劉軍龍，吳漢寧，石亮亮，王 磊，張 娟

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069；2.中石油長慶油田第六采油廠，陜西

多段塞泡沫凝膠調(diào)驅(qū)工藝參數(shù)優(yōu)化研究

劉軍龍1，吳漢寧1，石亮亮2，王 磊2，張 娟2

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069；2.中石油長慶油田第六采油廠，陜西

榆林 710032)

針對渤海綏中36-1油田注水過程中注入水沿高滲透條帶、大孔道突進(jìn)的問題，以驅(qū)油用聚合物為主劑，室內(nèi)研發(fā)出適合SZ36-1油田油藏條件的泡沫凝膠體系；模擬綏中36-1油田油藏條件，對所研制的泡沫凝膠體系調(diào)驅(qū)工藝參數(shù)，即注入量、注入濃度、注入速度、注入方式以及段塞組合方式等參數(shù)進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：最佳注入量為0.2倍孔隙體積，注入量為900 mg/L·PV，注入速度必須低于10 ml/h，在上述工藝參數(shù)下采用多段塞組合方式注入，段塞組合方式應(yīng)為低濃度前置段塞、中濃度主體段塞、高濃度保護(hù)段塞。

綏中36-1油田；多段塞；泡沫凝膠；工藝參數(shù)；實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

綏中36-1油田位于渤海海域，該油田油層多且厚度大，儲層孔隙度為29%～35%，滲透率為100～10 000 mD。目前主要以注水/聚開發(fā)為主。注水/聚過程中水/聚合物溶液沿著高滲透條帶、大孔道突進(jìn)，導(dǎo)致注水/聚受效井含水上升較快，影響了水/聚合物驅(qū)效效果[1]。泡沫凝膠調(diào)驅(qū)是近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)三次采油新技術(shù)[2]，利用泡沫和凝膠的雙重特性，達(dá)到油田穩(wěn)油控水的目的。針對綏中36-1油田注水/聚合物驅(qū)存在的問題，室內(nèi)研發(fā)出了泡沫凝膠調(diào)驅(qū)劑。模擬綏中36-1油田油藏條件，對所研制的泡沫凝膠調(diào)驅(qū)劑現(xiàn)場注入工藝參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)優(yōu)化研究。

1 多段塞泡沫凝膠調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)條件[3]

(1) 實(shí)驗(yàn)用水：F17井現(xiàn)場注入水，礦化度91 526.47 mg/L

(2) 實(shí)驗(yàn)用油：模擬油，65℃下表觀粘度69 mPa·s

(3) 泡沫凝膠體系配方：聚合物2 000 mg/L+交聯(lián)劑300 mg/L+穩(wěn)定劑1 000 mg/L+起泡劑0.2%+自生氣體系5%

(4) 實(shí)驗(yàn)溫度： 65℃

(5) 實(shí)驗(yàn)用巖心：Φ25×2 000 mm，孔隙度32.5%，滲透率3 200×10-3μm2

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和方法

(1) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：長巖心驅(qū)替物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

(2) 實(shí)驗(yàn)方法：選用長度為200 cm、直徑為25 mm的填砂管，帶多個(gè)測壓點(diǎn)。為了模擬油藏條件，采用現(xiàn)場取回疏松砂巖填制。物理模擬首先使用模擬地層水飽和，飽和油，然后用模擬注入水進(jìn)行水驅(qū)油至含水達(dá)到98%，然后注人泡沫凝膠體系，并連續(xù)水驅(qū)至不出油為止，通過壓力和滲透率的變化，計(jì)算相應(yīng)的封堵效率，并計(jì)量在水驅(qū)基礎(chǔ)上的增油量，計(jì)算提高驅(qū)油效率幅度[4-5](見圖1)。

圖1 長巖心物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

針對工藝參數(shù)優(yōu)化研究內(nèi)容，確定如下研究方案[6](見表1)。

表1 研究方案內(nèi)容

2 結(jié)果與分析

2.1 注入量實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果

首先使用模擬地層水進(jìn)行水驅(qū)油，在水驅(qū)油基礎(chǔ)上，分別注人0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5PV的泡沫凝膠，然后連續(xù)水驅(qū)至不出油止，計(jì)算封堵率和驅(qū)油效率[7]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2驗(yàn)結(jié)果可見，當(dāng)注入體系的總量低于0.15 PV時(shí)，隨著體系注入總量的增加，提高原油采收率的幅度明顯增加；當(dāng)注入體系的總量大于0.2 PV時(shí)，隨著體系注入總量的增加，提高原油采收率的幅度開始降低?？紤]投入產(chǎn)出比以及油藏中的水體對體系的稀釋作用，優(yōu)選的泡體系注入總量為0.15～0.3 PV，最佳體系注入總量為0.2 PV。

