聚合物弱凍膠-聚合物微球復(fù)合調(diào)驅(qū)技術(shù)研究

陳德紅，屈人偉，宋岱鋒

1.中國石化勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東東營 257000；2.中國石化勝利油田孤島采油廠，山東東營 257231

水驅(qū)油藏聚驅(qū)后地層的非均質(zhì)性增強，水竄加劇，水淹速度加快。只有通過深部調(diào)剖，才能更經(jīng)濟(jì)有效地調(diào)整及改善油藏的非均質(zhì)性，提高注入液的波及體積，從而提高原油采收率。單一的聚合物驅(qū)油技術(shù)難以解決油藏非均質(zhì)性和不利的油水流度比造成的注入水沿高滲層突進(jìn)的問題。聚合物微球技術(shù)是一種深部調(diào)剖堵水技術(shù)，其優(yōu)點包括受外界影響小，可以直接用污水配制，注入無黏度、無污染、成本較低等[1-2]。筆者對聚合物微球的耐溫、抗鹽及地層適應(yīng)性進(jìn)行了評價；利用填砂管巖心驅(qū)替試驗對比驗證了不同驅(qū)替組合下，聚合物弱凍膠、聚合物微球?qū)Ψ蔷|(zhì)巖心的深部封堵性能，并在孤島油田中二中區(qū)塊開展了現(xiàn)場試驗。

1 聚合物弱凍膠-聚合物微球復(fù)合調(diào)驅(qū)機(jī)理

聚合物弱凍膠-聚合物微球復(fù)合調(diào)驅(qū)方式為先注入聚合物弱凍膠后注入聚合物微球，最大限度提高注入液的波及體積。聚合物弱凍膠優(yōu)先進(jìn)入高滲層，通過吸附、滯留對高滲層進(jìn)行有效封堵；聚合物微球的原始尺寸只有納米級,在地層條件下，通過變形驅(qū)動、壓力波動、剪切破碎3種機(jī)理作用[3]，對高滲層形成物理堵塞，對中低滲層具有吸附、堵塞喉道的作用，從而提高后續(xù)注入液的波及范圍。

2 試驗部分

2.1 原料與儀器

聚合物微球，中國石油大學(xué)(華東)芳華公司；勝利油田現(xiàn)場常用(寶莫)聚合物，相對分子質(zhì)量1 700×104～1 900×104，水解度22%；XL型復(fù)合有機(jī)鉻交聯(lián)劑；孤島中二中原油，地下黏度74～90 mPa·s；孤島中二中地層水，礦化度8 368 mg/L；去離子水；石英砂，粒徑0.058～0.83 mm。

干濕二合一激光粒度儀；高溫高壓巖心模擬驅(qū)替裝置；安東帕流變儀；電子天平；填砂管巖心，φ25 mm×300 mm；中間容器。

2.2 試驗方法

2.2.1 耐溫、抗鹽吸水膨脹性能測試

1)在去離子水中，用激光粒度儀測試微球在不同溫度下浸泡3 d后的微球粒徑。

2)在室溫下，用激光粒度儀測試微球在不同鹽含量溶液中的吸水膨脹倍數(shù)。

2.2.2 地層配伍性測試

1)用孤島回注污水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的聚合物微球溶液，用安東帕流變儀測定在69 ℃下放置不同時間后聚合物微球溶液的黏度。

2)在69 ℃下，用激光粒度儀測試聚合物微球在孤島回注污水中浸泡不同時間后的吸水膨脹倍數(shù)。

2.2.3 不同調(diào)驅(qū)體系對層內(nèi)、層間非均質(zhì)巖心調(diào)驅(qū)效果測試

1)填制1#～4#滲透率相近的層內(nèi)非均質(zhì)巖心；填制5#、6#滲透率相差較大的巖心。分別抽真空飽和水，測量孔隙體積，水驅(qū)測滲透率。測得巖心滲透率(K1～K6)分別為2.656，2.732，2.697，2.601，1.126，3.432 μm2。

2)分別對每個巖心飽和原油，使其具有較高的原始含油飽和度。對1#～4#巖心、5#和6#并聯(lián)巖心分別以設(shè)定速度進(jìn)行水驅(qū)，直至產(chǎn)出液含水98%。

3)向1#巖心注入0.4 PV弱凍膠體系；2#巖心注入0.4 PV微球體系；3#巖心先注入0.2 PV弱凍膠體系后注入0.2 PV微球體系；4#巖心先注入0.2 PV微球體系后注入0.2 PV弱凍膠體系。向5#、6#并聯(lián)巖心先注入0.2 PV弱凍膠體系后注入0.3 PV微球體系。其中，弱凍膠體系配方為0.2%HPAM+0.15%XL，微球體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%。

4)分別將步驟3)中的巖心水驅(qū)至采出液含水98%，驅(qū)替結(jié)束。

5)分別計算各巖心水驅(qū)采收率、注調(diào)驅(qū)體系后的采收率以及出口分流量。

3 性能評價

3.1 聚合物微球耐溫、抗鹽吸水膨脹性能

3.1.1 耐溫性

設(shè)定溫度下，微球在去離子水中膨脹3 d，微球粒徑見圖1。溫度是影響微球顆粒吸水膨脹性能的重要因素, 隨著溫度的升高, 微球的吸水膨脹速度加快。

圖1 溫度對微球吸水膨脹性能的影響

3.1.2 耐鹽性

室溫下，微球在不同鹽含量溶液中的吸水膨脹倍數(shù)見圖2。

圖2 鹽含量對微球吸水膨脹性能的影響

由圖2可知，隨著鹽含量的增大，微球吸水膨脹倍數(shù)減小，在不同的鹽溶液中，微球吸水膨脹倍數(shù)降低程度不同，二價鹽的影響較一價鹽更顯著。試驗結(jié)果表明微球具有較強的耐鹽性。

