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中高渗油藏高含水期深部调剖技术的研究与应用_杨斌

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中高 油藏 含水 期深部调剖 技术 研究 应用 杨斌
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中高渗油藏高含水期深部调剖技术的研究与应用杨斌1,董俊艳1,王斌1,杨昌华1,刘文梅1,杜永慧1,王欣2(1.中石化中原油田分公司采油工程技术研究院,河南457001;2.中国石油大学(北京),北京102249)[摘要]针对中原油田已进入中高含水开发阶段,层间、层内矛盾进一步加剧等问题,考察了用于中高渗油藏的延迟膨胀凝胶颗粒调剖技术和橡胶颗粒复合调剖技术。确定了延迟膨胀凝胶颗粒体系,100℃下其膨胀倍数可达7~12倍;膨胀时间10d以上,热稳定性能仍较好;封堵能力强。指出0.1~0.5mm橡胶颗粒适应于渗透率为(4500~6000)×10-3μm2的地层,0.5~20mm橡胶颗粒适应于渗透率为(6000~10000)×10-3μm2的地层,橡胶颗粒复合调剖体系具有较好的抗盐性和热稳定性,封堵率可达99.8%。形成了一套适合中原油田高含水期的调剖调驱技术,该技术现场应用60井次,取得较好的效果。[关键词]延迟膨胀凝胶颗粒橡胶颗粒调剖中高渗现场应用收稿日期:2011-10-27。作者简介:杨斌,工程师,主要从事采油方面的研究工作。中原油田是复杂断块油藏,其地质特征主要表现为断层多、构造复杂、断层封闭性强,油水关系复杂,含油层位多、井段长,油藏高度低;同时还具有储层平面分布变化大、物性较差、原油密度小、黏度低、原始气油较高等特点,为中原油田高含水期开发提出了较高要求[1]。随着油田注水开发的不断深入,特别是中高含水阶段,层间、层内矛盾加剧,对改善开发效果、提高采收率造成了很多困难。深部调剖技术可改善吸水剖面,扩大波及体积,改变注入水的流向[2]。中高渗油藏含油层系多,储层物性差异大,平面、层间、层内三大矛盾突出,造成水驱动用不均,井况问题严重。笔者针对此类油藏出现的不同问题研究了不同的调剖调驱技术:高渗层严重、主力厚、油层动用不均油藏,主要采用延迟膨胀凝胶颗粒调驱技术;大孔道发育、吸水能力强、高温、高矿化度油藏,主要采用橡胶颗粒调驱技术。1延迟膨胀凝胶颗粒调驱技术原预交联凝胶颗粒体系膨胀速度较快,不能进入地层深部,易在井筒附近堆积,注入困难;而膨胀的凝胶颗粒遇到高矿化度地层水后体积变小,随着后续注入水的冲刷,在地层孔隙中难以滞留,有效期较短。1.1延迟膨胀凝胶颗粒配方的优化以预交联凝胶颗粒体系为主剂,加入十二烷基苯磺酸钠,引发剂亚硫酸铵/过硫酸钾,在不同温度下用标准盐水(总矿化度20×104mg/L)分别配制原预交联颗粒体系对比1、对比2和对比3,及优化后的延迟膨胀凝胶颗粒体系X-1,L-2和H-26,考察延迟膨胀凝胶颗粒体系的吸水膨胀性能及热稳定性能,结果见图1。图1延迟膨胀凝胶颗粒体系与原预交联颗粒体系膨胀性能比较从图1可看出,随着时间延长,原预交联颗粒体系明显脱水收缩,高温条件下抗盐能力差;延迟膨胀凝胶颗粒体系100℃下膨胀倍数可达7~12倍;膨胀时间10d以上,热稳定性能仍较好,高温延迟膨胀能力良好,其中延迟膨胀凝胶颗粒体系L-2膨胀性能最佳。61精细石油化工进展ADVANCESINFINEPETROCHEMICALS第13卷第2期1.2封堵性能用10~20目的石英砂填充2根孔隙度和渗透率相近的填砂管,结果见表1。表1填砂管数据项目1#填砂管2#填砂管长度/cm5050直径/cm3.83.8孔隙体积/cm3233.86240.46孔隙度,%41.2442.87空气渗透率×103/μm27840.07561.0堵前水相渗透率×103/μm25682.45559.81#填砂管注入原预交联凝胶颗粒,2#填砂管注入延迟膨胀凝胶颗粒,水驱压力稳定后,在90℃烘箱中,使其充分膨胀,20d再水驱,考察调剖剂的封堵性能,结果见图2。2#填砂管初期封堵能力差,但随着颗粒不断膨胀,封堵能力增强;1#填砂管初期压力较高,但很快突破。图2延迟膨胀凝胶颗粒体系和预交联颗粒凝胶封堵性能比较2橡胶颗粒复合调驱技术橡胶颗粒调剖强度高,封堵能力强,不受温度和矿化度影响,可受压变形进入地层深部,起深部调驱作用[3]。2008年中原油田开展了8井次橡胶颗粒调剖试验,由于注入压力较高,注入困难,5口井没有完成设计用量。这是由于橡胶颗粒大小与试验油藏地层孔喉不匹配,尤其对低渗油藏,橡胶颗粒调剖压力升高快,注入困难;调剖剂单一,只能起机械封堵作用,增油效果不明显。2.1橡胶颗粒与地层孔喉的匹配性通过动态实验测定不同粒径橡胶颗粒在不同粒径石英砂中端面堆积、端面滤饼堵塞、进入深部及顺利通过时填砂管的渗透率,确定可应用橡胶颗粒深部调剖的渗透率的合理范围。分别用4~6,6~8,8~10,10~20目黄、白混合砂,20~40目石英砂填制填砂管,测定填砂管的空气渗透率、孔隙体积、孔隙度,用中原油田文明寨明六块地层水测定水相渗透率,考察注入橡胶颗粒与填砂管渗透率的关系,结果见表2。