蘇毅,姜晶,李建曄,楊勁舟,李海峰,李玲玉,楊航

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津 300450;2.中海油田服務股份有限公司,天津 300450)

渤海油田經過長時間注水開發(fā),含水率高達90%以上,已進入高含水開發(fā)階段,區(qū)塊水油流度比較大,原油動用程度小[1-3]。隨著開發(fā)程度的增加,地層能量供應不足,周圍油井產液、產油下降,亟需進行控水增油措施[4-5]。弱凝膠體系具有良好的注入性以及較好的運移能力和深部調驅能力,可在油層深部形成封堵,改變注入水的水流通道[6-7]。乳化劑通過降低油水界面張力分散稠油形成水包油乳狀液,一方面通過乳化稠油降低了水油流度比,另一方面通過形成均相乳狀液提高驅替效率[8-10]。通過室內試驗提高弱凝膠強度及乳化劑降粘效果,以及交替注入的方式,改善油水流度比,緩解層內吸水矛盾,提高原油動用程度,以達到改善砂體開發(fā)效果的目的。

1 室內實驗

1.1 實驗材料與條件

調剖主劑、交聯(lián)助劑A、交聯(lián)助劑H、渤海X油田濃水(過濾處理)、蒸餾水、天平、攪拌器、Brookfield黏度計、顯微鏡、巖心驅替裝置、恒溫干燥箱、1 m模擬均質巖心。實驗溫度55 ℃。

1.2 調剖劑的溶解性評價

使用燒杯稱取200 g注入水,在400 r·min-1攪拌速度下加入調剖主劑,每隔10 min利用黏度計測試其黏度,兩次測試的黏度變化率低于5%,且溶液中無魚眼狀的膠結物存在,則視為調剖主劑完全溶解。

1.3 凝膠的成膠性能評價

使用燒杯稱取200 g注入水,在400 r·min-1攪拌速度下,依次加入一定量的調剖主劑、交聯(lián)助劑A和交聯(lián)助劑H,放置在55 ℃的恒溫條件下,每隔2 h,利用黏度計測試其黏度,觀察成膠效果。待成膠之后,在55 ℃的恒溫條件下繼續(xù)老化30 d,每隔一段時間,測試其黏度,觀察其黏度變化。

1.4 凝膠體系驅替評價

(1)取1 m的模擬均質巖心,中間設置4個測壓點,抽真空,飽和水,計算巖心孔隙體積;

(2)在55 ℃的恒溫條件下,以1 mL/min的速度向巖心內注入水,記錄入口端的壓力,并計算巖心滲透率;

(3)以1 mL/min驅替速度向巖心內注入1 PV凝膠體系溶液,記錄入口端壓力變化并進行注入性分析;

(4)關閉閥門,候凝2 d,進行后續(xù)水驅,記錄各測壓點壓力變化,計算堵后滲透率和封堵率;

(5)通過測壓點的壓力變化情況,評價其深部運移能力以及深部調驅能力。

2 實驗結果分析

2.1 凝膠體系

2.1.1 調剖主劑優(yōu)選

在55 ℃條件下,利用注入水配制質量濃度3 000 mg/L干粉調剖主劑溶液,觀察調剖主劑的溶解情況,測定調剖主劑黏度,并開展老化性能實驗,實驗結果如圖1～2。

圖1 弱凝膠體系調剖主劑溶解實驗

圖2 弱凝膠體系調剖主劑優(yōu)選

根據(jù)圖1溶解實驗結果可知,調剖主劑2、3完全溶解時間≤40 min,溶解性好,溶解過程順利,沒有魚眼,黏度較低(≤500 mPa·s)。調剖主劑3比調剖主劑2老化性能更好,老化9 d后黏度保留率高(84%),為確保注入性及穩(wěn)定性,優(yōu)選調剖主劑3為弱凝膠主劑。

