特低滲油藏聚合物微球驅(qū)提高采收率技術實踐

沈煥文，馬學軍，劉　萍，王碧濤，曹　麗，張　鵬，陳弓啟

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川　750006）

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特低滲油藏聚合物微球驅(qū)提高采收率技術實踐

沈煥文，馬學軍，劉萍，王碧濤，曹麗，張鵬，陳弓啟

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川750006）

摘要：特低滲透油藏進入中高含水開發(fā)階段后深部水驅(qū)狀況變差，剩余油分布狀況復雜，含水上升速度加快，如何擴大注水波及體積充分動用剩余油成為老油田穩(wěn)產(chǎn)及提高采收率技術突破的關鍵。聚合物微球即納微米級粒徑可進入油層深部，發(fā)生膨脹相互膠結，達到深部封堵高滲帶啟動低滲層的作用。通過室內(nèi)研究結合現(xiàn)場近五年試驗表明，該技術具有較好的適應性，具有良好的改善水驅(qū)和深部驅(qū)油能力，提高采收率效果明顯。為同類特低滲透油藏提高采收率技術奠定了基礎。

關鍵詞：特低滲油藏；聚合物微球驅(qū)技術；提高采收率

試驗區(qū)位于靖安油田五里灣A油藏，屬典型的“三低”油藏[1]。進入中高含水開發(fā)階段后，水驅(qū)狀況變差，存水率、水驅(qū)指數(shù)下降，含水上升速度加快，采液采油指數(shù)下降，剩余油分布狀況復雜，常規(guī)手段不能有效解決深部剖面矛盾，油藏控水穩(wěn)油及進一步提高采收率難度加大。

1　聚合物微球驅(qū)技術特點及注入工藝參數(shù)

1．1技術特點

聚合物微球具有較好的深部調(diào)剖性能[2，3]，聚合物微球在油層中具有封堵、變形、運移、再封堵的特性，有效改善地層的非均質(zhì)性，阻止或減緩注水單向突進，降低已見水油井含水的上升速度，具有深部調(diào)剖和驅(qū)油的雙重作用，最大限度提高注入水的波及體積，從而實現(xiàn)從水井到油井的長效全過程驅(qū)油，最終達到提高采收率的目的（見圖1，圖2）。

圖1　聚合物微球封堵效果示意圖

圖2　聚合物微球進入地層后膨脹、膠結圖

1．2室內(nèi)試驗性能評價

1.2.1深部調(diào)剖性能評價深部運移性能：微球初始粒徑小，類球型形態(tài)，懸浮性好，易運移到地層深部，具有吸水緩慢膨脹、彈性形變和自膠結能力，通過封堵-突破-運移，實現(xiàn)逐級深部調(diào)剖。通過室內(nèi)填砂管試驗，結果表明微球相比“弱凝膠+凝膠顆粒”調(diào)剖技術，可實現(xiàn)更深部調(diào)剖（見圖3）。

膨脹膠聯(lián)性能：在鈣、鎂離子含量為5 000 mg/L，70℃條件下，通過光學顯微鏡觀察，微球隨時間推移，膨脹倍數(shù)逐漸變大，膨脹倍數(shù)可達10～20倍，自膠聯(lián)性能較好（見圖4，圖5）。

1.2.2分散性評價為滿足微球在線注入和進入地層深部，要求微球具有快速、穩(wěn)定的分散性。根據(jù)試驗結果看，在1 min～5 min時間內(nèi)快速穩(wěn)定分散性能較好。

1.2.3耐候性評價WQ系列微球在溫度從-15℃～30℃范圍內(nèi)，黏度變化不大，均低于2 200 mPa·s，滿足油區(qū)冬季施工（見圖6）。

圖3　 300×10-3μm2填砂管驅(qū)替實驗（微球深部運移性能和封堵性能評價）

圖4　單個微球的溶脹性能顯微鏡觀察圖

圖5　微球自膠聯(lián)性能顯微鏡觀察圖

圖6　不同溫度下微球黏度變化（61號轉(zhuǎn)子，6 r/min）

1．3注入工藝參數(shù)設計

1．3．1微球粒徑匹配關系研究采用K－Z方程計算孔喉直徑：R=（8K/φ）1/2（φ-孔隙度，K-滲透率，R-孔喉半徑），結合微球粒徑-孔喉半徑匹配經(jīng)驗公式（d＝0．033 2e1．72r），確定微球粒徑。根據(jù)理論研究結合試驗區(qū)井組開發(fā)特征，最終選擇800 nm、5 μm、10 μm的微球粒徑進行試驗（見表1）。