表2橡胶颗粒粒径与填砂管渗透率的关系橡胶颗粒粒径/mm橡胶颗粒在填砂管中通过情况渗透率×103/μm2端面堆积,不进入地层,无调剖作用<3000端面滤饼堵塞,在地层中起渗滤面调剖作用3000~45000.1~0.5进入深部,在地层中起深部调剖作用4500~6000顺利通过,无调剖作用>6000端面堆积,不进入地层无调剖作用<4500端面滤饼堵塞,在地层中起渗滤面调剖作用4500~60000.5~2.0进入深部,在地层中起深部调剖作用6000~10000顺利通过,无调剖作用>10000从表2可看出,0.1~0.5mm橡胶颗粒适应于渗透率为(4500~6000)×10-3μm2的地层,0.5~20mm橡胶颗粒适应于渗透率为(6000~10000)×10-3μm2的地层。2.2橡胶颗粒复合调剖体系的调剖性能采用矿化度为20.00×104mg/L水和7.94×104mg/L明六块地层水,分别配制不同质量分数的交联聚合物体系,各加入0.2%聚丙酰胺悬浮剂和1.0%橡胶颗粒,混合均匀,置于90℃烘箱中,观察成胶时间,用NDJ-1旋转黏度计测定凝胶黏度,用其表征凝胶强度,结果见表3。表3橡胶颗粒复合调剖体系的调剖性能比较调剖体系7.94×104mg/L成胶时间/h凝胶强度/mPa·s20×104mg/L成胶时间/h凝胶强度/mPa·s0.2%交联聚合物4128004827000.2%交联聚合物+0.2%聚丙烯酰胺+1%的橡胶颗粒3940004638000.3%交联聚合物3548003849000.3%交联聚合物+0.2%聚丙烯酰胺+1%的橡胶颗粒325400355200从表3看出橡胶颗粒复合调剖体系与明6块712012年2月杨斌等.中高渗油藏高含水期深部调剖技术的研究与应用地层水配制的该体系相比,成胶时间稍长,凝胶强度相似,说明该体系抗盐性能很好。将橡胶颗粒复合调剖体系继续置于90℃烘箱中恒温加热,定时取样观察,测定凝胶强度,考察其热稳定性,结果见表4。橡胶颗粒复合调剖体系在60d内没有出现脱水现象,90d出现脱水现象,但凝胶强度变化不大,仍能满足调剖的需要。表4橡胶颗粒复合调剖体系的热稳定性项目时间/d103045608090凝胶强度/mPa·s400041004000390039003800现象不脱水不脱水不脱水不脱水稍脱水稍脱水2.3橡胶颗粒复合调剖体系的封堵性能选用8~10目石英砂填制填砂管,抽真空,饱和水,测定水相渗透率,在填砂管内分别挤入2PV0.1~0.5mm(1#)、0.5~2.0mm(2#)橡胶颗粒,0.1~0.5mm(3#)、0.5~2.0mm(4#)橡胶颗粒复合调剖体系及0.1~0.5mm和0.5~2.0mm复合段塞的橡胶颗粒复合调剖体系(5#),测定突破压力及堵后渗透率,结果见表5。0.1~0.5mm与0.5~2.0mm复合段塞的橡胶颗粒复合调剖体系封堵率达99.8%,提高采收率达11.47%。表5橡胶颗粒复合调剖体系的封堵性能填砂管孔隙度,%水相渗透率×103/μm2堵前堵后提高采收率,%封堵率,%1#40.268235.1656.23.3292.02#39.898532.5572.14.3393.33#40.897748.6203.56.8997.44#39.618013.2112.48.6698.65#41.868644.320.111.4799.83调剖调驱现场应用根据不同的地层条件,现场应用调剖调驱技术60井次,累计注入调剖剂160890m3,平均单井注入2681m3。注水压力平均上升5.06MPa,注水井的压力指数(PI值)平均增加6.36MPa,视吸水指数平均下降1.48m3/(d·MPa),综合含水率平均下降了2.76%;累计增油量18460.5t,降水量96476.4m3,平均单井增油量307.7t,降水量1607.9m3,最长有效期达425d。3.1解决层内矛盾对于层内矛盾,选用强度略低的体系(延缓膨胀凝胶颗粒)进行分层调剖(用量较大),确保体系能进入地层深部,实现液流深部转向。文25-侧71井组位于文25块西块中部,对应文25-101和文25-侧63油井,渗透率为72×10-3μm2。在注水开发过程中,注入水沿储层底部突进,层内矛盾突出,水驱效果逐年变差。2008年应用延缓膨胀凝胶颗粒体系实施调剖,结果见图3和图4。调剖剂用量2694m3,施工压力由24.5MPa升至31.5MPa。该井调驱后日产油量增加4.8t/d,含水率下降至17.2%。截至2009年7月21日,井组累计净增油量502t,降水量655.2m3,有效期348d。图3文25-侧71井施工曲线图4文25-侧71井生产曲线3.2解决层间矛盾层间矛盾突出的地层需选用强度略高的体系(橡胶颗粒复合调剖体系),用量不必大,但压力必须提高,以便启动新层。明1-16井组位于文明寨西部明16块,大孔道发育、吸水能力强,调剖前注水压力3MPa,控制注水。2010年10月10日开始施工,采用橡胶颗粒调剖体系进行调剖,结果见图5和图6。累计注调剖剂950m3,施工过程中压力最高上升至21MPa,调剖后正常注水后压力12.4MPa,上升了9.4MPa。截至2011年2月底,明1-16井组累计增油量455.4t,含水率下降了8.6%,且继续有效。