2.2 注入濃度實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果

注入濃度的優(yōu)化給予注入總量的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)步驟為抽真空飽和水、飽和油、水驅(qū)油，在水驅(qū)油到瞬時(shí)達(dá)含水98%以上時(shí)，設(shè)計(jì)泡沫凝膠體系的注人量分別為15、50、100、300、500、700、900、1 200、1 500 mg/L·PV，并連續(xù)水驅(qū)至不出油為止，計(jì)量在水驅(qū)基礎(chǔ)上的增油量和提高采出程度的幅度[8]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可見，當(dāng)泡沫凝膠濃度低于700 mg/L·PV時(shí)，隨著泡沫凝膠注入量的增加，驅(qū)油效率的幅度明顯增加；當(dāng)泡沫凝膠濃度高于700 mg/L·PV時(shí)，隨著泡沫凝膠濃度的增加，驅(qū)油效率增加幅度減小，因此在油藏條件下，適合的泡沫凝膠注入量為700～1 000 mg/L·PV，最佳注入量為900 mg/L·PV。

表2 段塞尺寸對驅(qū)油效率的影響

表3 體系濃度對驅(qū)油效率的影響

2.3 注入速度實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果

圖2 注入排量對驅(qū)油效率的影響

在水驅(qū)基礎(chǔ)上，選擇注入速度分別為5、10、15、20、25、30、35、40 ml/h，注入泡沫凝膠體系，計(jì)量增油量和提高采出程度幅度[9]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2可見，在油藏條件下，注入速度越高，驅(qū)油效率越低，當(dāng)注入速度在15 ml/h以上時(shí)，驅(qū)油效率明顯下降，因此，現(xiàn)場施工時(shí)注入速度應(yīng)盡量采用低速的注入方式。

2.4 注入方式優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在SZ36-1油田油藏條件下，使用并聯(lián)長巖芯調(diào)驅(qū)，設(shè)計(jì)的注人方式有三種：

(1) 一次性注人0.3 PV泡沫凝膠。

(2) 將總段塞為0.30 PV泡沫凝膠等分為2個(gè)0.15 PV的小段塞與少量的水交替注人。

(3) 將總段塞為0.30 PV泡沫凝膠等分為3～5個(gè)0.1 PV的小段塞首先使用模擬地層水水驅(qū)油至不出油，然后用設(shè)計(jì)注人方式下的泡沫凝膠驅(qū)替，并連續(xù)水驅(qū)至不出油為止，計(jì)量在水驅(qū)基礎(chǔ)上的增油量和提高采出程度幅度[10]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 注入方式對驅(qū)油效率和封堵率的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，并聯(lián)巖芯中注入泡沫凝膠體系后，高滲透層提高的采出程度明顯高于低滲透層，說明泡沫凝膠具有較好的選擇性，可以優(yōu)先進(jìn)行高滲透層，封堵高滲透。同時(shí)采用分段注人方式下的增油幅度比一次性注人方式下的高2%～6%，因此現(xiàn)場施工時(shí)建議采用多段塞式注人方式施工。

2.5 段塞組合方式優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在油藏條件下將總段塞尺寸為0.3 PV的泡沫凝膠體系分為前置段塞+主體段塞+后續(xù)段塞。實(shí)驗(yàn)中使用的泡沫凝膠配方同上，只是改變凝膠的強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3和圖4。

圖3 段塞組合方式對封堵率和驅(qū)油效率的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，當(dāng)組合段塞小于4時(shí)，隨著組合段塞的不斷增加，驅(qū)油效率和封堵率增加幅度明顯，當(dāng)段塞組合數(shù)大于4時(shí)，驅(qū)油效率和封堵率增加幅度減小，因此在油藏條件下，建議使用組合段塞數(shù)3～5，最佳組合數(shù)4。同時(shí)對濃度段塞進(jìn)行了優(yōu)化(由低到高、由高到低)，由低到高的驅(qū)油效率和封堵率高于由高到低體系組合。

