石南21井區(qū)分子膜增注技術(shù)研究與實(shí)踐

韓 力，吳 偉，丁 涌，毛天聰(新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000）

劉 富，張 磊(長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

石南21井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部古爾班通古特沙漠腹地，油藏埋深2500m，油層孔隙度為10．7%～19．0%，平均為14．9%，滲透率為(0．58～326）×10-3μm2，平均為16．84×10-3μm2，屬中孔、低滲、特低滲透油藏。自2004年注水開(kāi)發(fā)以來(lái)，注水井的吸水能力逐漸變差，注水壓力逐漸升高，油藏欠注越來(lái)越嚴(yán)重。2005年以來(lái)雖然采取了酸化、壓裂、提壓等增注措施，也取得了一定的效果，但沒(méi)能從根本上解決油藏欠注越來(lái)越嚴(yán)重、地層能量有效補(bǔ)充的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了油藏注水開(kāi)發(fā)效果。為了有效啟動(dòng)低滲、特低滲透儲(chǔ)層，提高該油藏的注水開(kāi)發(fā)效果，嘗試注入一種帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的分子膜溶液[1]，分子膜溶液通過(guò)吸附改變巖石的潤(rùn)濕性，降低水的流動(dòng)阻力，提高水相滲透率，從而降低注水壓力，改善吸水能力和注水開(kāi)發(fā)效果。室內(nèi)研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，分子膜吸附在油層巖石表面，使巖石表面由水濕變?yōu)槿跛疂瘢瑥亩纳屏黧w與巖石表面的動(dòng)力學(xué)作用，有效降低流動(dòng)阻力，達(dá)到降壓增注的目的。該技術(shù)具有效果顯著、施工簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

1 分子膜增注機(jī)理

分子膜增注技術(shù)主要是針對(duì)低滲透、特低滲透油藏的。這類油藏由于注入水的長(zhǎng)期沖刷，使巖石表面的油膜被沖刷掉，表面形成一層不可流動(dòng)的水膜，親水性越強(qiáng)水膜越厚，無(wú)形中使孔隙的有效通水半徑縮小，使儲(chǔ)層的滲流能力變差，注水壓力上升，吸水指數(shù)下降，從而影響水驅(qū)油效率[2-3]。分子膜是一種帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的聚合物，以水溶液為傳遞介質(zhì)，膜劑分子依靠靜電作用作為成膜動(dòng)力，膜劑有效分子沉積在呈負(fù)電性的巖石表面，改變儲(chǔ)層表面的性質(zhì)。分子膜劑吸附在巖石的表面，將巖石表面的水膜剝離，使水流通道增大，從而降低注水壓力。同時(shí)由于分子膜的存在，后續(xù)的注入水不能與孔道壁面接觸，能夠有效阻止粘土顆粒的膨脹和運(yùn)移，確保增注措施長(zhǎng)期有效。

2 室內(nèi)試驗(yàn)

2．1 改變潤(rùn)濕性試驗(yàn)

將石南21井區(qū)巖心切塊處理后，放入2000mg／L的分子膜溶液中浸泡24h后取出，烘干后，測(cè)定其表面去離子水的接觸角，并與未經(jīng)過(guò)分子膜溶液浸泡巖心的接觸角進(jìn)行對(duì)比，從而判斷巖心表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，未經(jīng)過(guò)分子膜溶液處理的巖心，接觸角都小于40°，為親水巖心；經(jīng)過(guò)分子膜處理的巖心，其接觸角均增大，表面潤(rùn)濕性發(fā)生了改變，由原來(lái)的親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?/p>

2．2 最佳使用濃度的確定

用不同濃度的分子膜溶液做石南21井區(qū)巖心驅(qū)替試驗(yàn)，測(cè)定驅(qū)替前后巖心滲透率變化，計(jì)算滲透率比K1／K0，據(jù)此確定水基分散液中分子的最佳濃度，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示（其中K0為未經(jīng)過(guò)分子膜處理的巖心滲透率值，K1為經(jīng)過(guò)分子膜處理的巖心滲透率值）。由圖2看出，分子膜在很大濃度范圍內(nèi)均有改善巖心滲透率的作用。

圖1 石南21井區(qū)巖心的接觸角

圖2 不同濃度分子膜溶液改善巖心滲透率效果

2．3 改善巖心滲透率試驗(yàn)