81精细石油化工进展ADVANCESINFINEPETROCHEMICALS第13卷第2期图5明1-16井调剖施工曲线图6明1-16井生产曲线4结论(1)虽然油田开发已处于高含水阶段,但仍以二次采油为主。调驱调剖技术可解决细分注水无法解决的问题,在油田现阶段开发中起着重要的作用,是常规注水工艺无法替代的。(2)研制的延迟膨胀凝胶颗粒和橡胶颗粒调剖技术能满足中原油田高含水期调剖调驱需要。在延迟膨胀凝胶颗粒体系中,100℃下其膨胀倍数可达7~12倍;膨胀时间10d以上,热稳定性能仍较好;封堵能力强;0.1~0.5mm橡胶颗粒适应于渗透率为(4500~6000)×10-3μm2的地层,0.5~20mm橡胶颗粒适应于渗透率为(6000~10000)×10-3μm2的地层,橡胶颗粒复合调剖体系具有较好的抗盐性和热稳定性,封堵率可达99.8%。(3)对不同油藏,优选不同的调剖体系;根据不同的层内、层间矛盾,采用不同的工艺方法。现场应用调剖调驱技术60井次,累计注入调剖剂160890m3,平均单井注入量2681m3。参考文献[1]靳志霞,苏道敏,周跃忠,等.复杂断块砂岩油藏提高水驱采收率技术研究[J],江汉石油学院学报,2003,25(S1):89-90.[2]叶波,熊炜,徐进,等.深部调剖用延迟交联体系研究[J],钻采工艺,2005,28(3):103-105.[3]邹正辉,吝拥军,李建雄,等.橡胶颗粒复合调剖体系在复杂断块油田的应用[J].石油钻采工艺,2010,32(5):94-97.[4]朱怀江,刘强,沈平平,等.聚合物分子尺寸与油藏孔喉的配伍性[J].石油勘探与开发,2006,33(5):609-613.ResearchonaDeepProfileControlTechnologyandItsApplicationinHighWaterCutStageofMiddleorHighPermeabilityYangBing1DongJunyan1WangBin1YangChanghua1LiuWenmei1DuYonghui1WangXin2(1.OilProductionTechnologyResearchInstituteofSinopecZhongyuanOilfieldCompany,Henan457001;2.ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249)[Abstract]InviewofthefactthatthedevelopmentofZhongyuanOilfieldhasbeeninthemiddleandhighwatercutstageandtheinterlayerandintralayerinterferencehasintensified,aprofilecontroltechniqueofde-layedexpansiongelparticlesandacompoundprofilecontroltechniqueofrubberparticlesformiddleorhighpermeabilityreservoirdevelopmentwerestudied,andanoptimumprofilecontrolsystemofdelayedexpansiongelparticleswasselected.Thisprofilecontrolsystemcanexpandby7to12timesat100℃,itsthermalsta-bilityremainsgoodafteritexpandsfor10dormore,anditsshut-offcapacityishigh.Therubberparticlesof0.1to0.5mmaresuitableforthereservoirofthepermeabilityof4500×10-3to6000×10-3μm,andtheubberparticlesof0.5to20mmaresuitableforthereservoirofthepermeabilityof6000×10-3to10000×10-3μm.Thecompoundprofilecontrolsystemofrubberparticlesisgoodinsaltresistanceandthermalstabilitywiththepluggingrateof99.8%.Aprofilecontrolandoildisplacementtechnologysuitableforthedevelopmentofthehighwater-cutstageofZhongyuanOilfieldhasbeendeveloped,andithasbeenusedsuccessfullyatproductionsitefor60times.[Keywords]delayedexpansiongelparticles;rubberparticles;profilecontrol;middleorhighpermeabilityreservoir;fieldapplication912012年2月杨斌等.中高渗油藏高含水期深部调剖技术的研究与应用
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