縮膨降壓增注技術(shù)改善低滲油藏注水研究

周逸凝，周 迅 ，武迪生 ，白甲家 ，田育紅

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縮膨降壓增注技術(shù)改善低滲油藏注水研究

周逸凝1，周 迅2，武迪生3，白甲家4，田育紅5

（1. 中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司S00534隊(duì)，陜西 西安 710018； 2. 中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 烏審旗 017300；3.中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司第十一采油廠，甘肅 慶陽 745000；4.中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司第四采氣廠，陜西 西安 710000；5.中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 751506）

安家莊油田屬典型的低滲油田,礦物敏感性表現(xiàn)為中強(qiáng)酸敏和中強(qiáng)水敏,注水后壓力上升快，吸水能力差，同時(shí)常規(guī)酸化措施效果差，針對(duì)這一情況研制了一種新型增注劑, 增注性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)表明，這種新型增注劑具有較好的縮膨降壓增注和提高驅(qū)油效率的性能，適用于新投產(chǎn)的注水井；在新型增注劑基礎(chǔ)上研發(fā)的復(fù)合縮膨降壓增注體系既可以降低表面張力，防膨降壓增注，又具有解堵的性能，適用于長(zhǎng)期注水的老井。2015年在安家莊油田實(shí)施縮膨降壓增注5井次, 施工成功率100%,單井注水量平均增加5.4 m3/d，對(duì)應(yīng)油井累積增油量396.7 t, 取得良好效果。

滲透率；儲(chǔ)層； 酸化技術(shù)；新型增注劑；增油量

安家莊油田為一低滲砂巖鼻狀構(gòu)造油藏，由三角洲前緣相沉積的細(xì)、粉砂巖組成，其間夾有鈣質(zhì)砂巖和泥質(zhì)隔層；儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)砂巖。儲(chǔ)層以原生粒間孔為主，孔徑小，喉道細(xì)微。平均滲透率8×10-3μm2，平均喉道半徑0.23 μm，小于0.1 μm的喉道連通的孔隙體積占60%，油井產(chǎn)能低，注水井吸水能力差，注水后壓力上升很快，管網(wǎng)局部升壓到35 MPa平均注水量?jī)H有2.4 m3/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到配注要求， 礦物敏感性表現(xiàn)為中強(qiáng)酸敏和中強(qiáng)水敏,生產(chǎn)和作業(yè)過程中入井流體易造成地層水敏堵塞和酸敏堵塞。常規(guī)酸化措施效果差，影響安家莊油開發(fā)效果，針對(duì)這種地層條件開展新型縮膨降壓增注增產(chǎn)技術(shù)研究，不僅為改善安家莊油田的低效開發(fā)提供技術(shù)保障，同時(shí)也為其他類似油藏的開發(fā)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 安家莊低滲油藏敏感性評(píng)價(jià)

安家莊低滲透油藏原油性質(zhì)均較好，原油比重0.839 8，地面原油粘度2.8 mPa·s，凝固點(diǎn)23 ℃，具有低比重、低粘度和低凝固點(diǎn)的特點(diǎn),但原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和含蠟量相對(duì)較高，易在近井地帶形成有機(jī)物堵塞。地層水屬封閉的原生水，地層水礦化度78 097 mg/L，水溶型CaCl2,含有大量的Ca2+和一定量的Ba2+、HCO3-，pH值5.9，具備產(chǎn)生無機(jī)垢堵塞的條件。

儲(chǔ)層礦物以石英、長(zhǎng)石、黏土礦物為主, 黏土礦物含量相對(duì)較高。黏土礦物以伊蒙混層為主，其吸水膨脹性強(qiáng)。其次為伊利石、綠泥石,高嶺石的含量很低。在作業(yè)和注水時(shí), 如果入井流體與油層黏土礦物不配伍, 就會(huì)引起黏土礦物的膨脹、分散、運(yùn)移, 嚴(yán)重堵塞油層, 致使注水井吸水能力下降、生產(chǎn)井滲流阻力增加, 開發(fā)效果受到嚴(yán)重影響。酸敏礦物主要為綠泥石（5.28%），濁沸石(2.56)及方解石(1.04%)等，占敏感礦物總量的81%，遇鹽酸、氫氟酸生成氫氧化鐵、偏硅酸膠沉淀。室內(nèi)注0.5 PV鹽酸后，地層水滲透率下降84%，正因?yàn)槿绱耍Ｒ?guī)酸化增產(chǎn)技術(shù)效果較差。

