高溫低滲儲(chǔ)層新型潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑評(píng)價(jià)

龔云蕾 廖云虎 宋吉鋒 陳 霄 彭建峰 張德政

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057)

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高溫低滲儲(chǔ)層新型潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑評(píng)價(jià)

龔云蕾 廖云虎 宋吉鋒 陳 霄 彭建峰 張德政

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057)

針對(duì)南海西部油田某高溫低滲儲(chǔ)層，評(píng)價(jià)含氟潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑FZ-01。通過(guò)表面張力測(cè)定、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)能力測(cè)定及巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定來(lái)觀察反轉(zhuǎn)劑的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)性能和解水鎖能力。實(shí)驗(yàn)研究表明，添加FZ-01可使水溶液表面張力降低至19.89 mN/m；FZ-01可將油水界面張力降低至10-2mN/m數(shù)量級(jí)；FZ-01能使巖心由水潤(rùn)濕或油潤(rùn)濕變?yōu)橹行詽?rùn)濕；受水鎖傷害的巖心經(jīng)FZ-01處理后，滲透率恢復(fù)率達(dá)111.4%。

表面張力；界面張力；潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)；防水鎖能力

南海西部油田某儲(chǔ)層溫度高、滲透率低，在鉆井、完井、修井及開(kāi)采過(guò)程中易受到水鎖傷害。避免水鎖傷害不僅對(duì)保證油井產(chǎn)量有利，同時(shí)可保護(hù)儲(chǔ)層、延長(zhǎng)油井生命周期。目前，解除水鎖傷害的技術(shù)主要有：(1) 穿越傷害帶，如補(bǔ)射孔；(2) 消除水相，降低界面張力技術(shù)，如注入甲醇、二氧化碳、表面活性劑等；(3) 改變孔隙形態(tài)，如酸化、壓裂；(4) 直接接觸水鎖技術(shù)，如注干氣、地層加熱處理。這些技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)操作性較強(qiáng)，其中消除水相、降低界面張力是目前解除水鎖傷害的主流技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)具有應(yīng)用效果好、施工簡(jiǎn)單、有效期長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。本次研究將針對(duì)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑FZ-01的表面活性、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)性能、防/除水鎖傷害能力等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑作用機(jī)理

Jadhunandan[1]、Owolabi[2]、Chen[3]等人在研究中指出，改變巖石潤(rùn)濕性至中性潤(rùn)濕可以降低液相飽和度，提高氣液流動(dòng)能力。圖1所示為潤(rùn)濕指數(shù)對(duì)殘余油飽和度的影響曲線。潤(rùn)濕指數(shù)從-1到+1，0表示中性潤(rùn)濕。潤(rùn)濕指數(shù)是通過(guò)Amott-Harvey法測(cè)試得到，數(shù)據(jù)取自貝雷砂巖。結(jié)果顯示，潤(rùn)濕指數(shù)在0附近殘余油飽和度最低。

現(xiàn)有潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑主要有[4]：(1) 陽(yáng)離子表面活性劑，如十六烷基三甲基溴化銨；(2) 陰離子表面活性劑，如聚氧乙烯(丙烯)烷基醇醚硫酸酯鹽或磺酸鹽；(3) 非離子表面活性劑，如聚氧乙烯烷基酚醚等。這些表面活性劑一般應(yīng)用于水濕 — 油濕的相互轉(zhuǎn)化。而本次研究的FZ-01為非離子含氟表面活性劑，能夠?qū)r石潤(rùn)濕性從水濕或油濕向中性潤(rùn)濕轉(zhuǎn)變。

圖1 潤(rùn)濕指數(shù)對(duì)殘余油飽和度的影響曲線

在地層條件下，F(xiàn)Z-01能夠穿透巖石表面的水膜和油膜，使黏附的油膜、水膜從巖石孔隙或者裂縫表面剝離下來(lái)，并通過(guò)吸附、化學(xué)連接、沉降、聚集以及靜電引力等作用附著在地層巖石的表面，形成一層潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑膜。這層膜具有優(yōu)良的疏水疏油特性，使得處理后地層巖石孔隙壁面的潤(rùn)濕性改變?yōu)橹行詽?rùn)濕，油、水與地層巖石的接觸角接近90°，從而顯著增強(qiáng)油、水在孔隙或者裂縫中的流動(dòng)性。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 表面張力測(cè)定

使用A601全自動(dòng)表面張力儀來(lái)測(cè)定室溫下潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑FZ-01的表面張力。圖2所示為不同加量FZ-01溶液表面張力測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，F(xiàn)Z-01能顯著降低蒸餾水的表面張力；當(dāng)FZ-01加量為0.1%時(shí)，溶液表面張力最低達(dá)19.89 mNm。

圖2 不同加量FZ-01溶液表面張力測(cè)試結(jié)果

2.2 界面活性

采用TX500界面張力儀測(cè)定室溫條件下潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑FZ-01對(duì)油水界面張力的影響。圖3所示為油水界面張力測(cè)試結(jié)果。未加FZ-01前，油水界面張力很大，約為29.8 mNm；添加FZ-01后，界面張力急劇下降，最小值為0.06 mNm。FZ-01加量為0.05%和0.1%時(shí)，油水界面張力均降至10-2mNm數(shù)量級(jí)。

