裂縫性低滲透油藏聚合物微球/表面活性劑復合段塞調驅技術

楊玉偉，渠 波，曹培濤，周 俊

(新疆油田分公司石西油田作業區)

目前，注水開發仍然是低滲透油藏穩產、增產的最常用措施[1-3]。由于低滲透儲層往往存在天然裂縫的發育，對注水壓力的波動較為敏感，經過長時間注水開發后極易形成竄流通道，存在注水開發有效期短、驅油劑浪費嚴重、對應油井采收率低等缺點[4-7]。西部某油田屬于典型的裂縫性低滲透油藏，前期采用注水開發，目前已進入高含水開發階段，由于微裂縫的存在，注水開發更加劇了儲層的非均質性，水竄、水淹現象嚴重，因此，急需研究一種行之有效的調驅技術來適應裂縫性低滲透油藏的高效開發。

聚合物微球調剖技術是近年來研究較多的一種新型深部調剖技術，其具有易注入、封堵能力強等特點，能夠有效封堵裂縫等高滲層位，使后續注入流體轉向低滲層位，實現深部調驅的目的[8-12]。而表面活性劑驅能夠有效降低油水界面張力、改變巖石表面潤濕性，大幅提高低滲儲層的洗油效率[13-17]，本文將聚合物微球調剖技術和表面活性劑驅油技術相結合[18-20]，形成了一種適合裂縫性低滲透油藏的聚合物微球/表面活性劑復合段塞調驅技術。室內對聚合物微球的膨脹性能、封堵能力、表面活性劑的界面活性進行了評價，在此基礎上，評價了復合調驅體系的配伍性和模擬驅油效果，并進行了現場應用。

一、實驗部分

1.實驗材料及儀器

主要實驗材料：聚合物微球MQ-3，粒徑為0.5～6 μm；復合表面活性劑GSR-1(新型Gemini表面活性劑+助劑)；模擬地層水(礦化度124 500 mg/L，CaCl2水型)；模擬油(中性煤油與儲層脫氣原油按1 ∶1混合而成，25℃時黏度5.31 mPa·s)；實驗用巖心為人造巖心和儲層天然巖心。

主要實驗儀器：DZF-6020型臺式真空干燥箱、Rise-2006型激光粒度儀、TX500旋轉滴界面張力儀、高溫高壓動態巖心驅替裝置。

2.實驗方法

2.1 聚合物微球的膨脹性能

使用模擬地層水配制濃度為2 000 mg/L的聚合物微球溶液，在不同溫度條件下靜置30 d，然后用激光粒度儀測定聚合物微球溶液吸水膨脹前后的平均粒徑，并計算膨脹倍數(膨脹后平均粒徑與膨脹前平均粒徑的比值)。

2.2 聚合物微球封堵能力評價

實驗步驟：①選擇不同滲透率的柱狀巖心(直徑2.5 cm、長度10 cm)，飽和模擬地層水，計算孔隙度；②將巖心裝入高溫高壓動態巖心驅替裝置，在儲層溫度下使用模擬地層水驅替，驅替流速為0.2 mL/min，測定巖心兩端穩定壓差Δp1；③在相同流速下注入不同濃度的聚合物微球溶液，記錄穩定壓差Δp2；④再以相同的流速繼續注入模擬地層水，記錄穩定壓差Δp3；⑤計算阻力系數FR=Δp2/Δp1、殘余阻力系數FRR=Δp3/Δp1和封堵率?=1-1/FRR。

2.3 表面活性劑的界面活性評價

使用模擬地層水配制不同濃度的復合表面活性劑溶液(1 000 mg/L、2 000 mg/L、3 000 mg/L、5 000 mg/L)，在儲層溫度下(120℃)靜置不同時間后，在50℃水浴下使用TX500旋滴界面張力儀測定不同表面活性劑溶液與模擬油之間的界面張力值。

2.4 聚合物微球與表面活性劑配伍性評價

在模擬地層水中分別加入2 000 mg/L的聚合物微球MQ-3和3 000 mg/L的復合表面活性劑GSR-1，攪拌均勻后放置在儲層溫度下(120℃)，觀察不同時間后的溶液外觀變化情況(是否出現分層、沉淀或渾濁等現象)，評價聚合物微球和表面活性劑的配伍性。

2.5 模擬驅油效果評價

選取兩塊滲透率不同(低滲30 mD和高滲500 mD)的巖心進行并聯驅油實驗，具體實驗步驟為：

(1)巖心抽真空、飽和模擬地層水、測定孔隙度及初始滲透率，然后飽和模擬油。

(2)水驅油至高滲巖心出口端無油產出，停止水驅，計算水驅采收率。

(3)注入2 000 mg/L的聚合物微球溶液0.5 PV，儲層溫度下靜置24 h。

(4)繼續注入3 000 mg/L的表面活性劑溶液0.5 PV，后續水驅至高滲巖心出口端無油產出，停止實驗，計算最終采收率。

二、結果與討論

1.聚合物微球的膨脹性能評價結果

圖1為使用模擬地層水配制的2 000 mg/L聚合物微球在不同溫度下的膨脹性能評價結果。由圖1看出，隨著溫度的升高，聚合物微球的平均粒徑和膨脹倍數逐漸增大，當溫度達到120℃時，膨脹倍數能夠達到6.74倍，說明聚合物微球具有良好的膨脹性能。這是由于溫度越高時，聚合物微球的水解程度越高，吸水效果更好，吸水膨脹倍數越高。

圖1 聚合物微球的膨脹性能評價結果

2.聚合物微球封堵能力評價結果

聚合物微球注入地層中后，容易被吸附或捕集在多孔介質的孔喉處從而減少孔隙的過流斷面，使后續液流的流動阻力增加[21-22]。因此，可以用流動阻力的大小反映聚合物微球在地層內滯留的程度，同時也能反映調剖體系對地層的封堵能力。