在儲(chǔ)層物性及敏感性分析的基礎(chǔ)上, 綜合分析造成安家莊油層堵塞注水不能滿足要求的原因：

①儲(chǔ)層物性差，孔徑小，喉道細(xì)微，中強(qiáng)水敏，地層水礦化度高，且含成垢離子，易結(jié)垢。

②地層酸敏性強(qiáng)，尤其是對(duì)鹽酸等常規(guī)酸敏感性強(qiáng)；

③蠟、膠質(zhì)、瀝青沉積的有機(jī)堵塞類，細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物對(duì)油層造成的堵塞。

2 縮膨降壓增注劑

2.1 新型縮膨降壓增注劑PL-DP

國(guó)內(nèi)外油田開發(fā)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，低滲透油田中水傷害占有相當(dāng)大的比例[1-3]。實(shí)驗(yàn)室研究表明由此引起的油相滲透率損害可達(dá)80%以上[4-6]。針對(duì)這種情況，研制了一種新型縮膨降壓增注劑PL-DP，即能大幅度降低油水界面張力，又有優(yōu)良的破乳防乳功能和縮膨防膨功能。主要成分是一種高效表面活性劑，屬于烷基糖苷APG與脂肪醇醚AEO的性能改良產(chǎn)品，其極性基為-OH、-NH2、-COOH等易于形成氫鍵的基團(tuán)，表面張力低，水溶性好，能與各種陰離子、陽離子、非離子及兩性離子表面活性劑復(fù)配，對(duì)配方體系具有良好的增效作用。

2.2 復(fù)合縮膨降壓增注劑

新型增注劑能夠起到縮膨降壓增注的作用，可在注水井投注前單獨(dú)注入，但是對(duì)于注水時(shí)間較長(zhǎng)或鉆完井過程污染引起堵塞的儲(chǔ)層，需要進(jìn)一步增強(qiáng)酸化解堵作用。由于安家莊低滲油藏的酸敏性較強(qiáng)，無法實(shí)施常規(guī)酸化，為此對(duì)新型增注劑PL-DP針對(duì)性添加不同比例的解堵助劑，主要添加劑由有機(jī)酸、無機(jī)潛在土酸、潤(rùn)濕劑、穩(wěn)定劑等組成，其中有機(jī)處理液主要溶解地層有機(jī)物、解除地層水鎖和乳化傷害等。無機(jī)解堵液主要溶解地層氧化鐵、氫氧化鐵、碳酸鹽等結(jié)垢物。多元緩速酸液主要溶解地層內(nèi)粘土礦物及微粒傷害。后處理液主要清理近井地帶，保持良好的滲透能力。各助劑使得酸巖反應(yīng)為多級(jí)多元反應(yīng)，解決砂巖油藏基質(zhì)酸化中因酸液濃度使用不當(dāng)，酸液自身對(duì)油層造成的損害。通過調(diào)整各種助劑比例，形成了一種以新型縮膨降壓增注劑PL-DP為主，添加多元多級(jí)酸助劑的復(fù)合縮膨降壓增注劑。

3 增注劑性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

（1）注入性能和驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

采用安家莊油藏天然巖心開展實(shí)驗(yàn)，巖心洗油烘干抽真空飽和水，測(cè)孔滲后將巖心放入夾持器飽和油建立束縛水。然后開展水、化學(xué)劑驅(qū)替注入實(shí)驗(yàn)。其中化學(xué)劑包括新型縮膨降壓增注劑PL-DP和重烷基苯磺酸鹽（對(duì)比劑）。

