特低渗透油藏超级纳米增注驱...油田黄草湾长6油藏单元为例_王繁荣.pdf

202312技术应用与研究88Modern Chemical Research当代化工研究特低渗透油藏超级纳米增注驱油技术研究与应用以永宁油田黄草湾长6油藏单元为例王繁荣 曹利民 张鑫 纪文海（延长油田股份有限公司志丹采油厂 陕西 717500）摘要：永宁油田黄草湾长6油藏大地构造位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部，三叠系延长组长6油层组为区域主力含油层系，为岩性油气藏。孔隙类型主要为溶蚀粒间孔和原生粒间孔，具有孔喉半径小、渗透率低、渗流阻力大等特点，使大量的残余油存在储层中无法被采出，且分散的残余油滴会产生严重的贾敏效应成为水驱阻力，最终导致水驱采收率不高。纳米驱油剂因其突出的可降低油水界面张力和良好的改变岩石表面润湿性能力，使吼道中的油滴更容易变形并降低其经过的阻力，增加原油的移动速度，有效地消除贾敏效应，恢复油藏渗透率，降低毛细管阻力，扩大波及系数，使多孔介质对原油和水的相对渗透率增加，从而提高采收率的目的。经现场试验增油控水效果明显，适合在特低渗油藏进一步推广。关键词：特低渗透油藏；超级纳米；增注驱油；采收率中图分类号：TE39 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.12.029Research and Application of Super Nano Enhanced Injection and Oil Displacement Technology in Ultra-low Permeability ReservoirsTaking Huangcaowan Chang6 Reservoir Unit in Yongning Oilfield as an ExampleWang Fanrong,Cao Limin,Zhang Xin,Ji Wenhai(Zhidan Oil Production Plant,Yanchang Oilfield Co.,Ltd.,Shaanxi,717500)Abstract：The geological structure of Huangcaowan Chang6 oil reservoir in Yongning Oilfield is located in the central part of the northern slope of the Ordos Basin.The Triassic Yanchang Chang6 oil layer group is the main oil bearing series in the region and is a lithological oil and gas reservoir.The main types of pores are dissolution intergranular pores and primary intergranular pores,which have the characteristics of small pore throat radius,low permeability,and high seepage resistance.This makes a large amount of residual oil in the reservoir unable to be extracted,and dis-persed residual oil droplets can cause serious Jamin effect to become water drive resistance,ultimately leading to low water drive recovery rate.Nano-meter oil displacement agent can reduce the interfacial tension between oil and water and improve the wettability of rock surface due to its outstand-ing ability to make the oil drop in the roaring channel easier to deform and reduce its resistance,increase the movement speed of crude oil,effectively eliminate the Jamin effect,restore reservoir permeability,reduce capillary resistance,expand the sweep coefficient,and increase the relative permea-bility of porous media