聚合物納米微球調驅技術在低滲透油田的應用及效果

鄭明科，沈煥文，王碧濤，趙 輝，陳弓啟，楊學武，王曉輝，張 鵬，王貴文

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

低滲透油田五里灣長6油藏平均有效孔隙度12.69%，平均滲透率 1.81×10-3μm2，開發至今已有 15年，目前已進入中高含水開發階段，隨著開發時間的延長，平面、剖面矛盾加劇，油藏水驅狀況日益復雜，水驅油效率降低，剩余油分布狀況日趨復雜，挖潛難度增大，油藏控水穩油形勢日益嚴峻，調驅或三次采油技術儲備嚴重不足。標定采收率24.1%，遠低于國內中高滲透水驅油藏標定采收率36.0%，進一步提高采收率有較大潛力和空間，因此，在借鑒東部油田成功案例，結合低滲透油藏儲層特征及室內實驗基礎上，在五里灣長6油藏開展聚合物納米微球調驅技術先導性礦場試驗，旨在建立低滲透油藏提高采收率技術體系，對低滲透油藏持續穩產具有舉足輕重的戰略意義。

1 聚合物納米微球調驅技術研究

1.1 調驅機理

由于微球的原始尺寸遠小于地層孔喉的尺寸，因此可以隨注入水進入到地層深部，隨著注入時間不斷延長，微球不斷水化膨脹（見圖1），直到膨脹到最大體積后，依靠架橋作用在地層孔喉處進行堵塞，從而實現注入水微觀改向。同時由于微球是一個彈性球體，在一定壓力下會突破，在油層中具有封堵、變形、運移、再封堵的特性，具有深部調剖和驅油的雙重作用，最大限度提高注入水的波及體積，從而實現從水井到油井的長效全過程驅油，以提高最終采收率。

1.2 膨脹特性研究

通過室內研究表明（見圖2），微球的初始粒徑為納米至微米級，在水中通過膨脹或者膨脹聚并后粒徑可以達到幾十微米甚至幾百個微米。說明聚合物納米微球在水中的膨脹效果明顯，能夠有效封堵地層中的大孔道，同時通過膨脹堆積作用能有效驅替低滲層段孔隙中的殘余油，從而達到深度調剖和驅油的雙重功效。

1.3 耐鹽性評價

選取分散于礦化度10×104mg/L的模擬污水中的2 000 mg/L聚合物微球樣品，在55℃溫度下烘烤20天后，其形貌仍然為類球形（見圖3），芯部較烘烤10天的變小，表現出一定的水化膨脹。

1.4 抗剪切性評價

選用分散于由礦化度為53 219.57 mg/L的模擬地層水配制成的2 000 mg/L溶液中的聚合物微球樣品，在55℃條件下烘烤10天后，采用組織粉碎機，分別在轉速為 0.500 r/min、1 000 r/min、2 000 r/min、5 000 r/min條件下，持續剪切15 min后，通過透射電子顯微鏡觀察其形貌仍然為類球形（見圖4）。

1.5 驅油實驗

室內實驗結果表明（見表1），注入微球溶液時，采收率均有較大的提高，其中低滲管采收率的提高幅度較大，主要是由于微球優先進入并封堵高滲管，有效啟動了低滲層，改善了儲層的非均值性，因此總采收率的提高主要來自低滲層的動用。

表1 聚合物微球提高采收率室內巖芯實驗結果對比表

2 礦場應用及效果

2.1 試驗區概況

試驗井組位于靖安油田五里灣油藏南部，8個井組對應油井39口，平均單井油層有效厚度14.2 m，目前井均累計采油2.001 4×104t，日產油3.77 t，含水36.1%，采出程度13.3%。一方面隨著采出程度的加大，油藏含水上升速度加快（見圖5），穩產形勢加劇，另一方面受儲層非均質性影響，水驅弱勢方向平面、剖面剩余油仍然富集程度較高，目前注采調整手段挖潛難度大。

2.2 試驗進展

2010年6～10月，分兩個段塞（見圖6），以變加藥濃度的方式先后在五里灣油藏南部柳94-34、柳94-36、柳92-36三個井組實施聚合物活性微球性深部調驅試驗。在此基礎上，2011年優化注入參數，在柳92-38、柳 94-38、柳 96-36、柳 96-38、柳 98-36 五個井組擴大試驗范圍開展聚合物活性微球調驅試驗。

2.3 實施效果

表2 五里灣長6油藏聚合物活性微球深部調驅統計表

2.3.1 注入壓力緩慢上升 與正常注水壓力相比，注入微球后，注水井油壓由10.1 MPa上升到10.5 MPa，套壓由10.1 MPa上升到10.7 MPa，上升幅度在0.5 MPa之間，說明微球進入地層后封堵了部分孔道，使水流方向發生改變，低滲層得到動用，從而提高波及體積。

2.3.2 縱向剖面改善效果顯著 對比注入前后的剖面吸水情況得出，實施聚合物微球注入后，吸水剖面由典型的正韻律底部吸水強，逐漸變成上下均勻吸水，局部高滲層段吸水變均勻，說明高滲帶得到封堵，低滲帶吸水變強，水驅動用程度增加，水驅狀況變好，改善剖面吸水狀況效果明顯。

2.3.3 增油效果明顯且見效范圍逐步擴大 見效特征：部分油井在注入階段動態表現為液量或含水表現出突降和上升的特點，說明微球進入孔喉后產生膨脹和聚集作用，堵塞原來水流通道，隨后又被突破，造成液量和含水波動。

見效范圍：由主向井向側向井逐步擴大，說明注入微球后注入水流向發生改變，水驅波及體積增大。對應34口油井有12口見效，日增油8.76 t，含水下降6.5%，累計增油986 t，整體井組階段遞減由2.12%下降到0.20%，含水上升率由0.36%下降到0.02%，其中12口見效井階段遞減由3.79%下降到-2.23%，含水上升率由0.43%下降到0.03%，井組油井含水上升的速度得到有效減緩，控水穩油效果較明顯（見圖7）。

表3 五里灣一區聚表活性納米微球調驅井組生產動態變化統計表

表4 聚合物納米微球調驅注入前后采收率對比表

2.3.4 平面流線場變均勻 根據井組動態分析，運用數值模擬手段劃分出的高滲帶處流線很密集，注微球后，整體高滲帶處的流線變的均勻，說明儲層非均質性得到有效改善。

2.3.5 采收率得到有效提高 根據目前見效井見效特征、見效范圍，應用“陳元千公式法”計算調驅前后采收率變化表明，注入微球后，井組水驅特征曲線出現拐點，表明水驅狀況得到有效改善，采收率得到明顯提高。

3 認識與結論

（1）聚合物納米微球深部調剖和驅油效果顯著，有效封堵高滲層段，動用了低滲層段剩余油，提高了最終采收率。

（2）有效改善了剖面水驅效果，降低井組油井含水上升速度，提高了水驅油效率。

（3）鑒于先導性試驗取得的效果，下步將擴大聚合物納米微球驅油試驗范圍，為低滲油藏提高采收率技術實現工業化推廣提供技術儲備。

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