巨厚塊狀稠油油藏高溫調(diào)剖技術(shù)研究與應(yīng)用

張 思

(中國石油遼河油田公司特種油開發(fā)公司,遼寧盤錦 124010)

巨厚塊狀稠油油藏高溫調(diào)剖技術(shù)研究與應(yīng)用

張 思

(中國石油遼河油田公司特種油開發(fā)公司,遼寧盤錦 124010)

厚塊狀稠油油藏往往在開發(fā)過程中油層動用程度嚴(yán)重不均，汽竄現(xiàn)象突出，開發(fā)效果差，為此，結(jié)合遼河油田巨厚塊狀稠油油藏特點，開展了高溫調(diào)剖技術(shù)研究，確定了調(diào)剖劑配方。礦場試驗表明，研制的高溫調(diào)剖劑能夠封堵高滲油層，同時注入驅(qū)油助排劑對低滲油層進(jìn)行驅(qū)油助排，達(dá)到了改善吸汽剖面、提高油層縱向動用程度、改善蒸汽吞吐效果的目的。

遼河油田；巨厚油層；稠油油藏；高溫調(diào)剖劑

1 區(qū)塊概況

巖性以砂礫巖為主、儲層厚度大、埋藏深(1 500 m以上)的稠油油藏被稱為巨厚塊狀稠油油藏。以遼河巨厚塊狀稠油油藏區(qū)塊為試驗區(qū)塊，區(qū)塊存在汽竄井次逐年增加、汽竄程度越來越高的問題。目前，汽竄已經(jīng)嚴(yán)重影響到了區(qū)塊的正常生產(chǎn)，不僅對采油井有影響，對注汽井也存在很大傷害。注汽井蒸汽竄入周圍采油井，導(dǎo)致部分蒸汽沿汽竄通道損失，蒸汽熱利用率降低，油井吞吐效果低于預(yù)期，油井液量和含水升高，產(chǎn)油降低，甚至為零，打亂了油井的生產(chǎn)平衡。2014年該區(qū)塊注汽汽竄47井次，被竄達(dá)83井次，造成注入蒸汽浪費及產(chǎn)量損失越來越大。因此，需要開展高溫調(diào)剖技術(shù)研究，以實現(xiàn)改善吸汽剖面、提高油層縱向動用程度、改善蒸汽吞吐效果的目的[1]。

2 高溫調(diào)剖機(jī)理及調(diào)剖劑材料確定

2.1 高溫調(diào)剖機(jī)理

復(fù)合段塞高溫調(diào)剖劑主段塞由耐溫的強(qiáng)凝膠堵劑和耐高溫封口劑組成，強(qiáng)凝膠堵劑能夠進(jìn)入地層深部，封堵高滲透層或大孔道；耐高溫封口劑主要用于近井地帶封堵以提高調(diào)剖劑的耐溫及耐沖刷性能，從而達(dá)到迫使注入蒸汽轉(zhuǎn)向進(jìn)入低滲油層、提高蒸汽波及體積、提高蒸汽吞吐效果的目的。在注汽前注入高溫驅(qū)油助排劑，可起到降黏、助排的作用，更好地動用低滲油層[2]。

2.2 高溫調(diào)剖劑配方篩選

稠油熱采區(qū)塊油井注蒸汽時，近井油層溫度在300 ℃以上，因此對封堵劑的耐溫性能和穩(wěn)定性能具有較高要求；同時為了防止油層不被永久性封堵，又要求堵劑具有暫堵或堵后具有一定的滲透性。目前油田現(xiàn)場采用的高溫調(diào)剖劑有無機(jī)鹽類、聚合物類、泡沫類、樹脂類等，考慮到油井高溫調(diào)剖的目的是封堵高滲油層、動用低滲油層、實現(xiàn)高低滲透層分注合采，以及高溫調(diào)剖劑的強(qiáng)度、成本、耐溫等指標(biāo)，最終決定采取由聚合物樹脂凝膠+無機(jī)封口組成的復(fù)合段塞高溫調(diào)剖劑[3]。主段塞配方采取不同濃度的高分子聚合物-酚醛樹脂交聯(lián)，并加入橡膠粉、樹皮粉等來提高堵劑強(qiáng)度和耐溫性能，無機(jī)封口劑采取水玻璃-氯化鈣雙液法或水玻璃單液法封堵劑，保證封口強(qiáng)度高、有效期長，提高措施的成功率[2-8]。

3 調(diào)剖封堵體系的性能評價

3.1 強(qiáng)凝膠堵劑室內(nèi)實驗評價

在相同實驗條件下，分別改變部分水解聚丙烯酰胺、甲醛和酚的濃度，觀察堵劑的成膠時間，并用落球法對膠體強(qiáng)度做了簡單的對比測試，結(jié)果見表1、表2、表3[8]。