to crude oil and water,thus improving oil recovery.After on-site testing,the effect of increasing oil and controlling water is ob-vious,which is suitable for further promotion in ultra-low permeability reservoirs.Key words：ultra-low permeability oil reservoir；super nano；increasing injection and oil displacement：recovery ratio纳米技术是20世纪80年代末诞生并崛起的新型技术，有着非常广泛的应用前景。特别是在油田开发方面，为攻克中低渗油藏高效开发的难题带来了希望。因其突出的表面效应、量子尺寸效应与宏观量子隧道效应，使其在油田开采方面有了一些成功运用的实例，因此，开展纳米材料增注驱油技术对提高中低渗透油藏开发有着重要的意义。1.纳米增注驱油机理由于水基纳米乳液可均匀分散于水中并形成稳定的微乳液。将其注入井内利用地层孔隙内的物化环境促使破乳，超疏水性的纳米释放出来，在微孔道表面充分吸附后形成超疏水薄膜，使受注水冲刷而具有亲水性的岩石表面转变为憎水性，使注入水通过孔隙时的流动阻力大大降低而得以顺利通过。同时，纳米微粒可包覆在黏土表面，起到遇水防膨作用，而脱附出来的表面活性组分同时具有亲水和亲油两种基因，也能吸附在岩石表面，使岩石表面由亲水反转为亲油，改变岩石表面的润湿性，提高水相的相对渗透率。2.驱油剂性能室内评价与优化(1)试验条件本次试验主要针对永宁油田黄草湾区域长6油藏为例，根据试验区5口井长6层原油常规化验分析，平均密度0.838g/cm3、黏度5.61mPas/50，凝固点20.8，含硫0.088%，初馏点58.1。属低密度、低黏度、低凝固点、微含硫的常规陆相黑油。同时对本区地层水化验分析，阳离子K+Na+平均21158.25mg/L，Ca2+平均7592.85mg/L，Mg2+平均533.98mg/L，阴离子Cl-平均47523.17mg/L，HCO3-平均133.74mg/L，总矿化度平202312技术应用与研究89Modern Chemical Research当代化工研究均76941.99mg/L，属CaCl2水型。长6油层地层温度为52.1654.03，地温梯度3.0/100m，原始地层压力为12.04MPa，目前地层压力8.088.39MPa，平均值8.24MPa，压力梯度0.82MPa/100m，属低压常温系统。(2)纳米乳液体系的研究 纳米乳液体系的优选配置针对永宁油田地质特征、地层温度、地层水矿化度和离子含量以及注入水矿化度等条件，选择两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及助表面活性剂和添加剂组成纳米乳液体系，保证制备的纳米乳液具有较好的降低界面张力性能和地层温度矿化度配伍性能等。通过配制质量分数分别为1%、4%和6%的水基纳米乳液分别与注入水和地层水混合后，只有质量分数4%时混合溶液澄清且配伍性好，其他质量分数混合溶液均较为浑浊且有悬浮物，因此本次实验选用本油田注入水配制质量分数为4.0%，分别对阴离子表面活性剂NHBH-1与不同比例下的两性离子表面活剂溶液，以及加入非离子表面活性剂X60、低碳醇等对乳液体系性能影响，测试方法采用Texas500C型旋转滴界面张力仪测定53原油和不同质量浓度的表面活性剂溶液的动态界面张力。具体测试结果见表1、表2、表3。根据测试结果，最终确定纳米乳液体系最佳组成为阴离子表面活性剂NHBH-1:改性甜菜碱TCJ-1:非离子X60:低碳醇为1:4.25:0.3:0.5。表1 不同比例两种表面活性剂界面张力测试结果表面活性剂类别组成比例界面张力/(mN/m)NHBH-1/CAB351:030.15901:03.50.1341:040.1701:03.50.11601:03.80.111NHBH-1/TCJ-11:040.09501:04.30.03301:04.50.144表2 非离子表面活性剂加入对体系性能的影响NHBH-1:TCJ-1:X60界面张力/(mN/m)注入水地层水04:25.30.1860.0141:4.25:0.50.1190.0221:4.25:0.30.0660.034表3 低碳醇加量对体系性能的影响改性甜菜碱TCJ-1:非离子X60:低碳醇注入水地层水1:4.25:1:00.0660.0321:4.25:0.3:0.30.0560.0111:4.25:0.3:0.50.0390.012(3)纳米乳液体系的性能测试与油藏适应性研究粒径分析。通过采用粒度分析仪对纳米乳液体系的粒径分布进行测定，纳米乳液体系粒径分布范围在1050nm之间，平均粒径25.2nm。矿场长6储层平均孔喉半径0.21m，矿场储层平均孔喉半径远远大于纳米乳液体系粒径，不会造成孔喉堵塞。