定邊低滲油藏表面活性劑體系實驗研究及方案設計

王 薇

(中國石化華北油氣分公司石油工程技術研究院, 河南鄭州 450006)

定邊低滲油藏表面活性劑體系實驗研究及方案設計

王 薇

(中國石化華北油氣分公司石油工程技術研究院, 河南鄭州 450006)

針對定邊低滲油田注水開發中后期水驅油效率變低、注水開發效果變差的問題，開展了表面活性劑驅油技術研究。通過室內實驗優選出表面活性劑HB-DB-1體系，該體系在0.2%質量分數、0.3 PV注入體積條件下可提高采收率11.1%，并可降低驅替壓力。優選出試驗井組HK17A，編寫井組現場試驗方案，預計井組可提高采收率2%～3%。

定邊油田；特低滲油藏；表面活性劑；驅替實驗；驅油效率

1 油田開發概況

定邊油田包括三個開發區塊，其中張天渠區塊為定邊油田主力開發單元，開發層位長21層，平均孔隙度13.24%，平均滲透率8.66×10-3μm2，原始地層壓力12.85 MPa，壓力系數0.68，地層溫度63.5 ℃，為低孔、低滲、異常低壓儲層；張天渠區塊1996年投入開發，1997年開始注水，注水開發層位長21層累計產油52.6×104t，采出程度20.5%，綜合含水84%；油田進入注水開發后期，日產油由158.0 t下降到37.7 t，最新標定水驅采收率25%，剩余可采儲量12.8×104t，急需尋求一種提高水驅采出程度的技術方法。為解決低滲油田注水開發中后期水驅油效率變低、注水開發效果變差的問題，采用注表面活性劑驅油技術提高低滲油田采收率[1]。

2 表面活性劑優選

2.1 初步優選

根據寧東、定邊的儲層物性及流體特征(溫度60～70 ℃，礦化度60 000～70 000 mg·L-1)，結合目前現場和室內研究中常用的陰離子型、非離子-陰離子型、兩性表面活性劑[4]，開展表面活性劑(簡稱表活劑)優選實驗。通過界面張力優選性能較好的單劑，進行復配，最終優選出3種表活劑驅油體系HB-DB-1、HB-DB-3和ODS-03，加上前期應用中優選出的表面活性劑UT8-1，共4種不同類型的表活劑進入下步性能評價實驗。

2.2 性能評價

2.2.1 界面張力

超低界面張力可有效降低原油與巖石表面的黏附功，增強原油的流動能力，提高洗油效率[5-6]。通過4種表活劑界面張力性能對比，在定邊油田地層溫度(63.5 ℃)和地層水礦化度(65 203 mg·L-1)條件下，HB-DB-1表活劑質量分數為0.025%～0.5%時，可將油水界面張力降到10-2～10-3mN·m-1超低數量級，表現出較強的降低油水界面能力。

2.2.2 潤濕性能

原始巖心經過4種表活劑體系處理后，均能使原油與巖石間的潤濕接觸角增加(潤濕角增大13°以上)，使巖心潤濕性向中性方向改善。這樣可降低原油與巖石表面的黏附功，有效增強原油的流動能力，提高洗油效率[7-8]。

2.2.3 原油驅替能力測試

對比4種表活劑在相同注入量、不同質量分數條件下提高采收率的能力，HB-DB-1表活劑提高采收率的能力最強(表1)。

2.2.4 降低驅替壓力測試

對比4種表活劑在相同注入量、不同質量分數條件下的壓降能力，HB-DB-1表活劑降低巖心的驅替壓力能力最好(表2)。

2.3 注入參數優選

2.3.1 最佳注入量

通過對比四種表活劑在相同注入量、不同質量分數條件下提高采收率的能力及壓降能力(圖1)，HB-DB-1表活劑在0.1 PV注入體積、0.2%質量分數條件下，提高采收率5%，降壓率25.81%，提高采收率和降壓性能均最好。因此，優選出HB-DB-1表活劑最佳質量分數為0.2%。

