朱立國，陳維余，孟科全，張艷輝，魏子揚(yáng)，劉鳳霞，吳婧

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

隨著海上油田的不斷開發(fā)，注水已經(jīng)成為保持地層能量、提高油田開發(fā)效果的重要手段，但由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重、油水黏度比大等原因，導(dǎo)致注入水突進(jìn)現(xiàn)象嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致油井高含水[1-3]。目前，海上在開發(fā)油井平均綜合含水89.5%，其中含水超過90%的油井占總井?dāng)?shù)的42.5%。調(diào)驅(qū)作為穩(wěn)油控水重要手段，已在海上綏中36-1油田、秦皇島32-6油田進(jìn)行了應(yīng)用，并取得了一定效果[4-6]。但針對蓬萊19-3等高注水壓力油田，由于注入壓力已接近平臺(tái)限壓[7]，且注入水礦化度高，與凍膠、油分散型顆粒等常規(guī)調(diào)驅(qū)藥劑配伍性差，導(dǎo)致常規(guī)調(diào)驅(qū)體系無法正常注入。水分散型低阻微凝膠是將本體凍膠體系在地面成膠后，通過機(jī)械剪切研磨裝置，形成納微米級別的微凝膠[8]。與常規(guī)油分散型的調(diào)驅(qū)顆粒相比[9-10]，微凝膠直接在水中分散，不含有白油、乳化劑等化學(xué)物質(zhì)，與油田水配伍性好[11-12]，注入壓力低，尤其適合高注水壓力油藏的調(diào)驅(qū)作業(yè)。

筆者針對蓬萊19-3油田，以AMPS耐溫耐鹽聚合物和復(fù)合交聯(lián)劑為原料，制備了耐溫耐鹽本體凍膠體系，并研磨成水分散型低阻微凝膠。該體系與油田注入水配伍性好，注入壓力低，解決了常規(guī)藥劑注入壓力上升過快的問題。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要材料與儀器

AMPS耐溫耐鹽聚合物(Mr=(1 800～2 000)×104)、復(fù)合交聯(lián)劑(固含量25%～28%)，中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司；實(shí)驗(yàn)用原油(地下黏度20.5 mPa·s)、現(xiàn)場注入水(水質(zhì)見表1)，蓬萊19-3油田。

表1 現(xiàn)場注入水分析結(jié)果

JMF-50型號膠體磨，上海愛思杰制泵有限公司；封堵試驗(yàn)儀，海安石油儀器廠；UFE500恒溫烘箱，德國MEMMERT；RS6000流變儀，HAAKE公司；Mastersizer3000激光粒度儀，英國馬爾文儀器有限公司；巖心夾持器(φ38 mm×100 mm)，海安石油儀器廠；人工巖心(φ38 mm×100 mm)，中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 本體凍膠的配制

采用現(xiàn)場注入水，按照0.5%AMPS耐溫耐鹽聚合物、1.2%復(fù)合交聯(lián)劑，配制耐溫耐鹽本體凍膠體系，置于60 ℃恒溫烘箱中,備用。

1.2.2 水分散型低阻微凝膠的制備

采用膠體磨將本體凍膠進(jìn)行剪切研磨，得到水分散型低阻微凝膠。

1.3 注入性能評價(jià)

按照常規(guī)單巖心物模試驗(yàn)方法，選擇3根蓬萊19-3油田模擬巖心，進(jìn)行飽和水、飽和油，然后水驅(qū)至98%，然后分別注入模擬水、1%水分散型低阻微凝膠、1%常規(guī)油分散型顆粒調(diào)驅(qū)體系，記錄不同藥劑的注入壓力變化情況，通過對比，評價(jià)水分散型低阻微凝膠的注入性能。

1.4 選擇性封堵評價(jià)試驗(yàn)

