層內生成二氧化碳技術對滲透率適應性的研究與應用

徐景亮

（中海油田服務股份有限公司，天津塘沽 300450）

層內生成二氧化碳技術對滲透率適應性的研究與應用

徐景亮

（中海油田服務股份有限公司，天津塘沽 300450）

針對層內生成二氧化碳技術對高滲層的封堵能力及如何使該技術進行了室內實驗研究，研究表明，層內生成二氧化碳技術對高滲層的封堵能力有限，但結合聚合物或凍膠等封堵體系可以取得較好的封堵效果，采收率也得到了進一步的提高。礦場實驗表明，層內生成二氧化碳技術結合聚合物封堵段塞可以適應存在高滲層、長井段的水井，解決了單獨層內生成二氧化碳技術封堵能力差的缺點，取得了較好的增油控水效果。

層內生成二氧化碳；滲透率；封堵

層內生成二氧化碳提高采收率技術是俄羅斯在20世紀末研制的[1]，該技術既具有二氧化碳驅的優點，又能克服從地面注入二氧化碳氣帶來的缺點，通過改變配方可以實現不同的功能。作用于水井可以實現降壓增注、調剖、提高驅油效率等。該技術至2009年開始在渤海油田應用，取得了很好的穩油控水作用，隨著應用規模的擴大，遇到了長井段、高滲層等是否適合該技術的問題，針對該問題開展了相關室內實驗研究并進行了現場應用。

1 作用機理

層內生成二氧化碳技術中注入的生氣劑和釋氣劑在設計的地層深度條件下反應生成大量的高溫高壓二氧化碳氣體，此時的二氧化碳氣體可以是單相，也可以是混相，或是泡沫狀態[1]。前置注入高濃度的聚合物溶液段塞后，優先在高滲透層生成的二氧化碳氣體與聚合物溶液形成穩定的泡沫體系[2]，對后期注水產生很大的附加阻力，破壞了原來地下流體的狀態，擴大了波及體積，高濃度聚合物溶液段塞起到封堵高滲層、穩泡和粘彈驅替的作用[3]。

2 室內研究

2.1 滲透率差異對層內生成二氧化碳技術的影響

實驗方法參考石油行業標準《SY/T5336-1996巖心常規物性分析方法》、SY/T5590-93凍膠調剖劑性能評價方法》等標準進行。

2.1.1 實驗準備 （1）取SZ36-1油田E平臺原油脫水；（2）取SZ36-1油田E平臺注入水：用玻璃砂芯漏斗過濾，并真空脫氣15 min；（3）選取長度300 mm，直徑25 mm的填砂管準備，并充填沙子準備；（4）配置好層內生成二氧化碳的各種液體；（5）準備好多功能智能巖心驅替裝置，配置單管或雙管連接裝置（見圖1）。

圖1 多功能智能巖心驅替裝置圖

2.1.2 實驗過程 （1）選取一定目數的石英砂子充填砂管；（2）按SY/T5336—1996標準要求稱量填砂管質量、抽真空、飽和地層水，測孔隙體積，備用；（3）開啟驅替裝置烘箱升溫至油田深部溫度，各種液體裝罐；（4）水驅填砂管，測水相滲透率；（5）驅替原油，建立初始原油飽和度；（6）反向水驅原油，建立水驅殘余油飽和度，計算水驅采收率；（7）注入層內生成二氧化碳的各種液體段塞，記錄實驗數據；（8）水驅，并記錄各項數據。

2.1.3 單管驅結果 實驗溫度65℃；驅替速度2 mL/min；μ水=0.48 mPа·s；PV（2號管）=140 mL；PV(4號管)=160 mL。

表1 層內生成二氧化碳各化學劑注入參數

表2 單管驅

從以上單管實驗可以看出，高滲填砂管滲透率幾乎是低滲管的3倍，在水驅油階段具有37.1%的采收率，比低滲管要高出10%，說明較高滲透率利用水驅能獲得較高的采收率；而在層內生成二氧化碳驅替階段，高滲管獲得了5.4%的采收率，低滲管也獲得了7.1%的采收率，這說明層內生成二氧化碳能較好地挖掘低滲管的殘余油，同時也說明了層內生成二氧化碳技術能在滲透率為10000×10-3μm2的地層中發揮增油作用。

