(duì)低滲部位的剩余油，遏制大量注入水沿高滲孔道竄流的無(wú)效循環(huán)[1]。

3 柔性轉(zhuǎn)向劑制備及性能評(píng)研

3.1柔性轉(zhuǎn)向劑制備

基于柔性轉(zhuǎn)向劑的流動(dòng)規(guī)律以及轉(zhuǎn)向原理[2-6]，主要從柔軟性、韌性、化學(xué)穩(wěn)定性三個(gè)方面，對(duì)柔性轉(zhuǎn)向劑進(jìn)行制備。重點(diǎn)研究質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%～40%的柔性單體，40%～70%的特種共聚單體以及1%～7%的增韌劑對(duì)產(chǎn)品的粘彈性的影響[7]。

首先，把樣品制成為1 mm的薄片[8]，再制成￠35 mm，然后在30 ℃下，使用流變儀和SP35帶齒測(cè)量頭，當(dāng)振蕩頻率數(shù)值從0.1 Hz增加到10 Hz時(shí)，測(cè)定出柔性轉(zhuǎn)向劑樣品的粘彈性與振蕩頻率或者柔性轉(zhuǎn)向劑粘彈性與溫度關(guān)系曲線。

3.1.1 確定柔性單體的最佳用量

使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的特種共聚單體、5%的增韌劑，柔性單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%至35%，對(duì)樣品的粘彈性進(jìn)行研究，結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 柔性單體用量為20%時(shí)樣品的粘彈性曲線

圖3 不同柔性單體用量時(shí)樣品粘彈性變化曲線

由圖2可見(jiàn)，當(dāng)柔性單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，樣品的彈性模量隨振蕩頻率增大而增大，由500 Pa增加到920 Pa；粘性模量隨振蕩頻率增大而增大，由90Pa增加到260Pa；復(fù)合粘度隨振蕩頻率增大而減小，由10 000 mPa·s減小到100 mPa·s，可知樣品具有高彈性。

由圖3可見(jiàn)，當(dāng)柔性單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)從20%增加到35%，粘性模量變化幅度逐漸減小，由156 Pa增大到190 Pa；彈性模量變化幅度逐漸減小，由740 Pa增大到950 Pa?？芍獦悠窂?qiáng)度較高。

3.1.2 確定共聚單體的最佳用量

使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34%的柔性單體、5%的增韌劑，共聚單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%～60%，對(duì)樣品的粘彈性進(jìn)行研究，結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 共聚單體用量為60%時(shí)柔性轉(zhuǎn)向劑的粘彈性曲線

圖5 不同共聚單體用量時(shí)柔性轉(zhuǎn)向劑粘彈性變化曲線

由圖4可見(jiàn)，當(dāng)共聚單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%時(shí)，樣品的彈性模量隨振蕩頻率增大而增大，由800 Pa增加到2 000 Pa；粘性模量隨振蕩頻率增大而增大，由200 Pa增加到328 Pa；復(fù)合粘度隨振蕩頻率增大而減小，由10 000 mPa·s減小到100 mPa·s，可知樣品具有高粘彈性。

由圖5可見(jiàn)，當(dāng)共聚單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從40%增加到60%，粘性模量變化幅度逐漸減小，由140 Pa增加到200 Pa；彈性模量變化幅度逐漸減小，由980 Pa增大至1 040 Pa。可知樣品強(qiáng)度較高。

3.1.3 確定增韌劑的最佳用量

使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34%的柔性單體、60%的共聚單體，分別使用1%～7%的增韌劑，對(duì)樣品的粘彈性進(jìn)行研究，結(jié)果如圖6所示。

圖6 110℃下合成，增韌劑含量與樣品粘彈性關(guān)系

由圖6可見(jiàn)，當(dāng)增韌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從1%增加到5%時(shí)，粘彈性模量減小，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)從5%增加到7%時(shí)，粘彈性模量增加，粘彈性模量在5%時(shí)達(dá)到最低。為了獲得柔韌性好的樣品，選擇了彈性模量為最低值的增韌劑用量，確定質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%增韌劑。

