王欣然 李紅英 周鳳軍 陳 暉 姚靖婕

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)作為一項(xiàng)提高采收率技術(shù)，既能克服地面注氣場(chǎng)地受限的缺點(diǎn)，又具有CO2驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠調(diào)整層內(nèi)吸水剖面，改善層內(nèi)矛盾，還可實(shí)現(xiàn)注水井降壓增注，提高注入量的目的[1]。渤海H油田進(jìn)入中高含水期后，隨著含水率上升和層內(nèi)非均質(zhì)性的增強(qiáng)，大部分注水井都需要調(diào)剖，而調(diào)剖后注入壓力升高，需要酸化解堵作業(yè)提高注入量，層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)能夠從以上兩個(gè)方面入手，解決注水井面臨的問(wèn)題。

1 油田概況

渤海H油田主體區(qū)為整裝層狀構(gòu)造砂巖油藏，油田內(nèi)部斷層不發(fā)育，各油組連通性較好，但非均質(zhì)性嚴(yán)重，主力油層段原油密度大、膠質(zhì)含量高，凝固點(diǎn)、含硫量、含蠟量低，黏度中等。油田天然能量較弱，自2002年起開始人工注水開發(fā)，歷經(jīng)了十余年的水驅(qū)開發(fā)歷程，受儲(chǔ)層平面和縱向上非均質(zhì)性的影響，注入水沿高滲通道突進(jìn)，形成水竄通道，導(dǎo)致油井含水率上升過(guò)快、產(chǎn)量下降。

2 驅(qū)油機(jī)理

層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)技術(shù)是將2種化學(xué)劑注入目標(biāo)地層內(nèi)，其接觸后發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，就地產(chǎn)生大量的高溫高壓CO2氣體，該氣體與起泡劑接觸后呈泡沫狀態(tài)[2-3]，生成的氣液泡沫體系可以封堵高滲透層，還可進(jìn)行混合氣驅(qū)和降黏等[4-6]，可以有效提高注入水波及體積、驅(qū)油效率，從而達(dá)到提高采收率的目的。

3 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

層內(nèi)生成CO2泡沫體系的主要工藝原理：先向地層注入前置起泡劑和穩(wěn)定劑，然后注入生氣劑和釋氣劑，兩者就地反應(yīng)生成大量高溫高壓CO2氣體，在高滲孔道中生成的CO2氣體與起泡劑和穩(wěn)定劑形成穩(wěn)定的泡沫體系，從而對(duì)高滲透層后續(xù)水驅(qū)產(chǎn)生附加阻力。泡沫體系的性能主要由泡沫的體積、穩(wěn)定性和半衰期來(lái)表征，而各表征參數(shù)主要由生氣劑、釋氣劑、起泡劑和穩(wěn)定劑性能決定，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)篩選各藥劑的種類及濃度，并進(jìn)行藥劑與儲(chǔ)層配伍性及封堵效果研究。

3.1 生氣劑篩選

生氣劑種類的篩選主要根據(jù)生氣效率進(jìn)行的。通過(guò)對(duì)比不同溫度下不同種類生氣劑的生氣效率，篩選生氣劑，并評(píng)價(jià)該生氣劑在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)，不同溫度下的生氣效率，以確定生氣劑合理的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及其對(duì)儲(chǔ)層溫度的適應(yīng)性。

隨著生氣劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，其生氣效率也有所增加，溫度升高到80 ℃時(shí)生氣劑的生氣效率最大，可達(dá)到83.6%(見圖1)；不同溫度條件下，曲線的變化規(guī)律基本相同，均是溫度升高，生氣效率迅速增大，低溫下生氣效率變化平緩，高溫時(shí)曲線變化幅度增大(見圖2)。

圖1 生氣效率與生氣劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線

圖2 生氣效率與溫度的關(guān)系曲線

3.2 起泡劑篩選

常用的起泡劑為表面活性劑，主要通過(guò)泡沫體積和半衰期來(lái)評(píng)價(jià)起泡劑性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.2%之后，起泡體系的泡沫體積趨于穩(wěn)定，半衰期變化幅度較小，4種起泡劑的起泡體積相差不大，都有比較好的起泡效果(見圖3)。A型、B型、C型和D型的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.4%、0.2%和0.2%時(shí)，起泡效果最好。另一方面，通過(guò)半衰期測(cè)試結(jié)果可以看出，其中起泡效果最好的是D型，最差的是A型(見圖4)。綜合起泡體積和半衰期2個(gè)指標(biāo)，優(yōu)選D型起泡劑(見圖4)。

