張子麟，李希明，王 昊，任占春，唐存知

(1.中石化勝利油田分公司，山東 東營 257000;2.中石化勝利油田分公司，山東 東營 257200)

引 言

渤南油田十區(qū)含油面積為5 km2，石油地質(zhì)儲量為785×104t，為高溫高鹽復(fù)雜斷塊油藏，主力儲層為沙三段，油藏埋深為2240～2590 m，平均孔隙度為23.4%，平均空氣滲透率為522×10－3μm2。地面原油密度為0.8833～0.9137 g/cm3，原油黏度為31.5 ～147.0 mPa·s，地層水水型為 NaHCO3，總礦化度為8358～11629 mg/L。地層壓力系數(shù)為1.08，地層溫度為82～109℃，地溫梯度為0.0385℃/m，屬于常溫常壓系統(tǒng)，儲層中每個(gè)油砂體有各自的油水界面，油水關(guān)系復(fù)雜。由于該區(qū)油層下部滲透率相對較高，注入水沿下部突進(jìn)，局部形成高滲透條帶或水的竄流通道;注水井表現(xiàn)為油層上部吸水差或不吸水，注入水沿底部高滲透條帶突進(jìn);生產(chǎn)油井表現(xiàn)為底部水淹嚴(yán)重，上部水淹程度低，開采程度低;經(jīng)過了20多年開發(fā)，目前綜合含水達(dá)到82.6%，采油速度為1.25%，采出程度為15.8%。對于注入水在地層中竄流的問題，國內(nèi)外研究一般采用聚合物凍膠或無機(jī)硅酸鹽沉淀顆粒封堵的方法，由于聚合物凍膠強(qiáng)度小，在高溫高鹽下容易脫水，無機(jī)硅酸鹽沉淀反應(yīng)不易控制、且不能進(jìn)入孔隙度小的地層。因此，根據(jù)渤南油田油藏的特點(diǎn)研制了一種新型硅質(zhì)樹脂封竄調(diào)剖體系。該體系具備耐高溫、耐高鹽、強(qiáng)度大的特性，通過硅質(zhì)樹脂體系高強(qiáng)度封堵高滲透水竄通道，達(dá)到調(diào)整吸水剖面，改善開發(fā)效果的目的。

1實(shí)驗(yàn)

1.1 藥品及配方

硅質(zhì)樹脂封竄調(diào)剖體系由成膠劑、固化劑和促凝劑3個(gè)組分構(gòu)成。成膠劑為復(fù)合硅質(zhì)粉，主要由水溶性硅粉與纖維素醚等化學(xué)原料復(fù)配組成，為自制品，使用濃度為6% ～16%;固化劑為淺棕色液體，主要由糠醛和乙二醛等組成，使用濃度為3%～7%，采用高壓反應(yīng)釜，在高溫高壓條件下將化學(xué)原料和蒸餾水加入到反應(yīng)釜中，充分反應(yīng)后生產(chǎn)成固化劑溶液，密度為1.05～1.08 g/cm3，黏度為2～4 mPa·s，為自制品;促凝劑由氯化亞錫和氯化銨等復(fù)配，使用濃度為0.1% ～0.2%。

1.2 硅質(zhì)樹脂強(qiáng)度測定方法

用硅質(zhì)樹脂強(qiáng)度測量儀測量凝結(jié)體強(qiáng)度。首先將已經(jīng)凝固的硅質(zhì)樹脂連同凝結(jié)容器放在電子天平上，調(diào)節(jié)支架，使測量頭接觸硅質(zhì)樹脂表面。隨后調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)支架上的手柄，向下移動測量頭，使測量頭下壓硅質(zhì)樹脂表面，同時(shí)讀取電子天平顯示的數(shù)據(jù)，從而測量出硅質(zhì)樹脂的強(qiáng)度值。

1.3 凝固時(shí)間測定方法

將配制的硅質(zhì)溶液倒入特制高溫不銹鋼試管中，然后將特制高溫試管放入設(shè)定溫度的恒溫箱中恒溫，設(shè)定溫度為 90、100、110、120、130、140、150、160℃，進(jìn)行凝固實(shí)驗(yàn)，記錄放入時(shí)刻。在恒溫箱中恒溫一段時(shí)間后，將特制高溫試管分別取出，使容器迅速冷卻，觀察其中的溶液是否已喪失流動性轉(zhuǎn)變成樹脂，采用硅質(zhì)樹脂強(qiáng)度測量儀分別進(jìn)行強(qiáng)度測定，當(dāng)強(qiáng)度值大于20 kPa時(shí)，溶液失去流動性凝固成樹脂，該時(shí)刻與放入時(shí)刻的差為凝固時(shí)間。

2 硅質(zhì)樹脂性能影響因素

2.1 成膠劑使用濃度

將自來水作為配制液，改變復(fù)合硅質(zhì)粉使用濃度，固定其他組分濃度(固化劑為5.00%，促凝劑為0.15%)配制體系溶液，倒入高溫試管，密封后置于120℃干燥箱中恒溫，記錄溶液凝固時(shí)間，測量樹脂凝結(jié)體強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。由圖1可知，隨成膠劑濃度的增加，體系溶液凝固時(shí)間縮短，硅質(zhì)樹脂強(qiáng)度增加。當(dāng)成膠劑使用濃度為8%時(shí)，凝固時(shí)間為1200 min，硅質(zhì)樹脂強(qiáng)度為160 kPa，濃度大于8%時(shí)凝固時(shí)間與樹脂強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，為減少投資成本，最終確定成膠劑濃度為8%。

