海上J 油田自適應復合調驅技術研究與應用

趙 軍，鄭繼龍，陳士佳，劉浩洋，吳彬彬

（1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；2.中海油能源發展股份有限公司清潔能源分公司，天津 300452）

海上J 油田目前油田層間、層內矛盾突出，亟需通過措施減緩注入水在儲層平面上的指進和儲層縱向上的單層突進現象，同時現場注水壓力已接近壓力上限，普通調剖調驅技術難以滿足現場需求，針對現場存在問題，結合目標油田地質油藏特征及注采特征，開展適合J 油田的自適應復合調驅技術研究。

自適應復合調驅體系分別由自生氣體系、起泡劑、強化劑體系組成。通過向目標儲層注入自生氣體系溶液，在目標油藏溫度及壓力條件下發生化學反應、釋放出氣體，會優先占據儲層中多孔介質中的油孔道，使原來呈束縛狀態的原油成為可動油，降低了殘余油飽和度[1]，同時釋放出大量的熱量，能夠溶解地層中的有機物沉淀[2]，與后續注入的起泡劑在目標儲層巖石孔喉剪切作用下形成泡沫[3]，發揮泡沫在儲層“堵水不堵油、堵高不堵低”的自主選擇特性，在驅替程度較高、剩余油較低的地方以及高滲儲層堆積，與聚合物凝膠體系結合，形成較為穩定、封堵性強的泡沫凝膠，從而迫使后續注入流體進入油層中物性較差、驅替程度較低的孔隙，可提高后續注入流體的波及程度[4]。因此，通過三種工作液的有效結合，在地下反應生成泡沫凝膠體系，以實現降低注入壓力，保證后續調驅體系的有效注入，從而達到擴大波及體積、提升驅油效果的目的[5-11]。

1 自生泡沫調驅體系優選

1.1 實驗條件

油藏溫度：57 ℃；實驗用油：海上J 油田A1-6 井現場脫水原油；實驗用水：海上J 油田A1-6 井現場注入水，礦化度2 428.53 mg/L。

1.2 實驗儀器及藥劑

實驗儀器：Brookfield 粘度計（DV2T 型，博力飛儀器有限公司）；恒溫水浴（TW20 型，優萊博技術有限公司）；電子天平（BSA423S 型，賽多利斯公司）；磁力攪拌器（Variomag 型，美國Variomag 公司）。

實驗藥劑：亞硝酸鈉、氯化銨、鹽酸（西安石油大科技有限公司）；十二烷基類起泡劑QP-1～QP-5（工業級）；聚合物干粉P1（相對分子質量1 600 萬）、聚合物乳液P2（相對分子質量800 萬）；FJL-1、FJL-2 酚醛交聯劑；G3、G6 鉻交聯劑。

1.3 實驗方法

（1）自生氣體系配制：將生氣劑亞硝酸鈉、生氣劑氯化銨和釋氣劑鹽酸按照不同摩爾比和不同濃度配制成液體后，倒入泡沫調驅體系動靜態評價系統（自主研發）的中間容器中，通過注入泵控制生氣劑亞硝酸鈉、生氣劑氯化銨和釋氣劑鹽酸注入量，考察不同濃度條件下的生氣情況。

（2）泡沫綜合值測定：①Waring blender 攪拌法：配制0.5%的起泡劑溶液200 mL，使用Waring blender 剪切機在一檔條件下剪切30 s 后，迅速倒入100 mL 量筒中，觀察泡沫高度及起泡劑析出一半時的高度；②泡沫掃描儀法：配制一定濃度的起泡劑溶液200 mL，設置泡沫掃描儀相關參數，使用泡沫掃描儀測定起泡高度及析液變化情況。

1.4 結果與討論

1.4.1 自生氣體系配方研究 室內通過對自生氣體系的摩爾比、濃度以及酸濃度對生氣量的影響進行研究，結果見圖1，通過實驗結果確定自生氣體系的配方：生氣劑亞硝酸鈉（5%～15%）+生氣劑氯化銨（5%～15%）+釋氣劑鹽酸（1%～5%）。考慮到油藏情況、現場的施工工藝流程、生氣速度控制及深部運移封堵等因素，確定最終自生氣體系濃度為8%。

圖1 自生氣體系影響因素研究曲線

1.4.2 起泡劑優選 實驗選取了五種起泡劑，通過泡沫掃描儀和Waring blender 攪拌法對泡沫體積和析液半衰期進行評價，計算泡沫綜合值，結果見表1。

表1 起泡劑泡沫性能評價

從表1 可以看出，QP-5 起泡劑泡沫體積比較大，析液半衰期比較長，泡沫綜合值最高，界面張力最低，泡沫性能最好，因此，優選QP-5 起泡劑作為復配體系的起泡劑。

配制不同質量濃度的起泡劑QP-5 溶液，測量泡沫體積與析液半衰期，優選起泡劑QP-5 的最佳使用濃度，實驗結果見圖2。

圖2 不同濃度QP-5 泡沫性能對比

從圖2 看出，隨著濃度增大，泡沫體積和析液半衰期均有增長，但濃度超過0.5%增長幅度變緩。考慮經濟成本，推薦起泡劑QP-5 的最佳濃度為0.5%。

1.4.3 強化劑體系配方研究 實驗通過配制不同聚交比的強化劑體系，將配制好的體系放置在57 ℃烘箱中，參照圖版法觀察不同時間強化劑體系的成膠情況，配制濃度及成膠性能見表2。

