维普资讯 http://www.cqvip.com 大 庆 石 油 学 院 学 报 第３１卷 Ｖｏ１．３１ 第６期 ２００７年１２月 Ｎｏ．６ Ｄｅｃ． ２００７ ＪＯｕＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＱＩＮＧ ＰＥＴＲＯｌ ＥＵＭ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ 低渗透裂缝性油藏调剖技术及应用 张云宝 ，卢祥国 ，叶 成 ，邓明胜 ，蔡绪恩。 （１．大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆３．辽河油田分公司浅海石油开发公司，辽宁盘锦 １２４ｏｌＯ） １６３３１８；２．中亚石油公司，黑龙江大庆１６６４００； 摘要：针对低渗透裂缝性油藏水驱含水率上升快、效率低、开采难度大的特点。利用室内物理模拟实验。研究超高 分子聚合物、高分子细粉聚合物与交联剂有机铬在不同配比条件下的成胶情况，评价沸石颗粒调剖特性，优选出成胶特 性及携液能力较好的液固复合型调剖体系，并在大庆肇州油田州ｌ３合作开发区州１６４断块北部州３ｏ一２８注水井进行调 剖试验，分析州３ｏ一２８井周围４口生产井的生产情况．结果表明，该液固复合体系调剖剂具有优良的封堵能力，注人井 吸液剖面得到明显改善，周围油井见到了较好的增油降水效果，展现出良好的应用前景；推荐调剖体系聚合物为高分子 细粉聚合物。相对分子质量为ｌ ７００×ｌＯ 。固体质量分数为９ｏ ，质量浓度为ｌ ｏｏｏ～ｌ ４００ ｍｇ／Ｉ ；ｍ（聚合物）：ｍ（Ｃｒ。 ） ：３０：ｌ和６Ｏ：ｌ；沸石颗粒粒径为４０～２【】（］目，质量分数为０．６ ～４．８ ． 关键词：低渗透裂缝性油藏；聚合物凝胶；沸石；调剖剂筛选；矿场应用 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—１８９ｌ（２００７）０６—００４９—０５ 中图分类号：ＴＥ３４８ 低渗透储层是我国陆相沉积盆地中的重要类型，占目前已探明储量的１／３以上，随着各盆地勘探程度 的不断提高，此类储量还将逐年增大．这种储层岩石致密，脆性程度大，在构造应力作用下容易形成裂缝 成为油气的主要渗流通道，控制渗流特性，从而使其开发具有特殊的难度＿＿】］．此类油藏注水后，高低渗透 区的吸水指数差异很大，裂缝的渗透率高，注入水很容易沿裂缝窜流，导致沿裂缝方向上的采油井过早水 淹，而中低渗透区油层的动用程度很差，甚至没有动用．即使动用，其程度也不均衡，并导致油田含水率上 升速度快，开发不久油井就进入高含水阶段；油井注水见效及水淹特征的方向性明显，注水井注入压力低， 吸水能力强．研究这类油藏，实现稳油控水，提高最终采收率，对提高低渗透油田的整体开发水平具有重 要的理论和现实意义．尤其是随着我国东部以中高渗透层为主的老油田逐渐进入中高含水期，高效合理 地开发这类油田，对我国石油工业的持续稳定发展具有战略意义＿＿２］． 大庆肇州油田州１３合作开发区州１６４断块北部属于低渗透裂缝性油藏，在注水开发过程中水淹速度 快，水驱油波及效率低，稳油控水技术难度大．