无机凝胶调剖技术在卫22块的应用

无机凝胶调剖技术在卫22块的应用
范志毅;陈利;郝军芳;薛鲁营;宋翠红;王从领
【摘要】无机凝胶调剖体系具有耐温抗盐性好,基液粘度低,注入性能好,成胶后在高温高盐条件下的堵塞能力强等特点;在对无机凝胶调剖体系进行全面的静态和动态性能评价的基础上,分析了体系的油藏适用性,经过在中原油田卫22断块高温、高盐中低渗油藏的应用,无机凝胶调剖体系取得了较好的增油降水效果.
【期刊名称】《石油地质与工程》
【年(卷),期】2011(025)002
【总页数】3页(P117-119)
【关键词】无机凝胶;调剖;中低渗油藏;应用效果
【作者】范志毅;陈利;郝军芳;薛鲁营;宋翠红;王从领
【作者单位】中国石化中原油田分公司采油三厂,山东莘县,252435;中国石化中原油田分公司勘探设计研究院;中国石化中原油田分公司采油三厂,山东莘县,252435;中国石化中原油田分公司采油三厂,山东莘县,252435;中国石化中原油田分公司勘探设计研究院;中国石化中原油田分公司采油三厂,山东莘县,252435
【正文语种】中文
【中图分类】TE357
中原油田卫22块油层平均孔隙度16.4%,空气渗透率42.7×10-3μm2,孔喉中值2.0μm,为中孔细喉中低渗透层状油藏;原始地层温度97.5℃,原始地层压力26.31～28.3MPa,原始地层水总矿化度27.88～28.4×104mg/L,为 CaCl2型。

该油藏目前
进入高含水开发阶段,主要表现出两方面的问题:一是受层间物性差异的影响,层间矛盾比较突出;二是油藏隔层小,事故井多,层间精细调整受到限制。

这两个问题影响了分酸、分注、重分等层间调控措施的实施,合注合采井多,影响了分层动用状况的改善。

再加上油藏高温、高盐、中低渗透的特点及有的井调剖轮次的增加,小剂量的
近井浅调效果越来越差。

针对这些情况,2009年在卫22块开展无机凝胶调剖技术应用。

无机凝胶调剖体系主要应用的是一种成胶时间可控的无机凝胶调剖体系,该体系将
一种能缓慢释放氢离子的颗粒控制剂(清水+CO剂+盐酸)直接加入水玻璃溶液中,
在一定条件下,随颗粒控制剂的加入,体系pH值缓慢降低,同时水玻璃溶液中以胶体粒子形式存在的高聚态硅酸根离子不断长大,最终体系固化成硅酸凝胶,对目的层实
施有效封堵。

实验证明,时间可控的无机凝胶体系基液密度及粘度都与注入水非常
接近,注入性能好,且成胶后形成的胶体强度较弱,适用于中低渗油藏。

该体系主要以调剖的方式与预交联凝胶颗粒复合应用,可取得较好的增油降水效果。

1.1 体系成胶影响因素及成胶性能
1.1.1 影响因素
对调剖剂浓度、地层温度、注入水矿化度、搅拌均匀程度及剪切对体系成胶状况的影响进行了研究,结果表明:
(1)浓度越高,成胶越快,强度越高,触变后的恢复能力也较强。

(2)在80～110℃条件下,体系成胶时间为1～6 h。

质量百分数为10%时,温度越高成胶时间越短;但当质量百分数为15%时,温度对成胶时间的影响减弱(图1)。

(3)体系遇到一定矿化度的水后,形成白色絮状沉淀,置入100℃恒温箱内一段时间后,体系不能成胶。

(4)搅拌均匀程度基本不影响体系的成胶能力,只是成胶后的胶体内存在孔隙、裂隙。

体系浓度越大,不搅拌对体系的成胶状况影响越小。

(5)剪切对体系的成胶时间及成胶后强度没有影响。

1.1.2 成胶性能
对体系的基液密度、粘度,成胶时间、成胶后粘度、热稳定性、耐酸、碱、盐及抗剪切性等常规性能进行总体评价,结果见表1。

从静态性能评价结果看,该体系面临的主要问题是注入水矿化度对体系成胶性能的影响。

1.2 体系对动态性能评价[1-2]
结合卫22块油藏及无机凝胶调剖技术特点,选择人造岩心进行体系动态性能评价,利用相似性原理,设计岩心流动实验驱替排量为1～5mL/min,堵剂总注入量为
10PV。

在整个实验过程中,注入水的水质及岩心本身的物理性质对实验结果有一定程度的影响。

通过对岩心的实验数据进行分析发现,岩心渗透率越大,阻力系数越小;当岩心渗透率较低时,随排量的升高,阻力系数增加(见图2)。

2.1 体系对油藏适应性分析
对体系静态及动态性能实验结果综合分析后认为,成胶时间可控的无机凝胶体系基液粘度较低,注入性能较好,成胶后形成的胶体强度较弱,胶体在岩心内运移的过程中表现为脱水和破碎通过。

该体系较适于中低渗油藏中空气渗透率大于10000×10-3 μm2,水相渗透率大于1000×10-3μm2的高渗条带的封堵。

2.2 现场存在问题原因分析
在历年现场应用过程中,JN体系存在着注入过程中注入压力上升快无法完成设计用量的注入,后续水驱过程中注水压力下降快无法实现高渗层的有效封堵两个方面的问题。

研究结果表明,造成该问题的主要原因在于体系成胶后的胶体性质。

注入过程中压力上升过快是由于胶体在一定压力下触变、脱水却又无法破碎通过,从而形成滤饼,随着注入压力的升高,滤饼逐渐被压实,最终导致压力的快速上升;后续水驱过程中压力下降快是由于胶体的强度较弱,在砂粒间易发生破碎产出。

