缩膨降压增注技术改善低渗油藏注水研究

周逸凝，周 迅 ，武迪生 ，白甲家 ，田育红



缩膨降压增注技术改善低渗油藏注水研究

周逸凝1，周 迅2，武迪生3，白甲家4，田育红5

（1. 中国石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司S00534队，陕西 西安 710018； 2. 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 乌审旗 017300；3.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第十一采油厂，甘肃 庆阳 745000；4.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第四采气厂，陕西 西安 710000；5.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第三采油厂，宁夏 银川 751506）

安家庄油田属典型的低渗油田,矿物敏感性表现为中强酸敏和中强水敏,注水后压力上升快，吸水能力差，同时常规酸化措施效果差，针对这一情况研制了一种新型增注剂, 增注性能评价实验表明，这种新型增注剂具有较好的缩膨降压增注和提高驱油效率的性能，适用于新投产的注水井；在新型增注剂基础上研发的复合缩膨降压增注体系既可以降低表面张力，防膨降压增注，又具有解堵的性能，适用于长期注水的老井。2015年在安家庄油田实施缩膨降压增注5井次, 施工成功率100%,单井注水量平均增加5.4 m3/d，对应油井累积增油量396.7 t, 取得良好效果。

渗透率；储层； 酸化技术；新型增注剂；增油量

安家庄油田为一低渗砂岩鼻状构造油藏，由三角洲前缘相沉积的细、粉砂岩组成，其间夹有钙质砂岩和泥质隔层；储层岩性主要为细砂岩、粉砂岩、泥质砂岩。储层以原生粒间孔为主，孔径小，喉道细微。平均渗透率8×10-3μm2，平均喉道半径0.23 μm，小于0.1 μm的喉道连通的孔隙体积占60%，油井产能低，注水井吸水能力差，注水后压力上升很快，管网局部升压到35 MPa平均注水量仅有2.4 m3/d，远远达不到配注要求， 矿物敏感性表现为中强酸敏和中强水敏,生产和作业过程中入井流体易造成地层水敏堵塞和酸敏堵塞。常规酸化措施效果差，影响安家庄油开发效果，针对这种地层条件开展新型缩膨降压增注增产技术研究，不仅为改善安家庄油田的低效开发提供技术保障，同时也为其他类似油藏的开发提供宝贵的经验。

1 安家庄低渗油藏敏感性评价

安家庄低渗透油藏原油性质均较好，原油比重0.839 8，地面原油粘度2.8 mPa·s，凝固点23 ℃，具有低比重、低粘度和低凝固点的特点,但原油中胶质、沥青质和含蜡量相对较高，易在近井地带形成有机物堵塞。地层水属封闭的原生水，地层水矿化度78 097 mg/L，水溶型CaCl2,含有大量的Ca2+和一定量的Ba2+、HCO3-，pH值5.9，具备产生无机垢堵塞的条件。

储层矿物以石英、长石、黏土矿物为主, 黏土矿物含量相对较高。黏土矿物以伊蒙混层为主，其吸水膨胀性强。其次为伊利石、绿泥石,高岭石的含量很低。在作业和注水时, 如果入井流体与油层黏土矿物不配伍, 就会引起黏土矿物的膨胀、分散、运移, 严重堵塞油层, 致使注水井吸水能力下降、生产井渗流阻力增加, 开发效果受到严重影响。酸敏矿物主要为绿泥石（5.28%），浊沸石(2.56)及方解石(1.04%)等，占敏感矿物总量的81%，遇盐酸、氢氟酸生成氢氧化铁、偏硅酸胶沉淀。室内注0.5 PV盐酸后，地层水渗透率下降84%，正因为如此，常规酸化增产技术效果较差。

在储层物性及敏感性分析的基础上, 综合分析造成安家庄油层堵塞注水不能满足要求的原因：

①储层物性差，孔径小，喉道细微，中强水敏，地层水矿化度高，且含成垢离子，易结垢。

②地层酸敏性强，尤其是对盐酸等常规酸敏感性强；

③蜡、胶质、沥青沉积的有机堵塞类，细菌及其代谢产物对油层造成的堵塞。

2 缩膨降压增注剂

2.1 新型缩膨降压增注剂PL-DP

国内外油田开发研究和生产实践证实，低渗透油田中水伤害占有相当大的比例[1-3]。实验室研究表明由此引起的油相渗透率损害可达80%以上[4-6]。针对这种情况，研制了一种新型缩膨降压增注剂PL-DP，即能大幅度降低油水界面张力，又有优良的破乳防乳功能和缩膨防膨功能。主要成分是一种高效表面活性剂，属于烷基糖苷APG与脂肪醇醚AEO的性能改良产品，其极性基为-OH、-NH2、-COOH等易于形成氢键的基团，表面张力低，水溶性好，能与各种阴离子、阳离子、非离子及两性离子表面活性剂复配，对配方体系具有良好的增效作用。

