宋 文，許 飛

(1.延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 延安 716000；2.中國石油長慶油田分公司工程技術(shù)管理部，陜西 西安 710018)

低滲透油藏在我國石油與天然氣資源中占據(jù)著十分重要的戰(zhàn)略地位，在近年來新增的油氣資源儲(chǔ)量中，低滲透油氣資源的占比越來越高。因此，確保高效、穩(wěn)定地開發(fā)低滲透油藏具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1-3]。

低滲透油藏通常需要注水開發(fā)來補(bǔ)充地層能量，以提高油藏的采收率。隨著國內(nèi)各大油田注水開發(fā)時(shí)間的延長，注水井容易出現(xiàn)注水壓力升高以及注水量減少的現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響了低滲透油藏的正常開發(fā)[4-7]。表面活性劑降壓增注技術(shù)是低滲透油藏注水井降低注水井的注水壓力、增加注水量最常用的技術(shù)手段，表面活性劑可以通過降低油水界面張力、降低殘余油飽和度、乳化作用以及潤濕反轉(zhuǎn)作用等方式來降低注水壓力[8-13]。

針對某油田低滲區(qū)塊注水井注水壓力升高、注水量減少等問題，通過優(yōu)選合適的表面活性劑、防膨劑和防垢劑，研制一套適合低滲透油藏注水井的表面活性劑降壓增注體系，并對其綜合性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，為低滲透油藏的高效合理開發(fā)提供借鑒。

1 表面活性劑降壓增注體系優(yōu)選

1.1 表面活性劑優(yōu)選

選擇6種表面活性劑：雙子型SZG-1和SZG-2、陰-非離子型YFG-1和YFG-2、氟碳型FTG-1和FTG-2，有效質(zhì)量濃度均在95%以上，均使用模擬注入水配制，模擬注入水的礦化度為45 150 mg·L-1，實(shí)驗(yàn)溫度為50 ℃。室內(nèi)采用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測定6種表面活性劑溶液與目標(biāo)油田注水井儲(chǔ)層原油之間的界面張力，結(jié)果如圖1所示。

圖1 表面活性劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖1可以看出，6種表面活性劑溶液與儲(chǔ)層原油之間的界面張力隨表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢基本一致，均呈先降低后升高的趨勢，這是由于表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在一個(gè)最佳值(即CMC值)，此時(shí)溶液的界面張力可以達(dá)到最低。6種表面活性劑中SZG-2降低界面張力的效果最好，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，界面張力達(dá)到最低，為0.002 1 mN·m-1，達(dá)到了10-3mN·m-1數(shù)量級(jí)。因此，綜合考慮界面活性和經(jīng)濟(jì)因素，選擇0.5%SZG-2作為低滲透油藏注水井降壓增注體系中的表面活性劑。

1.2 防膨劑優(yōu)選

目標(biāo)油田注水井儲(chǔ)層段粘土礦物含量較高，且主要以伊/蒙混層等水敏性礦物為主，在注水過程中極易發(fā)生粘土礦物遇水膨脹、分散以及運(yùn)移堵塞儲(chǔ)層的情況，造成嚴(yán)重的地層損害。因此，應(yīng)提高注入水的防膨性能以降低水敏損害的程度。

選擇4種防膨劑：FPG-1、FPG-2、FPG-3、FPG-4，有效質(zhì)量濃度均在95%以上，實(shí)驗(yàn)溫度為50 ℃。室內(nèi)參照石油與天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5971-94《注水用粘土穩(wěn)定劑性能評(píng)價(jià)方法》，采用離心法評(píng)價(jià)4種防膨劑對目標(biāo)油田注水井儲(chǔ)層段巖屑的防膨效果，結(jié)果如圖2所示。

圖2 防膨劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖2可以看出，4種防膨劑對目標(biāo)油田注水井儲(chǔ)層段巖屑的防膨率均隨著防膨劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加逐漸升高，其中防膨劑FPG-3的防膨效果最好，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)，防膨率就可以達(dá)到95%以上。因此，選擇0.4%FPG-3作為低滲透油藏注水井降壓增注體系中的防膨劑。

1.3 防垢劑優(yōu)選

注入水中含有較多的成垢陰、陽離子，在儲(chǔ)層溫度下容易生成無機(jī)垢，造成注水井儲(chǔ)層段結(jié)垢，堵塞地層，影響注水開發(fā)效果。因此，應(yīng)提高注入水的防垢性能以降低注入水結(jié)垢堵塞損害的程度。

選擇4種防垢劑：HFGG-1、HFGG-2、HFGG-3、HFGG-4，有效質(zhì)量濃度均在95%以上，實(shí)驗(yàn)溫度為50 ℃。室內(nèi)參照石油與天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5673-1993《油田用防垢劑性能評(píng)定方法》，使用模擬注入水評(píng)價(jià)4種防垢劑的防垢性能，結(jié)果見表1。

