江蘇油田自主研發(fā)納米驅(qū)油“掃帚”

□ 文/圖 王慶輝

江蘇油田一些低滲和特低滲油藏的孔隙小于4微米，堪稱密不透風(fēng)。如何深入致密的特低滲油藏孔隙，驅(qū)出原油？

江蘇油田工程技術(shù)研究院的科研人員打破常規(guī)分子構(gòu)成方式，極限降低油水界面張力，引入“鎖水”“攜油”等功能，自主研發(fā)了一種分子直徑只有頭發(fā)絲千分之一的納米乳液，宛如一把精致靈活的驅(qū)油“掃帚”，鉆入致密孔隙，高效驅(qū)出原油。這項(xiàng)技術(shù)獲得國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利4件、實(shí)用新型專利2件。

截至目前，該項(xiàng)技術(shù)已規(guī)模應(yīng)用至14個(gè)區(qū)塊29個(gè)井組，已累計(jì)增油1.3萬(wàn)多噸，降水2800立方米，成為油田大力推進(jìn)三次采油的科技利器，為油田難動(dòng)用儲(chǔ)量高質(zhì)量開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支撐。

探索三次采油新方式

低滲和特低滲油藏開(kāi)發(fā)，一直是老油田提高采收率難題。由于深層致密，這類油藏注水開(kāi)發(fā)效果普遍不好。

為了提高難動(dòng)用儲(chǔ)量采收率，科研人員嘗試了注表面活性劑及聚合物等三次采油試驗(yàn)，然而單獨(dú)的表面活性劑驅(qū)易形成驅(qū)替不均，造成水竄；常規(guī)的“表活劑+聚合物”二元驅(qū)油體系又存在注入困難、易造成儲(chǔ)層堵塞、聚表材料色譜分離等難題。

成本問(wèn)題也一直制約著三次采油規(guī)模應(yīng)用，特別是對(duì)江蘇油田來(lái)說(shuō)，由于斷層多，單塊儲(chǔ)量規(guī)模相對(duì)小，建設(shè)注聚站等地面投入難以通過(guò)面積井網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用的方式攤薄成本。

江蘇油田科研人員在進(jìn)行納米乳液體系配制研究。

對(duì)油田科研人員來(lái)說(shuō)，驅(qū)油體系既要實(shí)現(xiàn)“注得進(jìn)、采得出”的目標(biāo)，還要實(shí)現(xiàn)“成本低、可推廣”。

近年來(lái)，江蘇油田大力倡導(dǎo)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，加速科技提升，提高老區(qū)采收率，針對(duì)復(fù)雜斷塊低滲和特低滲油藏，深入開(kāi)展化學(xué)驅(qū)提高采收率研究，探索效果更好、成本更低、操作更便捷的驅(qū)油體系。

江蘇油田工程技術(shù)研究院專門成立了化學(xué)驅(qū)提高采收率項(xiàng)目組，從研發(fā)新驅(qū)油體系、工藝技術(shù)配套等方面探索三次采油新方式。由副院長(zhǎng)王彪擔(dān)任項(xiàng)目組長(zhǎng)，一級(jí)主任師虞建業(yè)任技術(shù)首席。

“哪里有難題，就在哪里攻堅(jiān)。瞄準(zhǔn)一個(gè)方向，就要竭盡全力堅(jiān)持下去，直至取得突破?！庇萁I(yè)說(shuō)。

連續(xù)攻關(guān)研發(fā)高效表面活性劑

如何從海量的分子中優(yōu)化強(qiáng)有力的功能團(tuán)，通過(guò)化學(xué)變化組成更高效的表面活性劑分子？

“想要超越常規(guī)的表面活性劑性能，我們不能走尋常路，要突破固有思維，從常規(guī)的表面活性劑分子結(jié)構(gòu)、作用方式里走出來(lái)，探索‘調(diào)、堵、驅(qū)、洗’一體化技術(shù)體系?！蓖醣胝f(shuō)。

由于界面張力的作用，表面活性劑會(huì)有一部分吸附在巖石孔隙口，而不是長(zhǎng)驅(qū)直入孔隙。因此，需要想方設(shè)法降低界面張力，使驅(qū)油液能夠到達(dá)孔隙內(nèi)部，增強(qiáng)洗油效果。