2.2 复合缩膨降压增注剂

新型增注剂能够起到缩膨降压增注的作用，可在注水井投注前单独注入，但是对于注水时间较长或钻完井过程污染引起堵塞的储层，需要进一步增强酸化解堵作用。由于安家庄低渗油藏的酸敏性较强，无法实施常规酸化，为此对新型增注剂PL-DP针对性添加不同比例的解堵助剂，主要添加剂由有机酸、无机潜在土酸、润湿剂、稳定剂等组成，其中有机处理液主要溶解地层有机物、解除地层水锁和乳化伤害等。无机解堵液主要溶解地层氧化铁、氢氧化铁、碳酸盐等结垢物。多元缓速酸液主要溶解地层内粘土矿物及微粒伤害。后处理液主要清理近井地带，保持良好的渗透能力。各助剂使得酸岩反应为多级多元反应，解决砂岩油藏基质酸化中因酸液浓度使用不当，酸液自身对油层造成的损害。通过调整各种助剂比例，形成了一种以新型缩膨降压增注剂PL-DP为主，添加多元多级酸助剂的复合缩膨降压增注剂。

3 增注剂性能评价实验

3.1 实验方法

（1）注入性能和驱油实验

采用安家庄油藏天然岩心开展实验，岩心洗油烘干抽真空饱和水，测孔渗后将岩心放入夹持器饱和油建立束缚水。然后开展水、化学剂驱替注入实验。其中化学剂包括新型缩膨降压增注剂PL-DP和重烷基苯磺酸盐（对比剂）。

（2）防膨性能测试

按照SY/T5971-94《注水用粘土稳定剂性能评价方法》中的离心法进行防膨剂性能评价[7]。

（3）缩膨性能测试

在10 mL离心管中加入0.5 g膨润土和9 mL蒸馏水，摇匀后放置5 h，然后离心10 min后读取水化后膨润土的体积。加入一定浓度增注剂后，摇匀后放置5 h，然后以同样的转速离心10 min，读取加入增注剂后的膨润土体积。计算体积收缩率[8]。

（4）界面张力测试

按照SY/T5370-1999《表面及界面张力测定方法》测试油水界面张力[9]。

（5）腐蚀性

按照石油天然气行业标准SY5405-91《盐酸酸化缓蚀剂性能的试验方法及评价指标》测定增注剂的腐蚀性[10]。

（6）溶蚀率

按照石油天然气行业标准《SY/5886-1993砂岩缓速酸性能评价方法》进行岩屑溶蚀试验[11]。

（7）乳化率实验

按照石油天然气行业标准SY 5273-91测定原油乳化率[8]。

3.2 实验结果与讨论

经实验测试，PL-DP性能指标：防膨率≥85%，缩膨率≥82%，界面张力≤0.6×10-3N/m，防乳率≥90%，耐温达到150 ℃（表1）。说明新型缩膨降压增注剂PL-DP具有良好的缩膨降压增注性能。采用两块孔渗物性相近的岩心开展注入性实验，结果表明（表2），与重烷基苯磺酸盐（对比剂）相比，PL-DP具有明显的降低界面张力和注入压力梯度从而增加注入能力的作用。

表1 新型增注剂性能指标

表2 不同增注剂体系对注入能力影响

驱油实验表明（表3），在两种增注体系注入量相同，PL-DP增注体系在浓度低于重烷基苯磺酸盐增注体系的情况下，PL-DP增注体系具有更好的降压性能，同时能够有效的驱替孔道中的残余油，在提高注水量的同时提高原油采收率。

