活性油堵水劑室內巖心實驗研究

張寶巖 孫振東 張志成

摘 要：針對國內大部分油田注水主力區塊陸續進入高含水和特高含水開發階段、剩余油分布零散挖潛難度大等問題。以油田現場高含水非均質儲層為模擬對象，以注入壓力、含水率和采收率為評價指標，開展了稠化油堵水室內巖心模擬驗。結果表明，堵水劑進入儲層高滲透的滲透層后，一方面可以對高滲透層的無效循環通道進行封堵，另一方面從后續水驅滲流阻力和吸液啟動壓力以及采收率的增加，判斷出后續水進入巖心的中低滲透的層，起到擴大波及體積的效果。

關 鍵 詞：高含水；稠化油；堵水；室內模擬；機理分析

中圖分類號：TE 122 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）08-1748-03

Abstract： Most of main water injection blocks in domestic oil fields have entered high water cut development stage， the remaining oil distribution is scattered， so it is difficult to tap the potential. In this paper， taking high water cut heterogeneous reservoir in the oil field as a simulating object， using the injection pressure， water cut and recovery as evaluating indicators， the core simulation test of thickened oil blocking water was carried out. The results show that， after plugging agent enters into the reservoir layer with high permeability， on the one hand， the effective circulation channel of the high permeability layer can be blocked， on the other hand， from the increase of subsequent water flooding flow resistance and suction actuating pressure and recovery， whether the subsequent water enters into the low permeability layer in the core can be determined to expand the swept volume.

Key words： high water content； thickened oil； water plugging； indoor simulation； mechanism analysis

前目前國內勘探開發大部分油田均已進入中后期，存在后備優質儲量嚴重不足、產量快速遞減，含水不斷上升。受儲層非均質性強或微裂縫發育影響，水淹、水竄、底水錐進嚴重，含水上升速度快，由于已進入注水開發中后期，油井高含水情況嚴重，受底水、注入水及井況影響，出水原因復雜，急需堵水工藝以確保產量[1-4]。目前用于堵水的堵水劑主要分為兩大類：一是非選擇性堵水劑；二是選擇性堵水劑。由于非選擇性堵水劑無選擇性，對于多層系開發的油藏，容易造成油層傷害，嚴重影響油井產能[5-7]。因此，選擇性堵水劑成為主要研究對象，常用的堵水技術大都是非選擇性堵劑，對于隔層小，井況差，找水難度大的油井，在堵水的同時也將油層堵死。目前選擇性堵水劑主要以部分水解聚丙烯酰胺類、活化稠油類為主。其中活性油堵水劑是優質的具有選擇性的堵水劑，當它進入含油層以后，會與地層原油相溶，并在正常生產中隨原油返排出來，而當該堵水劑進入高含水層時，活性油會與地層孔道中的水相遇發生乳化現象，粘度得到大幅上升并形成堵塞[8-11]，實現堵水的目的，活性油堵水劑這種既可以保護油層產能，又能控制油井高含水的性能使其成為理想的選擇性堵劑。為此，本文在結合活化稠油良好封堵性和單純水溶液對儲層無污染的基礎上，開展了活性油堵水效果實驗研究及其機理分析，這將為油田礦場實踐技術決策提供實驗依據。

1 實驗內容

1.1 實驗用品

乳化劑為粘土穩定劑，實驗用水為某油田模擬注入水，用蒸餾水與不同類型電解質配制而成，其離子組成見表1。

實驗用油為某油田提供原油，模擬油用原油與煤油按一定質量比混合配制而成。其模擬油在65 ℃時黏度為100 mPa·s。

實驗所用巖心為石英砂與環氧樹脂制作的人造巖心[12]，包含高、中、低3個滲透層，水測其滲透率分別為1 750×10-3、360×10-3和90×10-3μm2，平均滲透率750×10-3μm 2。巖心的尺寸為：寬×高×長=4.5 cm×4.5 cm×30 cm。

1.2 實驗設備

正采用DV-Ⅱ型布氏黏度儀，用以測試堵水劑在實驗條件下的黏度，轉速為7 r/min。采用巖心驅替實驗裝置模擬堵水劑增油降水效果，裝置主要由平流泵、測壓表、巖心夾持器、手搖泵、中間容器以及采出液收集器等組成，置于65 ℃保溫箱內。

1.3 方案設計

方案1-5均為非均質巖心，水驅至含水率為98%，計算采收率，反向分別注入0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 PV的堵水劑（含水率為60%，乳化劑的濃度為0.6%）。靜止48 h，后后續水驅至含水率至98%，計算總體采收率。

2 結果分析

2.1 采收率

在人造巖心上進行堵水實驗，采收率數據見表2。

從表2可以看出，注入堵水劑的段塞尺寸越大，封堵效果越好，采收率越高，但隨著段塞尺寸的增加采收率的增幅先增大后趨近于平緩，說明存在最佳的注入段塞尺寸0.3 PV。

2.2 堵水實驗動態特征

實驗過程中注入壓力、含水率和與注入PV數關系對比見圖1、圖2。

從圖1、圖2和表2可以看出，隨堵水劑注入量的增加，注入壓力增加，擴大波及體積效果增強，含水率降幅增大，采收率提高。

由于儲層自身縱向具有非均質特性，在注水驅替過程中高滲透層的水驅啟動壓力較低，，吸水量較多，中低滲流層需要的啟動壓力較高造成吸液量較少。隨著注水過程持續增加，高滲透層采液量逐漸增加，水相滲透率增加，滲流阻力進一步減小，啟動壓力繼續降低，這又導致吸液壓差持續增加，吸液量增大。與此同時，中低滲透層吸液量逐漸減少，擴大波及體積效果變差，最終影響水驅開發效果。在實施注入堵水劑的初期，堵水劑會首先進入滲流阻力較小的高滲透層，并于在其中與水發生乳化現象，黏度不斷增加，最終對高滲透層位達到封堵效果，導致注入壓力升高。隨注入壓力升高，中低滲透層吸液量增大，對中低滲透層動用程度增加，起到擴大波及體積的效果，從而提高采收率。

進一步分析發現，隨著活性油堵水劑注入量的增加，采收率增加的幅度隨之呈現先增加后趨近于平緩，說明堵水效果存在一個上限值，即為活性油堵水劑注入量在0.3 PV時，采收率最高，采收率增幅越高。

3 結 論

（1）乳化劑為粘土穩定劑的活性油堵水劑能對高滲透層位起到良好的封堵效果，改變非均質地層的吸液剖面，達到擴大波及體積，增加原油采收率的效果。

（2）隨著乳化劑為粘土穩定劑的活性油堵水劑用量的增加，注入壓力增加，擴大波及體積效果增強，含水率降幅增大，采收率提高。

（3）從經濟角度考慮，在堵水劑用量為0.3PV時，采收率增幅最高，收益最大。

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