表1　微球粒徑與儲層孔喉半徑匹配關系表

圖7　聚合物微球注入濃度的優(yōu)化

1．3．2微球注入濃度研究在溫度55℃下，向滲透率為3 601 mD～3 732 mD的5根填砂管中注入不同濃度微球。根據(jù)不同注入濃度與阻力因子和殘余阻力因子關系看，隨著聚合物微球濃度的增加，阻力因子和殘余阻力因子逐漸均變大。當注入濃度大于5 000 mg/L時殘余阻力因子增加幅度明顯變小。綜合考慮聚合物微球性能與經(jīng)濟因素，選定聚合物微球最佳使用濃度為5 000 mg/L（見圖7）。

2　現(xiàn)場應用效果

2.1試驗進展

五里灣聚合物微球試驗經(jīng)歷了先導試驗和擴大試驗兩個階段，先導試驗階段（2010-2013年），注入16個井組，總注入量0.006 PV；擴大試驗階段（2015年），注入30個井組，總注入量0.002 PV，現(xiàn)場試驗表明，降水增油效果明顯。

2．2應用效果

2.2.1注入封堵特征明顯注水壓力由10.0 MPa上升到10.4 MPa，對比正常的注水壓力上升0.4 MPa，在日注水量保持穩(wěn)定的條件下，試驗后的水井壓力呈階梯型和幾字型，階梯型表現(xiàn)為壓力逐漸緩慢上升。幾字型表現(xiàn)為壓力先上升后下降，呈現(xiàn)封堵-突破-封堵特征（見圖8）。

2.2.2縱向剖面有效改善試驗區(qū)8口可對比平均單井吸水厚度由9.6 m上升到10.8 m，水驅(qū)儲量動用程度提高了9.2 %，其中1口井吸水剖面在注入后變均勻，4口吸水剖面變厚，3口吸水剖面吸水層偏移，啟動新層。從典型井柳96-36井注入前后試井曲線變化特征看，表現(xiàn)為注入前裂縫型特征，注入后由裂縫型向均質(zhì)型變化，吸水剖面資料反映同樣的特征。表明注入聚合物微球后能夠封堵高滲透層段，提高低滲透層段動用程度，改善油層縱向水驅(qū)不均現(xiàn)象。

2.2.3平面水驅(qū)趨于均衡注入微球后，中高含水井含水下降12口，所占比例29 %，低液量井產(chǎn)液量上升9口，占比例22 %，高產(chǎn)井產(chǎn)液量下降7口，占比例17 %。整體上改變了平面上油井產(chǎn)油、產(chǎn)水比例，均衡了平面采液，同時通過數(shù)值模擬顯示注水井周圍流線變均勻，中高含水井周圍流線由集中變得分散。說明注入微球后平面優(yōu)勢方向油井得到有效控制，弱水驅(qū)方向油井見效。

圖8　聚合物微球驅(qū)注入壓力變化圖

2.2.4控水穩(wěn)油效果明顯先導試驗階段（2010-2013年），試驗區(qū)含水上升率由2.5 %下降到1.2 %，年自然遞減率由6.7 %下降到-11.3 %。單井日產(chǎn)油0.4 t，累計增油19600 t，累計降水量11 800 m3。擴大試驗階段（2015年），試驗區(qū)含水上升率由0.57 %下降到0.49 %，遞減由1.15 %下降到0.96 %。單井日增油0.65 t，累計增油10 123 t，累計降水5 120 m3。同時對比同一部位實施調(diào)驅(qū)井組和未實施調(diào)驅(qū)井組含水變化表明，聚合物微球井組降水增油效果明顯（見圖9）。

