低滲透油藏聚合物微球驅(qū)適應(yīng)性分析及油藏篩選

賈玉琴， 楊海恩， 張 濤， 李俊峰， 劉 召

(1.中國石油長慶油田分公司 油氣工藝研究院，陜西 西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710021； 3.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065)

低滲透油藏聚合物微球驅(qū)適應(yīng)性分析及油藏篩選

賈玉琴1,2， 楊海恩1,2， 張 濤1,2， 李俊峰3， 劉 召3

(1.中國石油長慶油田分公司 油氣工藝研究院，陜西 西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710021； 3.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065)

聚合物微球是油田廣泛應(yīng)用的一種能夠提高水驅(qū)采收率的深部調(diào)剖劑，為了更好地進(jìn)行效果分析和調(diào)整，針對A油田區(qū)塊油藏地質(zhì)與開發(fā)特征以及聚合物微球驅(qū)后生產(chǎn)動態(tài)表現(xiàn)進(jìn)行了歸類分析,考察其油藏適應(yīng)性及見效特征。主要從地質(zhì)因素、微球匹配因素、工程因素3個方面對聚合物微球驅(qū)適應(yīng)性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明含水率為30%～50%的孔隙裂縫型井組是主要挖潛對象，進(jìn)行措施方案設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮微球與油藏孔隙吼道半徑和地層水礦化度的匹配關(guān)系，段塞用劑的質(zhì)量濃度和體積需要實(shí)驗(yàn)室專門評價。基于低滲透油藏聚合物微球適應(yīng)性分析建立了油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)，地層水礦化度、油藏滲透率、油層厚度等主要地質(zhì)開發(fā)指標(biāo)給出了具體的篩選指標(biāo)界限，為待選區(qū)塊發(fā)揮聚合物微球驅(qū)最大效果提供了保證。

聚合物微球； 低滲透； 適應(yīng)性； 篩選標(biāo)準(zhǔn)

近年來，聚合物微球作為一種深部調(diào)剖劑在油田開發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用，大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，聚合物微球具有良好的深部調(diào)剖特性[1]，主要是由于聚合物微球具有可膨脹、可物理吸附交聯(lián)和抗鹽抗剪切的作用[2-3]，作為調(diào)剖堵水材料，其性能可以概括為：注得進(jìn)、堵得住、能移動[4]。在華北[5]、長慶[6]、文中[7]等油田應(yīng)用過程中取得了較好的效果。

長慶油田具有非均質(zhì)性強(qiáng)、微裂縫發(fā)育、水驅(qū)效率低的特點(diǎn)。大面積開發(fā)的三疊系油藏滲透率低、地層水礦化度高，這一特征對普通調(diào)剖劑注入的工程條件和調(diào)剖劑性能提出了更高的要求[6]。而聚合物微球的初始粒徑具有緩慢膨脹、耐鹽的特性，在很大程度上解決了以上問題。鑒于聚合物微球在地層內(nèi)可移動的性能，其粒徑與地層孔隙、微裂縫等地質(zhì)條件的匹配關(guān)系是關(guān)系到微球是否能夠移動、移動距離的主要因素。有學(xué)者利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行了討論[8-12]，需要指出的是，礦場試驗(yàn)更能體現(xiàn)出微球驅(qū)的效果，檢驗(yàn)出微球驅(qū)的油藏適應(yīng)性[4,6,13-15]，本研究著眼于聚合物微球驅(qū)在長慶油田某區(qū)的試驗(yàn)效果研究其礦場適應(yīng)性。

1 聚合物微球驅(qū)適應(yīng)性分析

長慶油田A區(qū)是靖安油田開發(fā)最早、產(chǎn)量規(guī)模最大的區(qū)塊，主要含油層系為三疊系長6。目前綜合含水率38.6%，開發(fā)過程中逐步顯現(xiàn)出微裂縫過早水竄、注水井吸水不均等開發(fā)矛盾。從2010年7月開始，先后開展了9個井組的WQ-1型聚合物微球驅(qū)油試驗(yàn)，取得了一定的增油降水效果，也在多方面暴露出微球驅(qū)油藏適應(yīng)性問題。

