應(yīng)用化學(xué)添加劑提高超稠油水平井周期吞吐效果

楊 海 清

（中國(guó)石油遼河油田公司曙光采油廠，遼寧 盤錦 124109）

應(yīng)用化學(xué)添加劑提高超稠油水平井周期吞吐效果

楊 海 清

（中國(guó)石油遼河油田公司曙光采油廠，遼寧 盤錦 124109）

針對(duì)超稠油水平井的區(qū)塊特性及原油物性，在完井后用粘土防膨劑溶液替泥漿，防止泥漿污染，優(yōu)選化學(xué)添加劑，并形成系列配方體系，提高油井采注比和油汽比；優(yōu)化施工工藝，提高藥劑的有效利用率，最終實(shí)現(xiàn)改善超稠油水平井周期吞吐效果的目的。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)見到良好的措施效果，具有廣闊的推廣前景。

水平井；粘土防膨；化學(xué)添加劑；超稠油

曙光油田自2003年以來(lái)，在杜84館陶油藏實(shí)施2口水平井，從此揭開曙光油田超稠油[1,2]水平井開發(fā)的序幕，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，其建設(shè)規(guī)模逐年擴(kuò)大。目前在杜813興隆臺(tái)、杜84興隆臺(tái)、曙104205、曙127454興隆臺(tái)、杜212興隆臺(tái)等區(qū)塊共有水平井87口，占興隆臺(tái)總井?dāng)?shù)的7.1%，目前日產(chǎn)320t/d，占興隆臺(tái)規(guī)模的13.2%。

(1)隨著水平井開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，水平井新井部署區(qū)域儲(chǔ)層類型由巨厚塊狀、厚層狀轉(zhuǎn)為互層狀；沉積相帶變化，由早期的主河道（杜84主體）轉(zhuǎn)移至河道邊部、前緣薄層砂及分流河口壩；由于所處地質(zhì)位置不同，區(qū)塊間物性存在差異，總體上具有較明顯變化趨勢(shì)，從構(gòu)造高部位向低部位物性變差，數(shù)據(jù)見表1。

表1 超稠油主要儲(chǔ)層油層物性表Table 1 Physical properties of super heavy oil reservoir formation

(2)超稠油物性具有明顯的“四高一低”特征，即原油密度高，在20 ℃時(shí)密度大于1.0 g/cm2；原油粘度高，經(jīng)地面脫氣脫水后的原油粘度達(dá)16～22 ×104mPa.s(50 ℃)；凝固點(diǎn)高，平均值在25 ℃以上，個(gè)別單井可達(dá) 45 ℃；膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高，平均含量超過(guò)50%；含蠟量低，平均低于2.5%。數(shù)據(jù)見表2。

（3）水平井段動(dòng)用程度差。超稠油薄層挖潛井以及井間加密水平井?dāng)?shù)量較多，這部分油井受相鄰直井影響較大，在開發(fā)過(guò)程中，由于油藏非均質(zhì)性影響，水平井水平段油藏動(dòng)用不均的矛盾逐輪加劇（井溫測(cè)試曲線顯示），嚴(yán)重制約了水平井產(chǎn)能的發(fā)揮。在蒸汽吞吐生產(chǎn)的環(huán)境下，水平井腳跟、腳尖部位都可能出現(xiàn)過(guò)度動(dòng)用的情況，水平段動(dòng)用不均呈現(xiàn)多樣性。水平段動(dòng)用不均可能造成油井近井地帶的含水飽和度越來(lái)越高，采水期延長(zhǎng)；地下存水造成蒸汽前緣的熱水帶加熱溫度低，原油粘度高，回流油井困難，周期產(chǎn)油下降，油氣比低。另外，井間加密的水平井與相鄰直井距離為35～50 m，造成直井-水平井和水平井井間干擾嚴(yán)重。這類井單純的均勻注汽不能有效解決原油重質(zhì)成分沉積的問(wèn)題，解堵助排等措施又達(dá)不到改善動(dòng)用的目的，兩種技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用具有局限性。

表2 超稠油區(qū)塊水平井原油物性統(tǒng)計(jì)表Table 2 Tables for horizontal wells in super heavy oil block crude oil physical property

