王正權，解統(tǒng)平，張懷杰，宋君，王艷艷

(1. 中國石油長慶油田第七采油廠地質研究所，甘肅慶陽 745708；2. 中國石油青海油田采油三廠，青海茫崖 816499；3. 中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西定邊 718600；4. 中國石油長慶油田公司第一采油廠，陜西延安 716009；5. 中國石油東方地球物理公司裝備服務處北疆作業(yè)部，新疆烏魯木齊 830016)

海上某油田屬于典型的特低滲透油藏，儲層物性較差，具有低孔隙度、低滲透率以及孔喉連通性差的特點，經過長時間的注水開發(fā)以后，注水壓力明顯升高，注水量顯著下降，達不到預期注水開發(fā)的效果[1-3]。分析原因后認為，由于目標油田儲層孔喉細小，基礎物性較差，加之注入水中懸浮固相顆粒、含油量以及其他微生物含量較多，包括注入水與儲層之間的配伍性稍差等原因，導致注水過程對儲層造成了一定的損害，使儲層滲透率降低，后續(xù)注入水的流動阻力增大，進而引發(fā)注水壓力的升高和注水量的下降，嚴重影響了目標油田的正常生產開發(fā)。因此，需要對其進行降壓增注的措施研究，以提高海上特低滲透油田的注水開發(fā)效率。

目前，化學法降壓增注是低滲透油藏注水井最常用的技術手段之一，主要包括注表面活性劑降壓增注、酸化降壓增注以及注納米聚硅降壓增注等[4-8]，單一的降壓增注措施往往具有一定的局限性，且有效期較短，無法達到注水井長期降壓增注的目的。因此，筆者將納米聚硅與表面活性劑相結合，通過Schulman微乳液法制備了一種適合特低滲透油藏注水井的納米乳液降壓增注體系[9-12]，并通過室內試驗對其分散穩(wěn)定性、黏度特性、防膨性能、界面活性以及降壓增注性能進行了評價，為海上特低滲透油藏注水井降壓增注技術的發(fā)展提供一定的借鑒。

1 試驗部分

1.1 主要試劑及儀器

陰非離子型表面活性劑YFJN-1、助表面活性劑TZB-3，實驗室自制，有效質量分數大于90%；納米聚硅(MGS-W型)，鄭州東申石化科技有限公司；5號白油，辛集市恒源助劑廠；模擬地層水(總礦化度為25 410 mg/L)、模擬注入水(總礦化度為30 152 mg/L)，按照其離子組成使用無機鹽(NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3)和蒸餾水配制而成；配制模擬地層水和模擬注入水所用的無機鹽均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；原油，取自目標區(qū)塊儲層段；3號航空煤油，濟南廣宇化工有限公司；模擬油，使用儲層脫氣原油和航空煤油按體積比1∶2混合而成，室溫下黏度為1.65 mPa·s，密度為0.887 g/cm3；天然巖心，取自目標區(qū)塊儲層段。

JYW-200B型全自動表界面張力儀，濟南力領試驗機有限公司；PCY-D型線性膨脹系數測定儀，湘潭湘儀儀器有限公司；721紫外可見分光光度計，濟南來寶醫(yī)療器械有限公司；DV3T型Brookfield黏度計，美國Brookfield公司；HKY-1型高溫高壓巖心驅替試驗裝置，海安縣石油科研儀器有限公司。

1.2 納米乳液的制備

采用Schulman微乳液法制備納米乳液。將陰非離子型表面活性劑YFJN-1、納米聚硅、白油以及水按一定比例混合均勻，在攪拌狀態(tài)下緩慢加入助表面活性劑TZB-3，再繼續(xù)通過攪拌作用形成一種透明、均勻分布及長期穩(wěn)定的納米乳液體系。該納米乳液體系的具體配方(w)為：3.0%陰非離子型表面活性劑YFJN-1+0.8%納米聚硅+9.0%白油+4.5%助表面活性劑TZB-3+82.7%水。

1.3 試驗方法

1.3.1 分散穩(wěn)定性

在模擬注入水中加入不同質量分數的納米乳液體系，然后在室溫下放置12 h，采用721紫外可見分光光度計測定不同濃度納米乳液體系的透光度，以此評價納米乳液體系的分散穩(wěn)定性。

1.3.2 黏度測定

使用模擬注入水配制不同質量分數的納米乳液體系，然后使用Brookfield黏度計在不同溫度條件下測定納米乳液體系的黏度值。

1.3.3 界面活性

使用模擬注入水配制不同質量分數的納米乳液體系，然后在室溫條件下采用JYW-200B型全自動表界面張力儀測定納米乳液體系與模擬油之間的界面張力值，以此評價納米乳液的界面活性。

1.3.4 防膨性能

納米乳液的防膨性能評價方法參照石油與天然氣行業(yè)標準SY/T 5971—2016《油氣田壓裂酸化及注水用黏土穩(wěn)定劑性能評價方法》中的膨脹儀法，采用PCY-D型線性膨脹系數測定儀測量納米乳液體系對目標區(qū)塊儲層段巖屑的防膨效果。

1.3.5 降壓增注巖心驅替試驗

①選擇目標區(qū)塊儲層段天然巖心，將巖心洗油、洗鹽、烘干后飽和模擬地層水，然后測定巖心的孔隙體積，備用；②將巖心飽和模擬油，注入流速為0.1 mL/min，直至巖心出口端不產出水為止，然后在儲層溫度下放置12 h；③以0.3 mL/min的流速采用模擬注入水驅替巖心，記錄驅替過程中壓力的變化情況，直至壓力穩(wěn)定，記錄壓力值p1；④在巖心中繼續(xù)注入不同孔隙體積數(PV數)的納米乳液體系降壓增注體系，然后關閉驅替裝置兩端閥門，在儲層溫度條件下放置6 h；⑤繼續(xù)以相同的流速采用模擬注入水驅替巖心，記錄驅替過程中壓力的變化情況，直至壓力穩(wěn)定，記錄壓力值p2，計算納米乳液體系驅替后巖心的壓力降低率。

