楊 劍，楊 玲，王鑫海，劉曉麗，趙世虎，周志強(qiáng)，陳 珉

（中國(guó)石油油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 716000）

安塞油田杏河北長(zhǎng)6 油藏自1998 年投入開(kāi)發(fā)，目前油藏整體呈含水上升趨勢(shì)，綜合含水已達(dá)到62.9 %。為了有效解決油藏開(kāi)發(fā)面臨的核心問(wèn)題，結(jié)合油藏特點(diǎn)實(shí)施了離子匹配水驅(qū)技術(shù)。試驗(yàn)證明該技術(shù)可以改善杏河北長(zhǎng)6 油藏的開(kāi)發(fā)效果，也為與杏河北油藏類似區(qū)塊低成本提高采收率提供技術(shù)借鑒。

1 油藏基本情況

杏河北長(zhǎng)6 油藏位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部，儲(chǔ)層以三角洲前緣水下分流河道沉積微相為主，砂體展布呈北東-南西向，多油層疊合發(fā)育，屬于巖性油藏。平均孔隙度11.5 %，滲透率0.71 mD，屬于低孔隙度、低滲透率儲(chǔ)層。1998 年投入滾動(dòng)開(kāi)發(fā)，2002 年10月開(kāi)始注水開(kāi)發(fā)。目前區(qū)塊動(dòng)用含油面積77.33 km2，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量3 775.1×104t。現(xiàn)有注入井139 口，開(kāi)井133 口，生產(chǎn)井452 口，開(kāi)井403 口，平均單井日產(chǎn)油1.26 t，含水62.9 %，采出程度8.75 %。

目前油藏開(kāi)發(fā)上存在三大問(wèn)題：一是高含水開(kāi)發(fā)期，含水持續(xù)上升，存水率下降，水驅(qū)油效率變差。二是平面多方向性見(jiàn)水，剖面上剩余油呈互層式分布。從區(qū)塊的滲流特征來(lái)看，平面見(jiàn)水呈多方向性，主要表現(xiàn)為NE29°、60°、90°三個(gè)優(yōu)勢(shì)見(jiàn)水方向。剖面上高、低含水夾層式相間分布，剩余油未充分動(dòng)用。三是常規(guī)調(diào)剖措施效果逐年變差。近5 年實(shí)施常規(guī)調(diào)剖19 井次，多輪次調(diào)剖油井見(jiàn)效比例下降，油井有效率由第一次調(diào)剖的50.0 %下降到第二次的15.6 %，井組增油減弱。

2 離子匹配水驅(qū)可行性分析

2.1 機(jī)理研究

在低礦化度水驅(qū)的基礎(chǔ)上，形成了離子匹配水驅(qū)技術(shù)，該技術(shù)核心為離子匹配精細(xì)注水提高驅(qū)油效率。注入流體與儲(chǔ)存流體發(fā)生離子交換，相同礦化度條件下，巖石礦物中的Ca2+可以被Na+交換[1]，強(qiáng)化原油、水、儲(chǔ)層間的微觀相互作用機(jī)制，通過(guò)注入介質(zhì)與原油極性基團(tuán)、地層水離子、黏土礦物的精確匹配，進(jìn)而增加油、水、巖石之間的界面斥力，使油膜易于剝離而提高驅(qū)油效率[2]。

2.2 適應(yīng)性分析

離子匹配水驅(qū)適應(yīng)性研究主要關(guān)注儲(chǔ)層的流體性質(zhì)和儲(chǔ)層性質(zhì)[3]。杏河北長(zhǎng)6 油藏地層水總礦化度高達(dá)78 930 mg/L，其中鈣鎂離子濃度超過(guò)10 000 mg/L，具有很好的離子濃度及強(qiáng)度調(diào)整基礎(chǔ)。同時(shí)儲(chǔ)層礦物中黏土礦物含量為3.75 %，且富含綠泥石，非常適合離子調(diào)整。對(duì)比分析離子匹配水驅(qū)適應(yīng)性參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)與杏河北區(qū)塊的流體性質(zhì)及儲(chǔ)層性質(zhì)，認(rèn)為該區(qū)塊具有較好的適合離子匹配水驅(qū)技術(shù)的油藏基礎(chǔ)，該技術(shù)在杏河北具有較好的應(yīng)用前景（見(jiàn)表1）。

3 注入?yún)?shù)研究

3.1 注入周期

試驗(yàn)區(qū)2015 年以500 m×150 m 菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，2018 年加密為165 m×150 m 不規(guī)則反九點(diǎn)井網(wǎng)。通過(guò)對(duì)該井組動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，生產(chǎn)井見(jiàn)水時(shí)間在4～10 年不等，4～5 年居多，占比71 %，為保證在試驗(yàn)周期內(nèi)獲得相對(duì)完整的見(jiàn)效過(guò)程，確定注入周期為5 年。