1.1 地質(zhì)適應(yīng)性分析

根據(jù)含水率和含水上升率的差異，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)大致有3類典型井：①孔隙滲透型，處于低含水率期，含水率小于20%；②孔隙裂縫型，含水率上升較晚，上升速度較慢，含水率30%～50%；③裂縫型，含水率上升較早，上升速度快，含水率大于60%。不同類型井組內(nèi)聚合物微球見效特征結(jié)果見表1。

表1 不同類型井組內(nèi)聚合物微球見效特征

由表1可知，通過對3種類型油井特征及見效特征分析，基本體現(xiàn)了地質(zhì)特征和采出程度對措施有效性的影響。在孔隙裂縫型井區(qū)內(nèi)，裂縫竄流不占優(yōu)勢，但是會導(dǎo)致大量剩余油未被波及，滲流過程中沒有形成較大壓力梯度的滲流通道，微球在膨脹后可以發(fā)揮出堵得住、能移動的材料特性。

圖 1、2分別為各井組增油質(zhì)量與油層厚度、滲透率變異系數(shù)關(guān)系。對9個井組現(xiàn)場試驗(yàn)效果進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)，油層滲透率越高驅(qū)油效果越好，這一現(xiàn)象可以從兩方面理解：一是膨脹后的聚合物微球更容易移動到油層深部，發(fā)揮封堵作用；二是滲透率高儲層的比表面積相對較小，孔隙壁面對表面活性劑吸附小，能更大程度地發(fā)揮驅(qū)油作用。油層厚度和油層滲透率變異系數(shù)與措施效果的相關(guān)性較大，可見聚合物微球還可以調(diào)節(jié)地層垂向上的波及，而油層的非均質(zhì)性越強(qiáng)其效果越好。

圖1 各井組增油質(zhì)量與油層厚度關(guān)系

圖2 各井組增油質(zhì)量與滲透率變異系數(shù)關(guān)系

1.2 微球與孔隙適應(yīng)性

微球的封堵作用來自于微球的橋接現(xiàn)象，通常選用的評價方法參考文獻(xiàn)[5]。文獻(xiàn)[8]對這一問題也進(jìn)行了深入討論。本試驗(yàn)區(qū)根據(jù)試驗(yàn)區(qū)孔隙裂縫參數(shù)以及選用微球的膨脹性能對微球原液進(jìn)行了優(yōu)選。微球粒徑與儲層孔喉半徑匹配關(guān)系見表2。

表2 微球粒徑與儲層孔喉半徑匹配關(guān)系

由表2可知，孔喉半徑變化范圍較大，選用一種微球原液不容易達(dá)到滿意效果，因此選擇粒徑分別為300 nm和5 μm兩種微球(膨脹倍數(shù)10～30倍)，其中5 μm能夠膠聯(lián)。

1.3 微球與地層水適應(yīng)性

聚合物微球在地下油水環(huán)境下發(fā)揮作用，其膨脹性能受到地層水礦化度的影響，為了檢驗(yàn)微球與地層水適應(yīng)性，現(xiàn)場實(shí)施前對其進(jìn)行專項(xiàng)評價，結(jié)果見表3。由表3可知，聚合物微球膨脹到指定倍數(shù)時所耗費(fèi)時間隨礦化度增大而增長，如果想迅速達(dá)到調(diào)堵效果，需要考慮選擇油藏的地層水呈現(xiàn)低礦化度。

表3 膨脹性能受礦化度的影響評價(55 ℃)

1.4 工程適應(yīng)性分析

聚合物微球的注入量與注入質(zhì)量濃度因素對其驅(qū)油效果的影響也較大，具體表現(xiàn)為：①表面活性劑注入質(zhì)量濃度越高增油質(zhì)量越大(如圖3所示)；②聚合物微球累計(jì)注入體積越大，增油效果越明顯(如圖4所示)。

圖3 各井組增油質(zhì)量與注入質(zhì)量濃度關(guān)系

圖4 各井組增油質(zhì)量與注入體積關(guān)系

試驗(yàn)區(qū)表面活性劑注入質(zhì)量濃度為5 000 mg/L，參考實(shí)驗(yàn)室結(jié)論并從調(diào)剖成本考慮，注入質(zhì)量濃度應(yīng)大于3 500 mg/L，單井注入體積3 000 m3以上。