表1 4種表活劑原油驅替能力測試結果

表2 4種表活劑降低驅替壓力測試結果

圖1 定邊油田不同類型表面活性劑驅最佳注入質量分數優選實驗

2.3.2 最佳注入段塞

質量分數為0.2%的HB-DB-1表活劑溶液在0.1，0.3，0.5 PV三種段塞下的驅替實驗，降壓率分別為25.81%、69.7%和56.3%，提高采收率分別為5%、11.1%和12.5%，優選最佳驅替段塞0.3 PV。

2.4 現場試驗藥劑

通過界面張力、潤濕及巖心驅替等室內實驗，優選出HB-DB-1表活劑在降低界面張力及驅油效率等方面均優于其它幾種表活劑，可作為定邊油田的現場試驗藥劑。

3 HK17A井組表面活性劑驅油方案

3.1 試驗井組優選原則

(1)砂體連通性好，有效厚度大；

(2)注采井網完善；

(3)注水見效井區優先；

(4)前期注水見效井組，隨著生產時間的延長，油井含水升高。

3.2 HK17A井組概況

HK17A井組為1注5采井組，控制面積0.252 km2，控制儲量18.7×104t，孔隙度15.6%，滲透率8.66×10-3μm2，地層壓力12.85 MPa，壓力系數0.68，地層溫度63.5 ℃。目前，HK17A井組泵壓16.5 MPa，油壓13.0 MPa，日注水30 m3，井組油井7口，開井5口，日產液37.9 t，日產油5.9 t，含水84%，日注采比1.3，累計注采比1.5，采油速度1.2%，采出程度22.0%。

(1)單層注水開發，注采對應性好。井組主要開采層位為長2，為單層注水開發，儲層平均厚度13.5 m；儲層內隔層為粉砂質泥巖，阻隔作用小；油水井均進行了壓裂，縱向均已連通；注水時間長，層內連通性好，注采對應性好。

(2)井網較為完善，產量基本保持穩定。HK17A井組1注5采，是區塊內注采井網最為完善的井組。

(3)注水井具有一定的吸水能力，能滿足正常注水需要。

(4)油井各向均受效，水驅波及范圍大。主應力方向見效快，側翼見效慢，均為基質水驅特征，水驅控制區內油井均見效，沒有明顯的水竄現象。主應力方向油井注水見效時間2～4個月，注水見效時注水量平均2 780 m3。

3.3 試驗井組增油潛力分析

HK17A井組1注5采，為區塊目前最為完善的注采井網，注水井HK17A注水壓力13 MPa，具有較好的吸水能力，且注水多向受效，水驅波及范圍大。井組目前累計產油量4.1×104t，采出程度22%，預測水驅開發采收率24.9%，水驅后剩余儲量14.05×104t。

井組面臨剩余地質儲量大而水驅開發剩余可采儲量少的問題，具有通過表面活性劑驅進一步提高采收率的潛力，結合室內巖心驅替實驗，預計可提高采收率2%～3%。

(1)表面活性劑的選擇：根據室內實驗結果，HB-DB-1表面活性劑在0.2%質量分數、0.3 PV注入體積條件下的巖心驅替實驗結果顯示，可提高采收率11.1%。

(2)有效水驅體積波及系數[9]：井組預測采收率24.9%，水驅洗油效率約61%，水驅體積波及系數0.41，預計有效水驅體積波及系數0.25。

(3)表面活性劑驅可提高采收率：11.1%×0.25=2.78% 。

(4)預計表面活性劑驅采收率：24.9%+2.78%=27.68%。

3.4 施工參數設計

(1)段塞組合。表活劑驅工藝技術段塞組合設計，主要考慮工藝效果、地層對表面活性劑的吸附損耗，結合國內油田現場應用經驗[10]，HK17A井組試驗采用前置段塞+主段塞+后置段塞組合，各段塞作用如下：