表1 水解聚丙烯酰胺濃度對性能的影響

表2 甲醛濃度對性能的影響

表3 混酚濃度對性能的影響

為降低堵劑成本，用混酚代替純酚進(jìn)行了一系列室內(nèi)實驗，實驗結(jié)果表明，在相同的濃度下，混合酚能夠達(dá)到和純酚相同的效果。

對實驗結(jié)果分析得知，隨著部分水解聚丙烯酰胺、甲醛和混酚濃度的增加，堵劑的成膠時間縮短、強(qiáng)度增大，但混酚濃度的增加比水解聚丙烯酰胺和甲醛的濃度增加對凝膠強(qiáng)度、成膠時間的影響要小一些?？紤]到凝膠強(qiáng)度、堵劑的地面黏度、堵劑成本等因素，將水解聚丙烯酰胺的使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)計為0.8%～1.2%，甲醛的使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)計為1.5%～2.0%，混酚的使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)計為0.4%～0.6%。在滿足強(qiáng)度要求的前提下，改變部分水解聚丙烯酰胺、甲醛和混酚的濃度，可以對堵劑的成膠時間進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。

3.1.2 pH值對堵劑成膠時間的影響

在相同的實驗條件下，改變堵劑的pH值，觀察成膠時間的變化(表4)。實驗結(jié)果顯示，隨著pH值的升高，成膠時間延長，當(dāng)pH值達(dá)到8以上時，堵劑很難成膠[4-6]。因此，在現(xiàn)場施工時，可以根據(jù)現(xiàn)場需要，利用調(diào)整pH值的方法來改變堵劑的成膠時間。

表4 pH值對堵劑成膠時間的影響

3.1.3 溫度對凝膠體的影響

將成膠后的堵劑裝入廣口瓶中密封，在60 ℃條件下放置90 d，然后裝入烘箱中，分別在高于220 ℃的不同溫度下條件放置7 d，觀察膠體的變化情況(表5)。在220 ℃條件下凝膠無水珠析出，并且球落在膠體上部，說明堵劑沒有破膠，高于220 ℃后，膠體均有不同程度量的水珠出現(xiàn)，而且球落的部位也不相同，膠體遭到了不同程度的破壞，說明強(qiáng)凝膠調(diào)剖劑隨著溫度的升高開始降解，當(dāng)?shù)竭_(dá)280 ℃時降解量可達(dá)75%以上。

簡單來說，以往日本的創(chuàng)新政策主要聚焦于促進(jìn)產(chǎn)學(xué)官合作下的研究開發(fā)活動，但近年來的政策正在逐漸由技術(shù)合作向促進(jìn)開創(chuàng)新業(yè)態(tài)方向發(fā)展。在以往的線性創(chuàng)新活動模式的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、產(chǎn)品開發(fā)、量產(chǎn)化過程中，大學(xué)和國立研究機(jī)構(gòu)承擔(dān)技術(shù)研究，應(yīng)用研究由大學(xué)和大企業(yè)共同進(jìn)行，然后由企業(yè)進(jìn)行商品化。但是近年來，政府正在通過政策調(diào)整促進(jìn)這種線性模式發(fā)生變化，主要的做法是先選擇適當(dāng)?shù)念I(lǐng)域，然后將企業(yè)間、企業(yè)與用戶間的合作加入到創(chuàng)新活動中。

表5 強(qiáng)凝膠調(diào)剖耐溫實驗

3.2 驅(qū)油助排劑優(yōu)選

為進(jìn)一步改善調(diào)剖后蒸汽吞吐效果，在注完調(diào)剖劑后，注入高溫驅(qū)油助排劑，利用其高效洗油、降黏能力，提高低滲油層動用程度[3-7]。

驅(qū)油助排劑的篩選條件：①較好的耐高溫性能；②較高的表面活性及潤濕反轉(zhuǎn)能力；③與集輸系統(tǒng)使用的破乳劑配伍性好；④用量少、便宜、易配制。

考慮到地層中的黏土顆粒通常帶負(fù)電，采用包含直鏈烷基、支鏈烷基、烷基苯基的陰離子-非離子表面活性劑與一般表面活性劑復(fù)配而成，該驅(qū)油助排劑穩(wěn)定性高，相溶性好。

(1)防乳破乳性能。將稠油與不同濃度的驅(qū)油助排劑混合，放入高壓釜中，恒溫24 h后觀察乳化情況，結(jié)果見表6。實驗結(jié)果表明，加入驅(qū)油助排劑后可防止油水乳化，并對已形成的乳狀液有破乳作用，防乳破乳效果明顯。

表6 驅(qū)油助排劑的防乳破乳性能

(2)降黏性能。將不同濃度的藥劑與同體積原油均勻混合后，在地層溫度(60 ℃)條件下測量黏度變化，結(jié)果見表7。實驗表明該藥劑有很好的降黏作用[4-8]。