以上三方面矛盾最終導(dǎo)致超稠油水平井周期吞吐效果的降低，經(jīng)統(tǒng)計(jì) 65口水平井，平均周期3.6輪，結(jié)束周期共注汽111.84萬(wàn)t，產(chǎn)油31.20萬(wàn)t，產(chǎn)水83.66萬(wàn)t，油汽比0.28，采注比1.03。油汽比低于0.2的有29口，占總數(shù)的44.6% ，平均油汽比只有0.10 ；采注比低于1.0的有40口，占總數(shù)的61.5% ，平均采注比只有0.61 。數(shù)據(jù)見表3。

表3 超稠油水平井油汽比、采注比分類統(tǒng)計(jì)表Table 3 Super heavy oil horizontal gas oil ratio, production injection ratio classification statistical table

1 技術(shù)原理

超稠油水平井能否進(jìn)行高效開發(fā)是多種矛盾共同作用的結(jié)果，同時(shí)前期的開發(fā)效果對(duì)后期也存在較大影響。因此，提高超稠油水平井周期吞吐效果技術(shù)是自水平井鉆完井過(guò)程直到正常蒸汽吞吐生產(chǎn)的系統(tǒng)技術(shù)，主要包括水平段替泥漿防膨劑的優(yōu)選，不同區(qū)塊化學(xué)添加劑配方體系的研究[3-5]，以及現(xiàn)場(chǎng)施工工藝的優(yōu)化。該技術(shù)的主要工藝原則是首先在鉆完井過(guò)程中，優(yōu)選粘土防膨劑，在完井前替出水平段泥漿，防止鉆完井過(guò)程中的泥漿污染；其次，針對(duì)不同區(qū)塊特性，優(yōu)選化學(xué)添加劑，形成系列配方體系，提高油井采注比和油汽比；同時(shí)針對(duì)不同油井對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，利用分段注汽管柱[6]，提高藥劑的有效利用率；并且最終實(shí)現(xiàn)改善超稠油水平井周期吞吐效果的作用。

2 室內(nèi)性能評(píng)價(jià)

2.1 水平井段替泥漿粘土防膨劑性能

將粘土防膨劑試樣配成不同濃度的水溶液，備用。稱取0.5 g膨潤(rùn)土放入離心管中，加上述的水溶液10 mL。在室溫下靜置2 h。將離心管放入離心機(jī)中，用1 500 r/min，離心15 min。讀取膨潤(rùn)土在離心管中的膨脹體積。用煤油和蒸餾水同等條件下做試驗(yàn)。按公式（1）計(jì)算防膨率，數(shù)據(jù)見式1。

式中：η— 防膨率，%；

v1 — 膨潤(rùn)土在試樣水溶液中的膨脹體積，mL；

v 2— 膨潤(rùn)土在水中的膨脹體積，mL；

v 0— 膨潤(rùn)土在煤油中的膨脹體積，mL。

由圖1可以看出，1#藥劑性能最佳。

2.2 化學(xué)添加劑配方體系性能評(píng)價(jià)

針對(duì)不同區(qū)塊油藏及原油物性的特點(diǎn)，通過(guò)化學(xué)藥劑的優(yōu)選形成有針對(duì)性的配方體系，針對(duì)原油及油藏物性矛盾不是特別突出的主體區(qū)塊，我們主要以降低滲流阻力為主，藥劑配方命名為“減阻型”；針對(duì)杜 813興隆臺(tái)等泥質(zhì)含量較高的區(qū)塊，我們?cè)凇皽p阻型”配方的基礎(chǔ)上添加粘土穩(wěn)定劑成分形成”防膨型“配方體系，在保留降低滲流阻力能力的同時(shí)，有效解決泥質(zhì)含量高油藏注汽過(guò)程中二次傷害的問(wèn)題；針對(duì)原油粘度超高的杜813興隆臺(tái)，杜212興隆臺(tái)等區(qū)塊，我們?cè)谂浞街刑砑痈咝г徒嫡吵煞郑纬傻摹敖嫡承汀迸浞骄哂袠O強(qiáng)的乳化降粘性能，對(duì)延長(zhǎng)油井生產(chǎn)時(shí)間，提高原油產(chǎn)量具有重要意義。