通過實驗可以看出，強化劑體系放置30 d 之后，強度依然是LM 級，同時具有較好的強度，因此，說明此強化劑體系具有較好的穩定性。

通過室內實驗研究篩選最終形成的自適應復合調驅體系配方：8%自生氣體系（生氣劑亞硝酸鈉、生氣劑氯化銨）+0.5%起泡劑+0.3%強化劑體系（聚合物干粉P1 和酚醛交聯劑FJL-1 質量比為1∶1），該體系具有生氣時間、生氣量、生氣速率可控以及成膠時間、成膠強度可控的“雙控特點”。

2 自生泡沫調驅體系性能評價

2.1 不同體系驅油性能評價

實驗模擬油藏條件，采用尺寸為φ3.8 cm×30 cm，滲透率為2 000 mD 的填砂模型裝置，開展水驅、表面活性劑驅、自生氣泡沫驅、自適應復合調驅幾種方式，評價不同體系的驅油性能實驗結果見表3。

表3 驅油性能評價實驗數據表

通過實驗可以看出，不同體系驅油效果都比水驅要好，表面活性劑驅提高采收率幅度為3.70%，自生氣泡沫驅提高采收率為12.40%，自適應復合調驅提高采收率為19.10%，通過實驗數據對比可以明顯看出，自適應復合調驅體系驅油性能最好，這是由于泡沫與凝膠結合，形成強度更強、穩定性好的泡沫凝膠體系，可以擴大波及，同時提高驅油效率。

2.2 不同滲透率驅油性能評價

實驗模擬油藏條件，開展自適應復合調驅不同滲透率驅油效果評價，評價滲透率級差對驅油性能影響。實驗采用膠結巖心，選取500、1 000、3 000 mD 三種不同滲透率，設計驅替速度1 mL/min，開展并聯驅替實驗。錄取實驗過程中的動態參數，得到實驗結果見表4。

根據表4 結果可以看出，高、中、低滲透率巖心注體系前水驅采出程度分別為52.33%、21.17%、0.83%，中、低滲水驅采出程度有限；注入體系后明顯改善注水剖面，擴大波及體積，實驗最終采收率提高幅度高、中、低滲透率分別為19.59%、45.17%、57.83%，通過不同滲透率分流率曲線（圖3）可以看出，注入體系后，調整了不同滲透率的分流情況，啟動了中、低滲巖心的剩余油，從而大幅度提高采收率。

圖3 不同滲透率驅油及分流率曲線

3 現場應用

針對海上J 油田A1-6 井，開展自適應復合調驅技術現場應用。A1-6 井施工從2021 年5 月30 日開始至7 月8 日結束，施工周期40 d。

注入過程中，日注入量在190～300 m3，注入壓力在12.0～14.5 MPa。累計注入量6 000 m3。現場實施注入情況見圖4。

圖4 現場實施注入曲線

通過注入曲線看出：注入前期試注階段（聚合物濃度1 000 mg/L）壓力高達14.5 MPa，已達到現場注入壓力上限，現場注入情況難以滿足后續注入工作，因此，采用體系中的自生氣體系進行解堵工作，發揮降壓增注的作用，壓力下降；待壓力出現下降后，開始注入起泡劑與凝膠體系，此時自生氣體系反應生成氣體與后面起泡劑形成泡沫和聚合物凝膠結合，形成穩定性更好的泡沫凝膠，封堵高滲通道，壓力上升，因此，A1-6井注入過程中呈現壓力規律性起伏變化，總體為上升趨勢，反映自適應復合調驅體系注入后對地層起到了封堵作用，有效的增加了滲流阻力。

井組內典型見效井含水率最高下降近6 個百分點（從94.05%下降到88.32%），最大日增油23.6 m3，截至2021 年7 月，井組累計增油1 194 m3，目前還在持續增油（圖5）。

圖5 A1-6 井組日產油、含水率變化曲線

4 小結

（1）通過室內實驗研究篩選最終形成的自適應復合調驅體系配方：8%自生氣體系（生氣劑亞硝酸鈉、生氣劑氯化銨）+0.5%起泡劑+0.3%強化劑體系（聚合物干粉P1 和酚醛交聯劑FJL-1 質量比為1∶1）。

（2）優選的自適應復合調驅體系油藏溫度下具有很好的生氣效果和泡沫穩定性，有利于發揮泡沫體系調和驅的雙重作用，驅油實驗表明自適應復合調驅體系驅油效率比單一的自生氣泡沫驅體系和表面活性劑驅體系都高，在水驅的基礎上采收率提高19.10%。

（3）該技術在海上J 油田A1-6 井組成功進行了現場應用，并取得非常好的效果，該技術實施兩個月，典型見效井含水率最高下降近6 個百分點（從94.05%下降到88.32%），目前井組累計增油1 194 m3。