对此，根据现场实际情况，笔者进行了室内调剖体系评价， 并以该断块的州３０—２８注水井和该井周围４口生产井（州３２—２８井、州１６４井、州３０—２６井、州３２—３０ 井）为例，分析调剖体系矿场应用效果． １ 调剖剂性能评价 １．１ 实验条件 化学试剂包括大庆炼化公司生产超高分子聚合物（相对分子质量为２ ５００×１０ ，固体质量分数为 ９０ ）及高分子细粉聚合物（相对分子质量为１ ７００×１０ ，固体质量分数为９Ｏ ）；沸石包括沈阳产丝光沸 石和承德产斜发沸石；交联剂为有机铬，有效质量分数为２．７ ；溶剂水为油田污水，取自中亚石油公司． 实验模拟油藏温度４５。Ｃ．实验仪器包括扫描电镜（电子显微镜）、布氏黏度计、电子天平、ＨＪ一６型磁 力搅拌器和岩心驱替实验装置等． 收稿日期：２００７—０８—０６；审稿人：贾振岐；编辑：关开澄 基金项目：中亚石油有限公司重点矿场试验项目（ＺＹ／Ｚ一１３／２ｏｏ６—０５４） 作者简介：张云宝（１９８ｏ－），男，硕士生，主要从事提高油气采收率方面的研究． ・４９・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 大庆石油学院学报 第３１卷２００７年 １．２实验方案 １．２．１聚合物凝胶体系 调剖剂即携带液为Ｃｒ”聚合 表１ 聚合物凝胶体系筛选实验方案 ｍｇ・Ｉ 物凝胶，其初选实验方案见表１． 方案编号 ｐ（高分子） ｐ（超高分子） ｍ（聚合物）：Ⅲ（Ｃｒ”） １．２．２沸石和聚合物溶液体系 １ １ ０００ １ ０００ ３０：１ （１）在携带液质量浓度一定时 ２ １ ４００ １ ４００ ３０：１ ３ １ ８００ １ ８００ ３０：１ （聚合物相对分子质量为１７００× ４ １ ０００ １ ＯＯＯ ６０：１ １０ ，ｐｐ一１ ０００，１ ２００，１ ４００ ｍｇ／ ５ １ ４００ １ ４００ ６０：１ Ｌ），确定沸石颗粒沉降速度与颗 ６ １ ８００ １ ８００ ６０：１ 粒大小和质量分数（０．６ ～４． 说明：“高分子”指高相对分子质量聚合物，“超高分子”指超高相对分子质量聚合物 ８ ）关系．（２）在沸石颗粒大小和质量浓度一定条件下，确定沸石颗粒沉降速度与携带液质量浓度关系． １．３结果分析 １．３．１聚合物凝胶 ２种Ｃｒ抖聚合物凝胶不同时间的黏度测试 表２聚合物凝胶体系黏度测试结果 ｍＰａ・ｓ 结果见表２．从表２可以看出：聚合物与交联剂 类别 方案编号 １ ｄ ２ ｄ ３ ｄ ５ ｄ 反应后会使体系黏度显著增加，并且聚合物质 １ １ ７．５ １１ ０００．０ ３４ ５００．０ ６５ ６００．０ ２ ２８．５ １４ ４００．０ ７８ ４ＯＯ．０ １１０ ０００．０ 量浓度愈高，体系交联速度愈快，凝胶黏度也愈 ３ ４８．０ ２２ ０００．０ ９０ ０００．０ １３Ｏ ０００．０ 大；从表１和表２可知，当ｍ（聚合物）：ｍ 高分子 ４ １８．Ｏ ３ ｏ０Ｏ．Ｏ １ ７ ６ＯＯ．Ｏ ４３ ４００．０ （Ｃｒ”）一６０：１时，聚合物质量浓度为１ ０００ ５ ３１．５ ７ ０００．０ ３６ ７００．０ ８４ ５００．０ ６ ５Ｏ．