基于研究以及每種單體的價(jià)格，得出柔性轉(zhuǎn)向劑的具體配方為：質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為34%柔性單體、60%特種共聚單體和5%增韌劑。將配方加入特制的反應(yīng)器中不斷攪拌，加熱至75℃，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%過(guò)氧化二苯甲酰促使聚合及交聯(lián)，得到柔性轉(zhuǎn)向劑膠體，再擠入特制的造粒機(jī)，制備成顆粒(粒徑范圍1～8 mm)，接著將顆粒倒入含防粘劑(FZ-N)的冷水中，迅速終止聚合與交聯(lián)反應(yīng)，最后得到柔性轉(zhuǎn)向劑產(chǎn)品。柔性轉(zhuǎn)向劑攜液采用梳形聚合物溶液。

3.2柔性轉(zhuǎn)向劑的性能評(píng)價(jià)

在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)柔性轉(zhuǎn)向劑的性能進(jìn)行研究，當(dāng)拉伸力由0.1 Pa增加到10 000 Pa，柔性轉(zhuǎn)向劑拉伸形變較大，甚至達(dá)到100倍，但始終沒(méi)有被拉斷，說(shuō)明柔性轉(zhuǎn)向劑顆粒形變能力超強(qiáng)，可任意擠壓、拉伸產(chǎn)生形變[10]

在彈性模量的測(cè)定頻率為1 Hz條件下，對(duì)柔性轉(zhuǎn)向劑樣品的粘彈性與溫度關(guān)系[11]進(jìn)行了研究。得知在50～100 ℃之間，柔性轉(zhuǎn)向劑的粘彈性變化幅度小，黏彈性穩(wěn)定。

用研究區(qū)塊模擬地層水配制了20%柔性轉(zhuǎn)向劑懸浮液，在56 ℃條件下老化，得出柔性轉(zhuǎn)向劑穩(wěn)定性良好[12]。

4 現(xiàn)場(chǎng)情況

B2-1-FW40井是研究區(qū)內(nèi)的一口水井，平均日注水280 m3，B2-1-FW40井對(duì)應(yīng)油井分別是B2-2-36、B2-3-44、B2-D3-435和B2-2-CS36。2014年5月30日至6月30日對(duì)B2-1-FW40井注入柔性轉(zhuǎn)向劑。基本上按段塞設(shè)計(jì)方案注入，共注入柔性轉(zhuǎn)向劑50 t。對(duì)應(yīng)油井生產(chǎn)情況見(jiàn)表1。

表1 B2-1-FW40井對(duì)應(yīng)油井生產(chǎn)情況

注入柔性轉(zhuǎn)向劑后，注水油壓提高了2.87 MPa，套壓提高了3.92 MPa。由表1可見(jiàn)，注入柔性轉(zhuǎn)向劑后日產(chǎn)液降低17.6 m3，日產(chǎn)油增加0.4 t，含水率降低。其中B2-2-36井日產(chǎn)液增加了5.9 m3，B2-3-44井日產(chǎn)液增加了0.1 m3，B2-D3-435井日產(chǎn)液降低了2.8 m3，B2-2-CS36井日產(chǎn)液降低了19.3m3。B2-2-36井、B2-D3-435和B2-2-CS36井日產(chǎn)油上升。截止到目前，累計(jì)增產(chǎn)原油5 760 t。

注入柔性轉(zhuǎn)向劑后，B2-D3-435和B2-2-CS36井的日產(chǎn)液量均降低，其中B2-2-CS36降幅最明顯，而B(niǎo)2-2-36井日產(chǎn)液量明顯升高，B2-3-44井日產(chǎn)液變化較小，這就說(shuō)明深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)改變了水驅(qū)的優(yōu)先驅(qū)動(dòng)方向，達(dá)到了液流轉(zhuǎn)向的目的。

5 結(jié)論

(1)合成了柔性轉(zhuǎn)向劑，并對(duì)該柔性轉(zhuǎn)向劑作出性能評(píng)價(jià)。

(2)合成的柔性轉(zhuǎn)向劑具有形變性能好，粘彈性穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性強(qiáng)的特性。

(3)B2-1-FW40井在工作制度不變的情況下，注入柔性轉(zhuǎn)向劑后，注水油壓增加了2.87 MPa，套壓增加了3.92 MPa，注水壓力的變大說(shuō)明柔性轉(zhuǎn)向劑在注入研究區(qū)地層滲透率較高的區(qū)域以及大孔道后，在該通道區(qū)域產(chǎn)生沿程動(dòng)態(tài)流動(dòng)阻力，實(shí)現(xiàn)了注入水流動(dòng)方向改變。

