郭勇

摘? 要：針對單家寺稠油的油藏條件，利用可視化物理模擬實驗和油藏數(shù)值模擬技術(shù)，詳細研究了不同原油粘度下各調(diào)堵措施與滲透率極差關(guān)系，確定了氮氣泡沫及耐溫凝膠的適用條件。研究結(jié)果表明：超稠油范圍內(nèi)，單純泡沫封堵不具備適應(yīng)條件，應(yīng)使用強度高的凝膠類或復合類調(diào)堵劑，特稠油范圍泡沫適應(yīng)范圍為3倍級差以下，普通稠油泡沫適應(yīng)范圍為3-10倍級差。氮氣泡沫+凝膠復合驅(qū)具有優(yōu)良的封堵調(diào)剖能力，能很好地改善非均質(zhì)性稠油油藏的開發(fā)效果。

主題詞：稠油;可視化實驗;數(shù)值模擬;復合調(diào)剖;

目前國內(nèi)稠油開采方式主要是蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)。在蒸汽驅(qū)油過程中，由于稠油與蒸汽密度和粘度的差異、儲層非均質(zhì)性等，易產(chǎn)生蒸汽超覆和汽竄，造成儲層動用不均衡，使蒸汽體積波及系數(shù)降低，從而影響最終采收率[1]。氮氣泡沫調(diào)剖具有提高波及系數(shù)和驅(qū)油效率的雙重作用，延緩氣體的突破時間，從而提高采收率和氣體的利用率[2-3]。凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)主要依靠凝膠改向作用及粘彈作用提高微觀波及效率及微觀驅(qū)油效率，從而提高采收率。研究此類技術(shù)的適用界限及參數(shù)優(yōu)化，對于實現(xiàn)稠油調(diào)剖技術(shù)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用具有重要的指導意義。

1.調(diào)剖措施滲透率級差界限研究

1.1概念模型的建立

根據(jù)單家寺稠油油藏特點建立數(shù)值模擬三維理論模型，縱向上分為低滲，隔層，高滲3個層，通過改變理論模型的上下層滲透率來實現(xiàn)滲透率級差的模擬，進而分析滲透率級差與波及系數(shù)的關(guān)系，為以下的不同原油粘度下滲透率級差實驗提供一定的理論依據(jù)。

數(shù)模結(jié)果表明，含油飽和度的波及范圍隨著滲透率級差的增加而減小，所以實驗設(shè)置標準為低滲層產(chǎn)液量占總產(chǎn)液量10%的點所對應(yīng)的級差為極限滲透率級差。所謂極限滲透率級差，即兩層間的滲透率級差超過一定值之后，注入的流體只進入高滲透層，而低滲層得不到動用。

1.2滲透率極差界限研究

不同原油粘度下各調(diào)堵措施與滲透率極差實驗結(jié)果表明：隨著原油粘度的增加，極限滲透率級差減小，而后逐漸平穩(wěn);即原油粘度越大，要動用低滲層則所需的極限滲透率級差越小;將實驗數(shù)據(jù)進行匯總，得到不同原油粘度下各種調(diào)堵措施的滲透率極差適應(yīng)性圖版：①超稠油范圍內(nèi)（>50000mPa·s），單純泡沫封堵不具備適應(yīng)條件，應(yīng)使用強度高的凝膠類或復合類調(diào)堵劑;②特稠油范圍內(nèi)（10000-50000mPa·s），泡沫適應(yīng)范圍為3倍級差以下;③普通稠油范圍內(nèi)（<10000mPa·s），泡沫適應(yīng)范圍為3-10倍級差。

2.物理模擬實驗

2.1凝膠封堵強度實驗

優(yōu)選廉價、耐高溫及交聯(lián)時間可調(diào)的HB-1型高強度凝膠堵劑進行實驗。

2.1.1堵劑成膠突破壓力

利用40-120目玻璃珠制備不同滲透率填砂模型，實驗溫度為90℃，注入不同長度的段塞;候凝成膠后，后續(xù)注水，測定體系的封堵強度，獲得封堵強度隨注入體系量的關(guān)系。影響堵劑封堵強度的因素包括堵劑的粘度（強度），堵劑的注入量和多孔介質(zhì)的滲透率。實驗結(jié)果表明，相對較小的注入量即可達到較高的突破壓力梯度，因此堵劑體系凝膠對于竄流通道具有較好的封堵作用。