５ １７ ４００．０ ５８ ４００．０ １２Ｏ ０００．０ ｍｇ／Ｌ和１ ４００ ｍｇ／Ｌ的超高分子聚合物成胶效 １ ３５．０ １３８．０ １ １ ５Ｏ．０ 果较其他聚合物溶液体系要差． ２ ５４．０ １ ３００．０ ３ ５７０．０ 聚合物凝胶成胶反应是一个十分复杂的化 ３ ７５．０ ２ ２００．０ ６ ７２０．０ 超高分子 ４ ２９．Ｏ ５Ｏ．Ｏ ４７．５ 学反应过程，影响因素不只是聚合物相对分子 ５ ４３．５ ４００．０ ５６７．０ 质量、聚铬质量比和聚合物质量浓度． ６ ８１．０ ７７５．０ １０ ６００．０ １．３．２ 沸石 沸石是一种富含ＳｉＯ。和Ａ１ Ｏ。的矿物，具有比表 面大、吸附能力强和密度较小等特点，被广泛应用于石 油化工和污水处理等行业＿３ ．沸石颗粒的外观结构见 电子显微镜扫描（ＳＥＭ）图１．从图１可以看出，沸石颗 粒具有不规则的外形结构，这使得它在岩石孔隙内运 移时易与孑Ｌ喉发生相互作用，甚至发生捕集，导致过流 断面减小，流动阻力增加，进而产生较好的调剖效果． 聚合物在天然岩心上的静吸附量为０．９２～１．２７ ｍｇ／ｇ，在沸石上的吸附量为２．０３～４．３９ ｍｇ／ｇ．聚合 物在沸石上的静吸附量要远大于天然岩心的静吸附 量，这种吸附特性有助于改善沸石和聚合物溶液驱油 图１ 沸石电子显微镜扫描（ＳＥＭ） 体系的调剖驱油效果［ ． １．３．３沸石携带液组成优化 为了将沸石输送到调剖目的层，必须使用携带液．由于沸石密度与携带液密度问存在较大差异，携带 液中沸石颗粒势必要发生沉降．如果沉降速度过快，则沸石会在井简内堆积，影响后续注入过程的进行． 必须采用聚合物溶液作为携带液，抑制沸石颗粒的沉降速度． 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 张云宝等：低渗透裂缝性油藏调剖技术及应用 沸石颗粒在聚合物溶液中的沉降速度见 表３沸石颗粒在聚合物中的沉降速度变化（污水） 表３．表３表明，沸石颗粒在污水聚合物溶液 中的沉降速度与颗粒直径、颗粒质量分数和聚 合物质量浓度有关．颗粒直径愈大，质量分数 愈高，沉降速度愈大；聚合物质量浓度愈高，沉 降速度愈小． 由表３还可知，质量分数４．８ 的沸石颗 粒在１ ２００ ｍｇ／Ｉ 污水聚合物液体中的平均沉 降速度最快为９．７０ ｍｍ／ｓ．假设泵排量为０．４ ｍ。／ｍｉｎ，则携带液在油管内的移动速度约为 ３３．３ ｃｍ／ｓ（根据油管内径推算）．携带液在油 管中的运移速度要比颗粒沉降速度大得多． 由此可见，表３中聚合物质量浓度与沸石颗粒 质量分数是匹配的，均可用于现场施工．综合 考虑携带液的经济性和悬浮能力，推荐１ ０００ ０．９０ ～１ ４００ ｍｇ／Ｉ 为携带液中聚合物质量浓度 ０．７２ 范围． １．２Ｏ 在相同聚合物质量浓度条件下，Ｃ ｒ３ 聚合 ０．７８ １．４０ 物凝胶的黏度要比聚合物溶液高 ，沸石颗粒 ０．８３ 沉降速度相对较低．所以，选择Ｃｒ什聚合物凝 １．９０ 胶作为携带液，不仅颗粒沉降速度低，而且聚 ０．９５ 合物凝胶也可以发挥封堵作用． ２ 矿场试验 １ Ｏ ２ １ ２ １ ３ ３ ２．