利用物理模擬技術提高活化稠油工藝水平

羅艷紅

摘 要：物理模擬技術是采用天然或人造巖心，模擬油藏條件，測定在不同壓力、不同速度、不同擠入方式下的活化稠油狀態，通過選擇性堵水實驗、注入能力研究、耐沖刷性能實驗、突破壓力研究等，給出活化稠油的最優實施方案，以提高活化稠油的工藝水平。通過實施，平均單井增油上升為334t/井次，見到了明顯的效果。

關鍵詞：物理模擬;堵水;乳化稠油

1、前言

某油田活化稠油堵水技術陷入困境，主要表現為：選井困難、平均單井增油下降過快。為了提高活化稠油的工藝水平，引進物理模擬技術，重新核定活化稠油技術的影響因素，在物理模擬基礎上，合理改進活化稠油堵水技術。通過實施，平均單井增油上升為334t/井次，見到了明顯的效果。

2、作用機理

物理模擬技術是采用天然或人造巖心，模擬油藏條件，測定在不同壓力、不同速度、不同擠入方式下的活化稠油狀態，通過選擇性堵水實驗、注入能力研究、耐沖刷性能實驗、突破壓力研究等，給出活化稠油的最優實施方案，以提高活化稠油的工藝水平。

3、物理模擬實驗

3.1選擇性堵水實驗

單巖心實驗選用 4 組人造柱狀膠結巖心，測滲透率后直接注2倍孔隙體積活化稠油。在恒定壓力下進行油驅或水驅，測試驅出液體積變化，可以看出，水驅巖心出口流出液量遠少于油驅巖心流出的液量，其原因是水驅過程中，活化稠油遇水后與水乳化形成高粘乳狀液，阻礙水的流動;而油驅過程中，活化稠油溶于驅替油中，隨油流排出，使流動能力逐漸增加，驅油量增大。這說明活化稠油具有較明顯的選擇性堵水作用。

3.2注入能力研究

實驗采用 4個填砂長管巖心，實驗表明，初始時刻阻力系數相對較低，但隨著注入量的增加，阻力系數迅速增加，在注入后期阻力系數大于高速注入的巖心。其原因是低速注入過程中活化稠油與水有充分的接觸和攪拌時間，因而形成了前端乳化作用，而高速注入時乳化作用不明顯，故阻力系數相對較低。當注入孔隙體積倍數大于1后，巖心阻力系數降低，說明前緣乳化液被替出，阻力減少，而注入速度為3 cm3/min的巖心阻力系數變化不大。還可看出，在相同的注入速度下，用油進行前處理后的巖心比未進行前處理的巖心注入活化稠油效果更好。

根據研究結果，建議在現場應用時，首先應注入少量的油作前置液，然后采用大排量的注入法，以增加活化稠油的注入能力，保證合理的注入量。

3.3耐沖刷性能測試

實驗分別采用 1 cm3/min和 0.4 cm3/min的速度對巖心進行了堵后水驅實驗，以評價堵后水驅速度對活化稠油封堵性能的影響。隨著注水量的增加，殘余阻力系數不斷上升，當水的驅替孔隙體積倍數達到一定值后，活化稠油的乳化達極限，殘余阻力系數不再上升，而是隨著注水量增加而逐漸降低，最后基本趨于穩定。據此建議活化稠油堵水后，采用過量頂替的辦法以提高堵水效果。

3.4 突破壓力的測定

在一定注入速度下記錄壓力變化，將填砂管出現第一滴液滴時對應的壓力作為突破壓力。為測定不同含水階段突破壓力的大小，實驗時每注 10cm3水停泵一次，過 1h后再注水測突破壓力，可以看出，隨著注水量的增加，突破壓力先增加然后降低，其原因是注水量增加，活化稠油乳化能力增加，粘度提高，突破壓力增大，水突破后，注入水形成水流通道，使突破壓力降低，在其它參數相同條件下，高速水驅因攪拌力較大，在剛注入時有利于提高突破壓力，但突破后突破壓力馬上降低，從這一角度講也應采用低壓返排法提高堵劑有效作用期。

4、改進

4.1 重新確定封堵半徑

在早期活化稠油的施工中，是根據其它堵水方式的經驗，確定堵水半徑0.5-1m，但隨著油層的開采，封堵半徑顯然不合理。

在堵水作業中，堵水半徑越大，封堵效果越好，堵后水層吸水指數下降越多。但隨著堵劑用量的增加，所投入費用提高，因此要重新確定合理的堵水半徑。從達西定律出發，根據封堵效果的要求，主要考慮原油粘度、堵劑粘度、油層滲透率、生產壓差，井筒半徑，堵劑殘余阻力系數等因素，計算出合理的封堵半徑。

4.2 確定合理的堵劑用量

用如下公式計算出理論堵劑用量。

最佳用量的確定是以保證有效期內堵劑承受的壓力小于其突破壓力的最小堵劑用量。

A、采用打段塞的方法，合理利用乳化劑，保證與地層水接觸的界面，乳化劑足量，有效減少乳化劑的用量。

B、采用熱污水進行過量頂替，既保證了乳狀液的強度，又節省了原油的用量。

4.3 少量前置液+過量頂替

對于前置液，以前為了施工簡便，就打一罐車10m3左右，經過物理模擬后，發現前置液的量影響乳化劑前緣乳狀液的形成，降低前緣乳狀液的強度，經計算，確定前置液的量為2m3，既可保證注入效果又不影響前緣乳狀液強度。

根據活化稠油的耐沖刷能力實驗，采用過量頂替的辦法可以提高活化稠油的堵水效果，經計算，現場采用理論頂替量的1.5-2倍作為實際頂替量，改原油頂替為熱污水頂替，節省原油的消耗。而且過量頂替同樣可以解決堵劑進泵卡泵的問題。

5、結論

通過室內模擬和現場應用證明，物理模擬優化技術先進，理論完善;物理模擬結果對其它堵水措施有指導意義;要繼續提高選井工作水平，保證堵水效果。