圖1 成膠劑濃度對硅質(zhì)樹脂性能的影響

2.2 固化劑使用濃度

用自來水配制，改變固化劑使用濃度，固定其他成分濃度(成膠劑為10.00%，促凝劑為0.15%)配制體系溶液，將其倒入高溫試管，密封后置于120℃干燥箱中恒溫，觀察溶液凝固時(shí)間，測量硅質(zhì)樹脂的強(qiáng)度。當(dāng)固化劑濃度大于4%時(shí)凝固時(shí)間和樹脂強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，為減少投資成本，確定滿足調(diào)剖體系要求的固化劑濃度為4%。

2.3 促凝劑使用濃度

將自來水作為配制液，改變促凝劑使用濃度，固定其他成分濃度(成膠劑為10%，固化劑為5%)，將其配制成溶液倒入高溫試管，密封后置于120℃干燥箱中恒溫，觀察溶液凝固時(shí)間，測量硅質(zhì)樹脂強(qiáng)度。當(dāng)促凝劑濃度大于0.12%時(shí)凝固時(shí)間趨于穩(wěn)定且數(shù)值相近，為減少投資成本，確定促凝劑濃度為0.12%。

2.4 溫度

將配制好的硅質(zhì)溶液分別倒入特制不銹鋼試管內(nèi)并密封，然后分別置于設(shè)定溫度為90、100、110、120、130、140、150、160℃ 的恒溫箱中，依次定期取出，測量凝固時(shí)間，觀察溫度對凝固時(shí)間的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，溫度對硅質(zhì)樹脂凝固時(shí)間的影響較大，隨著溫度的升高，凝固時(shí)間迅速縮短。隨著體系溫度的升高，反應(yīng)速率越快，當(dāng)溫度介于130～160℃時(shí)，凝固時(shí)間基本不變。

2.5 礦化度

分別用礦化度為 3000、10000、20000、30000、50000 mg/L的水配制硅質(zhì)溶液，分別倒入特制不銹鋼試管內(nèi)并密封，置于設(shè)定溫度為130±2℃的恒溫箱中，經(jīng)48 h后分別取出，觀察其變化，測量各硅質(zhì)樹脂試樣的強(qiáng)度。結(jié)果顯示，隨著礦化度的增加凝結(jié)體強(qiáng)度稍有增大，礦化度對硅質(zhì)樹脂強(qiáng)度影響較小。

3 硅質(zhì)樹脂體系對巖心的封堵能力

分別填制3個(gè)不同滲透率的巖心。在巖心流動實(shí)驗(yàn)儀上分別飽和模擬地層水，并進(jìn)行水驅(qū)，測其孔隙體積和初始滲透率。分別向巖心中注入2倍孔隙體積的硅質(zhì)溶液，并置于120℃溫度恒溫箱。恒溫48 h后，再將巖心接入流動實(shí)驗(yàn)儀水驅(qū)，分別測定硅質(zhì)樹脂對不同滲透率巖心的封堵能力。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 硅質(zhì)樹脂對單管巖心的封堵能力

由表1可知，硅質(zhì)樹脂對巖心的封堵率均在98%以上，突破壓力大于1.1 MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硅質(zhì)樹脂具有較強(qiáng)的封堵能力。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)

渤南油田十區(qū)位于渤南油田南部，包含Y112、Y352、Y35－13個(gè)小區(qū)塊。儲層為沙三段，儲層主要沉積7個(gè)砂組，油藏埋深為2240～2590 m，主要含油層系分別為Y35－1塊的Es36砂組、Y352塊的Es37－8砂組和Y112塊的 Es37－8砂組。砂體呈近南北向發(fā)育，水道中心砂層厚，邊部薄。該區(qū)共有油井44口，日產(chǎn)液為1315 t/d，日產(chǎn)油為269 t/d，平均單井日產(chǎn)液為29.9 t/d，平均單井日產(chǎn)油為6.1 t/d，綜合含水為82.6%。注水井13口，日注水為869 m3/d，單井日注水為66 m3/d。月注采比為0.62，累計(jì)注采比為0.45。

2012年以來應(yīng)用硅質(zhì)樹脂體系在渤南油田進(jìn)行了3口井的封竄調(diào)剖現(xiàn)場試驗(yàn)，均取得了良好的增油降水效果。Y112－23井、Y35－X14井、Y35－X4井累計(jì)注入封竄調(diào)剖劑為2970 m3，平均單井使用劑量為990 m3，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 調(diào)剖前后注水情況

對這3口井進(jìn)行封竄調(diào)剖試驗(yàn)后，在注水量基本保持不變的情況下，注水壓力平均上升了2.83 MPa，日注水量減少10 m3/d。3口試驗(yàn)井對應(yīng)油井9口，見效油井7口，累計(jì)增產(chǎn)原油3107 t。

5 結(jié)論

(1)研究了由復(fù)合硅質(zhì)、醛類固化劑及促凝劑生成硅質(zhì)樹脂的封竄調(diào)剖體系。該體系強(qiáng)度大于100 kPa，對高滲透率單管巖心封堵率大于98%，能夠滿足溫度為100～160℃、礦化度為3000～50000 mg/L的油藏條件下封竄調(diào)剖要求。

(2)硅質(zhì)樹脂封竄調(diào)剖技術(shù)在渤南油田十區(qū)開展了3口井的現(xiàn)場試驗(yàn)，注水井油壓增加2.83 MPa，對應(yīng)油井累計(jì)增油3107 t，增油降水效果顯著。

(3)采用高強(qiáng)度硅質(zhì)樹脂體系封堵住了高滲透水竄通道，達(dá)到調(diào)整注水剖面的目的，可作為改善高溫高鹽油藏開發(fā)效果的有效技術(shù)。

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