3.3 穩(wěn)定劑篩選

穩(wěn)定劑的加入會(huì)增加泡沫的穩(wěn)定性，使泡沫表觀黏度增加，從而延長(zhǎng)泡沫的半衰期。半衰期越長(zhǎng)，泡沫越穩(wěn)定。選取2種黃原膠Y1和Y2進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨穩(wěn)定劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，起泡體積都有先增加后減少的趨勢(shì)，且質(zhì)量濃度為1 500 mg/L時(shí)，起泡體積達(dá)到最大值(見圖5)。隨著剪切速率的增加，穩(wěn)定劑溶液的黏度先迅速降低；在高速剪切一段時(shí)間后，穩(wěn)定劑黏度比初測(cè)黏度稍低一些，但之后基本保持穩(wěn)定(見圖6)。該性能保證了穩(wěn)定劑在配置、注入地層過(guò)程中黏度不會(huì)降低。

圖3 起泡體積與起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線

圖4 半衰期與起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線

圖5 起泡體積與穩(wěn)定劑質(zhì)量濃度關(guān)系曲線

3.4 配伍性實(shí)驗(yàn)

分別將生氣劑、釋氣劑、穩(wěn)定劑分別與處理過(guò)的回注污水、水源井產(chǎn)出水按1∶1的比例，將生氣劑與釋氣劑分別與原油按9∶1的比例進(jìn)行配伍性實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明，各藥劑與儲(chǔ)層流體的混合液的透明度均較高，無(wú)明顯的固體沉淀或絮凝現(xiàn)象，所選藥劑配伍性較好(見表1)。

圖6 穩(wěn)定劑黏度隨剪切速率的關(guān)系曲線

表1 配伍性研究實(shí)驗(yàn)參數(shù)表

3.5 調(diào)剖實(shí)驗(yàn)

選擇滲透率級(jí)差在10以上的典型雙管驅(qū)替模型。利用水驅(qū)填砂管測(cè)水相滲透率；用原油驅(qū)替填砂管建立原始?xì)堄嘤惋柡投?；通過(guò)注水模擬水驅(qū)過(guò)程，建立殘余油飽和度，計(jì)算水驅(qū)采收率[3]；在此基礎(chǔ)上應(yīng)用層內(nèi)生成CO2泡沫技術(shù)進(jìn)一步驅(qū)替剩余油，對(duì)比不同滲透率填砂管驅(qū)油效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，常規(guī)水驅(qū)條件下，高滲管的水驅(qū)采收率高于低滲管的，但是后續(xù)進(jìn)行層內(nèi)生成CO2泡沫驅(qū)油時(shí)，低滲管提高采收率的程度高于高滲管的，表明其層內(nèi)生成CO2工作液具有良好的調(diào)剖效果(見表2)。

3.6 封堵實(shí)驗(yàn)

由于不同注水井組的物性和水淹情況存在差異，因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)，篩選不同滲透率巖心條件下穩(wěn)定劑的濃度和黏度，確定不同樣品的最大阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，從而確定各注水井組的藥劑用量(見表3)。

表2 室內(nèi)調(diào)剖實(shí)驗(yàn)分析表

表3 封堵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

根據(jù)不同注水井組的綜合含水率、地下儲(chǔ)層水淹特征及儲(chǔ)層物性差異，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定各封堵藥劑的用量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而指導(dǎo)各井組注入段塞的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果分析

4.1 注入壓力變化分析

2013年對(duì)油田部分井組進(jìn)行了層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，平均注入壓力下降0.9 MPa，平均日注入量增加了71 m3。以注水井E2-4井為例，從單井注入曲線可以看出：調(diào)驅(qū)前，注入壓力為12.3 MPa，調(diào)驅(qū)后注入壓力降低并基本穩(wěn)定在11.5 MPa；注入壓力降低的同時(shí)，注入井視吸水指數(shù)增加，日注入量提高了87 m3(見圖7)。

圖7 E2-4井調(diào)驅(qū)前后注入壓力變化曲線

實(shí)施層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)前，2013年油田東區(qū)井組綜合含水率高達(dá)86.4%，實(shí)施后綜合含水率下降為81.8%，日產(chǎn)油量由600 m3增加至710 m3，有效期為半年左右，實(shí)施調(diào)驅(qū)的3個(gè)井組在調(diào)驅(qū)有效期內(nèi)累計(jì)增油1.2×104m3。2014年對(duì)該區(qū)塊再次實(shí)施CO2調(diào)驅(qū)，措施前含水率高達(dá)87.2%，實(shí)施后含水率降為86.0%，日產(chǎn)油量由483 m3增加至582 m3，有效期為3個(gè)月左右。雖然歷經(jīng)多輪次調(diào)驅(qū)，效果逐漸減弱，但每1次調(diào)驅(qū)均取得了較好的降水增油效果，高峰期日增油達(dá)到調(diào)驅(qū)前的1.2倍。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1) 通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究?jī)?yōu)選注入?yún)?shù)，優(yōu)化各井組藥劑用量，能夠有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

(2) 對(duì)于注入壓力過(guò)高的注水井，可以通過(guò)此技術(shù)解除儲(chǔ)層污染，降低注入壓力，使注水量達(dá)到配注要求，滿足油田注水需要。

(3) 層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)技術(shù)對(duì)于解決中高含水期油藏穩(wěn)油控水問(wèn)題，效果較為顯著。