“我們改變分子間力的作用方式，將驅(qū)油體系的油水界面張力降低1至2個(gè)數(shù)量級(jí)?！庇萁I(yè)說(shuō)。這種新表面活性劑的功能團(tuán)可以像一把驅(qū)油“掃帚”一樣，在5分鐘內(nèi)使油膜從巖石表面剝離，并打散為“小尺寸”，將更多隱藏在孔隙深處的原油“掃”出來(lái)。

此外，科研人員還在新表面活性劑中引入“鎖水”“攜油”功能，讓水跑得慢，減少水竄問(wèn)題。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，新的表面活性劑洗油效率較水驅(qū)提高14%以上。

表面活性劑的活性提升后，科研人員又面臨新的難題。怎么把眾多成分組成的驅(qū)油“掃帚”的分子直徑變得更細(xì)、更??？這似乎是個(gè)難解的循環(huán)：想要驅(qū)油效果更好，就需要更多功能團(tuán)，這就面臨著分子直徑更大的問(wèn)題。

在一次次分子“瘦身”試驗(yàn)失敗后，虞建業(yè)認(rèn)為，必須探索新路，打破常規(guī)分子組成方式。

“我們創(chuàng)新思路，僅用兩個(gè)分子就組成新的表面活性劑分子，不僅減少了主劑種類和助劑用量，而且大幅提高體系性能。”項(xiàng)目組化學(xué)技術(shù)負(fù)責(zé)人呂紅梅說(shuō)。

新組成的表面活性劑分子的直徑降到納米級(jí)，相當(dāng)于頭發(fā)絲的千分之一。同時(shí)，所需要的分子成分大幅減少，原材料也大幅減少，從研發(fā)源頭實(shí)現(xiàn)了降本。

通過(guò)微觀可視化、核磁共振等室內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，與水驅(qū)相比，該體系在巖芯中的波及體積可以擴(kuò)大15%，進(jìn)入了很多以前水都進(jìn)不去的地方，驅(qū)替后剩余油飽和度下降7%。

“高效技術(shù)+全科服務(wù)”推進(jìn)規(guī)模應(yīng)用

納米乳液驅(qū)油技術(shù)在低產(chǎn)低效的歐莊區(qū)塊應(yīng)用后，持續(xù)保持良好的增產(chǎn)效果。該區(qū)塊實(shí)施納米乳液驅(qū)油以后，平均單井產(chǎn)量提高50%，年增油2337噸。

良好的應(yīng)用效果，讓新技術(shù)推廣得到油田大力支持。去年，江蘇油田組織專家論證，優(yōu)選納米乳液驅(qū)油技術(shù)等4項(xiàng)科技成果，安排專項(xiàng)成果轉(zhuǎn)化基金786萬(wàn)元支持推廣應(yīng)用，打通科研成果轉(zhuǎn)化最后一公里。

“我們根據(jù)不同區(qū)塊油水性質(zhì)，開(kāi)發(fā)了更具針對(duì)性的驅(qū)油體系。同時(shí)，充分發(fā)揮多專業(yè)聯(lián)合的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以‘全科大夫’的視角，從調(diào)剖、堵水、井筒降黏等多方面拿出區(qū)塊整體治理方案，精準(zhǔn)施策，全方位做好技術(shù)服務(wù)保障。”江蘇油田工程技術(shù)研究院油化室副主任錢志鴻說(shuō)。

石5區(qū)塊是典型的低孔低滲油藏，平均滲透率僅為7毫達(dá)西，區(qū)塊4口油井日產(chǎn)油僅4噸?？蒲腥藛T針對(duì)該區(qū)塊層間、層內(nèi)矛盾突出，水竄嚴(yán)重的病癥，先針對(duì)性實(shí)施在線調(diào)剖工藝，實(shí)現(xiàn)油藏均衡驅(qū)替，然后實(shí)施納米乳液驅(qū)油工藝，實(shí)現(xiàn)“波及、洗油”雙提升。目前，該井組平均日產(chǎn)油提高50%，區(qū)塊綜合含水下降15%，年增油723噸。

在技術(shù)針對(duì)性方面，科研人員實(shí)施一藏一策，一塊一策，針對(duì)莊13、堡1等普通稠油油藏，開(kāi)發(fā)了具有降黏功能的納米乳液體系；針對(duì)關(guān)7塊高含蠟原油，開(kāi)發(fā)了界面活性更高的新一代納米乳液體系，提高了該技術(shù)的適應(yīng)性。

在“高效技術(shù)+全科服務(wù)”的支撐下，納米乳液體系研發(fā)成功后，得到推廣應(yīng)用，成為油田增產(chǎn)增效的科技利器。