前置段塞：也稱犧牲段塞，主要是使表活劑主段塞的有效濃度不受或少受影響，滿足地層對表活劑的吸附作用，該段塞表面活性劑質量分數確定為0.4%。

主體段塞：注入表活劑段塞主要驅替儲層孔隙中的剩余油，該段塞表面活性劑質量分數為0.2%。

后置段塞：在主段塞后再注入一個表活劑段塞，主要是為保護主段塞，減少稀釋，增加表活劑驅的穩定性，從而提高措施的有效期和驅油效率，該段塞表面活性劑質量分數為0.3%。

(2)各段塞注入體積。根據巖心驅替實驗結果，表面活性劑驅的注入倍數定為0.3 PV，計算出HK17井組注入體積為17 513 m3。

HK17A井組的參數：含油面積0.252 km2，孔隙度15.6%，油層厚度13.5 m ，殘余油飽和度39%，束縛水飽和度17%，波及系數為0.25，注入倍數0.3 PV。計算得HK17A井組注入體積用量為17 513 m3，注入速度30 m3/d，注入周期583 d。

(4)注入壓力。注驅油劑時注入壓力可選用正常注水壓力13 MPa。

3.5 措施前后監測方案

建立完善的動態監測系統，及時跟蹤分析，準備好各項資料，具體包括：

(1)吸水剖面及吸水指示曲線，三個月測一次吸水指示曲線，半年測一次吸水剖面，注采動態出現異常時要及時加測，以便調整注入參數；

(2)井間示蹤劑監測，分析水線推進方向和速度；

(3)監測地層流體性質的變化，定期進行原油分析、地層水分析；

(4)油水井各項生產資料，特別是采油井產量、動液面、含水率、氯離子及注水井井口壓力、日注水量等資料；

4 結論

(1)室內實驗優選出HB-DB-1表活劑體系，該體系抗溫大于70 ℃，抗鹽大于70 000 mg/L，界面張力達10-3mN/m，在注入質量分數0.2%、注入體積0.3 PV條件下，可提高采收率11.1%。

(2)優選的HK17A試驗井組注采井網完善，連通性好，注水井吸水能力好，對應油井均注水受效，井組具備注表活劑驅的條件，且具有增油潛力，預計表活劑驅可提高采收率2%～3%。

(3)結合室內巖心驅替實驗，設計現場注入表面活性劑為17 513 m3，注入速度30 m3/d，注入周期583 d，注水壓力13 MPa。

[1] SHI D H. Flow state distribution of areal radial flow in low permeability and stone reservoir[J]. Petroleum Exploration and Development , 2006, 33(4) : 491-494．

[2] 葉仲斌.提高采收率原理[M].北京：石油工業出版社，2007：133-144.

[3] 王業飛，李繼勇，趙福麟．高礦化度條件下應用的表面活性劑驅油體系[J]．油氣地質與采收率，2001, 8(1)：67-69．

[4] 仉莉，吳芳，張弛，等．驅油用表面活性劑的發展及界面張力研究[J]．西安石油大學學報(自然科學版)，2010，25(6)：59-64．

[5] CHEN Hong, HAN Lijuan, LUO Pingya. The ultra-low interfacial tensions between crude oils and gemini surfactant solutions [J]. COLLOID Interf Sci, 2005, 285: 872-874．

[6] IGLAUER S, Wu Y. Alkyl polyglycoside surfactants for improved oil recovery[C]. SPE 89472, 2004．

[7] 李俊剛．改變巖石潤濕性提高原油采收率機理研究[D]．黑龍江大慶：大慶石油學院，2006.

[8] BUCKLEY J. S, LIU Y, Monsterleet S. Mechanisms of wetting alteration by crude oils, SPE 37230, 1997.

[9] 胡海光．水驅波及系數影響因素分析[J]．安徽化工，2013，39(2)：40-42．

[10] 李道山，劉忠福．犧牲劑降低表面活性劑吸附損失研究[J]．大慶石油地質與開發，2000，19(3)：20-23．

編輯：張 凡

16732-8217(2017)03-0121-04

2016-12-08

王薇，工程師，1982年生，2007年畢業于西南石油大學石油工程專業，現從事采油方面科研和生產工作。

國家科技重大專項“低豐度致密低滲油氣藏開發關鍵技術”(2016ZX05048)。

TE 357.432

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