為了實(shí)現(xiàn)最佳效果，目前聚合物微球改善水驅(qū)現(xiàn)場試驗(yàn)過程中設(shè)計(jì)為段塞式注入，第一段塞注入聚合物微球，擴(kuò)大注入水的波及體積，改善地層非均質(zhì)性；第二段塞注入表面活性劑，驅(qū)替孔隙中的殘余油，提高洗油效率。

2 聚合物微球驅(qū)對油藏篩選的要求

結(jié)合已有實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)區(qū)的效果分析可見，對于實(shí)施聚合物微球驅(qū)需要在以下幾方面進(jìn)行嚴(yán)格篩選：①聚合物微球的粒徑和油藏孔隙裂縫孔喉的匹配；②試驗(yàn)井組的見水類型最好為孔隙裂縫型，不選持續(xù)高含水油井；③滲透率高、厚度大、滲透率變異系數(shù)大的目標(biāo)油層優(yōu)先；⑤注入質(zhì)量濃度和注入體積需要實(shí)驗(yàn)室評價；⑥油藏溫度、地層水礦化度對聚合物微球性能的影響需要實(shí)驗(yàn)評價。根據(jù)以上分析，結(jié)合試驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)，總結(jié)聚合物微球驅(qū)油藏篩選指標(biāo)如表4，選擇滿足表4所列指標(biāo)的低滲透油藏在聚合物微球驅(qū)過程中有望獲得較好效果。

表4 聚合物微球驅(qū)油藏篩選指標(biāo)

3 結(jié) 論

(1)在低滲透油藏的應(yīng)用過程中，聚合物微球驅(qū)能夠發(fā)揮提高采收率的效果，地質(zhì)因素、微球匹配因素、工程因素對其效果影響很大。

(2)為了發(fā)揮出聚合物微球驅(qū)的最佳效果，需要結(jié)合各方面因素做好微球篩選以及油藏的篩選，避免使該提高采收率措施出現(xiàn)先天缺陷。

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(編輯 宋官龍)

Adaptability Analysis of Polymer Microsphere Flooding in Low Permeability Reservoir and Reservoir Selection

Jia Yuqin1,2, Yang Haien1,2, Zhang Tao1,2, Li Junfeng3, Liu Zhao3

(1.PetroleumResearchInstituteofPetroChinaChangqingOilfieldCompany,Xi’anShaanxi710021,China; 2.NationalEngineeringLaboratoryforExplorationandDevelopmentofLowPermeabilityOilandGasField,Xi’anShaanxi710021,China; 3.Xi’anShiyouUniversity,Xi’anShaanxi710065,China)

Polymer microspheres are used extensively in oil field which can improve water flooding efficiency of deep profile control agent. In order to better analyze and adjust the effect, an oilfield reservoir geology and characteristic of exploitation and dynamic performance of polymer microspheres after polymer flooding production were classified analysis. The reservoir adaptability and effective characteristics were also investigated. The adaptability of polymer microspheres flooding was analyzed mainly from geological factors, microspheres matching factors, and engineering factors. The results showed that the main object of tapping was the pore fracture type well group which the moisture content was 30%～50%. The matching relations among microspheres and porous reservoir roar radius and the salinity of formation water were considered, the concentration and amount of slug agents need to evaluate specially. The reservoir screening criteria was established based on the adaptability analysis of low permeability reservoir polymer microspheres. The specific screening index limit of formation water mineralization degree, reservoir permeability, and reservoir thickness were given, it provided great insurance for selective microsphere polymer flooding block.

Polymer microspheres; Low permeability; Adaptability; Screening criteria

1672-6952(2017)01-0038-03

投稿網(wǎng)址：http://journal.lnpu.edu.cn

2016-05-04

2016-05-21

中國石油天然氣股份有限公司資助項(xiàng)目“長慶特低滲透油田穩(wěn)產(chǎn)及提高采收率技術(shù)研究”(2012-1-2)。

賈玉琴(1981-)，女，碩士，工程師，從事油田提高采收率技術(shù)等方面的研究；E-mail：jiayuqin_cq@petrochina.com.cn。

TE357.46

A

10.3969/j.issn.1672-6952.2017.01.008