复合调堵技术在茨4块的研究应用

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摘要：针对茨4块由于储层发育影响导致平面矛盾突出的问题，研究并应用了先驱后调式复合调驱技术，该技术将表面活性剂驱和弱凝胶调驱结合起来，通过驱油和堵水双重作用，达到增油控水、改善平面矛盾的目的。在实施该技术过程中，首先进行了多种性能评价实验，然后优选区块中部的注水井进行现场试验，取得了显著的措施效果。

关键词：平面矛盾；表面现活性剂驱；弱凝胶调驱

【分类号】：TE258

1开发现状和存在问题

1.1 开发现状

茨榆坨油田茨4块含油面积1.3km2，石油地质储量138×104t，可采储量15×104t。该块于1986年3月试采获得成功，于2003年9月转入注水开发阶段。截止到2010年10月，区块投产油井3口，日产油9.1t，综合含水89.8%，累计产油11.4237×104t，地质储量采出程度8.28%，可采储量采出程度76.13%。投（转）注水井2口，开井1口，日注水20m3，月注采比0.30，累计注水6.7617×104m3，累计注采比0.26，累计地层亏空19.18×104 m3。

1.2 注水开发中存在的主要问题

该块存在的主要问题是平面矛盾突出，从构造来看，由区块中心部位向边缘部位油层发育逐渐变差，主要表现在：（1）中部油层厚边部油层薄。中部油层总厚度为25.8m，而边部油层总厚度只有12.9m。（2）中部高渗，边部低渗。中部产层的平均渗透率为1219.35×10-3μm2，而边部产层的平均渗透率只有369.2×10-3μm2。（3）中部产层位置高，边部产层位置低。中部产层的中深为1843.2m，而边部产层的中深为1889.3。

2复合调堵技术研究

复合调堵技术将表面活性剂驱和弱凝胶调驱结合起来，具有调驱和堵水的双重功效，其主要驱油机理有两个：一是先期注入的表面活性剂能大幅度降低油水界面张力，引起毛细管力和粘附力大大降低，同时促进聚合物拉伸、携带盲端中的残余油，使各种不连续的油珠（膜）聚并而形成可流动的油流[1]，使原优势水驱通道的剩余油大量采出。二是后期注入的弱凝胶体系有一定的流动性，可进入油层深部，对经过表面活性剂驱的优势通道进行封堵，改变水驱方向，从而使平面矛盾得到缓解。

2.1表面活性剂性能实验

为了确定所选表面活性剂与茨4块的配伍性和适应性，对所选表面活性剂进行了多种性能评价实验。

2.1.1活性剂分子量确定

通过综合考虑药剂性能指标和产品价格，选取聚醚类非离子表面活性剂进行实验。实验证明，对于茨4块地层，以均分子量3550的聚醚类非离子表面活性剂为最佳。实验结果如表1所示。

表1 聚醚分子量对接触角和脱油效率的影响

2.1.2界面张力研究

通过在水中添加化学剂的手段来大幅度降低油水界面张力，使其降至10-1～10-3mN/m数量级，是化学驱或复合驱提高采收率的理论基础之一[2]。经界面张力测定实验证明，在45～55 ℃条件下，茨4块原油和地层水之间的界面张力为 5.335mN/ m，而加入表面活性剂后，稳态界面张力降至约0.004 mN/ m（不加碱），并且活性剂的浓度范围为 5000～20000mg/L时均可达标（如表2所示）。

表2 界面张力测定结果 单位：mN/m

2.1.3无水期驱油性能评价

取岩芯，饱和油后，老化7天，进行水驱至排出液含水100%，然后用表面活性剂驱，驱替至含水100%后，进行对比计算，结果如表3所示。

表3 无水期表面活性剂驱油效率实验

实验证明，表面活性剂驱油效率达到35.2%，比水驱平均增加16.4%。

2.1.4聚合物的影响

复合驱油通常比单一组分驱油的采收率高，主要由于表面活性剂和聚合物之间有协同效应。将岩芯注入聚合物后，进行活性剂驱，实验结果如下：

表4 注入聚合物段塞对活性剂驱影响

由实验结果可知，注入聚合物段塞后比不注聚合物提高驱油效率%1.2～2.0%，这说明注入聚合物可有效缓解层内的非均质性，两种药剂可以起到综合作用。

2.2 弱凝胶性能实验

弱凝胶的性能主要包括成胶性能、流变特性、在多孔介质中的流动特性和调驱性能[3]，为了选择合适的配方，在进入现场施工前进行了抗剪切能力、阻力系数和封堵能力实验研究。