2.1.4 雙管驅結果 實驗溫度65℃；驅替速度4mL/min；μ水=0.48 mPа·s；PV（17號管）=155 mL；PV（18號管）=148 mL。

從表3表4可以看出，并聯高滲的17號管和低滲的18號管差異為9.35，高滲管在并聯水驅油過程中采收率為49.6%，比低滲管高出13.5%，這說明在滲透率差異較大的地層中，高滲層易被水驅，水驅效果好，低滲層吸水效果較差，產油量較少，同時也說明高滲層易被水穿透而造成低滲產出較低。在通過層內生成二氧化碳驅后，高滲管和低滲管均有產出，高滲提高采收率3.6%，低滲提高采收率6.5%，低滲管提高采收率要高于高滲管采收率，說明層內生成二氧化碳技術明顯改善了低滲通道，增加了低滲層的產油能力。這說明層內生成二氧化碳技術在調剖方面的能力是具備的。

表3 層內生成二氧化碳各化學劑注入參數

表4 雙管驅

圖2 雙管層內生成氣壓力與時間曲線

圖中數據表明，在雙管中注入層內生成二氧化碳工作液時，雙管驅替壓差明顯上升，說明雙管內已出現二氧化碳氣泡，并形成氣泡壓差及封堵作用，僅從數據上看，層內氣阻力因子最高已達20多倍，這也說明該工作液能產生較高的驅替壓力，以便于啟動低滲層。

圖3 雙管層內生成二氧化碳出液速度情況

該圖可以看出高滲管和低滲管在驅替過程中，隨注入層內生成二氧化碳工作液時填砂管出口端產液速度情況，可見高滲管在第四階段之前，產液速度明顯高于低滲管，因此，可以推算第四階段之前高滲管的瞬時液相滲透率要高于低滲管的瞬時液相滲透率，雙管產出以高滲管為主；從第四階段開始，高滲管產液速度明顯放緩，低滲管產液速度明顯提高，這也說明層內生成二氧化碳工作液已開始改善降低高滲層的液相滲透率，提高了低滲管的液相瞬時有效滲透率；至第五階段水驅后，高滲管和低滲管產出液速度基本平衡，說明兩管之間液相瞬時滲透率比較接近，這也再次說明層內生成二氧化碳工作液具有良好的調剖效果。

2.2 聚合物和凍膠對層內生成二氧化碳技術的影響

從單管驅的實驗中發現，對于高滲或較高滲透率的填砂管，層內生成二氧化碳技術提高采收率的能力要比低滲層使用該技術所提高采收率要低，這說明層內生成二氧化碳技術在高滲層中的增產效果還有待提高。面對海上油田眾多高孔高滲區塊，以及眾多注水井常年累月的強注強采所形成的高滲通道，為避免層內生成二氧化碳技術在高孔高滲地層中應用效果打折扣，有必要將這一技術應用領域進行拓寬，將應用技術進行完善、將實施效果進一步提高，為此，室內開展針對高孔高滲的實驗研究是很有意義的。

研究對象依然是針對SZ36-1油田個別長期因注水引起的高孔高滲井，實驗選擇填砂管水相滲透率在10000×10-3μm2以上，通過在層內生成二氧化碳工作液增加適當的材料，來探索提高增產效果。

實驗采用單管驅替，在段塞組合中引入聚合物和凍膠，實驗方法同上。

2.2.1 引入聚合物對層內生成二氧化碳效果的影響 各化學劑注入參數：

表5 5號管和6號管段塞組合

實驗溫度65℃；驅替速度2 mL/min；μ水=0.48 mPа·s；PV（5 號管）=150 mL；PV（18 號管）=158 mL。

表6 聚合物的引入對高滲單管驅的效果影響

從以上數據可以看出，5號管和6號管在層內生成二氧化碳工作液配置上都加入了聚合物，但6號管加入段塞較多，總量也較5號管多，相對上節單管驅4號管段塞來說，4號管未加聚合物，5號管、6號管均添加了聚合物。從水驅油采收率數據上看，6號管水驅效果明顯好于5號管，再次說明滲透率高的填砂管有利于水驅油效果。通過注層內生成二氧化碳工作液后，可以6號管采收率為10.7%,數據最高，5號管數據為8.8%。對比發現，5號管提高采收率數據要高于4號管的5.4%，說明添加了聚合物的工作液對驅油效果有明顯提高，而且聚合物組合越多，聚合物量越大，其最終提高采收率效果越好。可見添加聚合物對提高層內生成二氧化碳工作液驅油效果是有積極意義的。

