紅山嘴油田紅18井區聚合物凝膠表面活性劑組合調驅技術研究

顏學敏,羅躍　(長江大學化學與環境工程學院，湖北 荊州 434023)

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顏學敏,羅躍(長江大學化學與環境工程學院，湖北 荊州 434023)

[摘要]針對克拉瑪依紅山嘴油田紅18井區克下組油藏流體性質、油層儲層特性及非均質性，設計了耐鹽型聚合物凝膠體系與表面活性劑的組合調驅段塞，通過優化段塞的組合方式，形成了適應于該油藏的逐級深部調驅技術，并分析了凝膠在多孔介質中的運移-滯留規律，評價了其驅油效果。該組合體系注入聚合物凝膠體系與表面活性劑體系的體積比為1∶0.3，注入聚合物凝膠的強、中強、弱段塞最佳體積比為4∶3∶3,組合調驅方式為強凝膠段塞+表面活性劑段塞+中強凝膠段塞+弱凝膠段塞+表面活性劑段塞+強凝膠封口段塞。該技術在紅山嘴油田紅18井區現場應用效果顯著，12個調驅井組的日產油由85t上升到130t，含水率由75%降至67%。

[關鍵詞]深部調驅；運移-滯留機理；段塞組合

克拉瑪依紅山嘴油田總的構造特征是一個被眾多斷裂切割的復雜大型斷塊區。儲層儲集空間以粒間溶孔為主，還有部分粒內溶孔和粒間孔，微裂縫較少，屬于中孔低滲油藏。隨著紅18井區克下組油藏開發程度的增加，油田進入高含水期，調剖藥劑逐年增加，調剖調驅的輪次也不斷增多，而油田的水驅開發效果逐年遞減。目前，深部調驅液流轉向技術已成為改善高含水油田水驅效果的一種重要手段[1～3]，特別是以調剖和驅油相結合的“2+3”組合調驅技術在油田二次開發過程中具有重要的應用前景[4，5]。為此，筆者利用室內試驗方法，針對紅18井區注入水礦化度高，特別是鈣、鎂離子含量高的特點，采用抗鹽型聚合物凝膠與表面活性劑體系為組合調驅劑，根據該油藏的儲層特性和開發現狀，優選了調驅段塞配方，探討了其在油藏條件下的運移-滯留機理，詳細研究了該組合調驅技術的工藝參數，為油田的現場施工提供參考。

1試驗部分

1.1材料與試劑

試驗用油為紅山嘴油田紅18井區克下組油藏原油與航空煤油稀釋配制的模擬油，模擬注入水的礦化度為29511mg/L，其中Ca2+、Mg2+離子含量為2503mg/L，模擬地層水的總礦化度為33715mg/L，其中Ca2+、Mg2+離子含量為3000mg/L。聚合物凝膠體系設計了3個強度段塞：強凝膠段塞配方為0.2%HCJ-1聚合物(自制)+0.35%JL-Ⅱ交聯劑(自制)；中強凝膠段塞配方為0.15% HCJ-1+0.3%JL-Ⅱ交聯劑；弱凝膠段塞配方為0.08% HCJ-1+0.1%JL-Ⅱ交聯劑+0.08%助凝劑，表面活性劑為0.3%ASO-2(自制)。

1.2組合調驅方案的設計思路

根據逐級深部調驅的概念，組合調驅過程采用聚合物凝膠體系和表面活性劑體系的多段塞組合的逐級深部調驅方式：首先利用強凝膠段塞封堵高滲孔道，調整注入井吸水剖面；接著注入表面活性劑用于驅替近井地帶大孔道中的殘余油；再注入中強凝膠段塞和弱凝膠段塞進入地層深部進一步封堵次一級通道，提高波及系數；然后再注入一段表面活性劑段塞，進一步驅替地層深部的殘余油；最后注入強凝膠段塞封口，可以在后續水驅的作用下形成活塞式驅替段塞，達到提高原油的采出程度的目的。

2凝膠的運移-滯留機理

圖1　聚合物凝膠驅替長巖心壓力變化與傳播曲線

以滲透率為1.05μm2巖心為模型，0.2%HCJ-1+0.35%JL-Ⅱ交聯劑配方為注入體系，采用多孔測壓裝置研究凝膠在多孔介質中的運移-滯留規律，聚合物凝膠驅替長巖心壓力變化與傳播曲線如圖1所示。由圖1可以看出，隨著聚合物凝膠體系的注入，裝置中各測壓點的壓力不斷上升，說明聚合物凝膠溶液在巖心中具有良好地注入性；注入0.5PV上述體系后候凝5h，后續水驅時，測壓點P1、P2、P3、P4的壓力依次上升，最后趨于平穩，表明凝膠能夠運移到巖心的后端。這是由于凝膠在較高的驅替壓力和剪切應力與拉伸應力作用下，發生了形變和拉伸變形，部分膠團甚至可能破碎成尺寸比較小的凝膠顆粒，這些小的凝膠顆粒繼續向巖心深部運移，當其遇到較小的孔喉時或在較小壓力部位，又會形成新的封堵；隨著后續注入流體的進一步沖刷，這些小膠粒繼續發生擠壓破碎并繼續流動，直到遇到更小的孔喉或在更小壓差的地方，再次產生堵塞，如此反復，直到趨于穩定。凝膠在巖心中的這種流動方式是一種比較理想的運移模式，不僅可以到達地層深部封堵高滲透層，同時還可以起到驅油的作用。

