喇嘛甸油田P油層瀝青顆粒調剖劑濃度與段塞組合優化室內實驗研究

白玉杰，曹廣勝，張 宇，黃建召，孫 健

（1. 東北石油大學 提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江 大慶163318； 2. 大慶油田有限責任公司第八采油廠，黑龍江 大慶163318）

喇嘛甸油田P油層瀝青顆粒調剖劑濃度與段塞組合優化室內實驗研究

白玉杰1，曹廣勝1，張 宇1，黃建召2，孫 健2

（1. 東北石油大學 提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江 大慶163318； 2. 大慶油田有限責任公司第八采油廠，黑龍江 大慶163318）

喇嘛甸油田P油層開發已經進入特高含水期，注入水低效，循環嚴重，研究低成本瀝青顆粒調剖技術，并開展了現場試驗。任成鋒、高波等人對瀝青顆粒進行了調質改性，并評價了改性后瀝青顆粒的懸浮性和封堵性；莫晗開發研制了新型活塞式瀝清顆粒注入泵，解決了一項高壓在線注入技術難題。初期取得了較好的增油效果，取得了一定效果。但仍存在瀝青顆粒調剖劑濃度與儲層物性、注入制度匹配問題。因此本文針對該層孔滲特性，對瀝青顆粒調剖劑的濃度進行了優選，同時對其在巖心中的耐沖刷性進行評價，當注入0.2 PV、注入濃度為3 500 mg/L的瀝青顆粒顆粒調剖劑時其采收率提高值最大，另外通過實驗設計五種段塞方案對段塞方案進行了優選，優選的段塞組合組合為高-中-高，采收率可提高6.49%。

瀝青顆粒；調剖；濃度優選；提高采收率

調剖技術[1]是一種在油田開采中后期廣泛應用的增產措施。在油田開發高含水階段進行調剖，既可調整層間矛盾、擴大波及體積，又可以提高驅油效率，目前，液體調剖劑在實際應用中已經取得了一定的效果。而顆粒型調剖劑[2]由于存在不同井層效果差別大且不穩定等問題，目前還沒有成熟的實際應用經驗可以借鑒。以往瀝青顆粒[3]室內實驗大多失敗于注入巖心困難問題，因此本文在調研了大量相關文獻基礎上優選瀝青顆粒、制作帶導流段的三層非均質長方體巖心進行室內巖心調剖注入性實驗，對瀝青顆粒調剖劑在不同地層滲透率下的調剖半徑[4]和段塞組合[5]進行了優化，同時對其在巖心中的耐沖刷性進行評價，并對其在巖心中的運移距離進行了模擬實驗研究，為瀝青顆粒調剖劑的現場施工提供理論實驗指導。

1 瀝青顆粒濃度優選

本實驗采用帶導流段的三層非均質長方體巖心，注入不同瀝青顆粒調剖液濃度，進行濃度優選實驗。

1.1 實驗條件

（1）實驗用瀝青

由現場提供的五種磺化瀝青顆粒[6]，根據粒徑優選出的匹配粒徑，實驗用瀝青顆粒粒徑為：0.06～0.1 mm和0.1～0.3 mm的瀝青顆粒進行質量按1∶1復配。

（2）實驗溫度

大慶油田采油六廠[7]喇嘛甸油層溫度為45 ℃，實驗過程均在油藏溫度條件下進行。

（3）實驗巖心

實驗用巖心為帶導流段的三層非均質長方體巖心（4.5 cm×4.5 cm×30 cm），每層水測滲透率[8]分別為500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2。

（4）實驗儀器和設備

①電子稱；精度為1 mg。②恒流泵；③攪拌器；④巖心夾持器；⑤壓力計；精度為1 kPa; ⑥中間容器；⑦氣瓶等。

1.2 實驗步驟

（1）巖心準備，測定巖心的幾何尺寸、干重；

（2）將巖心抽真空并飽和水，測定孔隙體積；

（3）將巖心飽和油，測定含油飽和度；

（4）水驅至綜合含水 98%后，按照不同段塞組合方式注入瀝青顆粒調剖液，后續水驅至綜合含水98%，計算各階段驅油特征變化參數。

1.3 實驗方案

注入瀝青顆粒粒徑（0.06～0.1 mm、0.1～0.3 mm）確定以后，取水測滲透率為500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2的帶導流段三層非均質飽和油長方體巖心，水驅到含水98%，注入0.85 PV聚合物，再水驅到含水98%，然后在Q=3 mL/min的恒流量下分別注入0.2P V不同濃度（1 000、1 500、2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000 mg/L）的瀝青顆粒調剖液，再水驅到含水98%，記錄穩定條件下各階段的壓力值，分別測定其堵前、堵后滲透率、水驅采收率、聚驅采收率、注瀝青顆粒調剖后水驅采收率及采收率提高數值見表1。