（2）防膨性能測(cè)試

按照SY/T5971-94《注水用粘土穩(wěn)定劑性能評(píng)價(jià)方法》中的離心法進(jìn)行防膨劑性能評(píng)價(jià)[7]。

（3）縮膨性能測(cè)試

在10 mL離心管中加入0.5 g膨潤(rùn)土和9 mL蒸餾水，搖勻后放置5 h，然后離心10 min后讀取水化后膨潤(rùn)土的體積。加入一定濃度增注劑后，搖勻后放置5 h，然后以同樣的轉(zhuǎn)速離心10 min，讀取加入增注劑后的膨潤(rùn)土體積。計(jì)算體積收縮率[8]。

（4）界面張力測(cè)試

按照SY/T5370-1999《表面及界面張力測(cè)定方法》測(cè)試油水界面張力[9]。

（5）腐蝕性

按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY5405-91《鹽酸酸化緩蝕劑性能的試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)》測(cè)定增注劑的腐蝕性[10]。

（6）溶蝕率

按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/5886-1993砂巖緩速酸性能評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行巖屑溶蝕試驗(yàn)[11]。

（7）乳化率實(shí)驗(yàn)

按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY 5273-91測(cè)定原油乳化率[8]。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，PL-DP性能指標(biāo)：防膨率≥85%，縮膨率≥82%，界面張力≤0.6×10-3N/m，防乳率≥90%，耐溫達(dá)到150 ℃（表1）。說明新型縮膨降壓增注劑PL-DP具有良好的縮膨降壓增注性能。采用兩塊孔滲物性相近的巖心開展注入性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明（表2），與重烷基苯磺酸鹽（對(duì)比劑）相比，PL-DP具有明顯的降低界面張力和注入壓力梯度從而增加注入能力的作用。

表1 新型增注劑性能指標(biāo)

表2 不同增注劑體系對(duì)注入能力影響

驅(qū)油實(shí)驗(yàn)表明（表3），在兩種增注體系注入量相同，PL-DP增注體系在濃度低于重烷基苯磺酸鹽增注體系的情況下，PL-DP增注體系具有更好的降壓性能，同時(shí)能夠有效的驅(qū)替孔道中的殘余油，在提高注水量的同時(shí)提高原油采收率。

表3 特低滲巖心不同增注劑體系驅(qū)油效果室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果

復(fù)合縮膨降壓增注劑性能指標(biāo)如表4所示，水溶性良好，表面張力≤14×10-3N/m，腐蝕速率≤5 g/m2·h，溶蝕能力≥20%，相對(duì)緩速率≥60%，防膨率≥85%，防乳率≥90%。可見復(fù)合縮膨降壓增注劑既有新型水傷害處理劑的主要特點(diǎn)，既能大幅度降低油水界面張力，有優(yōu)良的破乳防乳功能和防膨功能，又將油層保護(hù)與化學(xué)溶蝕、溶解技術(shù)緊密結(jié)合，達(dá)到有效解堵的目的。不會(huì)破壞地層骨架，在地層反應(yīng)后能保持低pH值，對(duì)地層不產(chǎn)生二次沉淀，對(duì)抽油管柱不會(huì)造成腐蝕損壞，故措施后無需常規(guī)排液而直接下泵轉(zhuǎn)抽，延長(zhǎng)了解堵效果時(shí)間，尤其是對(duì)于地層壓力低的油井，采用此種技術(shù)比較合適。

表4 復(fù)合縮膨降壓增注劑性能指標(biāo)

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2015年在安家莊油田實(shí)施縮膨降壓增注5井次,措施成功率100%,其中新井投注2口，分別是安11-2、安12-3，在綜合評(píng)價(jià)地層傷害的情況下采取新型水傷害處理劑措施，常壓注水條件下就能達(dá)到配注要求，平均單井注水量增加7.15 m3/d。注水有效期接近一年，對(duì)投注較早但長(zhǎng)期欠注的水井3口，分別是安6-4、安6-6、安7-5，采取復(fù)合縮膨降壓增注措施，平均單井注水量增加5.5 m3/d，對(duì)應(yīng)油井累積增油量396.7 t, 投入產(chǎn)出比達(dá)到1∶2.7，說明起到了較好的縮膨增注效果（表5）。