表1 防垢劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，4種防垢劑對目標(biāo)油田注水井注入水的防垢率均隨著防垢劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加逐漸升高，其中防垢劑HFGG-1的防垢效果最好，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%時(shí)，防垢率就可以達(dá)到95%以上。因此，選擇0.03%HFGG-1作為低滲透油藏注水井降壓增注體系中的防垢劑。

1.4 表面活性劑降壓增注體系配方確定

根據(jù)以上表面活性劑、防膨劑及防垢劑的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定適合低滲透油藏注水井的表面活性劑降壓增注體系配方為：模擬注入水+0.5%雙子表面活性劑SZG-2+0.4%防膨劑FPG-3+0.03%防垢劑HFGG-1。

2 表面活性劑降壓增注體系性能評(píng)價(jià)

2.1 降低界面張力性能

按1.1方法評(píng)價(jià)表面活性劑降壓增注體系降低界面張力的性能。按確定的配方使用模擬注入水配制表面活性劑降壓增注體系，室內(nèi)采用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測定體系與目標(biāo)油田注水井儲(chǔ)層原油之間的界面張力，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，界面張力隨著時(shí)間的延長逐漸降低，最終穩(wěn)定在10-2mN·m-1數(shù)量級(jí)。表明研制的表面活性劑降壓增注體系具有良好的降低界面張力性能，在注水過程中可以有效降低注入水的流動(dòng)阻力，起到較好的降壓增注效果。

圖3 界面張力隨時(shí)間的變化曲線

2.2 潤濕性能

將目標(biāo)油田注水井儲(chǔ)層段天然巖心洗油、烘干后打磨成巖心切片；然后用二甲基硅油將巖心切片處理成親油狀態(tài)；再將巖心切片浸泡在表面活性劑降壓增注體系中，浸泡溫度為50 ℃；最后取出巖心切片烘干，用SPCA接觸角測定儀測定巖心表面接觸角，以評(píng)價(jià)表面活性劑降壓增注體系的潤濕性能。巖心切片在表面活性劑降壓增注體系中浸泡不同時(shí)間的表面接觸角如圖4所示。

圖4 巖心切片在表面活性劑降壓增注體系中浸泡不同時(shí)間的表面接觸角

由圖4可以看出，巖心切片在表面活性劑降壓增注體系中的表面接觸角隨著浸泡時(shí)間的延長逐漸減小；浸泡10 h時(shí)，表面接觸角由126.5°減小至60°以下，表面潤濕性由親油性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，起到了良好的潤濕反轉(zhuǎn)效果。巖石表面親水可以有效降低注入水的流動(dòng)阻力，從而達(dá)到降低注水壓力、增加注水量的目的。

2.3 降壓增注性能

室內(nèi)采用巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)來評(píng)價(jià)表面活性劑降壓增注體系的降壓增注效果，具體步驟為：(1)將目標(biāo)油田注水井儲(chǔ)層天然巖心洗油、烘干，測定長度、直徑和干重，飽和模擬地層水，測定濕重，計(jì)算孔隙體積和孔隙率；(2)以0.05 mL·min-1的流速將巖心飽和儲(chǔ)層原油，50 ℃下放置24 h，備用；(3)使用模擬注入水驅(qū)替巖心，流速0.1 mL·min-1，記錄驅(qū)替壓力的變化情況，直至壓力穩(wěn)定，記錄初始水驅(qū)壓力P1；(4)以相同的流速注入不同量的表面活性劑降壓增注體系，記錄注入壓力；(5)繼續(xù)注入模擬注入水，流速保持不變，記錄驅(qū)替壓力的變化情況，直至壓力穩(wěn)定，記錄二次水驅(qū)壓力P2，并計(jì)算降壓率，結(jié)果見表2。

表2 降壓增注性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，巖心中注入表面活性劑降壓增注體系后，二次水驅(qū)壓力比初始水驅(qū)壓力明顯降低；隨著表面活性劑降壓增注體系注入量的增加，巖心二次水驅(qū)后的降壓率逐漸升高；當(dāng)注入0.5 PV時(shí)，降壓率可以達(dá)到26.18%；繼續(xù)增加注入量，降壓率升幅不大。綜合考慮現(xiàn)場施工時(shí)降壓增注的效果和施工成本，選擇表面活性劑降壓增注體系的最佳注入量為0.5 PV。

3 結(jié)論

室內(nèi)通過表面活性劑、防膨劑以及防垢劑的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，研制了一套適合低滲透油藏注水井的表面活性劑降壓增注體系，具體配方為：模擬注入水+0.5%雙子表面活性劑SZG-2+0.4%防膨劑FPG-3+0.03%防垢劑HFGG-1。該表面活性劑降壓增注體系具有良好的降低界面張力性能、潤濕性能和降壓增注性能，能夠滿足低滲透油藏注水井降壓增注現(xiàn)場施工的要求。