圖4 段塞組合順序?qū)Ψ舛侣屎万?qū)油效率影響

3 結(jié)語

通過室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)，對泡沫凝膠體系注入量、注人濃度、注人速度、注人方式、段塞組合方式等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，得出以下結(jié)論：

(1) 多段塞泡沫凝膠調(diào)驅(qū)體系的注入量范圍在0.15～0.3 PV之間，建議注入量為0.2 PV。

(2) 多段塞泡沫凝膠調(diào)驅(qū)體系的注入濃度為700～1 000 mg/L·PV，建議注入濃度為900 mg/L·PV。

(3) 針對目標(biāo)油藏的實(shí)際情況，建議現(xiàn)場施工時(shí)注人速度應(yīng)盡量采用低速的注人方式。

(4) 段塞組合方式比籠統(tǒng)注入提高采收率幅度高出2%～6%，現(xiàn)場施工時(shí)建議采用多段塞組合的施工方式。

(5) 段塞組合方式為低濃度前置段塞+中濃度主體段塞+高濃度后續(xù)段塞。

[1]黃波,熊開昱,陳平,等.綏中36-1油田弱凝膠調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究[J].中國海上油氣.2008,20(4):239-242,249．

[2]Matthew J M,Fogler H S.A mechanistic investigation of water di-version using foamed gel[J].SPE Production Facility，1995,10(1):62-69．

[3]李靜,楊琳.HPAM/酚醛樹脂弱凝膠體系注入?yún)?shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究[J].西部探礦工程.2010(2):93-95．

[4]劉慶旺,范振中．弱凝膠調(diào)剖技術(shù)[M].石油工業(yè)出版社.2003．

[5]Asghari K,Taabbodi L,Dong M．A new gel-foam system for water shut off purposes in wormhole reservoirs[R]．SPE 97765,2005．

[6]王建海,李娣,曾文廣,等.塔河縫洞型油藏注氮?dú)夤に噮?shù)優(yōu)化研究[J].斷塊油氣田.2015,22(4):538-541.

[7]李彥闖.靖邊采油廠典型油藏深部調(diào)剖調(diào)驅(qū)配方優(yōu)選及工藝技術(shù)參數(shù)優(yōu)化[D].西安,西安石油大學(xué).2013.

[8]姚遠(yuǎn),蔣淮宇,傅春梅.產(chǎn)水氣井泡排工藝參數(shù)優(yōu)化研究及應(yīng)用[J].中外能源.2016,21(1):60-63.

[9]楊俊茹,謝曉慶,張健,等.交聯(lián)聚合物微球-聚合物復(fù)合調(diào)驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].石油勘探與開發(fā).2014,41(6):727-730.

[10]劉豐鋼,鐵磊磊,李翔,等.聚合物微球調(diào)驅(qū)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào).2015,28(5):24-30.

Process parameter optimization research of flooding control by multi slug foam gel

LIU Jun-long1，WU Han-ning1，SHI Liang-liang2，WANG Lei2，ZHANG Juan2

(1.Department of Geology/State Key Laboratory of Continental Dynamics,Northwest University,Xi’an 710069,China；2.No.6 Recovery Plant,Changqing Oilfield Company,PetroChina,Yulin 710018,China)

For the problem in Bohai SZ36-1 oilfield of the injected water dashing along the high permeability zone and large hole,the laboratory foam gel system was developed suitable for reservoir conditions in SZ36-1 oilfield by using polymer as the main reagent in the field of oil displacement; To optimize the parameter(injection volume, injection concentration, injection rate, injection way and slug combination)in lab experiments by simulating reservoir conditions in Suizhong 36-1 oilfield.The experimental results show that: the optimal injection volume is 900mg / L·PV twice as much as pore volume. injection rate must be less than 10mL/h. Under the process parameter,we inject using multi slug combination. slug combination should be prepositive with low concentration, main slug with medium concentration and protect slug in high concentration.

SZ36-1 oilfield；multi slug；foam gel；process parameter；experiment optimization

2016-08-14

國家科技重大專項(xiàng)(編號：2011ZX05044)

劉軍龍(1979-)，男，陜西合陽人，博士研究生、工程師，主要從事油氣田地質(zhì)與開發(fā)研究。

P618.13

A

1004-1184(2017)01-0133-03