2.1.2堵劑成膠耐沖刷性能

選擇長度為100cm，填砂滲透率為3.7μm2單管模型，注入堵劑段塞長度為30cm，注汽速度（CWE）為1.0ml/min，測定后續(xù)注汽量為0.5PV、1PV、2PV、3PV、4PV、5PV、10PV下的壓力變化，折算成殘余阻力系數(shù)，實驗表明，當注蒸汽沖刷10PV時，殘余阻力系數(shù)達到120以上，表明封堵段塞位于井眼附近具有較好的耐沖刷能力。

2.2 凝膠調(diào)堵可視化實驗

利用可視化機理模型研究一次驅(qū)油后向地層中注膠以及后續(xù)驅(qū)替對于改善水驅(qū)及蒸汽驅(qū)開發(fā)效果的機理。先將單層可視平板模型飽和原油，然后蒸汽驅(qū)至生產(chǎn)井突破，注入0.2PV的HB-1型耐溫凝膠體系，后續(xù)再進行蒸汽驅(qū)。

通過平面網(wǎng)格計算可以得出，注采井間汽竄時，蒸汽平面波及系數(shù)僅為43.16%。注入0.2PV凝膠溶液，平面波及范圍增至50.99%，實施后續(xù)注蒸汽波及系數(shù)達到80.14%，提高了29.15%。同時，通過實驗中拍攝的定點高清顯微圖可以看出，膠溶液進入孔隙中將孔隙占據(jù)，成膠后將原來的竄流通道進行封堵，使得再次驅(qū)替時的蒸汽和熱水發(fā)生繞流，使得之前未被動用的原油被驅(qū)動。固化后的凝膠沒有運移，說明成膠效果良好。

2.3現(xiàn)場實施

2014.9月，結(jié)合研究結(jié)果和現(xiàn)場生產(chǎn)實際，針對單56-12-10井組開展了高溫凝膠+氮氣泡沫調(diào)剖現(xiàn)場實驗。分4個段塞共擠入HB-1耐高溫凝膠450m3，泡沫劑5t。措施前該井組平均注汽壓力9.8MPa，汽竄通道5條，措施后平均注汽壓力提高4.1MPa，且井組未發(fā)生汽竄。單井累計增油613t，油汽比由0.21提高到0.36。調(diào)剖效果明顯，達到了封堵汽竄通道、調(diào)整吸汽剖面、提高驅(qū)替波及系數(shù)的目的。

3.結(jié)論

（1）地層原油粘度超過5000mPa·s后，單純蒸汽的極限滲透率級差為2左右，泡沫的極限級差為3左右。特稠油至超稠油范圍，單純泡沫的封堵效果較差，普通稠油泡沫封堵具有一定適應(yīng)性。

（2）由于注入的凝膠溶液與原油的粘度相差較大，注膠的過程與蒸汽和熱水驅(qū)過程相似，注膠后續(xù)蒸汽驅(qū)的過程中，由于成膠封堵作用使得竄流通道中阻力較小的孔道被封堵，主流通道兩側(cè)的未被動用的原油被驅(qū)替出來，極大地提高了原油的采出程度。

（3）該高溫凝膠堵劑的注入性能良好，在多孔介質(zhì)中的吸附損耗較小，體系受多孔介質(zhì)的剪切后，對堵劑的動態(tài)成膠性能影響很小，對于竄流通道具有較好的封堵作用，能夠有效的封堵蒸汽優(yōu)勢滲流通道，迫使蒸汽驅(qū)掃未波及區(qū)域，改善蒸汽注入剖面，提高采收率。

參考文獻

[1]廖廣志，李立眾等.常規(guī)泡沫驅(qū)油技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，l999：239-256.

[2]Tanzil D，Hirasal G J，MiIer C A.Mobilty of foam in heterogeneous media：Flow parallel and perpendicular to stratification[c]. In：SPE Annual Technical Conference. Dallas：SPE，2000：437-448.

[3]呂廣忠，劉顯太，尤啟東，等.氮氣泡沫驅(qū)熱水驅(qū)室內(nèi)實驗研究[J].石油大學學報，2003，27（5）：50-53.