１生产井现状 ∞ ∞∞∞ 井组于２００３年１Ｏ月投入开发，采取同步 注水．到２００６年５月，已累计采油２．３４５ ８万 ｔ，采出程度为２２．１２ ，累积注水３５ ４７７ ｍ。， 累计注采比为０．８２． 该井组平面矛盾比较突出，州３２—２８井 日产液量高达２３．７ ｍ。，含水率为６６．７ ，而 其他方向油井日产液量均在３．０ ｍ。以下，含 水率在４Ｏ 以下，累计产油达到１１ ４８０ ｍ。， 其他方向油井累计产油在６ ５００ ｍ。以下． 通过动态分析可知，州３Ｏ一２８井与州３２—２８井之间存在高渗透层，这与地层条件相吻合．州３Ｏ一２８ 井ＰＩ４层为高渗透层，渗透率为９７．２８×１０ ｍ ；在连通油井中只有州３２—２８井层渗透率最高，渗透率为 ７２．Ｏ９×１０…。ｍ。．州３Ｏ一２８井目前注水压力只有７．４ ＭＰａ，两井之间已经形成了大孔道，这一方向水淹 较严重，其他方向剩余油较丰富． ２．２调剖剂及段塞组成设计 为减少调剖剂对非目的层的伤害，结合油减地质特征和调剖剂性能变化特点，调剖剂段塞应为三段塞 组合，首先注入的是前置段塞，目的在于降低地层的吸附量，保证主段塞不被地层水稀释和弥散；调整油层 的纵向渗透率级差，使主段塞充分发挥调剖驱油作用．其次注入的是主段塞，主要在于调整平面油层的非 ・５１ ・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
大庆石油学院学报 第３１卷２００７年 均质性，降低油水黏度比，改善水驱油流度比，提高面积波及效率．最后注入的是隔离段塞，目的在于在主 段塞和后续注入水之间建立一个保护隔离带，以免注入水侵入到主段塞，破坏其稳定性 引．调剖剂段塞组 成设计见表４． 表４调剖剂段塞组成和组合设计 ２．３试验效果分析 ２．３．１注入井吸液剖面 ２００６年９月对该井组注入井州３０—２８ 吸液量／％ ０ １Ｏ ２Ｏ ３Ｏ ４０ Ｏ 吸液量／％ １Ｏ ２Ｏ ３Ｏ ４０ 实施调剖措施，调剖前后吸液剖面测井解释 成果见图２． ＰＩ２ Ｐ Ｊ２ 由２可以看出，调剖后Ｐ Ｉ ２和Ｐ Ｉ ３层 的吸水量显著增加，Ｐ Ｉ ２和Ｐ Ｉ ３层吸液量 ＰＩ３ Ｐ１３ 分别由原来的１１．７６ 和０上升到２０．９６ 和２７．１４ ，分别增加了９．２ 和２７．１４ ；Ｐ ＰＩ４① 哒 ＰＩ４① 蹬 ＰＩ４② ＰＩ５ ＰＩ６ Ｐｌ４② ＰＩ５ Ｉ ４０和Ｐ Ｉ ６两个高渗层的吸液量显著下 降，分别由原来吸液量２５．７４ 和３２．３５ 下 降到调剖后的０和２０．４８ ，分别下降了２５． ７４ 和１１．８７ ． ＰＩ６ 调剖前 调剖后 由此可见，调剖体系注入地层的过程中， 图２ 调剖前后吸液剖面变化 由于油气储层为多孔介质，其内部孔隙结构十分复杂，空间结构极不规则．沸石颗粒也具有不规则外形结 构（见图１），当其在孔隙内流动时，极易在孔道内发生捕集，进而减小孔道的过流断面，增加流动阻力，甚 至发生“桥堵”．同时，携带液具有很强的携带能力，致使沸石颗粒进入较深地层，从而达到深部调剖目的． ２．３．２油井增油降水效果 注水井压：勺变化曲线见图３，注入井周围４口生产 井受效情况见图４． ， 由３可看出，调剖后较调剖前压力上升幅度较大， ∞ ‘由调剖前的７．