室內(nèi)對(duì)石南21井區(qū)巖心注入工作液后做巖心滲透率改善情況試驗(yàn)，巖心抽空飽和標(biāo)準(zhǔn)鹽水后，測(cè)定水相滲透率；用模擬油驅(qū)替10PV后，建立束縛水，驅(qū)替壓力穩(wěn)定后，測(cè)定油相滲透率(流速0．5ml／min）；用標(biāo)準(zhǔn)鹽水驅(qū)替30PV，建立殘余油，測(cè)定殘余油條件下的水相滲透率(流速1．5ml／min）；注入1．0PV的分子膜溶液(2000mg／L），60℃下放置24h（流速0．5ml／min）；用標(biāo)準(zhǔn)鹽水驅(qū)替至水相滲透率不變。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，分子膜溶液處理前后殘余油下水相滲透率發(fā)生了明顯的變化。分子膜溶液對(duì)提高巖心的滲透率具有一定效果。巖心經(jīng)分子膜溶液處理后，水相滲透率提高13%～42．5%。

表1 分子膜溶液處理前后巖心水相滲透率變化

2．4 驅(qū)替量對(duì)增注效果的影響

采用不同的分子膜溶液用量驅(qū)替巖心，測(cè)定驅(qū)替前后巖心的水相滲透率。試驗(yàn)在常溫下進(jìn)行，分子膜溶液濃度為2000mg／L，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3結(jié)果可知，隨著分子膜溶液驅(qū)替量增加，驅(qū)替效果呈降低趨勢(shì)，1PV時(shí)的驅(qū)替效果最好。

圖3 分子膜溶液驅(qū)替量對(duì)增注效果的影響

3 施工工藝技術(shù)

施工工藝技術(shù)步驟如下：①洗井：清除井筒污物，為后續(xù)處理液注入創(chuàng)造條件；②注入酸液，解除近井地帶無(wú)機(jī)垢堵塞和機(jī)械雜質(zhì)造成的堵塞；③注入活性防膨液，將酸液替入地層；④關(guān)井反應(yīng)2h，使酸液充分作用；⑤注入清洗預(yù)膜劑，在地層中形成最佳吸附環(huán)境；⑥注入分子膜溶液，剝離巖石表面的水膜、疏通滲流通道，改變巖石表面的潤(rùn)濕性；⑦關(guān)井48h，開(kāi)井正常注水。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2010年9月及2011年4月分別對(duì)石南21井區(qū)SN6459、SN6299、SN6263、SN6225 4口注水井進(jìn)行了分子膜溶液增注試驗(yàn)，試驗(yàn)效果如表2所示。

表2 增注效果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

從表2中的數(shù)據(jù)看出，這4口井經(jīng)過(guò)分子膜溶液處理后取得了比較好的增注效果，注入壓力降低，同時(shí)注水量增加。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，SN6459井措施后前一個(gè)月，注入壓力略有升高，之后注入壓力與注入量都相當(dāng)穩(wěn)定，截至到2011年6月底仍繼續(xù)有效。SN6299井增注后效果非常明顯，頭2個(gè)月配注15m3／d，實(shí)注15～32m3／d，油壓4～9MPa，2010年12月配水量上調(diào)至30m3／d，實(shí)注27～37m3／d，油壓7～10．5MPa。SN6263及SN6225兩口井是2011年4月施工的，措施后注水壓力下降，同時(shí)注水量上升，效果也非常顯著。

5 結(jié) 論

1）分子膜是一種帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的聚合物，以水溶液為傳遞介質(zhì)，膜劑分子依靠靜電作用作為成膜動(dòng)力，膜劑有效分子沉積在呈負(fù)電性的巖石表面，改變儲(chǔ)層表面的性質(zhì)，剝落水膜，阻止粘土顆粒的膨脹與運(yùn)移，從而提高水相滲透率，降低水的流動(dòng)阻力，達(dá)到降壓增注的目的。

2）分子膜濃度為2000mg／L，驅(qū)替量為1PV時(shí)，改善巖心滲透率的效果最明顯。

3）室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果說(shuō)明，分子膜增注技術(shù)能夠改變石南21井區(qū)油藏巖石的潤(rùn)濕性，提高水相滲透率，降低注水壓力，這必將在油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

[1]饒華，王金多，劉富 ．海拉爾油田分子膜增注技術(shù)研究與實(shí)踐 [J]．石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2010，32(8）：305-308．

[2]易華，孫洪海，李飛雪，等．聚硅納米材料在油藏注水井中降壓增注機(jī)理研究 [J]．哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，21（6）：66-69．

[3]陳興隆，秦積舜，李治平 ．表面親油納米二氧化硅改變巖石表而潤(rùn)濕性研究 [J]．油田化學(xué)，2005，22（4）：328-331．