海上河流相稠油油藏選擇性堵水研究

石洪福 何逸凡 孫 強 石 飛 岳寶林

中海石油(中國)有限公司天津分公司, 天津 300459

0 前言

渤海油田稠油油藏儲量大,埋藏深,在注水開發過程中,由于儲層非均質性強、油水流度比大,加之開采速度高,使油井過早水淹[1-3]。油井過早高含水會造成注采設備耗用,FPSO(浮式生產儲油輪)處理產出液困難,加劇海管的腐蝕和結垢,使原油開采成本大幅上升。因此,必須采取高含水油井選擇性堵水措施[4-11]。

1 油田概況

渤中25-1南油田位于渤海灣盆地,是一個復雜的斷裂背斜油藏。油田平均孔隙度為30%,平均滲透率為 1 000 ×10-3μm2,地下原油黏度50～274 mPa·s,是高孔、高滲的稠油油藏。油田沉積類型為河流相沉積,平面非均質性強,注入水極易沿河道中心突進。目前油田綜合含水84%,已進入高含水階段,優勢滲流通道普遍發育,無效水循環加劇。亟待開展堵水研究,開發出與該油田地質特點相適應,與海上平臺操作要求相匹配的堵水體系,以改善油田開發效果[12-22]。

2 室內實驗

2.1 實驗材料及儀器

主要實驗材料包括地層水樣、油樣、油酸、十二烷基苯磺酸、二甲苯、成磺酸鈣、碳酸鈣(800目)、瀝青粉、磺化瀝青粉等。主要儀器包括超級恒溫水浴槽、旋轉黏度計、電動攪拌器、數顯攪拌器、顯微鏡、攝像頭、天平、物理模擬裝置。

2.2 堵劑配制

利用目標油田油水樣品,配制了3種堵劑:堵劑A 1%MZ-18+3%BHN-12+混合油,堵劑B 2%MZ-18+1%BHN-12+聚丙烯酰胺,堵劑C 0.5%SH-1+2%CA-18。針對以上三種堵劑開展室內實驗,對注入能力、堵水有效期、封堵效果和對低滲層傷害程度進行對比,以篩選滿足實際油藏條件的最優堵水體系。

2.3 驅替實驗步驟

1)篩選一定目數的砂子,將其洗凈烘干后備用。

2)用烘干后的砂子填于填砂管中,在常溫下用地層水正向飽和,測定水相滲透率。

3)稱量飽和水之后填砂管的質量,結合填砂管的空管質量和填入砂子的質量,計算填砂管的孔隙體積PV。

4)將烘箱溫度升至70 ℃(油藏溫度)并恒溫。

5)以不同的速率向填砂管中反向注入0.3 PV的地層水。

6)向填砂管中正向注入地層水,注水速率為0.5 mL/min,測量填砂管兩端的壓差,考察堵劑的堵水性能和耐沖刷性能。

3 性能對比評價

3.1 注入能力評價

分別做出三種堵劑在 1 000 ×10-3μm2左右填砂管中注入和頂替壓力曲線對注入壓力和頂替壓力進行對比,見圖1。由圖1可知,在注入過程和頂替過程中,壓力曲線特征不同。其中堵劑C壓力最高,堵劑B次之,堵劑A最低,即堵劑A具有最佳的注入性能。

a)注入壓力曲線a)Injection pressure curve

b)頂替壓力曲線b)Replacement pressure curve

3.2 堵水有效期評價

分別做出三種堵劑在 1 000 ×10-3μm2的填砂管中堵后滲透率和封堵率隨注入孔隙體積變化的關系曲線以對比堵水有效期,見圖2。三種堵劑的堵水有效期不相同,但相差不大。其中堵劑C的封堵有效期最長,當注入8倍孔隙體積倍數時,封堵率保持在86%以上;堵劑A和堵劑B在注入4倍孔隙體積倍數時,封堵率開始下降,當注入8倍孔隙體積倍數時,封堵率分別下降到76%和70%左右。堵水有效期的評價為堵劑用量優化提供了依據。

a)堵后滲透率a)Sand permeability after plugging

b)封堵率b)Blocking rate

3.3 封堵調剖效果評價

首先設置不同滲透率級差的雙管模型,然后評價不同堵劑在不同級差下高低滲管的分流率之比,據此比較不同堵劑對非均質油層的改善程度，見圖3。由圖3可知,在不同的級差下,三種堵劑對高低滲管的封堵情況均不同。對于非均質程度較低的雙管模型,三種堵水劑均表現出較好的封堵調剖能力,使模型的非均質程度得到大幅度改善,能夠大幅度改善高、低滲模型的產液比例;對于非均質較嚴重的雙管模型,封堵調剖能力相對較差。在相同的級差條件下,堵劑B的封堵調剖能力最好,平衡后高低滲管的分流率最為接近,使模型更趨于均質;堵劑A的封堵調剖能力要比堵劑C強一些,但在非均質程度較嚴重的條件下表現出與堵劑C相近的調整能力。

圖3 不同堵劑的平衡分流率之比圖Fig.3 The ratio of the equilibrium shunt rate ofdifferent plugging agents

3.4 儲層傷害程度評價

根據實驗結果評價不同滲透率級差下不同堵劑對低滲管的封堵率,據此比較三種堵劑對低滲儲層的傷害程度,分析堵劑的選擇性和智能性，結果見圖4。由圖4可知,在不同的滲透率級差下,三種體系對低滲管都表現出比較低的傷害,封堵率均在35%以下,并且隨著級差的增大,低滲管的封堵率逐漸降低。表明堵劑主要進入的是高滲層,對低滲層的傷害較小,并且非均質程度越大,堵劑越容易進入高滲層,表現出較好的選擇性封堵能力。在級差較小時,堵劑C對地層傷害最小;在級差較大時,堵劑A和堵劑C對低滲管的傷害要大于堵劑B。要根據油田儲層的非均質程度選擇適宜的堵劑。

圖4 不同堵劑對低滲管封堵率圖Fig.4 Plugging rate of different plugging agentsonlow permeability pipes

4 礦場應用

海上油田具有安全注入壓力窗口較小,流程處理要求高等特點。渤中25-1南油田屬于海上河流相油田,儲層平面非均質性強,滲透率級差大(平面滲透率級差3～5),綜合考慮需選擇易注入,易處理,儲層傷害程度低的堵劑,因此選擇堵劑A。該油田E 25井主要開采層位為NmIV 8.2小層和NmV 3+5.1小層,施工前該井日產液150 m3,日產油15 m3,含水90%,測試顯示主要出液和出水層位為NmV 3+5.1小層。2016年1月對該井堵水作業,堵水后產液量和含水持續下降,測試顯示堵水后NmV 3+5.1小層產液比例由82%下降到70%,該井產液不均得到大幅改善,最大日增油達到了35 m3,含水下降約10%,有效期396 d,累計增油達1.4×104m3,取得明顯效果。

5 結論

1)利用室內實驗對篩選配制的三種堵劑的注入性能、堵水有效期、封堵能力和對低滲層傷害程度進行分析評價,結果表明:堵劑A具有最佳的注入性能,在相同滲透率條件下堵劑的注入壓力和頂替壓力是最低的;堵劑B具有最佳的封堵調剖性能;堵劑C具有最長堵水有效期和最低的低滲透層傷害性。三種體系各有所長,在實際應用中具有較大的選擇空間。

2)結合海上油田安全注入壓力窗口小、環保排放要求高和平臺空間小的具體條件,選擇堵劑A在渤中25-1南油田E 25井進行堵水試驗,結果表明該堵劑堵水效果好、增油明顯。