2.3 解决办法
针对上述情况,寻找另外一种体系,与无机凝胶调剖体系进行复合,通过体系间的协同作用来解决。

首先这种体系要具有一定的变形能力及强度,且为分散状,从而将堆积的胶体滤饼推挤到油层深部;其次,该体系还要具有较高的强度及封堵能力,对进入岩心的胶体形成保护。

通过实验预交联延膨体能较好地满足上述各项要求。

2.4 调剖体系性能指标
根据卫22块地层特征,优选成胶时间可控的JN无机凝胶调剖体系及延迟膨胀颗粒必须具有以下性能。

JN无机凝胶调剖体系的性能指标为:耐温:120℃;抗盐:25×104mg/L;基液 pH 值:11～12;基液密度:1.04g/cm3;100℃热稳定时间:90d。

延迟膨胀凝胶颗粒的性能指标为:耐温:100℃;抗盐:20×104mg/L;膨胀倍数:4倍;膨胀时间:5d;100℃热稳定时间:15d。

3.1 选井原则
(1)对应油井含油饱和度高,剩余油潜力大,油井产液量大于15m3/d;
(2)对应油井含水高,含水率一般大于85%,特别是在多层油层的油井中,有明显的高渗透层或出水层;
(3)吸水剖面不均匀,非均质性严重,纵向渗透率级差大,存在强吸水层,层间矛盾突出的非均质油藏;
(4)油水井连通性好,注采反应明显,实施多轮次调剖,调剖效果逐渐变差的水井;
(5)地层孔隙度10%～42%,空气渗透率大于30 ×10-3μm2,产出水矿化度小于16 ×104mg/L,地层温度低于120℃;
(6)井况良好,无套破及串槽情况。

3.2 施工参数
调剖施工压力尽量控制在目前注水压力范围内,做到低压低排量施工,确保调剖驱油
剂进入高渗透层。

施工压力最高为地层破裂压力的0.85。

通过动静态性能评价,得到了与卫22块油藏及注入水条件配伍性较好的配方体系,
并对现场注入工艺进行了优化。

(1)前置段塞:成胶时间可控的无机凝胶调剖体系。

为防止基液的流失,选用小粒径(2～3mm)、中低浓度的延迟膨胀颗粒,作为前置段塞对无机凝胶调剖体系进行保护。

根据22块油水井平均井距为200m左右,计算出前置段塞用量应该为总用量的1/5左右。

(2)主体段塞:主体段塞为无机凝胶调剖体系与延迟膨胀颗粒交替注入。

为消除注入
水对无机凝胶调剖体系的影响,在无机凝胶注入前后都需要注入一定量的隔离清水。

主体段塞的组成是:清水+无机凝胶+清水+延迟膨胀颗粒+清水+无机凝胶……,如此进行交替、循环。

(3)后缘段塞:由于无机凝胶调剖体系成胶后形成的胶体强度较弱,后缘段塞的主要作用是保护无机凝胶调剖体系,其放置位置主要是在近井地带3～10m范围内,计算出后缘段塞用量为总用量的1/25左右。

(4)顶替段塞:顶替段塞主要用于将井筒及近井3m范围内的调剖剂顶入地层深处,以防止后续注水过程中压力过高及调剖剂回流入井筒。

可根据油层深度及油层厚度计算顶替注水用量。

3.3 现场应用情况简况及效果分析
(1)现场实施情况。

2009年8月现场实施,共实施4井次,注入调剖剂8045m3,其中注入无机凝胶3880m3,预交联凝胶颗粒12.98t,详见表2。

(2)水井效果。

从井口注水情况看,试验井平均注水压力由调剖前的10MPa下降到
调剖后的9 MPa;从可对比的压降及吸水指示曲线看,调剖后PI值增加了3.1MPa,
吸水指数下降4.0m3/MPa。

(3)井组油井效果。

截至2010年6月30日,4个措施井组对应油井7口井,都已见
到了增油降水效果。

在不考虑自然递减的情况下,累计增油835 t,降水 6980m3 。

(4)典型井例。

卫22-70井组,对应油井卫22-43、22-78与22-70主要对应沙三下7-10油层,本次调剖后沙三下7-10,相对吸水量进一步得到加强,卫22-70井调剖后明显抑制了该井的产油下降和含水上升,产量递减有所减缓。

卫22-43井在调剖后一月左右即见到调剖效果,在产液量基本不变的情况下,产油由调剖前的5.9t/d 最高上升到8.4t/d,含水由92.3%下降到90.9%。

截至2010年6月30日,井组累积增油287t,降水1285m3。

(1)无机凝胶调剖体系在现场应用过程中注入压力高的主要原因是体系成胶后在一定压力下首先发生脱水,在渗透率较低的油藏,渗透率发生突变的界面会形成滤饼,随着滤饼的不断增厚、压实,注入压力快速上升。

(2)预交联凝胶颗粒对无机凝胶滤饼具有较好的顶替作用,应用预交联凝胶颗粒与无机凝胶交替注入的方法,能较好地解决无机凝胶调剖体系现场注入过程中压力上升过快的问题。

(3)应用无机凝胶调剖体系在中低渗油藏进行层内深部调剖,可取得一定的增油降水效果。

【相关文献】
[1] 黄愤,崔洁,张桂意,等.无机凝胶调剖剂的性能评价与应用[J].精细石油化工进展,2006,(3):4-6,9.
[2] 王小泉,魏君.一种硅酸类无机凝胶堵剂的制备[J].油田化学,2002(2):127-130.
[3] 张桂意,杨忠男,李云渤.胜利油田油井深部堵水技术应用[J].西安石油大学学报,2004,19(3):136-139.。