表5 安家莊油田縮膨降壓增注效果

以安6-4為例，該井生產(chǎn)層滲透率6.4×10-3μm2，孔隙度為18.4%,位于鼻狀構(gòu)造的低部位，對(duì)應(yīng)4口油井，投產(chǎn)時(shí)間2014年11月，投產(chǎn)后注水量一直在2 m3/d以下，對(duì)應(yīng)油井一直未見到注水效果，2015年8月21日實(shí)施了復(fù)合縮膨降壓增注措施，措施前注入壓力大于28 MPa，措施后注入壓力下降到21.9 MPa，下降幅度23%，單井注水量7.4 m3/d，比措施前增加了6.16倍，截止到2015年11月累計(jì)增注458.8 m3，對(duì)應(yīng)油井有3口開始見效，增油量94 t,取得了一定效果（圖1）。

圖1 安6-4井縮膨降壓增注生產(chǎn)曲線

5 結(jié)論

研究的新型縮膨降壓增注技術(shù)， 重點(diǎn)解決了安家莊低滲透油藏中強(qiáng)水敏、酸敏造成注水困難以及不能常規(guī)酸化的技術(shù)難題。該技術(shù)可以針對(duì)不同低滲透油藏地質(zhì)特點(diǎn)及不同的施工條件優(yōu)化配方體系及施工工藝, 使得新型縮膨降壓劑PL-DP以及復(fù)合縮膨脹降壓增注體系具有降低油水界面張力、破乳防乳和防膨功能，又將油層保護(hù)與化學(xué)溶蝕、溶解技術(shù)緊密結(jié)合，達(dá)到有效解堵的目的。從而減輕低滲透油藏在注水及鉆完井改造過程中的傷害，改善了區(qū)塊注水效果，為其他類似油藏的開發(fā)提供了一定的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。

［1］付美龍，王珂?zhèn)ィ_躍，等.吳旗油田表面活性劑降壓增注物摸實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)［J］．油田化學(xué)，2008，25 ( 4) :332 － 335．

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Study on Depressurization Injection-augmenting Technology by Using Swelled Clay Shrinkage Agent

1,2,3,4,5

（1. CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company Changqing Downhole Operation Branch, Shaanxi Xi'an 710018，China； 2. No.3 Gas Production Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company，Inner Mongolia Wushenqi 017300,China；3. The Eleventh Oil Extraction Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company，Gansu Qingyang 745000, China；4. No.4 Gas Production Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company, Shaanxi Xi’an 710000, China；5. The Third Oil Recovery Plant, PetroChina Changqing Oilfield Company, Ningxia Yinchuan 751506, China）

Anjiazhuang oilfield belongs to low permeability oilfield with strong acid sensitivity and water sensitivity. Due to poor water absorbing capacity, water injection pressure of reservoir rises quickly. Meanwhile the effect of conventional acidification is not good enough. In view of this situation, a new injection agent has been developed. The injection performance evaluation experiments show that this new type of injection agent has good performance for shrinking swelled clay, reducing pressure and increasing injection to improve oil displacement efficiency, so it is suitable for new water injection wells. The new composite increasing injection system can reduce the surface tension, and augment injection ability, and has the ability to relieve plug, so it is suitable for long-term oil injection wells. In 2015 increasing injection of 5 wells was implemented in Anjiazhuang oilfield with 100% success rate. The injection volume of single well water was increased by an average of 5.4 m3/d, and the corresponding cumulative oil increment was 396.7 t.

Permeability;Reservoir; Acidification;Swelled clay shrinkage agent; Oil increment

TE 357

A

1671-0460（2017）10-2149-04

2017-01-31

周逸凝（1984-），男，陜西西安人，助理工程師，碩士研究生，2015年畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，研究方向：油田化學(xué)品和增產(chǎn)措施研究。E-mail：kill1940@163.com。