低渗透油藏提高采收率分析研究_孙雅茹.pdf

清 洗 世 界Cleaning World专论与综述专论与综述专论与综述专论与综述第39卷第3期2023年3月0 引言我国专家和学者对低渗透储层已经有了多年的研究，笔者在查阅大量文献后，针对低渗透储层展开相应分析，并对提高其采收率的方法、技术和我国对低渗透储层的未来发展趋势进行总结。低渗透油藏由于其具有非均质较差、类型单一、物性差、孔喉小、小裂缝发育、敏感性强等特点不能采用常规开采方法。但是低渗透储层的含油饱和度较高且原油性质好，胶质沥青含量低有利于地下原油流动。低渗透储层与超低渗和特低渗相比，优势在于储层有相应的注采能力，但是相较于常规油藏，其具有非均质性较强及层间、层内矛盾大的特点，因此常规的开发方式已经不能满足低渗透储层的开采。目前，对低渗透储层的开采方式会应用一些增产措施及调剖调驱技术。增产措施如压裂、酸化等可以提高其注采能力，调剖调驱技术可以调整储层吸水剖面、稳油控水，增加储层的驱油效率，同时改善注采能力。下文将简述低渗透储层提高采收率的几种驱油方法。1 聚合物驱顾名思义，聚合物驱就是将聚合物注入到目的层中以达到驱油效果，从大的方面来说，聚合物驱通过提高驱替液粘度，减少驱替液与被驱替液的流度比，继而加大波及体积；从小的方面来说，注入到地层中的聚合物因其本身的粘弹性会对油膜或油滴起到一定的拉伸作用，增强油体的流动性，同时也对洗油产生了积极作用。聚合物驱技术目前已经处于成熟阶段，但仍然存在很多问题，例如注入压力和聚合物分子大小对聚合物能否成功进入到储层缝隙当中至关重要，若聚合物分子过大，则造成注入压力过高且分子不能进入到细小的孔隙中，但是若聚合物分子过小，则会降低聚合物的粘度，因此，要根据实际的地层情况，有针对性地确定聚合物分子的大小，以达到最好的平衡效果，提高采收率；同时，聚合物注入到储层后，由于地下高温，会对聚合物产生热降解和水解，从而大大降低聚合物驱的效果；地层水因其矿化度较高，也会造成聚合物分子的粘度降低等 问题。虽然聚合物驱还存在有一定的技术问题，但其仍然成为使用较多的化学驱油技术，因为其廉价质优的特点，被各大油田广泛青睐，同时专家不断研制出新型聚合物以满足油田增产需求，因此，聚合物驱技术成为我国石油持续高产稳产的重要技术 措施。作者简介：孙雅茹（1990-），女，工程师，大学本科，研究方向：油藏开发。收稿日期：2022-09-05。文章编号：1671-8909（2023）3-0105-003低渗透油藏提高采收率分析研究孙雅茹（中国石油新疆油田公司油田技术服务分公司，新疆 克拉玛依 834000）摘要：低渗透储层具有较强的开采价值，但同时也要考虑到其储层条件差、原油一般不压不流，对开采造成较大困难，因此需要采取酸化、压裂等作业提高采收效果，其中压裂措施不仅可以提高原油的流动通道，同时还能解决近井地带的污染。压裂技术一般可以采用多种方式进行，可以对有开发潜力的储层重复压裂，也可先封堵原油的裂缝，再进行压裂措施，改变裂缝方向，以提高流体的渗流通道；酸化措施可以解决近井及远井地带因钻井及其他作业造成的储层污染，同时对储层改造有积极影响。因此，对低渗透储层进行酸化、压裂等增产措施有助于提高其采收率，增大开发价值。关键词：采收率；低渗透；储层中图分类号：TE357.7 文献标识码：A106第 3 期清 洗 世 界2 复合驱复合驱油体系是由两种或两种以上化学剂作为主要成分进行混合而成，大量实验数据表明，复合驱比一元化学驱的驱油效果好，目前对低渗透储层开展复合驱技术一般都采用聚合物和表活剂二元复合驱。聚合物驱可加大波及体积，表活剂驱可以提高驱油剂的洗油能力且改善孔隙润湿性等，理论上复合驱技术拥有这两种优点。但是对于低渗透储层，表活剂在复合驱中的作用主要为增强其注入能力。因此聚合物和表活剂二元复合驱主要用于水驱容易但聚合物驱较难的区块，使用该种复合驱可以减少层间矛盾，同时有效提高提高原油采收率。