圖1 粘土防膨劑的防膨率曲線Fig.1 Clay antiswelling agent anti swelling rate curve

圖2 時(shí)間與表面張力曲線Fig.2 Time and surface tension curve

圖2曲線表明該藥劑具有較好的耐溫性能。

2.2.1 化學(xué)添加劑耐溫性能測(cè)定

將油層處理劑溶液置于310 ℃的高溫烘箱內(nèi)，分別經(jīng)24，48，2，96 h恒溫?zé)崽幚砗笕〕觯鋮s至室溫，然后在不同濃度下與處理前相對(duì)比，測(cè)定其表面張力，具體結(jié)果見圖2。

2.2.2 化學(xué)添加劑表面活性測(cè)定

圖3 濃度與表面張力曲線Fig.3 Concentration and surface tension curve

將試樣按不同濃度配成水溶液，用JYW-200A全自動(dòng)表、界面張力儀測(cè)定其表面張力。 圖 3可以看出：試樣在 7‰濃度以上才能達(dá)到一般表面活性劑所要求的表面張力值，在 5‰濃度時(shí)有一個(gè)較好的表面張力降低梯度。化學(xué)添加劑具有較好的表面活性，平均表面張力低于24 mN/m。

2.2.3 化學(xué)添加劑乳化性能測(cè)定

在藥劑濃度分別為3‰（w/w）的情況下，取超稠油區(qū)塊原油，按油、水比為7∶3的比例，在80℃的水浴中恒溫30 min后快速攪拌，使其乳化，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用RS600旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)分別測(cè)定乳化前后的原油粘度，對(duì)比其降粘率達(dá)到99.8%，數(shù)據(jù)見表4。

表4 化學(xué)添加劑乳化降粘實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表Table 4 chemical additive emulsified viscosity data sheet

2.2.4 藥劑對(duì)采出液脫水性能影響

超稠油不僅開采難度大，而且也增加了聯(lián)合站的后續(xù)脫水難度。由于聯(lián)合站內(nèi)原油物性及水質(zhì)差異性較大，頻繁造成外輸含水超標(biāo)，為避免這種現(xiàn)象，我們考察了藥劑劑對(duì)采出液脫水性能的影響，按Q/SY-LH 0165-2004推薦標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)表明，該劑與破乳劑具有較好的配伍性，對(duì)聯(lián)合站原油的破乳脫水及后續(xù)的水質(zhì)處理不會(huì)產(chǎn)生任何不良影響。具體結(jié)果見表5。

2.3 施工工藝的優(yōu)選

根據(jù)水平段的動(dòng)用程度對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)選，井溫曲線顯示水平段動(dòng)用較均衡的井，直接利用注汽管柱進(jìn)行施工，水平井段動(dòng)用不均的油井，選擇與適當(dāng)?shù)姆侄巫⑵苤嗯浜希霉苤鶎⑺巹┲苯铀瓦_(dá)目的井段，提高藥劑的有效利用率。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

2011年應(yīng)用化學(xué)添加劑提高超稠油周期吞吐效果技術(shù)共計(jì)實(shí)施76井次，措施成功率100%，累計(jì)措施投入758萬(wàn)元，累計(jì)措施增油3.7萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益5 684.1萬(wàn)元，取得了明顯的效果。

（1）措施井周期吞吐效果得到改善

統(tǒng)計(jì)周期結(jié)束的 33井次生產(chǎn)情況，油井周期前后對(duì)比增油188 t，油汽比提高0.04，采注比提高0.13，回采水率提高8.8%，油井生產(chǎn)情況得到較大改善。

（2）措施井后續(xù)生產(chǎn)效果持續(xù)提高

統(tǒng)計(jì)措施連續(xù)2個(gè)周期結(jié)束的措施井11井次。措施周期生產(chǎn)效果得到改善的同時(shí)，后續(xù)周期生產(chǎn)效果得到持續(xù)提高，措施效果進(jìn)一步得到體現(xiàn)。油汽比由措施前的0.18提高到措施周期的0.25和后續(xù)周期的0.36。采注比由措施前的0.61提高到措施周期的0.75和后續(xù)周期的0.92。