４ ＭＰａ上升到调剖后的１１．３ ＭＰａ，提高 了３．９ ＭＰａ，可见凋剖体系对州３０—２８井组所在地层 大孔道产生了有效封堵． 图４表明，自州３０～２８注入井调剖后，月平均日含 目 一 ＼ 噩Ｉｌ Ｊ；Ｌ 水率、日产油量和日产液量呈现明显波动状态，这表明 调剖措施对周围受效井产生了影响．州１６２井自２００７ 年３月以来，其生产效果显著；其他３口井尽管在２００７ 年６月的平均日产液量和日产油量下降外，但其含水率 图３注水井州３ｏ～２８月平均日注入压力和注 水量与时间关系曲线 维持在比较低的水平上．可见，注入井周围生产井得到了“控水稳油”的效果． 通过建立拟调剖井组典型地质模型，利用物理模拟和数值模拟方法，对凋剖后井组的增油效果进行预 测，生产井有效期平均为１２．５个月，可累计增油１ ０３０ ｔ；油价按２ ０００元／ｔ计算，可收入２０６万元；若调剖 剂平均费用按２００元／ｍ。计算，单井施工费用为１０万元，则整个调剖施工投入费用为１７．９４万元．产出 和投入比高达１１．５，经济效益可观． 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 张云宝『等：低渗透裂缝性油藏调剖技术及应用 ｆ ， －口 ‘ ● ｎ∽ｇ ｇ 血｛ 删 艇 疑 ．｝Ｌ ， ， 要 是 也 ．｝Ｌ 时间 时间 （ａ）州３２—２８ （ｂ）州１６２ －口 ‘ ∽ｇ ＼ ＼ 血｛ 褂 斟 蜓 抽 ．｝Ｌ 如 ， 曩 ．｝Ｌ 时间 时间 （ｃ）州３０—２６ （ｄ）州３２—３０ 图４ ４口生产井月平均日产油、产液量和含水率与时间关系曲线 ３ 结论 （１）沸石具有较大比表面和极不规则的外观特征，使得其在岩石孑Ｌ道中更容易发生捕集，产生“桥堵” 效应，进而产生较好的调剖效果． （２）大庆肇州油田调剖施工推荐调剖体系组成为：聚合物，大庆炼化公司生产高分子细粉聚合物，相对 分子质量为１ ７００×１０ ，固体质量分数为９０ ，质量浓度为１ ０００ １ ４００ ｍｇ／Ｌ； （聚合物）：ｍ（Ｃｒ。 ）一 ３０：１和６０：１；沸石颗粒粒径为４０￣２００目，质量分数为０．６ ９／６～４．８ ． （３）聚合物凝胶和颗粒性调剖剂结合具有较好的调剖效果，并且价格低廉，适合于深部堵水调剖． 参考文献： ［１］苏永新，常瑛，史连杰，等．高效开发大庆东部低渗透油藏的关键技术ＥＪ］．大庆石油学院学报，１９９９，２３（２）：９４—９６． Ｅ２３吴景春，井立军，史连杰，等．特低渗透油层降压增注现场单井试验ＥＪ］．大庆石油学院学报，２００３，２７（２）：８７—８８． ［３］刘伯元．沸石及其开发应用ＥＪ］．地质与勘探，１９９４，９（５）：２１—２５． Ｅ４］卢祥国，姜维东，苏延昌，等．天然沸石在聚合物驱中的调剖效果及调驱段塞结构实验研究ＥＪ］．油田化学，２００５，２２（２）：１７３—１７５ Ｅ５３卢祥国，苏延昌，孙刚．多孔介质对交联聚合物成胶效果影响及作用机理ＥＪ］．油田化学，２００６，２３（４）：３５２—３５６． Ｅ６３刘一江，王香增．化学调剖堵水技术ＥＭ］．北京：石油工业出版社，２００２：６ｏ一７５． ・５３・