2.1.2 成膠性能實驗

利用注入水,配制不同質量濃度弱凝膠體系,放置在55 ℃恒溫烘箱中觀察成膠效果,每隔2 h測試樣品黏度,弱凝膠體系成膠實驗結果如圖3所示。弱凝膠體系老化性能評價實驗結果如圖4所示。

圖3 弱凝膠體系成膠曲線

圖4 弱凝膠體系老化曲線

通過實驗發(fā)現(xiàn),0.35%調剖主劑3+0.5%交聯(lián)助劑A+0.15%交聯(lián)助劑H配方初凝時間8 h,成膠黏度4 028 mPa·s,成膠強度C-D,根據(jù)工藝需求,確定0.35%調剖主劑3+0.5%交聯(lián)助劑A+0.15%交聯(lián)助劑H為弱凝膠調驅主體配方。

2.1.3 注入性實驗

在55 ℃的條件下采用注入水測試單管膠結巖心滲透率,隨后注入1 PV凝膠體系,測試壓力變化,考察凝膠體系的注入性能。表1實驗結果顯示,弱凝膠體系阻力系數(shù)較低,滿足現(xiàn)場施工要求。

表1 弱凝膠體系注入性實驗結果

2.1.4 封堵性實驗

55 ℃條件下采用注入水測試填砂巖心滲透率,隨后注入1 PV弱凝膠體系(0.35%調剖主劑+0.5%交聯(lián)助劑A+0.15%交聯(lián)助劑H),關閉閥門,候凝2 d,進行后續(xù)水驅,測試各測壓點壓力變化。從封堵率和殘余阻力系數(shù)來看(表2和圖5),弱凝膠體系(0.35%調剖主劑+0.5%交聯(lián)助劑A+0.15%交聯(lián)助劑H)巖心封堵率均大于85%,水驅累計6 PV后,殘余阻力系數(shù)均大于9,滲透率保留率大于50%,表明弱凝膠體系具有良好的封堵性能、耐沖刷性能,從測壓點5壓力可知,該體系具有深部運移性能。

表2 弱凝膠體系封堵性能

圖5 弱凝膠體系注入曲線

2.2 乳化劑驅油體系

乳化劑驅油體系通過降低油水界面張力分散稠油形成水包油乳狀液(圖6),一方面通過乳化稠油降低了水油流度比,另一方面通過形成均相乳狀液提高驅替效率。實驗根據(jù)乳化劑降黏性能以及乳狀液穩(wěn)定性優(yōu)選乳化劑使用質量濃度。

圖6 乳化劑乳化原油形成乳狀液

使用注入水配制70 mL不同質量濃度的乳化劑溶液,與30 mL原油均在56 ℃條件下放置1 h后混合,攪拌2 min(攪拌槳轉速250 r/min),測試乳狀液的黏度。

表3～4結果顯示:

表3 不同質量濃度乳化劑降粘效果

表4 不同乳化劑質量濃度下油水界面張力

(1)在乳化劑種類一定條件下,隨質量濃度增加,乳狀液黏度下降,與初始原油黏度相比下降顯著,當乳化劑質量濃度達到3 500 mg/L時降黏效果達到最優(yōu)極限,計算降粘率大于99%。

(2)與1#乳化劑體系相比,2#乳化劑體系的配制乳狀液黏度值更低,乳化降粘效果更好。

(3)在相同質量濃度條件下,與1#乳化劑體系相比,2#乳化劑體系與原油間界面張力較低,更有利于乳化及提高波及區(qū)驅油效率。

3 結論

(1)通過溶解實驗及成膠性能實驗,根據(jù)現(xiàn)場要求,選擇0.35%調剖主劑3+0.5%交聯(lián)助劑A+0.15%交聯(lián)助劑H為弱凝膠調驅主體配方;

(2)通過注入性試驗以及封堵實驗可知,弱凝膠體系阻力系數(shù)較低,凝膠體系具有良好的封堵性能、耐沖刷性能及深部運移性能;

(3)當乳化劑質量濃度達到3 500 mg/L時降黏效果達到最優(yōu)極限,2#乳化劑體系的黏度更低,與原油間界面張力較低。