表5 原油脫水與化學(xué)添加劑配伍性試驗(yàn)記錄Table 5 the dehydration of crude oil and chemical additives compatibility test record

典型井例分析：

（1）杜84-興H3038

杜84-興H3038井是杜84興隆臺(tái)邊部一口薄層挖潛水平井，該區(qū)域原油粘度高的矛盾突出，原油中膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量 56.8%，原油粘度達(dá)到 19.16 mPa·s。施工中選用“降粘型”配方體系，注入藥劑25 t，措施后與上周期對(duì)比生產(chǎn)天數(shù)延長(zhǎng)32 d，周期產(chǎn)量提高429 t，油汽比提高了0.1，采注比提高了0.3，措施取得較好效果。

（2）杜212-興H227CH

杜212-興H227CH井，該井原始及第一、二輪井溫曲線顯示，水平段中部動(dòng)用較好，兩端動(dòng)用較差，油井一方面受到油層非均質(zhì)性影響，另一方面在兩輪注汽生產(chǎn)過(guò)程中，兩端原油經(jīng)過(guò)反復(fù)加熱熟化，造成重質(zhì)成分沉積，原油物性進(jìn)一步變差。針對(duì)這種情況，我們?cè)谑┕ぶ欣梅侄巫⑵苤凇皟啥恕弊⑷牖瘜W(xué)添加劑，措施后油汽比、采注比大大提高，井溫曲線也顯示兩端被有效動(dòng)用。

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，該技術(shù)取得以下結(jié)論：

（1）優(yōu)選的粘土防膨劑以及化學(xué)添加劑配方體系，滿足不同區(qū)塊超稠油水平井提高油汽比及采注比的需要。

（2） 化學(xué)添加劑配合水平井分段注汽管柱應(yīng)用，可有效改善水平段動(dòng)用不均矛盾，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果明顯。

（3）化學(xué)添加劑在超稠油水平井的成功應(yīng)用，為同類油藏的高效開發(fā)提供一定借鑒意義。

［1］劉文章.熱采稠油油藏開發(fā)模式[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998：3-17.

［2］萬(wàn)仁溥,羅英俊.采油技術(shù)手冊(cè)(修訂本)[M].第八分冊(cè).稠油熱采工程技術(shù). 北京：石油工業(yè)出版社,1996.12～24.

［3］佟曼麗.油田化學(xué)[M]..石油大學(xué)出版社,185-189.

［4］楊元亮.石油磺酸鹽在深層熱采超稠油油藏驅(qū)油試驗(yàn)[J].特種油氣藏,2008,15(5):87-88.

［5］郎寶山.曙光油田超稠油蒸汽添加劑的研制和應(yīng)用[J].油田化學(xué),2004():23-24.

［6］張守軍.水平井分段優(yōu)化注氣技術(shù)及其應(yīng)用[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)2010(04)：62-66.

Application of Chemical Additives in Improving Development Effect of Super Heavy Oil Horizontal Wells

YANG Hai-qing
（PetroChina Liaohe Oilfield Company Shuguang Oil Production Factory, Liaoning Panjin 124109， China）

Aiming at block characteristics and crude oil physical properties of the super heavy oil horizontal well, clay antiswelling agent was used to prevent contamination of mud;chemical additives were optimized, and a series of formula system was formed, the production injection ratio and oil gas ratio were increased; Through optimizing the construction process and improving effective utilization rate of chemical additives, ultimate objective of improving cycle huff and puff effect of super heavy oil horizontal wells was realized. Field test has gained good results, so it has a broad prospect.

Horizontal well; Clay antiswelling; Chemical additives; Super heavy oil

TE 254

A

1671-0460（2012）09-0888-04

2012-08-19

楊海清（1973-），男，遼寧盤錦人，工程師，1996畢業(yè)于西南石油學(xué)院采油工程專業(yè)，研究方向：從事采油工藝管理工作。E-mail：yanghaiqing@petrochina.com.cn，電話：0427- 7531716