表1 不同濃度下堵前堵后滲透率及采收率數據表Table 1 Data of permeability and recovery rate before plugging in different concentrations

從表1可見，隨著注入瀝青調剖液濃度的增加，注入瀝青調剖液后水驅采收率數值先增大后減小。隨著注入瀝青調剖液濃度的增大，采收率提高百分數曲線先平緩上升后下降，并在3 500 mg/L的注入瀝青調剖液濃度下，采收率提高百分數值最大，因此可以選擇3 500 mg/L為瀝青調剖液最佳注入濃度。

1.4 耐沖刷性實驗

取水測滲透率為500×10-3、1 500×10-3、3 000 ×10-3μm2的三層非均質飽和油巖心，先水驅到含水98%，再注入0.85 PV聚合物，在Q=3 mL/min的恒流量下注入0.2 PV不同濃度（1 000、1 500、2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000 mg/L）的瀝青顆粒調剖液，再注入不同PV數的模擬注入水，監測各階段注入壓力。

圖1 堵后滲透率隨注入模擬注入水PV數變化圖Fig.1 The variation of permeability with PV number of injected injection water

從上圖中曲線的平滑程度可以看出，在注入瀝青顆粒調剖液的濃度為3 500 mg/L及3 500 mg/L以上濃度時，堵后滲透率增加幅度很小，說明 3 500 mg/L及3 500 mg/L以上濃度的耐沖刷性較好。

1.5 投入產出比計算

根據室內巖心調剖實驗數據，計算投入產出比，為了清晰地看出投入產出比隨瀝青顆粒調剖液濃度的變化趨勢，作曲線如圖2所示。

圖2 濃度-投入產出比變化曲線Fig.2 Concentration input output ratio curve

根據上圖中曲線的變化趨勢，隨著瀝青顆粒調剖液濃度的增大，投入產出比曲線平緩上升，當濃度達到3 500 mg/L后，曲線上升明顯，故優選出的濃度為3 500 mg/L的瀝青顆粒調剖液的投入產出比較為合適。

2 瀝青顆粒段塞優化

在1.1中實驗所給條件下，以帶導流段的三層非均質巖心（水測滲透率為500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2）進行實驗，開展不同濃度瀝青顆粒（1 000～5 000 mg/L）的段塞優化設置，高濃度為5 000 mg/L，中濃度為3 500 mg/L，低濃度為1 500 mg/L，實驗中采用了六種不同的段塞組合方式，包括“高-中-高”、“低-高-低”、“低-中-高”、“高-中-低”、“中-低-高”、“中-高-低”。并根據采收率提高幅度數值，計算投入產出比，優選出最佳的段塞組合。

2.1 實驗方案

將帶導流段的三層非均質飽和油巖心，水驅至含水98%，注入0.85 PV聚合物，后水驅至含水98%，按照不同濃度段塞組合方式注入瀝青顆粒調剖液，通過后續水驅含水98%時的最終采收率與之前采收率數值進行對比，對濃度段塞組合方式進行優選。段塞組合方式包括：“高-中-高”、“低-高-低”、“低-中-高”、“高-中-低”、“中-低-高”、“中-高-低”（其中高濃度為5 000 mg/L，中濃度為3 500 mg/L，低濃度為1 500 mg/L，如圖3所示）。

圖3 不同濃度的瀝青顆粒調剖液Fig.3 Different concentrations of asphalt particle profile control fluid

2.2 實驗結果與分析

按照實驗方案要求分別進行各段塞組合的水驅實驗，先水驅至含水98%，計算水驅采收率，再注入0.85 PV聚合物，水驅至含水98%，計算聚驅采收率，注入瀝青顆粒調剖液，再后續水驅至含水98%，計算最終采收率，并計算投入產出比，具體數值見表2。

表2 不同段塞組合瀝青顆粒調剖實驗采收率數值表Table 2 Numerical simulation of oil recovery rate of asphalt mixture with different slug combinations

隨著注入PV數的增加，各不同段塞組合的采收率變化。作各段塞組合的采收率隨著注入PV數的變化曲線，如圖4所示。

圖4 不同段塞組合下注入PV與采收率關系圖Fig.4 Relationship between injection PV and recovery rate under different slug combination

從圖4中可以看出，不同段塞組合方式對驅油效果影響較大。其中“高-中-高”這種濃度段塞組合方式效果最好，采收率數值提高了 6.49%。分析其原因是“高-中-高”組合在封堵高滲層基礎上，保證了瀝青顆粒的運移能力，后置高濃度段塞有效延后后繼注水突破。而“中-高-低”這種濃度段塞組合效果最差，采收率數值僅提高了 5.02%。這主要是因為低濃段塞注入高滲透層后封堵效果相對較差，對剖面改善能力弱。