2 結果與討論

2.1 分散穩(wěn)定性試驗結果

波長選擇為510～520 nm，測定了不同質量分數納米乳液體系的透光率，試驗結果見圖1。

圖1 納米乳液體系透光率測定結果

由圖1可見：隨著納米乳液質量分數的不斷增大，體系溶液的透光率逐漸降低。當納米乳液的質量分數低于1%時，溶液的透光率可以達到95%以上；當納米乳液的質量分數低于3%時，溶液的透光率可以達到90%以上；再繼續(xù)增大納米乳液的質量分數，透光率迅速下降。這說明研制的納米乳液體系在質量分數低于3%時，可以使體系保持良好的分散穩(wěn)定性。

2.2 黏度測定試驗結果

在不同溫度條件下，測定了不同質量分數納米乳液體系的黏度值，試驗結果見表1。

表1 不同溫度下納米乳液體系黏度測定結果

由表1可見：隨著納米乳液質量分數的不斷增大，體系溶液的黏度值逐漸升高；試驗溫度越高，體系溶液的黏度值則越小。在25 ℃條件下，不同質量分數納米乳液體系的黏度值在1.3～2.0 mPa·s；而在85 ℃時，黏度值在0.6～0.9 mPa·s。說明不同質量分數的納米乳液體系在不同溫度條件下均有較低的黏度值，能夠保證順利注入特低滲透油藏儲層。

2.3 界面活性試驗結果

測定了不同質量分數納米乳液體系與模擬油之間的界面張力值，試驗結果見圖2。

由圖2可見：隨著納米乳液質量分數的不斷增大，體系溶液與模擬油之間的界面張力值逐漸降低。當納米乳液的質量分數達到0.3%時，界面張力值可以降低至10-3mN/m數量級，達到超低界面張力水平；繼續(xù)增大納米乳液的質量分數，界面張力值基本不再變化。

圖2 納米乳液體系界面張力測定結果

2.4 防膨性能評價結果

測定了不同質量分數納米乳液體系對目標區(qū)塊儲層段巖屑的防膨效果，試驗結果見圖3。

圖3 納米乳液體系防膨性能測定結果

由圖3可見：隨著納米乳液質量分數的不斷增大，體系溶液對目標區(qū)塊儲層段巖屑的防膨率逐漸升高。當納米乳液質量分數增大至0.3%時，防膨率可以達到90%以上；繼續(xù)增大納米乳液的質量分數，防膨率上升的幅度逐漸減小。因此，綜合考慮納米乳液的分散穩(wěn)定性、黏度特性、界面活性以及防膨性能，選擇納米乳液的最佳質量分數為0.3%。

2.5 降壓增注效果

選擇納米乳液質量分數為0.3%的納米乳液體系，測定了在不同巖心試樣中注入不同PV數納米乳液體系后的降壓增注效果，試驗結果見表2；以TD-3巖心試樣為例，降壓增注巖心驅替試驗過程中壓力值的變化情況見圖4。

圖4 驅替過程中壓力值的變化(TD-3巖心)

由表2可見：儲層天然巖心注入納米乳液前驅替壓力較高，5塊巖心的驅替壓力均在1.5 MPa以上，而注入不同PV數的納米乳液體系后，驅替壓力均有所降低，并且納米乳液體系注入PV數越大，驅替壓力降低率越高。當注入PV數0.6的納米乳液體系后，巖心降壓率可以達到35%以上；繼續(xù)增大納米乳液的注入PV數，降壓率升高的幅度不大。因此，綜合考慮降壓增注效果與經濟成本等因素，選擇納米乳液的最佳注入PV數為0.6。

表2 納米乳液體系的降壓增注效果

由圖4可見：TD-3號巖心試樣先使用模擬注入水驅替，注入PV數15后，驅替壓力基本穩(wěn)定在1.559 MPa；注入PV數0.6的納米乳液降壓增注體系后，后續(xù)模擬注入水驅替時壓力逐漸降低，當驅替至注入PV數30時，驅替壓力基本穩(wěn)定在1.011 MPa左右，此時降壓率達到35.15%，起到了良好的降壓增注效果。

3 結論

1)針對特低滲透油藏儲層特點，使用陰非離子表面活性劑、納米聚硅、助表面活性劑以及白油為主要處理劑，研制了一種適合特低滲透油藏注水井降壓增注的納米乳液體系，具體配方(w)為：3.0%陰非離子型表面活性劑YFJN-1+0.8%納米聚硅+9.0%白油+4.5%助表面活性劑TZB-3+82.7%水。

2)納米乳液體系性能評價結果表明，該納米乳液體系具有良好的分散穩(wěn)定性、較低的黏度、良好的界面活性以及防膨性能。當其在模擬注入水中的質量分數為0.3%時，能將溶液的界面張力值降低至10-3mN/m數量級，能使目標區(qū)塊儲層段巖屑的防膨率達到90%以上。此外，降壓增注巖心驅替試驗結果表明，在模擬注入水驅后的巖心中注入PV數0.6的納米乳液體系，可以使巖心驅替壓力降低35%以上，起到了良好的降壓增注效果。