圖3 油水界面張力測(cè)試結(jié)果

2.3 潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)性能測(cè)定

將巖心抽提洗凈，在烘箱中低溫烘干，待溫度降低至室溫時(shí)用膠頭滴管向巖心端面滴加1至2滴地層水和原油，觀察地層水和原油在巖心端面上的鋪展情況，并拍照記錄。然后，清洗巖心端面，烘干后放置于潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑溶液中處理8 h，潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑溶液置于油浴中，油浴溫度136 ℃，取出巖心放入烘箱中低溫烘干，向巖心端面滴加1至2滴地層水和原油，觀察地層水和凝析油在巖心端面的鋪展情況，并拍照記錄。圖4所示為觀察法測(cè)定FZ-01潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，巖心經(jīng)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑FZ-01處理后，巖石表面由親水、親油變?yōu)榧炔挥H水也不親油。這表明此潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的性能良好。潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑FZ-01的C-F鍵具有強(qiáng)烈的憎水、憎油性，使巖心面產(chǎn)生疏水、疏油性。

圖4 觀察法測(cè)定FZ-01潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 解水鎖能力測(cè)定

參考石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鉆井液完井液損害儲(chǔ)層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法》(SYT6540-2002)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低滲儲(chǔ)層巖心易受到水鎖傷害，返排壓力大。多次修井液將導(dǎo)致水鎖傷害疊加，使返排壓力進(jìn)一步增大。FZ-01能有效解除水鎖傷害，降低返排壓力，增加原油流動(dòng)能力，恢復(fù)儲(chǔ)層產(chǎn)能。表1所示為疊加水鎖傷害與解除效果評(píng)價(jià)。其中，評(píng)價(jià)巖心為WA7號(hào)井的4#巖心，巖心長(zhǎng)度為3.87 cm，巖心直徑為2.46 cm，孔隙度為14.1%，氣測(cè)滲透率為21.26×10-3μm2，煤油初始滲透率為2.28×10-3μm2。

表1 疊加水鎖傷害與解除效果評(píng)價(jià)

3 結(jié) 語(yǔ)

(1) FZ-01能顯著降低水溶液的表面張力和油水界面張力。巖心表面經(jīng)FZ-01處理后，由親水、親油性轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詽?rùn)濕性。

(2) FZ-01對(duì)油田注入水或油田修井液造成的水鎖傷害均能有效解除，可降低入井流體的返排壓力，提高油相滲透率。

(3) FZ-01具備疏水疏油特性，巖心經(jīng)處理后，油、水流動(dòng)性均增加，對(duì)于存在水鎖傷害和凝析油傷害的氣井也具有一定的適用性。

(4) FZ-01在低滲儲(chǔ)層中有良好的應(yīng)用前景，可用于洗井液、壓井液、射孔液、解堵液中。

[1] JADHUNANDAN P P,MORROW N R.Effect of wettability on waterflood recovery for crude-oilbrinerock systems[G].SPE 22597,1991.

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[3] CHEN J,HIRASAKI G,FLAUM M.Study of wettability alteration from NMR: effect of OBM on wettability and NMR responses[C]8th International Symposium on Reservoir Wettability.2004.

[4] 張瑞,楊杰,葉仲斌.油田用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的應(yīng)用與展望[J].化學(xué)工程與裝備,2011(7):153-156.

[5] 龐淼.雙疏材料解除低滲凝析氣藏液鎖傷害室內(nèi)研究[D].成都：西南石油大學(xué),2014：10-20.

Evaluation of a New Type of Wettability-Reversal Agent for the High-Temperature and Low-Permeability Reservoir

GONGYunleiLIAOYunhuSONGJifengCHENXiaoPENGJianfengZHANGDezheng

(Zhanjiang Branch, CNOOC Ltd., Zhanjiang Guangdong 524057, China)

A fluoride wettability-reversal agent(FZ-01) which can be used in the high-temperature and low-permeability reservoir was researched in this paper. Tests including oil-water interfacial tension, wettability reversal, core displacement experiment proved the wettability-reversal ability and water-block removing ability of FZ-01 are effective. Experimental results showed that the FZ-01 had excellent interfacial activity and could reduce the gas-water surface tension to 19.89mN/m; and the oil-water interfacial tension can be reduced to 10-2mN/m orders of magnitude. The FZ-01 could also change the core surface to neutral-wetting and recover the damaged-core permeability, with the recovery rate of 111.4%.

surface tension; interfacial activity; wettability reversal; water blocking prevention

2017-02-01

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“南海西部海域低滲油藏勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”(2016ZX05024-006)

龔云蕾(1989 — )，女，碩士，研究方向?yàn)橛蜌饩霎a(chǎn)技術(shù)。

TE357

A

1673-1980(2017)02-0061-03