2.2.2 添加聚合物凍膠對層內生成二氧化碳效果的影響 上述實驗可以看出，聚合物對層內生成二氧化碳技術在高滲層的應用效果是有很大幫助的。既然聚合物有助于提高層內生成二氧化碳技術效果，那么，比聚合物粘度更高的聚合物凍膠是否對層內生成二氧化碳技術效果更好呢？為此，需要做一些實驗來進行驗證：實驗方法同上，實驗中仍采用單管實驗，配方中只將聚合物改成弱交聯聚合物凍膠。各化學劑注入參數（見表 7）。

表7 10號管段塞組合

實驗溫度 65℃；驅替速度 2 mL/min；μ水=0.48 mPа·s；PV（10 號管）=141 mL。

表8 凍膠的引入對高滲單管驅的效果影響

從表中可以看出，10號管水驅油采收率為34.2%，通過添加凍膠段塞后的采收率為10.1%，與未添加凍膠的4號管相比，添加凍膠后采收率提高了5.7%，與添加單一聚合物的5號管相比，采收率增加了1.3%，與添加多段塞聚合物的6號管相比，10號管采收率略有降低。這些說明添加弱交聯聚合物凍膠有助于提高層內生成二氧化碳采收率，同時，添加同等量的弱交聯聚合物凍膠比添加聚合物提高層內生成二氧化碳采收率效果要好。

圖4 10號管單管驅添加凍膠的壓力變化曲線

從圖中可以看到，添加凍膠后10號管內壓差迅速上升，并在第二階段達到最大值711 KPa,計算阻力因子大于100，這說明加入凍膠有助于提高二氧化碳前緣推進壓力，從而改變二氧化碳前緣推進方向，使低滲層或死油層受到波及，提高了驅油效率[3]。

3 現場應用

2010年10月3日層內生成二氧化碳技術在中海油綏中36-1油田A32井進行了現場先導性試驗，該井油層厚度80多米，高滲層滲透率為7541 mD。施工4天，累計注入生氣劑500 m3，釋氣劑500 m3，聚合物封堵段塞60 m3，對該井實施該技術后對應的10口油井5個月平均產油量較施工前增加53 m3/d，增產幅度近7%，累計增油8000 m3，施工后注水量由原來的666 m3/d提高至1100 m3/d，注水壓力下降2 MPa，綜合含水率下降4%，取得了較好的增油控水效果（見圖5）。

圖5 A32井組產油量曲線

5 結論

（1）層內生成二氧化碳驅油技術驅替效率高，巖心驅油實驗中發現，與水驅效率相比驅油效率可增加36%左右。

（2）后續施工井油藏具有大孔道、長井段特點，為此開展了實驗研究，分別就具有層間差異的高低滲透層進行調剖功能實驗，從單管和雙管結果上看，層內生成CO2專利技術具有良好的調剖作用；實驗表明，在高滲條件下，提高采油能力有所下降，通過補充添加聚合物和凍膠情況，可有效提高層內生成CO2技術的應用效果?，F場應用表明，該技術對井組的穩油控水和控制遞減起到積極作用。

[1] Gunersky Kh Kh著.就地生成二氧化碳提高采收率新方法[J] .馮少太譯.國外油田工程，2002，18（7）：5－7.

[2] 周偉，肖建洪，陳輝，等.發泡劑篩選試驗及在油井堵水調剖中的應用[J] .江漢石油學院學報，2002，24（1）：64－65.

[3] 廖廣志，李立眾，孔繁華，等.常規泡沫驅油技術[M] .北京:石油工業出版社，1999：239－260.

Research and application of in-stiu carbon dioxide generation to permeability adaptability

XU Jing liang
（Production Optimization Of China Oilfield Services Limited，Tanggu Tianjin 300450，China）

in-stiu carbon dioxide generation；permeability；plugging

10.3969/j.issn.1673-5285.2012.11.023

TE357.45

A

1673－5285（2012）11－0088－05

2012－07－10

徐景亮，男（1982-），碩士，中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，現從事海上油田二氧化碳增產系列工藝技術研究，郵箱：sboyxu@163.com。

Absract:This paper makes evaluation of plugging ability on hypertonic layer of in-stiu carbon dioxide generation and takes indoor experimental research to make the technology adapt to hypertonic layer.The research shows that plugging ability on hypertonic layer of instiu carbon dioxide generation is limited,but the combination of polymer or gel plug system can obtain good plugging effect,recovery has been further improved.Field test shows that,in-stiu carbon dioxide generation with polymer plugging slug can adapt to the presence of hypertonic layer,long hole section of well and improve the plugging ability of in-stiu carbon dioxide generation,obtained better oil control effect of water.