隨著注入PV數的增加，各不同段塞組合的含水率變化。作各段塞組合的含水率隨著注入PV數的變化曲線。

可以看出，“高-中-高”這種濃度段塞組合方式降水效果最明顯，含水率從 98.0%下降到了81.3%。其原因主要是兩次高濃度段塞對高深滲透層的封堵效果明顯。而“低-高-低”段塞組合方式降水效果最差，含水率從 98.0%下降到了 87.6%，主要是因為低濃度段塞組合對高深滲透層封堵效果相對較差。從后續水驅階段的含水率變化可以看出，“高-中-高”濃度段塞組合的含水率上升速度比較慢，而“低-高-低”濃度段塞組合含水率上升速度相對較快(圖5)。

圖5 瀝青顆粒調剖后注入PV數與含水率曲線關系圖Fig.5 Relationship between the PV number and the water content curve after the profile control

3 結 論

（1）在注入瀝青顆粒調剖液的濃度為3 500 g/L及3 500 mg/L以上濃度時，耐沖刷性較好。但隨著瀝青顆粒調剖液濃度的增大，投入產出比曲線平緩上升，當濃度達到3 500 mg/L后，曲線上升明顯，故優選出的濃度為3 500 mg/L的瀝青顆粒調剖液的投入產出比較為合適。

（2）不同濃度的段塞組合方式對驅油效果的影響差異較大，在注入量一定條件下，最佳段塞組合方式為“高-中-高”，“高-中-高”濃度段塞組合在封堵高滲層基礎上，保證了瀝青顆粒的運移能力，后置高濃度段塞有效延后后繼注水突破。

［1］ 吳祖義. 科爾沁油田包14塊深部調剖劑研究[D].中國地質大學（北京）, 2006.

［2］邵麗英. 凝膠顆粒堵水調剖劑合成研究[D].東北石油大學, 2011.

［3］任成鋒. 喇嘛甸油田低成本瀝青顆粒調剖技術[J]. 東北石油大學學報,2014,03:81-86+10.

［4］高波. 喇嘛甸油田瀝青顆粒調剖技術研究[J]. 大慶石油地質與開發, 2006, 04:96-97+125.

［5］莫晗. 瀝青顆粒調剖現場試驗研究[D].大慶石油學院,2008.

［6］王超逸. 瀝青顆粒調剖劑高壓注入泵優化設計[J]. 民營科技,2015,0 2:38.

［7］王福林.聚合物驅后瀝青調剖方式優選及數值模擬研究[J]. 斷塊油氣田,2015,03:364-368.

［8］李宜強,向剛,王彥升,李彥閱,李俊鍵. 瀝青調剖顆粒與大慶喇嘛甸油層配伍關系[J]. 中國石油大學學報(自然科學版),2015,04:92-96.

Experimental Study on Optimization of Concentration and Slug Combination of Asphalt Mixture in P Reservoir of Lamadian Oilfield

BAI Yu-jie1,CAO Guang-sheng1,ZHANG Yu1,HUANG Jian-zhao2,SUN Jian2

(1. Key Laboratory of Improving Oil and Gas Recovery of Ministy of Education, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China; 2. Daqing Oil Field Company No.8 Oil Production Plant ,Heilongjiang Daqing 163318, China)

Preservoir in Lamadian oilfield has been into extra high water cut stage. Injecting water is inefficient and is cycled seriously.So,the low-cost asphalt particles profile control technique was studied and the field tests were carried out.REN Cheng-feng and GAO Bo modified the asphalt particles, and evaluated the suspension power and plugging performance of asphalt particles after modification.MO Han developed the new piston asphalt particles injection pump,which can solve the high pressure on-line injection technological problem. Great oil increment was obtained in the initial stage, but there still was matching problem between asphalt particles profile control agent concentration and reservoir property, injecting method. In this article, the concentration of asphalt particles profile control agent was optimized based on the properties of pore and permeability, and its washing resistance in the cores was evaluated. The results showed that when injecting 0.2 PV asphalt particles profile control agent with concentration of 3 500 mg/L, the increasing value of oil recovery was the largest. Besides, the proppant slug scheme was optimized by the experiment. And the optimized slugs combination was high-medium-high, and the recovery ratio was increased by 6.49%.

Asphalt particles; Profile control; Concentration optimization; Improving recovery rate

TE 624

A

1671-0460（2017）04-0603-04

基金項目:東北石油大學研究生創新科研項目，項目號：YJSCX2016-013NEPU。

2016-12-22

白玉杰（1991-），男，遼寧省阜新市人，2014年畢業于東北石油大學，研究方向：油氣田開發。E-mail：14141901952qq.com。