表7 降黏實驗結(jié)果

3.3 固相顆粒粒徑的確定

決定顆粒大小的主要因素為地層孔喉大小，根據(jù)孔喉比對地層滲透率的影響公式，得出孔喉半徑。

式中：K——滲透率，10-3μm2；Rpt——孔喉比(5～10)；rt——孔喉半徑，μm；φ——孔隙度，%；τ——孔隙迂回度，%。

區(qū)塊平均滲透率為1138×10-3μm2，平均孔隙度23%，可計算出不同孔喉比時的孔喉半徑及對應(yīng)的固相顆粒粒徑：固相顆粒粒徑在50～100目。由于計算時孔、滲參數(shù)采用的是平均值，此結(jié)果適合于區(qū)塊大部分區(qū)域，見表8。

表8 不同孔喉比下的顆粒大小

4 現(xiàn)場應(yīng)用

2014年，高溫調(diào)剖技術(shù)在試驗區(qū)塊現(xiàn)場實施了4井次。截至到2014年12月30日，4口井累計增液2 249.2 t，增油855.5 t，單井平均增油213.9 t。目前正在生產(chǎn)的3口井每天仍有7 t的增油量，措施增產(chǎn)效果相對較好，注汽壓力都高于上輪，說明高滲層得到了封堵，注入蒸汽進(jìn)入低滲油層，導(dǎo)致注汽壓力升高。

某措施井于1989年4月投產(chǎn)，吞吐5輪次，累積注汽量1.6234×104t，累積產(chǎn)油量1.7619×104t，累積產(chǎn)水量0.367×104t，采出程度約57%，剩余油飽和度約為25.8%，采出程度相對較高?？紤]到該井完井方式為礫石充填，確定了采取聚合物凝膠段塞+高溫封口+高溫發(fā)泡助排劑相結(jié)合的施工方案。實施高溫調(diào)剖后，已生產(chǎn)了106天，累產(chǎn)油是上輪次的2.7倍，累產(chǎn)液是上輪次的4倍。初期注汽壓力比上輪次高了6 MPa，后期注汽壓力比上輪次高了3.6 MPa，調(diào)剖效果比較成功，高溫調(diào)剖劑有效封堵了高滲油層，迫使注入蒸汽轉(zhuǎn)向進(jìn)入低滲油層，有效開發(fā)了低滲油層，使油井產(chǎn)量得到較大提升。

5 結(jié)論

(1)強(qiáng)凝膠堵劑與無機(jī)高溫封口劑的有效結(jié)合，提高了調(diào)剖劑的耐溫、耐沖刷性能，同時也降低了措施成本。

(2)固相顆粒的加入，不僅可以提高調(diào)剖劑的耐溫性能及強(qiáng)度，而且停留在孔道中的固相顆粒在以后的生產(chǎn)及吞吐中仍可起到持續(xù)封堵作用，并具有疊加效應(yīng)。

(3)高溫調(diào)剖技術(shù)與高效驅(qū)油助排技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)了高滲透油層封堵、低滲透油層驅(qū)油的目的，能更好地動用低滲透油層，提高蒸汽吞吐效果。

(4)高溫調(diào)剖后的注汽作業(yè)中，在排量不高于上輪的情況下，注汽壓力增加幅度不超過上輪次平均注汽壓力的30%，低滲油層得到較好開發(fā)。

[1] 潘赳奔.稠油注汽井用高溫調(diào)剖封竄劑的研制與應(yīng)用[J].特種油氣藏，2003,(4)：15-17.

[2] 晏淑鳳.厚層狀油藏組合式開發(fā)的研究及應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，(3):78-80.

[3] 王正東.超稠油油藏深部封竄調(diào)剖技術(shù)研究[J].特種油氣藏.2006,(4):85-88.

[4] 檀德庫.化學(xué)調(diào)剖技術(shù)在稠油開采中的研制與應(yīng)用[J].數(shù)字石油和化工，2008，(8):19-21.

[5] 張占林.高溫調(diào)剖技術(shù)在歡17興的應(yīng)用[J].工業(yè)技術(shù)，2013,13(下):150-152.

[6] 高紅巖.錦州油田稠油堵水新技術(shù)應(yīng)用效果分析[J].內(nèi)蒙古石油化工,2009,22(6):139-144.

[7] 劉蘭香.蒸汽吞吐井調(diào)剖助排技術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工,2009,22(2):113-114.

[8] 張紅霞.遼河油田蒸汽驅(qū)配套技術(shù)及下步攻關(guān)方向[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012,25(1):98-100.

編輯：李金華

1673-8217(2015)04-0105-03

2015-03-20

張思，1988年生，2010年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事特種油開發(fā)研究工作。

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