從分粒徑試驗效果看：800 nm區(qū)域動態(tài)反應快，但高液量井液量上升，封堵性差；5 μm井組持續(xù)穩(wěn)定見效，控水穩(wěn)油效果較好；10 μm反映較慢，控水穩(wěn)油效果較差，高滲層段封堵效果不好。整體看，5 μm粒徑適應性較好（見圖10）。

2.2.5提高采收率發(fā)展趨勢良好聚合物驅(qū)井組含水與采出程度關系曲線向右偏轉(zhuǎn)，兩項遞減、含水上升率指標變好，試驗區(qū)開發(fā)形勢向好的方向發(fā)展。提高采收率發(fā)展趨勢良好，預計提高采收率5.0 %。

3　結論與認識

（1）聚合物微球在油層中具有封堵、變形、運移、再封堵的特性，有效改善地層的非均質(zhì)性，阻止或減緩注水單向突進，降低已見水油井含水的上升速度，具有深部調(diào)剖和驅(qū)油的雙重作用，最大限度提高注入水的波及體積。

（2）現(xiàn)場實踐表明注入聚合物微球后縱向上能夠封堵高滲透層段，有效動用提高低滲透層段動用程度，水驅(qū)儲量動用程度提高了9.2 %，平面上水驅(qū)優(yōu)勢方向得到控制，弱水驅(qū)方向見效，平面流線趨于均勻。

（3）試驗井組控水穩(wěn)油效果明顯，遞減、含水上升率明顯控制，同時從三種粒徑試驗效果看，5 μm粒徑見效穩(wěn)定，控水穩(wěn)油效果較好，適應性較強。

（4）聚合物驅(qū)井組含水與采出程度關系曲線向右偏轉(zhuǎn)，提高采收率發(fā)展趨勢良好，預計提高采收率5.0 %，同時為下步規(guī)模推廣奠定了基礎。

圖9　同一部位實施聚合物微球調(diào)驅(qū)和未實施調(diào)驅(qū)井組含水對比圖

圖10　聚合物微球調(diào)驅(qū)不同粒徑注入前后日產(chǎn)油及綜合含水對比曲線

參考文獻：

［1］王道富，李忠興，等.鄂爾多斯盆地低滲透油氣田開發(fā)技術［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［2］韓秀貞，李明遠，等.胍島油田聚驅(qū)后聚合物微球調(diào)驅(qū)提高采收率研究［J］．油田化學，2006，25（2）：165-169．

［3］王濤，肖建宏，等．聚合物微球的微觀形態(tài)、粒徑及封堵特性研究［J］．油氣地質(zhì)與采收率，2006，13（7）：80-82．

A low permeability reservoir polymer microspheres to improve oil recovery technology practice

SHEN Huanwen，MA Xuejun，LIU Ping，WANG Bitao，CAO Li，ZHANG Peng，CHEN Gongqi
（Oil Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yinchuan Ningxia 750006，China）

Abstract:Extra low permeability reservoirs after entering high water cut development stage of deep water flooding status, remaining oil distribution is complex, water cut rising speed, how to expand the waterflood sweep volume fully use the remaining oil become old oilfield stable and the key to improve oil recovery technology breakthrough.Namely, micron grade polymer microspheres particle size can be deep into the reservoir, expand mutual cementation, achieve deep plugging the high permeability belt start low permeability layer.Through indoor study combined with field test nearly five years shows that the technology has good adaptability, has a good ability to improve the water displacement and deep displacement, improve recovery factor effect is obvious.For extra-low permeability reservoirs to improve recovery technology laid a foundation.

Keywords：a low permeability reservoir；technology of polymer microspheres；improve the recovery efficiency

作者簡介：沈煥文，男（1980-），開發(fā)地質(zhì)工程師，2005年畢業(yè)于西安石油大學資源勘察專業(yè)，現(xiàn)從事油田提高采收率工作，郵箱：shenhuanwen_cq@petrochina.com.cn。

*收稿日期：2016－01-17

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.02.012

中圖分類號：TE357.46

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）02-0044-05