具体测试结果如图1所示。图1 纳米乳液体系粒径分析纳米乳液体系的抗温性和抗盐性。在老化釜中将质量分数为2%的纳米乳液在90高温滚子加热炉中热滚48h冷却后倒出，观察老化前后溶液的外观变化，结果表明老化前后溶液都澄清透明，无沉淀或不溶物产生，表明该纳米乳液具有较好的抗盐、抗温性能，耐盐性能达到矿化度12104mg/L，抗温性达90，其中二价钙离子质量浓度1.0104mg/L，完全可满足地质需求。增注性能评价。通过对模拟岩芯采取复配表面活性剂和水基纳米液驱替试验，结果如图2所示，复配表面活性剂溶液处理后水的流速从平均0.250mL/min增加到0.350mL/min，增加40.0%；水基纳米乳液体系处理后水的流速从平均0.250mL/min增加到0.475mL/min，增加90.0%，增注效果显著。表面活性剂处理后水的流速变化曲线水基纳米乳液处理后水的流速变化曲线图2 不同乳液处理后流速对比变化表4 水基纳米乳液配伍性实验（静置24h，53）样品编号质量分数/%注入水地层水结论A1有悬浮物澄清配伍性好B4澄清澄清配伍性好C6浑浊有悬浮物配伍性好配伍性能评价及合理浓度配制。在油层温度53下分别进行了水基纳米乳液与注入水和地层水的配伍性实验。根据前期研究结果和现场工作经验，配制质量分数为4%的水基纳米乳液，同时随机选取了一种体系配成202312技术应用与研究90Modern Chemical Research当代化工研究了不同质量分数（1%和6%）的溶液来进行实验。从上述实验可以看出，浓度为1%和4%的纳米样品乳液与注入水混合后，水样基本澄清，配伍性较好，只有浓度为6%的纳米乳液与注入水混合后，产生浑浊，配伍性较差。因此，选择4%的水基纳米乳液作为现场施工配置乳液的浓度应较合理。(4)纳米乳液体系驱油效果因素分析选取模拟本区地层孔隙度22.22%岩心经水基纳米乳液处理后分别测试其对储层水流速度、孔隙度和水化膜厚度的影响，测试结果处理前的水流速度、孔隙度、水膜厚度分别为45mL/20min、22.22%、2.71mm，处理后分别为156mL/20min、37.14%、2.35mm，结果表明水基纳米乳液对驱油效果均为有利因素，且效果明显。具体结果见图3、图4、图5。图3 岩心经纳米水乳液处理前后注入水流速变化曲线图4 纳米水乳液处理后岩心有效孔隙度变化图5 纳米水乳液处理后岩心水化膜厚度变化3.现场试验现场选区黄草湾区域北部6个高含水井组开展试验，该区域主要含油层位为三叠系延长组长6油层组，平均孔隙度12.8%，平均渗透率为1.5210-3m2，平均含油饱和度42.7%。储层物性差，无明显油水界面和边、底水，属典型的弹性-溶解气驱岩性油藏。表6 驱油剂浓度及配比纳米驱油剂编号1#2#配比40%60%作用降解原油分解原油饱和烃降粘效果降低界面张力黏度下降20%40%，凝固点下降（1）注入浓度确定。为使纳米驱油剂的种类与该试验井组具有良好的配伍性，使试验井组取得良好的试验效果，结合区块具体情况，确定最佳注剂质量分数为4%，其中1#驱油剂与2#驱油剂混合比例为4:6。（2）注入剂量确定。室内模拟实验注入量为 0.20.3VP，提高采收率38个百分点，结合区域地质及井组基本情况，因此纳米驱油剂溶液根据以下公式计算用量：（1）式中，为注剂量，m3；hi为层段厚度，m；i为i层段孔隙度，%；ri为i层段的处理半径，m。本次试验6口注水井平均射开厚度15.3m，预处理半径均为10m，最终计算注剂量4330m3。（3）现场应用效果。根据上述浓度与剂量计算结果，通过400型水泥车每口井分三个段塞，6口注水井共计注入4330m3，注入1#剂量68480kg，2#剂量102720kg。试验区域6个井组共计29口受益油井，试验前30天内平均日产液85.96m3，日产油25.25t，综合含水率65.4%；试验后180天内平均日产液111.27m3，日产油32.53t，综合含水率65.6%，试验有效期内总增油量1310.34t，增油控水效果明显。%图6 黄草湾北部区域纳米驱油技术应用效果柱状对比图4.结束语（1）根据本次试验得出纳米乳液驱油剂具有低界面张力，可实现岩石润湿反转，有效驱替残余油和不动油，大幅提高波及系数，从而达到降压增注提高采收率之目的。（2）通过现场试验进一步验证了该驱油剂具有明显的增油控水效果，且具有一定的时效性，投入产出比高，适合在特低渗油藏进一步推广。（3）建议下步开展一次性段塞注剂和周期性连续注剂方式试验，从而得出最优实施方案。【参考文献】1宋新旺,程浩然,曹绪龙,等.油藏润湿性对采收率影响的实验研究J.石油化工高等学校学报,2009,22(4):49-52.2李秀红,杨桦,陈喜田,等.润湿反转提高压裂液返排技术在吉林油田新119区块的应用J.钻采工艺,2004,27(6):51-52.3卢广钦,王玉斗,陈月明,等.低界面张力体系对相对渗透率影响实验研究J.油田化学,2003,20(4):54-57.【作者简介】王繁荣（1978-），男，本科，工程师，研究方向：油田开发。