胡 雪，劉浩洋，趙 軍，吳彬彬，鄭繼龍，陳 平

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室，天津 300452)

目前，海上J油田油田層間、層內(nèi)矛盾突出，亟需通過措施減緩注入水在儲層平面上的指進和儲層縱向上的單層突進現(xiàn)象，從而提高J油田水驅(qū)效率，有效控制J油田含水上升速度。由于J油田平臺空間受限，常規(guī)調(diào)剖調(diào)驅(qū)工藝無法正常開展，結(jié)合目標油田地質(zhì)油藏特征及注采工況條件，提出適合J油田的層內(nèi)生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)。自生氣泡沫體系通常是三工作液，在調(diào)驅(qū)工作已得到較為廣泛的研究與應(yīng)用[1-4]。廖澤文等[5]研究了自生二氧化碳體系在油藏中的反應(yīng)條件和運移規(guī)律；蒲萬芬等[6]研究了自生氣泡沫體系的驅(qū)油機理；國內(nèi)川中磨144井由于水淹較嚴重[7]，已基本停產(chǎn)，注入層內(nèi)自生氣體系29 m3后，共排出井底積液84 m3，氣井恢復(fù)生產(chǎn)，產(chǎn)氣量為5.2×104m3。目前該項技術(shù)還未在海上油田得到應(yīng)用，且成膠強度及成膠時間不易控制。因此，為有效改善海上J油田注水開發(fā)效果，開展了該項技術(shù)體系的室內(nèi)實驗研究，為海上油田高效開發(fā)及大幅提高采收率提供技術(shù)支持。

1 技術(shù)原理

通過向目標儲層注入層內(nèi)自生氣體系溶液，在目標油藏溫度及壓力條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，釋放出氣體，優(yōu)先占據(jù)儲層中多孔介質(zhì)中的油孔道，使原來呈束縛狀態(tài)的原油成為可動油，降低殘余油飽和度[8]。同時釋放出大量的熱量，溶解地層中的有機物沉淀[9]，與后續(xù)注入的起泡劑體系在目標儲層巖石孔喉剪切作用下形成泡沫[10]。泡沫體系在目標儲層驅(qū)替程度較高、剩余油飽和度較低的地方容易形成穩(wěn)定的泡沫流，對高滲透儲層具有封堵調(diào)剖作用，從而迫使后續(xù)注入流體進入油層中物性較差、驅(qū)替程度較低的孔隙，提高后續(xù)注入流體的波及程度[11]。因此，層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)具有調(diào)剖、熱解堵、地層增能和降壓增注的作用。

2 實 驗

2.1 主要試劑與儀器

生氣劑A(NH4Cl)、生氣劑B(NaNO2)和釋氣劑C(乙酸)，天津市北聯(lián)精細化學(xué)開發(fā)有限公司；發(fā)泡劑(烯基磺酸鹽)，聚合物(聚丙烯酰胺)，北京恒聚化工集團有限責(zé)任公司；交聯(lián)劑(酚醛樹脂)，東營市晨煜石油技術(shù)有限公司；海上J油田C6井現(xiàn)場脫水原油，原油密度為0.923～0.951 g/cm3；C6井現(xiàn)場注入水，礦化度2 428.53 mg/L。

DV2T型Brookfield黏度計，博力飛儀器有限公司；LB20ES型吳茵剪切機，北京探礦工程研究所；泡沫掃描儀，法國泰克利斯(TECLIS)界面技術(shù)有限公司；巖心驅(qū)替實驗裝置，海安石油儀器有限公司；泡沫調(diào)驅(qū)體系動靜態(tài)評價系統(tǒng)，自主研發(fā)。

2.2 實驗方法及步驟

2.2.1 層內(nèi)生氣體系篩選及性能評價

將生氣劑A、生氣劑B和釋氣劑C按照不同摩爾比和不同濃度配成液體后，倒入泡沫調(diào)驅(qū)體系動靜態(tài)評價系統(tǒng)的高溫高壓反應(yīng)釜中，通過注入泵控制生氣劑A、生氣劑B和釋氣劑C注入量，考察不同濃度條件下的生氣量。

2.2.2 泡沫綜合值測定

Waring blender攪拌法：配置0.5%的發(fā)泡劑溶液200 mL，使用吳茵剪切機在三檔條件下剪切3 min后，迅速倒入1 L量筒中，觀察泡沫起泡高度Vmax及泡沫半衰期t1/2。計算泡沫綜合值 FCI=3/4×Vmax×t1/2，通過泡沫綜合值表征泡沫體系的起泡性能和穩(wěn)泡性能[10]。

泡沫掃描儀法：配置不同濃度的發(fā)泡劑溶液200 mL，使用泡沫掃描儀測定起泡高度及析夜量。

2.2.3 自生泡沫調(diào)驅(qū)體系性能評價

1)層內(nèi)生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系封堵性能評價：采用尺寸為φ3.8 cm×30 cm，滲透率為2 000×10-3μm2的巖心測定阻力系數(shù)、殘余阻力系數(shù)。

2)層內(nèi)生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系驅(qū)油性能評價：采用尺寸為φ3.8 cm×30 cm填砂模型裝置，開展不同滲透率級差的驅(qū)油效果對比實驗。實驗首先水驅(qū)至油田含水，轉(zhuǎn)注自生氣復(fù)合泡沫體系0.3 PV，再水驅(qū)至不出油，結(jié)束實驗。

