水敏性稠油油藏熱采防膨劑評價與篩選

周維洪 (中海油(中國)有限公司天津分公司,天津300450)

蘇丹丹 (中原油田分公司油氣儲運管理處,河南濮陽4571 62)

王振海 (中海油(中國)有限公司天津分公司,天津300450)

楊銳拓 (山東石大勝華化工集團股份有限公司,山東東營257061)

孫永杰 (勝利油田分公司地質科學研究院,山東東營257015)

在稠油開采過程中,儲層中的粘土礦物與不配伍的外界流體接觸時,會發生水化膨脹和分散運移造成粘土膨脹[1],引起儲集層巖石的潤濕性、孔隙結構、滲流吼道的物理幾何形狀的改變,進而影響儲集層內流體油-水、油-汽的滲流規律[2]。粘土的膨脹會造成油氣層損害,嚴重地影響油氣產量。所以對于注蒸汽熱采稠油油藏,需要重點研究儲層敏感性,如水敏性、溫敏性等[3]。筆者以G區塊砂一段油藏為例,通過室內試驗,對2種粘土防膨劑進行不同濃度下的防膨性能評價,另外,研究了不同溫度下防膨劑的防膨效果,篩選出了適用于注蒸汽熱采的粘土防膨劑。

1 油藏特征

G區塊砂一段油藏共分為3個砂組、7個小層,油藏埋深為1022～1214m,地層厚度為57～100m,地層由北向南逐漸變薄。G區塊地層南高北低,大體上為一北傾單斜構造,區塊主要儲層為砂巖,壓實程度低,巖性較細,分選中等。砂巖儲層平均孔隙度為32.1%,滲透率平均為371×10-3μ m2,屬于高孔、中高滲儲層。地層原油密度為0.970g/cm3,原油粘度為2373mPa/s,屬于普通稠油油藏。

通過巖心樣品的敏感性評價,發現該砂巖儲層存在如下特性:無臨界流速,不存在速敏;非酸敏;弱堿敏;中等偏弱鹽敏,臨界礦化度5000mg/L;水敏指數超過0.7,為強水敏。

2 試驗部分

2.1 試驗儀器

防膨劑性能評價試驗中用到的主要儀器有:H TP-3A型高溫高壓泥頁巖膨脹儀 (見圖1)、SYB-1B手動泵和電子天枰等。HTP-3A型高溫高壓泥頁巖膨脹儀的主機用于加熱和控制溫度,同時也可以顯示巖心的膨脹量;主測杯杯內盛有巖心,其靠近底部的地方與輸液杯相聯通,有閥門可以控制;容柵傳感器的精確度很高,為0.001mm,使用時應將其固定好。

2.2 試驗方法

采用高溫高壓泥頁巖膨脹儀,將巖樣的膨脹量通過位移傳感器轉換為位移量進行測量。在相同溫度條件下,通過改變防膨劑的質量百分數進行試驗,對試驗結果進行對比分析,從而得出結論。

2.3 試驗內容

選取該區塊的巖心,巖心巖性以細砂和粗粉砂巖為主,測量給定的Ⅰ型(常溫粘土防膨劑,簡稱常溫防膨劑)、Ⅱ型 (高溫粘土防膨劑,簡稱高溫防膨劑)防膨劑在防膨液濃度分別為0、0.5%、1.5%、2%、2.5%、4%時的膨脹量,研究防膨液濃度對防膨效果的影響并對比2種防膨劑的防膨效果。另外,測量Ⅱ型防膨劑在溫度分別為40、60、80、100、120、140、160℃時的膨脹量,研究溫度對防膨效果的影響。

3 防膨劑性能評價與篩選

3.1 不同濃度下的防膨效果

Ⅰ型防膨劑的試驗溫度為50℃,Ⅱ型防膨劑的試驗溫度為80℃,2類防膨劑在不同濃度下的防膨效果分別如圖2和圖3所示。

圖2 Ⅰ型防膨劑在不同濃度下的防膨效果

圖3 Ⅱ型防膨劑在不同濃度下的防膨效果

從圖2和圖3可以看出,隨著防膨液濃度的增加,位移量變小,即膨脹量減小、防膨效果變好。當濃度超過 2.5%的時候,繼續提高防膨液濃度,防膨效果繼續改善,考慮到經濟性,采用2.5%濃度的防膨劑。另外,對比2種防膨劑,發現Ⅱ型防膨劑的防膨效果要優于Ⅰ型防膨劑。

3.2 不同溫度下的防膨效果

圖4 Ⅱ型防膨劑不同溫度下的防膨效果

分別測定2.5%Ⅱ型防膨劑在不同溫度下的位移量,其結果如圖4所示。從圖4可以看出,溫度較低時,Ⅱ型防膨劑的防膨效果并不突出,隨著溫度的升高,其防膨效果逐漸變好,粘土膨脹量維持在較低水平。所以該類防膨劑在注蒸汽熱采時能夠有效地抑制粘土膨脹,減小水敏傷害,改善注蒸汽增產效果。

4 結 論

1)對于水敏性稠油油藏,注蒸汽過程容易發生水敏反應,造成粘土膨脹,影響注蒸汽開發效果。

2)防膨劑濃度越高,粘土膨脹越容易得到有效抑制,防膨效果越好,考慮到經濟性,采用2.5%濃度的防膨劑。

3)高溫防膨劑比常溫防膨劑的防膨效果要好,該類防膨劑能夠有效地抑制粘土膨脹,減小水敏傷害,改善注蒸汽增產效果,因而在注蒸汽熱采時應使用高溫防膨劑。

[1]王紅濤,劉大錳,崔連訓,等.稠油熱采儲層傷害及物性變化特征研究 [J].鉆采工藝,2008,32(1):55-57.

[2]王紅濤,龐占喜,劉大錳,等.稠油油藏注蒸汽儲層傷害機理及調整措施 [J].石油學報,2009,30(4):555-559.

[3]李孟濤,楊廣清.稠油油藏注蒸汽開采對巖石層的傷害研究[J].特種油氣藏,2008,15(4):82-85.