2.2.1抗剪切能力

由凝胶抗剪切能力实验可知，弱凝胶注入岩心后，受剪切影响，强度和粘度迅速下降，0.75m处凝胶强度为0.32Pa，下降了80%，粘度为3920mPa.s，下降了60%。但是进入深度超过0.75m后，直至1.5m，弱凝胶的强度和粘度不再下降（图1），表明弱凝胶在地层深部仍有很强的抗剪切能力。

图1 弱凝胶强度和粘度变化曲线

2.2.2阻力系数

由弱凝胶模拟驱替实验可知，随着调驱剂（未交联）的注入，注入压力快速上升，注入1Vp左右时，注入压力从0.032MPa升至0.054MPa，阻力系数由0.82增加到1.43，阻力系数增加1.74倍，后续注水阻力系数由1.3升高至1.75（图2）。挤注过程中，压力和阻力系数增加，后续注水时压力和阻力系数继续增加，表明不管是施工中还是后续注水，弱凝胶都具有很好的升压能力。只有调驱目的层吸水压力升高，才能启动不吸水层吸水。

图2 弱凝胶注入压力及阻力系数变化曲线

2.2.3封堵能力

将0.25%浓度的聚丙烯酰胺+交联剂水溶液，充分搅拌均匀，随后在0.8MPa的压力下注入岩心。待岩心注满后，将其装瓶密封，放在60℃电热恒温干燥箱内保温10d，取出测定封堵后岩心的水相渗透率。从实验结果可知，弱凝胶对岩心的封堵效果较好，岩心封堵率达到70%以上（表5）。

表5 封堵前后岩心封堵率变化

3现场实施效果评价

本次复合调堵自2009年11月9日进入现场实施阶段，先期注入表面活性剂7000 m3，后期注入弱凝胶溶液3000 m3，施工期间注入压力8～10MPa，2010年2月1日恢复注水。

现场施工后第5天开始见到效果，有效期持续至2011年末。

（1）注水井压力上升。该区块注水井注水压力由措施前的6.0MPa上升到9.2MPa。

（2）对应油井日产液、日产油上升，含水下降。日产液由66.5t上升到88.6t，日产油由10.5t上升到14.5t，综合含水由88.2%下降到82.5%（图3、图4），累计增油2215.6t。

（3）油井平均动液面上升。实施复合调驱后，地层的存水能力增强，地层能量得到补充，区块内油井平均动液面由的1600m上升到1200m（图4）。

图3 茨4块采油曲线

图4 茨4块含水-平均液面曲线

（4）区块采油速度上升，自然递减率下降（图5、图6）。

图5 茨4块采油速度曲线

图6 茨4块自然递减率曲线

4认识及结论

（1）复合调驱使用的表面活性剂可大幅降低油水界面张力，改变了亲油岩石的润湿性，大幅提高了区块的驱油效率。

（2）复合调驱使用的弱凝胶可封堵优势注水通道，改变了水驱方向，增大了波及面积，对应油井日产液由66.5t上升到88.6t，日产油由10.5t上升到14.5t，综合含水由88.2%下降到82.5%，有力缓解了区块的平面矛盾。

（3）复合调驱技术不是表面活性剂驱和弱凝胶调驱的简单叠加，它应用了两者的协同效应，实现了驱油和堵水双重目的，比单一的驱油方法效果更显著。

参 考 文 献

[1]刘玉章等.聚合物驱提高采收率技术[M].北京：石油工业出版社，2006.6.

[2]朱友益，沈平平.三次采油复合驱用表面活性剂合成、性能及应用[M].北京：石油工业出版社，2002.9.

[3]陈铁龙等.弱凝胶调驱提高采收率技术[M].北京：石油工业出版社，2006.9