自 20 世纪 80 年代初，美国逖阿科公司进行三元复合驱油（ASP 复合驱）试验以来，三元复合驱技术开始迅速发展。虽然三元复合驱具有很高的驱油效率，但是由于很多新型表面活性剂还处于研发阶段，且三元复合驱的缺点较为明显：（1）成分复杂。在进行室内和现场进行的试验中，复合体系在进入地层后会出现明显的组分分离现象，导致协同效应弱化，大大影响了体系的实际驱油效果；（2）结垢问题。研究人员对垢进行检验，得出其主要成分为二氧化硅，这表明复合驱体系中的碱破坏了油藏骨架，这个问题在三元复合驱中较为突出。在原油中酸性成分若没有或含量较低，则很容易使黏土矿物发生碱敏现象，进而降低孔隙空间的大小，尤其是对于低孔喉储层，会直接造成孔喉通道堵塞。同时，结垢不仅只发生在油层中，还对井筒造成了极大伤害，降低了生产设备的使用寿命，提高了采收成本；（3）采出液乳化严重。应用该方法采出的乳状液结构复杂且较难处理，因此在一定程度上也增加了采出成本。因此，综合来看三元复合驱技术目前还没达到工业化生产的程度，但是相信在不久的将来，我们将突破各种技术困难，使得三元复合驱技术广泛使用。基于聚合物本身的特性，若渗透率低于某一界定值，一般不建议采用聚合物驱的方法。主要由于渗透率过低，对所注入的聚合物产生的剪切效应更为明显，且聚合物剂不能及时注入到孔隙中，会降低波及体积。同时，也不能说渗透率低于界定值后就绝对不能使用聚合物驱，因为注入能力不仅与渗透率有关，还综合孔喉大小、裂缝发育情况等等因素，因此在对油藏进行开发时，要综合考虑各种因素，最终选定最佳方案来提高油藏的采收率。3 微生物驱微生物驱是有效利用微生物在油层中生长、代谢等化学过程对地下原油性质及环境进行改善。对于低渗透储层，微生物进入孔缝后进行生产繁殖，代谢的产物还能补充地层压力，同时生物化学作用还能产生有机酸、无机酸。这种酸性物质可以有效改善孔隙的连通效果，代谢分解的有机盐和无机盐也能对孔喉通道起到良好的清洁作用。但若是储层孔隙过小，则会极大地影响微生物的生长和流通，同时微生物对其生长环境也有一定的要求。且能够进行微生物驱的低渗透储层首先要保证水能够被注入。一般情况下，微生物可以在 2080 的环境中生存，耐盐浓度 30104 mg/L。4 深部调剖低渗透油藏在开发中后期，油藏非均质性较大、含水较高，注入水及石油会优先沿着高渗透层和大孔隙方向流动，因此继续对储层进行深度调剖，通过制备的堵水剂将高渗透带的油藏进行封堵，使注入水向之前被波及到的方向及油层流动，以此提高驱替效果。目前应用较多的调剖剂大致分为冻胶类、树脂类、无机盐类、聚合物微球类等。本次将重点介绍应用于深部调剖的冻胶类及聚合物微球两种调剖剂的使用。4.1 冻胶类冻胶体系由聚合物（一般为聚丙烯酰胺（PAM）和交联剂（一般为铬离子体系何锆离子体系等）相互反应得到拥有较高强度的三维网结构体。通过加长交联反应的时间，可以使冻胶移动更长的距离，以达到更强的封堵效果。4.2 聚合物微球聚合物微球因其具有膨胀性、封堵性、可变形性等特点广泛应用在油层深度调剖堵水措施中，微球的粒径为纳米级到微米级，远小于地层孔缝的大小。聚合物微球可随着流体随意穿梭在油层深部，在一定时间后，微球不断膨胀变大进而将孔喉通道封堵上。同时，水化后的微球通过其弹性可以突破地层压力，随着地层压力加大，微球的可变形性就起到了关键性作用，它变形移动到地层更深处，整个过程为封堵-变形-运移-封堵。很多专家学者已经研制出多种可用于低渗透储层的聚合物微球。使用聚合物微球技术进行调剖措施对于低渗透107第 39 卷孙雅茹.低渗透油藏提高采收率分析研究油藏的温度和矿化度有一定的要求，一般温度不得高于 90、地层水矿化度浓度不高于 2104 mg/L。5 CO2驱我国大庆油田最早在上个世纪六十年代最先应用 CO2驱技术进行增产措施，后来随着技术发展及国际上对 CO2减排技术的提倡，我国开始开展一系列研究攻关，解决初期 CO2驱技术带来的种种难题。