3.2 注入濃度

巖心驅(qū)替試驗(yàn)（見(jiàn)圖1），注入水的最終采收率為56.0 %，離子水驅(qū)1 離子調(diào)整劑濃度為1 000 mg/L、離子水驅(qū)2 離子調(diào)整劑濃度為800 mg/L。由驅(qū)替試驗(yàn)結(jié)果可以看出，離子水驅(qū)1 最終采收率為64.8 %、離子水驅(qū)2 最終采收率為61.3 %，相較普通水驅(qū)采收率提高5 %～8 %，且濃度1 000 mg/L 效果更好。

Zeta 電位絕對(duì)值越大，油水液滴間斥力最大，油水體系更加穩(wěn)定，更易剝離油膜。測(cè)試了杏河北巖心在不同水體下的Zeta 電位（見(jiàn)表2）。從表2 可以看出，加入離子調(diào)整劑后，Zeta 電位絕對(duì)值較采出水、注入水有明顯的增大，濃度在1 000 mg/L、1 500 mg/L 時(shí)Zeta 電位絕對(duì)值都達(dá)到了12 mV 以上，但增長(zhǎng)幅度有限。因此從經(jīng)濟(jì)角度考慮，將離子調(diào)整劑濃度定為1 000 mg/L。

表1 離子匹配水驅(qū)適應(yīng)性參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表2 杏河北巖心在不同水體下的Zeta 電位值

圖1 巖心驅(qū)替試驗(yàn)測(cè)得采收率

表3 試驗(yàn)區(qū)和杏河北靜態(tài)參數(shù)對(duì)比表

表4 試驗(yàn)區(qū)和主體動(dòng)態(tài)參數(shù)對(duì)比表

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)井選擇

綜合考慮油藏條件、開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀、地面條件和水質(zhì)情況，選擇杏3-7 配所轄11 口注水井開(kāi)展整體注入。試驗(yàn)區(qū)域含油面積2.186 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量156.7×104t，砂體厚度16.2 m，井網(wǎng)為不規(guī)則反九點(diǎn)井網(wǎng)165 m×150 m。日注水量286 m3，平均單井注水量26 m3，累計(jì)注水量95.65×104m3，注入壓力11.54 MPa。對(duì)應(yīng)油井40 口，日產(chǎn)油38.4 t，平均單井日產(chǎn)油0.96 t，累計(jì)產(chǎn)油量17.897 4×104t，采出程度9.6 %。

通過(guò)試驗(yàn)區(qū)與杏河北長(zhǎng)6 油藏全區(qū)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)表3、表4），表明試驗(yàn)區(qū)的油藏地質(zhì)條件和開(kāi)發(fā)狀況要優(yōu)于杏河北長(zhǎng)6 油藏的主體。

4.2 措施效果

2018 年10 月開(kāi)始注入第一階段離子匹配水體系，注水量按照配注注入，離子調(diào)整劑注入濃度0.1 %，累計(jì)注入65.2 t。注入2 個(gè)月后開(kāi)始見(jiàn)效，整體動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為液量平穩(wěn)，含水下降、油量上升，對(duì)應(yīng)油井40 口，12 口見(jiàn)效，見(jiàn)效比30.0 %。日增油2.35 t，累計(jì)增油1 621 t；遞減由措施前5.1 %下降到目前的1.7 %。

對(duì)比措施前后流體性質(zhì)，4 口油井Ca2+濃度上升，動(dòng)態(tài)已有見(jiàn)效顯示，表明地層中確實(shí)發(fā)生了低價(jià)離子置換高價(jià)離子現(xiàn)象（見(jiàn)表5）。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）目前杏河北離子匹配水驅(qū)注入僅9 個(gè)月已初見(jiàn)效果，考慮杏河北試驗(yàn)區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，見(jiàn)水呈顯著的多方向性，建議引入水氣分散體系改善流度比、擴(kuò)大波及體積。

（2）油井產(chǎn)出液Ca2+濃度監(jiān)測(cè)情況表明目前4 口井Ca2+濃度上升且動(dòng)態(tài)已有見(jiàn)效顯示，表明地層中確實(shí)發(fā)生了低價(jià)離子置換高價(jià)離子現(xiàn)象，證實(shí)了多組分離子交換導(dǎo)致原油脫附理論。

表5 油井產(chǎn)出液Ca2+濃度變化監(jiān)測(cè)情況