3.2 聚合物微球與地層水的配伍性

3.2.1 地層水對聚合物微球溶液黏度的影響

用孤島回注污水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的微球溶液，在69 ℃下放置不同時間后溶液黏度的變化見表1。污水配制的微球溶液體系均勻，浸泡10 d溶液黏度變化不大，說明其與地層水配伍性好，性能穩(wěn)定，可以滿足現(xiàn)場注入要求。

表1 放置不同時間后微球溶液的黏度

3.2.2 聚合物微球在地層條件下的吸水膨脹性

在69 ℃下，微球在污水中放置不同時間后的吸水膨脹情況見表2。隨著浸泡時間的延長，微球的膨脹倍數(shù)逐漸增大，10 d后膨脹倍數(shù)達(dá)到最大。微球具有較好的地層適應(yīng)性，能夠滿足孤島油藏深部逐級封堵的要求。

表2 微球在污水中的吸水膨脹倍數(shù)

3.3 不同調(diào)驅(qū)體系對層內(nèi)、層間非均質(zhì)巖心調(diào)驅(qū)效果

3.3.1 不同調(diào)驅(qū)體系對層內(nèi)非均質(zhì)巖心調(diào)驅(qū)效果

采用不同調(diào)驅(qū)體系按2.2.3對層內(nèi)非均質(zhì)巖心進(jìn)行調(diào)驅(qū)試驗，結(jié)果見表3。由于調(diào)驅(qū)體系的不同注入方式，調(diào)驅(qū)結(jié)果有明顯差異。先注入聚合物弱凍膠后注入聚合物微球的注入方式，其采收率的增值明顯高于其他注入方式。這是由于先注入弱凍膠后，弱凍膠優(yōu)先進(jìn)入高滲層，對高滲層進(jìn)行有效封堵。由于聚合物微球良好的注入性，后續(xù)注入的聚合物微球在進(jìn)入高滲層的同時，部分進(jìn)入剩余油豐富的中低滲層，從而在有效調(diào)整吸水剖面的同時，將中低滲層中的剩余油驅(qū)替出來。

表3 不同調(diào)驅(qū)體系對層內(nèi)非均質(zhì)巖心的調(diào)驅(qū)效果

3.3.2 復(fù)合調(diào)驅(qū)體系對層間非均質(zhì)巖心調(diào)驅(qū)效果

采用先注入聚合物弱凍膠后注入聚合物微球的注入方式，按2.2.3對高、低滲并聯(lián)非均質(zhì)巖心進(jìn)行調(diào)驅(qū)試驗，進(jìn)一步驗證3.3.1的試驗結(jié)果，結(jié)果見表4。

表4 復(fù)合調(diào)驅(qū)體系對層間非均質(zhì)巖心調(diào)驅(qū)效果

由表4可知，先注入弱凍膠后，弱凍膠優(yōu)先進(jìn)入高滲層，對高滲層進(jìn)行有效封堵；隨著微球在中、低滲巖心孔隙中運移，多個微球架橋封堵中、低滲孔道，使水繞流，進(jìn)一步調(diào)整巖心吸水剖面，從而實現(xiàn)在大孔道中“強堵”，在中小孔道中“弱堵”，更好地發(fā)揮2種調(diào)驅(qū)劑的協(xié)同優(yōu)勢。同時，2種調(diào)驅(qū)劑都具有一定的運移能力，隨著注入壓力的升高，2種調(diào)驅(qū)劑不斷地向巖心深部運移，從而提高非均質(zhì)巖心的采收率。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

孤島油田中二中區(qū)塊油藏歷經(jīng)水驅(qū)-聚合物驅(qū)-水驅(qū)開發(fā)階段，地層的非均質(zhì)性嚴(yán)重，水淹速度快。選取24X516井組開展現(xiàn)場試驗，對應(yīng)油井5口。采用聚合物弱凍膠-聚合物微球復(fù)合調(diào)驅(qū)方式，第一段塞注入聚合物弱凍膠(0.2%HPAM+0.15%XL)10 d，第二段塞注入聚合物微球(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%～0.3%)32 d。

從施工后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，24X516注水井的平均油壓從6.8 MPa上升到8.5 MPa,提高了1.7 MPa。對應(yīng)油井不同程度見效, 其中24XN517井日產(chǎn)油由3 t最高增至4.5 t，該井組已累計增油超過850 t，現(xiàn)場試驗取得了較好的效果。

5 結(jié)論

1)聚合物微球具有較好的耐溫、抗鹽吸水膨脹性能。

2)聚合物微球與地層配伍性好，可均勻分散在溶液中；配制溶液黏度低，便于現(xiàn)場施工。

3)聚合物弱凍膠-聚合物微球復(fù)合調(diào)驅(qū)可實現(xiàn)逐級深部封堵，明顯改善巖心層內(nèi)、層間非均質(zhì)性，使后續(xù)注入水發(fā)生液流轉(zhuǎn)向，提高巖心的采收率。