3聚合物凝膠段塞與表面活性劑段塞配比的確定

采用填砂管物模試驗，飽和地層水和模擬油，再用地層水水驅至產出液含水率達到98%，然后注入聚合物凝膠溶液，聚合物凝膠配方為0.2%HCJ-1+0.35%JL-Ⅱ交聯劑；放在60℃的烘箱里放置24h候凝，接著注入表面活性劑溶液；最后進行二次水驅，考察各組填砂管提高采收率的情況，試驗結果見表1。由表1可以看出，表面活性劑的注入量在大于一定值以后，提高采收率的幅度不大，在考慮經濟成本的前提下，確定聚合物凝膠段塞與表面活性劑段塞的配比為1∶0.3。

表1　段塞配比驅油模擬試驗結果

注：A表示強凝膠；D表示表面活性劑；PV表示孔隙體積倍數。下同。

4不同強度聚合物凝膠段塞體積比的確定

設計了3種強度聚合物凝膠段塞的不同注入量比例進行物模試驗，結果見表2。由表2可以看出，隨著聚合物凝膠的注入，巖心滲透率的影響較大，能夠起到調整吸水剖面的作用，按先注強凝膠后注中強和弱凝膠的順序注入調剖劑時，弱凝膠能起到將強凝膠推至深部的高滲透層，整體封堵率高，其中最高的封堵率可達到94.49%，組合調驅比水驅采收率均有提高。因此，確定聚合物凝膠的強、中強、弱段塞最佳體積比為4∶3∶3。

表2　段塞體積比驅油模擬試驗結果

注：B表示中強凝膠；C表示弱凝膠。

5表面活性劑注入時機研究

6現場應用與效果

紅山嘴油田紅18井區以中孔、低滲為主，孔隙度平均值為18.9%，滲透率平均值為51.67mD，該區塊采出程度16.8%，可采出程度82.9%。目前區塊綜合含水較高，含水大于60%的井占區塊的69.6%，含水大于90%的井占區塊的23.2%。水驅開發效果逐年變差，注采矛盾較為突出，油層水淹水竄程度比較嚴重。近年來該區塊注入水水質惡化，注入水礦化度29511mg/L，其中鈣、鎂離子含量2503mg/L。

采用組合調驅工藝對紅18井區克下組油藏開展逐級深部調驅施工，共12井組，紅18井區逐級調驅井組分布見圖2。施工后日產油量得到穩步提升，含水率逐漸下降，調驅井組的日產油量由85t上升到130t，含水率由75%降至67%(見圖3)。

通過18井區單井分析發現，油井的見效率為100%，根據見效特點可以分為4類：部分井液量上升，含水下降；部分井液量上升，含水上升；部分井液量下降，含水下降；部分井液量穩定，含水下降。有43.8%的油井表現為液量上升，含水下降，增產量占63.1%；34.4%的油井表現為液量穩定，含水下降，增產量占27.6%。產液吸水剖面動用程度由施工前的48.3%升至55.1%(見圖4)，其中，產液剖面動用程度由施工前的54.1%升至64.2%，吸水剖面動用程度由施工前的41.6%升至42.5%，部分高滲層被有效封堵，特別是降低了高滲層的吸水能力，同時提高了油井整體小層的動用程度。

圖5為紅18井區克下組油藏月度遞減曲線。開發曲線顯示，調驅措施后區塊的遞減趨勢發生了很大的變化，見效初期逐漸上升，后保持穩定。單井按照遞減法計算累積增油3.0×104t，增油效果明顯。

圖3　紅18井區逐級深部調驅井組生產曲線圖

圖4　產液吸水剖面動用程度對比

圖5　紅18井區克下組油藏月度遞減曲線

7結語

抗鹽型聚合物凝膠體系與表面活性劑的組合調驅技術是一種多段塞組合的逐級深部調驅方法，該技術不僅可以改善油藏的非均質性，迫使油藏深部液流發生轉向，達到深部調剖的效果，同時還能發揮后續化學劑的驅油作用，進一步提高采收率。該技術對非均質性嚴重、地層內存在竄流通道、特別是針對高鹽油藏，具有很好的適應性。該技術在紅山嘴油田紅18井區成功應用，調驅效果顯著，具有推廣價值。

[參考文獻]

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[編輯]洪云飛

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)01-0016-05

[中圖分類號]TE357.4

[作者簡介]顏學敏(1979-)，男，博士，教授，現主要從事提高采收率方面的研究工作；E-mail:490240226@qq.com。

[基金項目]國家自然科學基金項目(21106008)；中國石油科技創新基金項目(2013D-5006-0405)。

[收稿日期]2015-10-28

[引著格式]顏學敏,羅躍.紅山嘴油田紅18井區聚合物凝膠-表面活性劑組合調驅技術研究[J].長江大學學報(自科版)，2016,13(1)：16～21.