3 結(jié)果與討論

3.1 層內(nèi)生氣體系配方研究

通過對層內(nèi)生氣的摩爾比、濃度以及酸濃度對生氣量影響的室內(nèi)研究，并考慮到油藏情況、現(xiàn)場的施工工藝流程、生氣速度控制及深部運移封堵等因素，確定層內(nèi)生氣體系配方：生氣劑A與生氣劑B摩爾比為1.2∶1，體系濃度2 mol/L，酸濃度為1.0%。

3.2 發(fā)泡劑體系優(yōu)選

實驗選取5種發(fā)泡劑與油田水配制濃度0.5%的溶液進行評價，結(jié)果見表1。由表1可以看出，QP-5發(fā)泡劑的泡沫體積和半衰期均優(yōu)于其他發(fā)泡劑，界面張力也比較低，因此，復(fù)配體系發(fā)泡劑選用QP-5。

表1 發(fā)泡劑泡沫性能評價

3.3 強化劑體系配方研究

3.3.1 聚合物篩選評價

用干粉聚合物P1和乳液聚合物P2分別配制不同濃度的溶液，在57 ℃、300 r/min攪拌速率下觀察溶解情況，測量黏度，結(jié)果見圖1。

圖1 P1、P2兩種類型聚合物黏度-濃度關(guān)系

實驗發(fā)現(xiàn)，干粉聚合物雖溶解慢一些，但黏度遠大于乳液聚合物，為保證效果，應(yīng)選用干粉聚合物。當干粉聚合物濃度大于3 000 mg/L，黏度迅速增大，不利于現(xiàn)場注入，因此優(yōu)選干粉聚合物濃度為3 000 mg/L。

3.3.2 交聯(lián)劑篩選

選用干粉聚合物P1配制目標液與FJL-1、FJL-2、G3、G6 4種交聯(lián)劑進行復(fù)配，考察其成膠性能。實驗配制不同聚交比的強化劑體系，將配制好的體系放置57 ℃烘箱中，參照圖版法觀察不同時間的強化劑體系的成膠情況。配制濃度及成膠性能見表2。

由表2可以看出，4種交聯(lián)劑成膠情況不同。FJL-1成膠時間為30 h，G3成膠時間5 h，F(xiàn)JL-2和G6未成膠?？紤]注入過程中成膠不宜過快，因此選用FJL-1交聯(lián)劑作為強化劑用交聯(lián)劑體系。

表2 不同交聯(lián)劑成膠情況

將試樣5(聚合物3 000 mg/L+交聯(lián)劑3 000 mg/L)繼續(xù)放置在57 ℃的恒溫箱，考察不同時刻強化劑體系穩(wěn)定性，即黏度的保持情況。實驗結(jié)果表明，強化劑體系放置30 d之后，強度依然是LM級，同時具有較好的強度，因此說明此強化劑體系具有較好的穩(wěn)定性。

可見，適宜的層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系配方為2 mol/L自生氣體系(生氣劑A、生氣劑B摩爾比1.2∶1)+1.0%釋氣劑C+0.5%起泡劑+0.3%強化劑體系(干粉聚合物P1和交聯(lián)劑FJL-1質(zhì)量比為1∶1)，層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系具有生氣時間、生氣量、生氣速率可控以及成膠時間、成膠強度可控的“雙控特點”，實現(xiàn)調(diào)+驅(qū)雙重作用。

3.4 層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系封堵性能評價

圖2為驅(qū)替實驗過程中注入壓力隨注入量(PV)關(guān)系。由圖2可以看出，層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系24 h成膠后封堵率達到97.32%，阻力系數(shù)188.5，殘余阻力系數(shù)84.2，具有很好的封堵性和耐沖刷性。

圖2 封堵性能評價壓力曲線

3.5 層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系驅(qū)油性能評價

實驗?zāi)M油藏條件，開展層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)不同滲透率驅(qū)油效果評價，評價滲透率極差對驅(qū)油性能影響。實驗采用膠結(jié)巖心，選用3種不同滲透率，設(shè)計驅(qū)替速度1.0 mL/min，開展并聯(lián)驅(qū)替實驗。錄取實驗過程中的動態(tài)參數(shù)，結(jié)果如表3和圖3。

表3 不同滲透率提高采收率情況

由圖3可以看出，高、中、低滲透率巖心注體系前水驅(qū)采出程度分別為52.33%、21.17%、0.83%，中、低滲水驅(qū)采出程度有限；注入體系后明顯改善注水剖面，擴大波及體積。高、中、低滲透率最終采收率提高幅度分別為19.59%、45.17%、57.83%。通過不同滲透率分流曲線可以看出，注入體系后，調(diào)整了不同滲透率的分流情況，啟動了中、低滲巖心的剩余油，從而大幅度提高采收率。

圖3 不同滲透率驅(qū)油及分流率曲線

3 結(jié) 論

a.針對J油田目前油田層間、層內(nèi)矛盾突出的問題，通過室內(nèi)實驗優(yōu)選出層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系配方為2 mol/L自生氣體系(生氣劑A、生氣劑B摩爾比1.2∶1)+1.0%釋氣劑C+0.5%起泡劑+0.3%強化劑體系。該體系可控制成膠時間和成膠強度，且起泡劑和穩(wěn)定劑的相互作用可以延長調(diào)驅(qū)體系的有效作用期。

b.通過實驗裝置模擬地層條件，觀察到層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系在地層條件泡沫的產(chǎn)生及運移過程，顯示出具有良好的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

c.封堵實驗表明，體系封堵率達到97.32%，能夠有效封地層。驅(qū)油實驗表明，層內(nèi)自生氣復(fù)合泡沫調(diào)驅(qū)體系能夠啟動中、低滲巖心的剩余油，從而大幅度提高采收率。