李勇鋒,朱立國(guó),程佳,孟科全,劉平,石祖寬

[1.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司,廣東 深圳 518052;2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津 300452;3.海洋石油高效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100028]

隨著海上稠油油田的不斷開(kāi)發(fā),注水已經(jīng)成為保持地層能量、提高油田開(kāi)發(fā)效果的重要手段[1-6]。由于油水黏度比大、巖石儲(chǔ)層親油性等原因,導(dǎo)致水驅(qū)油效率不高[7-10]。中國(guó)南海東部X油田為典型的稠油油藏,采用閉式注水的方式進(jìn)行地層能量補(bǔ)充,隨著注水的進(jìn)行,注入壓力接近地層破裂壓力,注入量受限。擴(kuò)大注水量、提高稠油驅(qū)油效率是該類油田面臨的主要難題[11-16]。目前,對(duì)于稠油油藏,聚合物是常用的驅(qū)油劑。這類驅(qū)油劑主要通過(guò)提高驅(qū)替相黏度,降低驅(qū)替相和被驅(qū)替相的流度比,進(jìn)而提高驅(qū)油效率,但這類驅(qū)油劑往往會(huì)提高注入壓力,難以擴(kuò)大注水量。

筆者從降壓提注、驅(qū)油增效角度出發(fā),在中國(guó)南海東部X油田開(kāi)展雙功能驅(qū)油劑研究。開(kāi)發(fā)的驅(qū)油劑由甜菜堿型表面活性劑和十六烷基類增強(qiáng)劑按照摩爾比2∶1混合而成,能夠使親油疏水巖石轉(zhuǎn)變成親水疏油,提高水驅(qū)油效率,同時(shí),驅(qū)出的原油與驅(qū)油劑形成超低界面張力,進(jìn)而降低驅(qū)油阻力,提高驅(qū)油效率。此外,由于驅(qū)油阻力下降,井口注入壓力也隨之降低,為增注提供了壓力空間。與常規(guī)驅(qū)油劑比,雙功能驅(qū)油劑具有擴(kuò)大注入量和提高驅(qū)油效率的雙重優(yōu)勢(shì)。該驅(qū)油劑在南海東部X油田A井組礦場(chǎng)試驗(yàn)后,現(xiàn)場(chǎng)注入壓力明顯下降,井組降壓提注、驅(qū)油增效顯著。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要材料與儀器

雙功能驅(qū)油劑,有效含量55%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司;南海東部X油田原油(地下黏度172 mPa·s)、南海東部X油田現(xiàn)場(chǎng)注入水(組成見(jiàn)表1)、天然巖心(φ38 mm×100 mm),中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司。

表1 南海東部X油田注入水組成 mg/L

X-500C型界面張力儀,美國(guó)科諾工業(yè)有限公司;UFE500恒溫烘箱,德國(guó)MEMMERT公司;HKCA-PV35接觸角測(cè)定儀,北京哈科試驗(yàn)儀器廠;封堵試驗(yàn)儀,中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 潤(rùn)濕角的測(cè)定

將X油田現(xiàn)場(chǎng)水、原油分別滴在載玻片上,觀察油、水在載玻片上狀態(tài),然后將載玻片在0.9%的雙功能驅(qū)油劑中放置3 d,再將現(xiàn)場(chǎng)水、原油分別滴在處理后玻璃片上,觀察油、水在載玻片上的狀態(tài),同時(shí),采用接觸角測(cè)定儀測(cè)試雙功能驅(qū)油劑處理前后,原油、水與載玻片之間的接觸角變化情況。

1.2.2 油水界面張力的測(cè)定

采用X油田現(xiàn)場(chǎng)注入水配制不同濃度雙功能驅(qū)油劑,采用界面張力儀測(cè)試在目標(biāo)油藏溫度(75 ℃)下,不同濃度雙功能驅(qū)油劑與目標(biāo)油田原油的界面張力。

1.2.3 注入性評(píng)價(jià)

1)按照常規(guī)巖心物模試驗(yàn)方法,選擇兩根南海東部X油田天然巖心(滲透率約500×10-3μm2),在注入速率1 mL/min條件下,進(jìn)行飽和現(xiàn)場(chǎng)注入水、現(xiàn)場(chǎng)原油,然后采用現(xiàn)場(chǎng)注入水水驅(qū)至含水率98%。

2)采用X油田現(xiàn)場(chǎng)注入水依次配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%,0.9%,1.0%的雙功能驅(qū)油劑工作液。

3)打開(kāi)中間容器,分別加入現(xiàn)場(chǎng)注入水和不同濃度雙功能驅(qū)油劑,導(dǎo)通物模流程,采用1 mL/min的注入速率,分別記錄現(xiàn)場(chǎng)注入水和不同濃度雙功能驅(qū)油劑下的注入壓力,通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)注入水對(duì)比,評(píng)價(jià)雙功能驅(qū)油劑的注入性能。

4)將注入速率依次換成5,10,15,20 mL/min,分別記錄、評(píng)價(jià)每種注入速率下不同濃度雙功能驅(qū)油劑的注入性能。

1.2.4 洗油效率評(píng)價(jià)

將X油田現(xiàn)場(chǎng)原油和40～60目石英砂按質(zhì)量比2∶8進(jìn)行混勻,老化72 h,置于量筒中,加入0.9%雙功能驅(qū)油劑溶液(X油田現(xiàn)場(chǎng)注入水配制)至400 mL,以不加雙功能驅(qū)油劑的試樣為對(duì)照,觀察、記錄不同時(shí)間下的原油剝離情況。

1.2.5 采收率評(píng)價(jià)