表3 特低渗岩心不同增注剂体系驱油效果室内评价结果

复合缩膨降压增注剂性能指标如表4所示，水溶性良好，表面张力≤14×10-3N/m，腐蚀速率≤5 g/m2·h，溶蚀能力≥20%，相对缓速率≥60%，防膨率≥85%，防乳率≥90%。可见复合缩膨降压增注剂既有新型水伤害处理剂的主要特点，既能大幅度降低油水界面张力，有优良的破乳防乳功能和防膨功能，又将油层保护与化学溶蚀、溶解技术紧密结合，达到有效解堵的目的。不会破坏地层骨架，在地层反应后能保持低pH值，对地层不产生二次沉淀，对抽油管柱不会造成腐蚀损坏，故措施后无需常规排液而直接下泵转抽，延长了解堵效果时间，尤其是对于地层压力低的油井，采用此种技术比较合适。

表4 复合缩膨降压增注剂性能指标

4 现场应用情况

2015年在安家庄油田实施缩膨降压增注5井次,措施成功率100%,其中新井投注2口，分别是安11-2、安12-3，在综合评价地层伤害的情况下采取新型水伤害处理剂措施，常压注水条件下就能达到配注要求，平均单井注水量增加7.15 m3/d。注水有效期接近一年，对投注较早但长期欠注的水井3口，分别是安6-4、安6-6、安7-5，采取复合缩膨降压增注措施，平均单井注水量增加5.5 m3/d，对应油井累积增油量396.7 t, 投入产出比达到1∶2.7，说明起到了较好的缩膨增注效果（表5）。

表5 安家庄油田缩膨降压增注效果

以安6-4为例，该井生产层渗透率6.4×10-3μm2，孔隙度为18.4%,位于鼻状构造的低部位，对应4口油井，投产时间2014年11月，投产后注水量一直在2 m3/d以下，对应油井一直未见到注水效果，2015年8月21日实施了复合缩膨降压增注措施，措施前注入压力大于28 MPa，措施后注入压力下降到21.9 MPa，下降幅度23%，单井注水量7.4 m3/d，比措施前增加了6.16倍，截止到2015年11月累计增注458.8 m3，对应油井有3口开始见效，增油量94 t,取得了一定效果（图1）。

图1 安6-4井缩膨降压增注生产曲线

5 结论

研究的新型缩膨降压增注技术， 重点解决了安家庄低渗透油藏中强水敏、酸敏造成注水困难以及不能常规酸化的技术难题。该技术可以针对不同低渗透油藏地质特点及不同的施工条件优化配方体系及施工工艺, 使得新型缩膨降压剂PL-DP以及复合缩膨胀降压增注体系具有降低油水界面张力、破乳防乳和防膨功能，又将油层保护与化学溶蚀、溶解技术紧密结合，达到有效解堵的目的。从而减轻低渗透油藏在注水及钻完井改造过程中的伤害，改善了区块注水效果，为其他类似油藏的开发提供了一定的经验指导。

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Study on Depressurization Injection-augmenting Technology by Using Swelled Clay Shrinkage Agent

1,2,3,4,5

（1. CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company Changqing Downhole Operation Branch, Shaanxi Xi'an 710018，China； 2. No.3 Gas Production Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company，Inner Mongolia Wushenqi 017300,China；3. The Eleventh Oil Extraction Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company，Gansu Qingyang 745000, China；4. No.4 Gas Production Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company, Shaanxi Xi’an 710000, China；5. The Third Oil Recovery Plant, PetroChina Changqing Oilfield Company, Ningxia Yinchuan 751506, China）

Anjiazhuang oilfield belongs to low permeability oilfield with strong acid sensitivity and water sensitivity. Due to poor water absorbing capacity, water injection pressure of reservoir rises quickly. Meanwhile the effect of conventional acidification is not good enough. In view of this situation, a new injection agent has been developed. The injection performance evaluation experiments show that this new type of injection agent has good performance for shrinking swelled clay, reducing pressure and increasing injection to improve oil displacement efficiency, so it is suitable for new water injection wells. The new composite increasing injection system can reduce the surface tension, and augment injection ability, and has the ability to relieve plug, so it is suitable for long-term oil injection wells. In 2015 increasing injection of 5 wells was implemented in Anjiazhuang oilfield with 100% success rate. The injection volume of single well water was increased by an average of 5.4 m3/d, and the corresponding cumulative oil increment was 396.7 t.

Permeability;Reservoir; Acidification;Swelled clay shrinkage agent; Oil increment

TE 357

A

1671-0460（2017）10-2149-04

2017-01-31

周逸凝（1984-），男，陕西西安人，助理工程师，硕士研究生，2015年毕业于西安石油大学油气田开发专业，研究方向：油田化学品和增产措施研究。E-mail：kill1940@163.com。