经过长时间的实践与研究，目前为我国CO2驱技术在理论性、开采技术、及工艺技术等多方面取得了很多成果。CO2因其溶解性好和萃取能力较强的特性可以在很大程度上降低原油粘度，在地层中，CO2的膨胀性可以增大地层空间，与原油多次接触混相减小界面张力，从而达到增强采收率的效果。相较于水驱，CO2具有更强的吸气能力，启动压力的减小可以有效增强注入水的注入能力，同时 CO2气体可长久封存于地下，有效实现 CO2减排技术。由此，很多油田企业使用 CO2驱技术作为主要增产技术来实现采收率的提高。目前，CO2驱技术主要有两种，一种是 CO2气在油层中的流态变化；另一种是通过一些方式最大程度的增大 CO2与原油的表面接触。CO2驱油机理主要从三方面展开，分别为混相驱、近混相驱以及非混相驱。6 低渗透油藏开发发展趋势随着我国对低渗透油藏认知逐渐深入，我国专家攻克了很多技术难题，使得低渗透储层得以规模性开发。随着各大油田开采到中后期，低渗透油藏在油田开采中的地位越来越高，并即将成为油气田开采的重中之重。其中表面活性剂技术被广泛应用于低渗透储层中，表面活性剂可以减小油水界面张力，同时还可以在驱油过程中提高乳化性能。同时，表面活性剂还广泛应用于纳米驱油体系（帮助纳米材料改性）、泡沫调驱体系（起泡作用）、渗吸采油（加强油层中油水物质交换能力）、压裂和酸化的转向技术等。由此可知，各大油田在对低渗透油藏进行开发时，需要大量表面活性剂以满足措施的需求，但目前我国对表面活性剂的研究主要从宏观角度出发，比如乳化性能和提高采收率等。因此在之后对表面活性剂进行改善的方向主要从以下两方面展开：对原油的剥离作用：原油在储层中原始存在的方式为附着在岩石的表面，通过对地层中注入表面活性剂，可以实现原油离开岩石表面，伴随着表面活性剂运移。在作用过程中，可能存在的情况有：岩石壁面与表面活性剂具有更高的吸附性，这会使表面活性剂为争抢岩石表面的位置将原油排挤开；表面活性剂与原油之间界面张力低，使原油更倾向于融入进表面活性剂中。一般可以通过实验方法结合数值模拟研究，确定表面活性剂在地层中活动的方式。乳化运移机理：表面活性剂的乳化性能可以将附着在岩石表面的原油乳化，使原油从岩体脱落后进行运移，同时也可以提高油层的渗流能力。在原油被乳化成流动性较强的小液滴后，随着渗流通道游走，同时又有新的原油被乳化，但是过多被乳化的原油极易发生聚变，小液滴逐渐变成大油滴，同时流动速度也相应减慢，在遇到后续还未饱和的乳液还会重新被乳化成小液滴。因此乳化运移机理可简要概述为乳化运移-饱和聚并-再乳化运移的过程。同时在乳化运移过程中要保证乳化液的稳定，防止原油二次聚集。因此，在我国低渗透油藏未来发展过程中，要加强对表面活性剂的研究，以解决以上问题，进而为低渗透油藏调剖调驱技术的开展及提高采收率、增大经济效益作出更多的贡献。参考文献：1 王香增，杨红，王伟，等.延长油田低渗透油藏提高采收率技术进展 J.油气地质与采收率，2022,29(04):69-75.2 赵 洋，刘 凯，王 维 波，姚 振 杰.低 渗 透 油 藏注 CO2驱提高采收率预测方法 J.能源与环保，2022,44(04):95-101+108.3 王选涛，王海华，李秉路，等.超低渗透油藏 N_2吞吐提高采收率影响因素J.西安石油大学学报(自然科学版)，2020,35(06):60-64.4 李阳.低渗透油藏 CO2驱提高采收率技术进展及展望 J.油气地质与采收率，2020,27(01):1-10.5 赵继勇，熊维亮，范伟，等.特低渗透油藏提高采收率驱油体系筛选及应用 J.新疆石油地质，2019,40(06):720-724.6 郭平，李士伦，杜志敏，等.低渗透油藏注气提高采收率评价 J.西南石油学院学报，2002(05):46-50+2.