將天然巖心飽和現(xiàn)場(chǎng)原油后,先使用現(xiàn)場(chǎng)注入水驅(qū)替至含水率98%,記錄產(chǎn)油量,計(jì)算水驅(qū)采收率,然后使用現(xiàn)場(chǎng)注入水配制不同濃度的雙功能驅(qū)油劑,向巖心注入0.3 PV雙功能驅(qū)油劑溶液,再水驅(qū)至含水率98%,計(jì)算最終采收率。通過(guò)對(duì)比,評(píng)價(jià)雙功能驅(qū)油劑的提高采收率性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 潤(rùn)濕角

雙功能驅(qū)油劑處理前后,現(xiàn)場(chǎng)原油、注入水在載玻片上的潤(rùn)濕性結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn),雙功能驅(qū)油劑能夠使親油疏水界面轉(zhuǎn)變成親水疏油。

圖1 雙功能驅(qū)油劑處理前后載玻片潤(rùn)濕性變化

同時(shí),采用接觸角測(cè)定儀測(cè)定雙功能驅(qū)油劑處理前后,現(xiàn)場(chǎng)原油和注入水在載玻片的潤(rùn)濕角,結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 雙功能驅(qū)油劑處理前后不同介質(zhì)在載玻片上的接觸角

由表2可以看出,雙功能驅(qū)油劑處理前,現(xiàn)場(chǎng)水和原油的接觸角分別是94°和36°,載玻片屬于親油疏水,當(dāng)雙功能驅(qū)油劑處理后,兩者的接觸角分別變?yōu)?.8°和96.2°,接觸角反轉(zhuǎn)。由此可以看出,雙功能驅(qū)油劑能夠吸附在載玻片表面,使原來(lái)的親油疏水界面轉(zhuǎn)變成親水疏油,有利于提高水驅(qū)油效率。

采用現(xiàn)場(chǎng)原油、注入水,在油藏溫度75 ℃條件下測(cè)試不同濃度雙功能驅(qū)油劑的油水界面張力,結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)雙功能驅(qū)油劑的油水界面張力

從表3可見(jiàn),當(dāng)雙功能驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.9%時(shí),能夠達(dá)到1.35×10-4mN/m的超低界面張力。這是因?yàn)殡p功能驅(qū)油劑能夠在油水界面,通過(guò)分子中親水基團(tuán)、親油基團(tuán),使水相和油相形成混相,進(jìn)而大幅度降低油水界面自由能。

2.2 注入性

采用X油田天然巖心進(jìn)行雙功能驅(qū)油劑注入性評(píng)價(jià),結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 注入排量與注入壓力的關(guān)系

圖3 注入排量與視吸水指數(shù)的關(guān)系

由圖2、圖3可見(jiàn),與空白注入水相比,雙功能驅(qū)油劑能夠降低注入壓力16.74%～28.42%,視吸水指數(shù)提高19.98%～39.81%,說(shuō)明雙功能驅(qū)油劑能夠通過(guò)乳化、超低油水界面張力等作用,大幅降低原油黏度,使后續(xù)水驅(qū)阻力變小,宏觀上表現(xiàn)為注入壓力降低。

2.3 洗油效率

雙功能驅(qū)油劑在不同時(shí)間下的原油剝離情況見(jiàn)表4。由表4可以看出:0.9%的雙功能驅(qū)油劑在前5 h內(nèi),剝油量隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸變大;6 h后剝油量達(dá)到最大值13 mL,洗油效率為65%。說(shuō)明雙功能驅(qū)油劑吸附在油砂表面后,能夠使油砂由親油轉(zhuǎn)變成親水,迫使吸附在油砂上的原油被剝離出來(lái),提高了洗油效率。

表4 雙功能驅(qū)油劑的洗油效率

2.4 采收率

采用雙功能驅(qū)油劑室內(nèi)物理模擬提高采收率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可以看出,雙功能驅(qū)油劑濃度越大,驅(qū)替效果越好。在0.9%～1.2%范圍內(nèi),雙功能驅(qū)油劑提高采收率值為15.5%以上。間接證明了雙功能驅(qū)油劑能夠通過(guò)改變巖心表面潤(rùn)濕性、超低界面張力、乳化等作用,實(shí)現(xiàn)提高采收率目的。

表5 不同濃度雙功能驅(qū)油劑的提高采收率情況

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 井組概況

中國(guó)南海東部X油田A井組注入層位HJ2-21層,斜厚8.3 m,孔隙度24.1%,滲透率662.3×10-3μm2,目前1注5采,日注水量501 m3/d,注入壓力6.79 MPa,井組綜合含水77.23%。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況及措施效果

2022年A井組累計(jì)注入雙功能驅(qū)油劑工作液16 500 m3,現(xiàn)場(chǎng)施工曲線見(jiàn)圖4。由圖4可以看出,注水量由501 m3/d上升至703 m3/d,注入壓力由6.79 MPa下降至1 MPa,視吸水指數(shù)由73.78 m3/(d·MPa)上升至703 m3/(d·MPa),吸水能力明顯改善。井組最高增油量114 m3/d,階段增油11 243 m3。降壓增注增產(chǎn)效果顯著。

圖4 中國(guó)南海東部X油田A井組現(xiàn)場(chǎng)施工曲線

4 結(jié) 論

雙功能驅(qū)油劑能夠使親油疏水界面轉(zhuǎn)變成親水疏油,并能在油水界面形成超低界面張力,進(jìn)而有效提高水驅(qū)油效率。在中國(guó)南海東部X油田A井組礦場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn),進(jìn)一步表明雙功能驅(qū)油劑具有降壓提注、驅(qū)油增效的雙重功能。