1)按圖1，連接雙管并聯(lián)物模試驗(yàn)裝置；

圖1 雙管并聯(lián)物模試驗(yàn)流程示意

2)依次單獨(dú)對高滲巖心、低滲巖心進(jìn)行飽和水、飽和油；

3)對雙管模型進(jìn)行同時(shí)水驅(qū)至98%，分別記錄高滲巖心、低滲巖心的出液量，計(jì)算分流量；

4)采用地層水配制1%水分散型低阻微凝膠，通過物模驅(qū)替泵，向雙管模型中中注入將一定體積的水分散型低阻微凝膠工作液；

5)置于烘箱中，在60 ℃老化反應(yīng)72 h；

6)再次對雙管模型進(jìn)行水驅(qū)至98%，分別記錄高滲巖心、低滲巖心的出液量，計(jì)算分流量。

2 結(jié)果與討論

2.1 本體凍膠不同時(shí)間下的成膠強(qiáng)度

圖2是本體凍膠黏度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。

圖2 本體凍膠黏度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系(剪切速率為7.34-1)

由圖2可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，凍膠黏度也在增加，但在4 h后，黏度基本保持不變。由此可知，本體凍膠成膠時(shí)間4 h，成膠強(qiáng)度大于5×104mPa·s。

2.2 水分散型低阻微凝膠制備影響因素

基本制備條件為：本體凍膠反應(yīng)4 h，剪切間距60 μm，膠體磨頻率40 Hz，剪切時(shí)間6 min，膠水比3∶2。

2.2.1 剪切間距

膠體磨定子和轉(zhuǎn)子間的間距是決定微凝膠粒徑的關(guān)鍵因素，在固定其他條件的情況下，分別設(shè)置不同剪切間距，依次進(jìn)行研磨，并用激光粒度儀測定粒徑，結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，隨著剪切間距的增加，微凝膠粒徑也隨之增加，兩者呈明顯的正相關(guān)線性關(guān)系。在實(shí)際研磨過程中，需要根據(jù)微凝膠粒徑需求，選擇對應(yīng)的剪切間距。

圖3 剪切間距與微凝膠粒徑的關(guān)系

2.2.2 剪切頻率

剪切頻率決定著剪切速率，剪切頻率越高，剪切速率越快。圖4是剪切頻率與為微凝膠粒徑的關(guān)系。

圖4 剪切頻率與為微凝膠粒徑的關(guān)系

由圖4可以看出，隨著剪切頻率的增加，微凝膠粒徑隨之減小，兩者近似于冪指數(shù)相關(guān)性，當(dāng)達(dá)到40 Hz以后，變化幅度開始變小。結(jié)合膠體磨本身工作參數(shù)，在微凝膠制備過程中，確定剪切頻率為40 Hz。

2.2.3 剪切時(shí)間

圖5是剪切時(shí)間與為微凝膠粒徑的關(guān)系。由圖5可以看出，隨著剪切時(shí)間的增加，微凝膠粒徑前期大幅下降，后期再繼續(xù)剪切，粒徑基本不變。在微凝膠制備過程中，綜合考慮各工況參數(shù)，確定剪切時(shí)間為6～8 min。

圖5 剪切時(shí)間與為微凝膠粒徑的關(guān)系

2.2.4 本體凍膠反應(yīng)程度

圖6是反應(yīng)時(shí)間與為微凝膠粒徑的關(guān)系。由圖6可以看出，隨著本體凍膠反應(yīng)時(shí)間的延長，微凝膠粒徑也隨之增加，即：成膠反應(yīng)時(shí)間越長，研磨后微凝膠粒徑也越大，兩者呈指數(shù)相關(guān)性，但當(dāng)完全反應(yīng)后，即使再延長反應(yīng)時(shí)間，微凝膠粒徑也不會(huì)有明顯增大。針對實(shí)驗(yàn)用本體凍膠，適宜的反應(yīng)時(shí)間為4 h。