(4)通過(guò)對(duì)應(yīng)油井生產(chǎn)情況來(lái)看，注入柔性轉(zhuǎn)向劑后日產(chǎn)液降低17.6 m3，日產(chǎn)油增加0.4 t，含水率降低。其中，B2-2-36井日產(chǎn)液增加了5.9 m3，B2-3-44井日產(chǎn)液增加了0.1 m3，B2-D3-435井日產(chǎn)液降低了2.8 m3，B2-2-CS36井日產(chǎn)液降低了19.3m3。B2-2-36井、B2-D3-435和B2-2-CS36井日產(chǎn)油上升。截止到目前，累計(jì)增產(chǎn)原油5 760 t。

[1] 熊春明，唐孝芬.國(guó)內(nèi)外堵水調(diào)剖技術(shù)最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2007，34(1):83-88.

[2] 張明霞，楊全安，王守虎.堵水調(diào)剖劑的凝膠性能評(píng)價(jià)方法綜述[J].鉆采工藝，2007，30(4):101-105.

[3] 鐘大康，朱筱敏，吳勝和，等.注水開(kāi)發(fā)油藏高含水期大孔道發(fā)育特征及控制因素——以胡狀集油田胡12斷塊油藏為例[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2007，34(2):207-211，245.

[4] Mai A.,Laricina Energy Ltd.,Kantzas A.,et al. Laboratory. mechanisms of heavy oil recovery by low tate waterflooding[C].SPE 134247,2010.

[5] 何長(zhǎng)，李平，汪正勇，等.大孔道的表現(xiàn)特征及調(diào)剖對(duì)策[J].石油鉆采工藝，2000，22(5):103-107.

[6] 魏娟明，馬濤，湯達(dá)禎.水中礦化度對(duì)復(fù)合吸水材料吸水膨脹的影響[J].應(yīng)用化工，2010，39(1):98-98.

[7] 張建，李國(guó)君.化學(xué)調(diào)剖堵水技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2006，25(3):83-86.

[8] 肖傳敏，王正良.油田化學(xué)堵水調(diào)剖綜述[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，003(3):93-96.

[9] 劉翔鶚.我國(guó)油田堵水調(diào)剖技術(shù)的發(fā)展與思考[J].石油科技論壇，2004(1):107-110.

[10] 劉玉章，呂西輝.勝利油田用化學(xué)法提高原油采收率的探索與實(shí)踐[J].油氣采收率技術(shù)，1994，(1):74-78.

[11] 李宇鄉(xiāng)，劉玉章，白寶君，等.體膨型顆粒類(lèi)堵水調(diào)剖技術(shù)的研究[J].石油鉆采工藝，1999，21(3):89-93.

[12] 王平美，羅健輝，白風(fēng)鸞，等.國(guó)內(nèi)外氣井堵水技術(shù)研究進(jìn)展[J].鉆采工藝，2001，24(4):91-93.

(編輯 謝 葵)

Study on deep fluid diversion in Daqing Oilfield at high water-cut stage

Li Chenglong，Wu Wenxiang

(InstituteofPetroleumEngineeringofNortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China)

At present，Daqing Oilfield has entered the extra high water-cut stage.With the increasing recovery percent of reserve，the effect of waterflooding becomes worse and worse because of high scattered remaining oil distribution，more watered-out wells，and serious interlay interference.Now，the conventional chemical conformance control technologies can not be used to plug deep parts in high permeability layer or large channel.Taking SⅡ1+2b formation in the western of Bei 3 block as an example，we studied the deep fluid diversion technology.A new technology for improving effect of wateflooding was proposed，which includes plugging water breakthrough channel and increasing the utilization of medium to low permeability formations.The technology can provide a new way for further improving the development effect of water flooding oilfield at high water-cut stage.

high water cut stage;remaining oil;deep fluid diversion;plugging

TE357.6

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.01.019

2014-08-06；改回日期2014-08-26。

收稿日期：李承龍(1986—)，博士在讀，從事提高采收率研究。電話：15004597987，E-mail：lcl716@126.com。

國(guó)家重大專項(xiàng)“油田開(kāi)采后期提高采收率新技術(shù)”(2011ZX05009-004)。