按照聚合物微球封堵能力評價的實驗方法，測定不同濃度的聚合物微球通過不同滲透率巖心后產生的阻力系數、殘余阻力系數和封堵率，來評價聚合物微球的封堵能力。實驗結果見表1。

表1 聚合物微球封堵能力評價結果

由表1結果可知，當聚合物微球濃度相同時，隨著巖心滲透率的升高，阻力系數、殘余阻力系數和封堵率均出現不同程度的下降現象；而在同一滲透率條件下，隨著納米微球濃度的增大，阻力系數、殘余阻力系數和封堵率均出現不同程度的上升現象。

當聚合物微球濃度達到2 000 mg/L以上時，體系通過滲透率為30～150 mD的巖心阻力系數不高，僅為15～20左右，說明聚合物微球體系在中、低滲巖心中具有良好的流動性和注入能力。而在此條件下，體系的殘余阻力系數(45～60左右)和封堵率(>97%)均處在較高的范圍內，這說明聚合物微球體系在中、低滲巖心中能實現良好的封堵效果。以上研究結果表明，聚合物微球體系具有易注入、封堵能力強的特點，能夠適用于裂縫性低滲透率油藏的調驅施工作業。

3.表面活性劑界面張力評價結果

表2為不同濃度復合表面活性劑GSR-1溶液的界面張力實驗結果。可以看出，隨著復合表面活性劑溶液濃度的增大，界面張力值逐漸減小；當濃度達到3 000 mg/L時，在120℃下放置30 d后界面張力值仍能保持在10-3mN/m數量級，說明復合表面活性劑GSR-1具有良好的界面活性，能夠有效提高低滲透儲層的驅油效率。

表2 不同濃度 GSR-1溶液界面張力實驗結果

4.聚合物微球與表面活性劑配伍性實驗結果

聚合物微球和表面活性劑混合溶液在120℃下靜置30 d后，溶液外觀無明顯變化，沒有出現分層、沉淀或渾濁等現象，表明聚合物微球和表面活性劑之間具有良好的配伍性。

5.模擬驅油實驗結果

由表3和圖2結果可以看出，注入聚合物微球過程中，注入壓力迅速上升，說明聚合物微球能夠對高滲巖心中的較大孔隙進行有效封堵，注入表面活性劑過程中，高滲巖心采收率和含水率變化不明顯，低滲巖心采收率增加明顯。后續水驅階段，注入壓力先上升后下降，低滲巖心采收率進一步增加，高滲巖心采收率無明顯變化，高滲和低滲巖心的最終采收率分別為46.20%和42.87%，聚合物微球/表面活性劑復合調驅體系提高采收率分別為4.02%和23.30%。而單獨使用表面活性劑驅時高滲和低滲巖心的最終采收率分別為55.42%和23.48%。表面活性劑驅提高采收率分別為11.58%和2.78%。

表3 聚合物微球/表面活性劑復合體系驅油實驗結果

注：直徑為2.50 cm。

圖2 聚合物微球/表面活性劑復合體系驅油效果

綜合分析，在非均質地層條件下使用聚合物微球/表面活性劑復合調驅體系能夠較好的發揮兩種調驅劑的優勢，更好的調整吸水剖面，擴大波及體積，較大幅度的提高低滲儲層的采收率，適合應用于裂縫性低滲透油藏水驅后進一步提高采收率。

三、礦場應用效果

西部某油田M區塊屬于典型的裂縫性低滲透油藏，該區塊共有12個注水井組，其中A井組共有2口注水井(A-1井和A-3井)和3口生產井(A-2井、A-4井和A-6井)。實施調驅措施前該井組3口生產井平均日產油為0.28 m3，日產液量2.69 m3，平均含水率89.67%，2口注水井平均注入壓力為4.2 MPa。對該注水井組采取聚合物微球/表面活性劑復合段塞調驅措施2個月后，3口生產井平均日產油增加至1.02 m3，日產液量降至2.07 m3，平均含水率降低至50.75%，注水井平均注入壓力增大至7.9 MPa。說明聚合物微球/表面活性劑復合段塞調驅體系有效的封堵了裂縫等高滲通道，增大了注入流體的波及體積，有效動用了低滲儲層的原油，達到了良好的增油控水效果。表4為3口生產井調驅措施前后產量對比。

表4 對應生產井調驅措施前后產量對比

四、結論

(1)聚合物微球MQ-3在溫度為120℃時膨脹倍數可以達到6.74倍，具有良好的膨脹性能；對滲透率為30～150 mD的巖心，聚合物微球具有良好的注入性和封堵能力；當表面活性劑GSR-1濃度為3 000 mg/L時，在120℃下放置30 d后界面張力值仍能保持在10-3mN/m數量級，具有良好的界面活性。另外，聚合物微球和表面活性劑之間也具有良好的配伍性。

(2)高、低滲巖心并聯模擬驅油實驗結果表明，聚合物微球/表面活性劑復合段塞調驅體系能使低滲巖心水驅后提高采收率幅度達23.30%，遠遠大于單獨使用表面活性劑驅時的2.78%，說明該復合段塞調驅技術能夠高效的發揮聚合物的調剖和表面活性劑的驅油作用，很好的提高低滲透儲層的動用程度，適合應用于裂縫性低滲透率油藏的調驅作業。

(3)在裂縫性低滲透油藏的現場應用結果表明，聚合物微球/表面活性劑復合段塞調驅體系能夠封堵裂縫等高滲通道，增大注水井的注入壓力，使生產井的含水率降低、日產油增加，起到了良好的調驅效果。