圖6 反應(yīng)時(shí)間與為微凝膠粒徑的關(guān)系

2.2.5 膠水比

分別按照不同膠水比，將本體凍膠和水進(jìn)行混合，并進(jìn)行研磨，采用激光粒度儀測定粒徑，結(jié)果見表2。由表2可以看出，不同膠水比條件下，微凝膠粒徑變化不明顯。

表2 膠水比與微凝膠粒徑的關(guān)系

2.3 水分散型低阻微凝膠性能評價(jià)

根據(jù)蓬萊19-3油田儲(chǔ)層特點(diǎn)，選擇粒徑中值為5 μm的水分散型低阻微凝膠體系進(jìn)行性能評價(jià)。

2.3.1 注入性能

不同注入介質(zhì)下的注入壓力變化情況見圖7。由圖7可以看出，與注水相比，隨著注入PV(巖心的孔隙體積)數(shù)的增加，調(diào)驅(qū)藥劑均會(huì)使注入壓力提高，但與常用的油分散型顆粒調(diào)驅(qū)體系不同，水分散型低阻微凝膠注入壓力較低，僅為油分散型顆粒調(diào)驅(qū)體系注入壓力的50%，具有較好的注入性能。

圖7 不同注入體系的注入量與注入壓力的關(guān)系

2.3.2 選擇性封堵性能

按照選擇性封堵性能評價(jià)方法，采用現(xiàn)場注入水配制1%水分散型低阻微凝膠，注入并聯(lián)的高低滲透巖心管中，評價(jià)微凝膠對地層的選擇性封堵性能，結(jié)果見表3。

表3 水分散型低阻微凝膠選擇性封堵性能

由表3可以看出，微凝膠對高滲透巖心的封堵率為96.0%，對低滲透管的封堵率為18.6%，具有明顯的選擇性封堵效果。同時(shí)，高滲巖心分流量由封堵前的92.7%下降至封堵后的38.8%，低滲巖心分流量由措施前的7.3%上升至封堵后的61.2%，說明經(jīng)過微凝膠封堵后，高、低滲巖心分流量出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，剖面得到有效改善。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 井組概況

E井組位于蓬萊19-3油田，儲(chǔ)層溫度60 ℃，現(xiàn)場水礦化度25 270.6 mg/L，生產(chǎn)層位L50-L80，斜厚101.6 m，垂厚68.6 m,滲透率分布(63～2 787)×10-3μm2，滲透率極差44.2，突進(jìn)系數(shù)2.4，變異系數(shù)0.71，非均質(zhì)性嚴(yán)重。目前1注6采，注水壓力7 MPa，接近平臺(tái)限制壓力8.28 MPa，對應(yīng)油井含水67.39%～98.34%，井組綜合含水91.37%，注水突進(jìn)現(xiàn)象明顯。

3.2 現(xiàn)場實(shí)施情況及措施效果

E井組累計(jì)注入水分散型低阻微凝膠工作液23 900 m3，爬坡壓力1.1 MPa，現(xiàn)場注入順利，視吸水指數(shù)由措施前的128.2 m3/(d·MPa)下降至48.45 m3/(d·MPa)，注水井水流優(yōu)勢通道得到了較好封堵，受益油井日增油60.65 m3/d，平均含水最高下降5.2%，累計(jì)增油13 786 m3，措施有效期超過220 d。

4 結(jié) 論

通過研磨耐溫耐鹽本體凍膠，制備了粒徑可控的水分散型低阻微凝膠調(diào)驅(qū)體系。與其他常規(guī)油分散型顆粒調(diào)驅(qū)劑相比，該體系注入壓力低、調(diào)驅(qū)后，高、低滲透管吸水剖面出現(xiàn)“反轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，調(diào)驅(qū)性能優(yōu)越，蓬萊19-3油田E井組現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)一步表明：水分散型低阻微凝膠注入性好，適合大劑量深部調(diào)驅(qū)，增油降水效果明顯。