中國南海東部稠油油藏雙功能驅油劑評價與應用

李勇鋒,朱立國,程佳,孟科全,劉平,石祖寬

[1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司,廣東 深圳 518052;2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司,天津 300452;3.海洋石油高效開發國家重點實驗室,北京 100028]

隨著海上稠油油田的不斷開發,注水已經成為保持地層能量、提高油田開發效果的重要手段[1-6]。由于油水黏度比大、巖石儲層親油性等原因,導致水驅油效率不高[7-10]。中國南海東部X油田為典型的稠油油藏,采用閉式注水的方式進行地層能量補充,隨著注水的進行,注入壓力接近地層破裂壓力,注入量受限。擴大注水量、提高稠油驅油效率是該類油田面臨的主要難題[11-16]。目前,對于稠油油藏,聚合物是常用的驅油劑。這類驅油劑主要通過提高驅替相黏度,降低驅替相和被驅替相的流度比,進而提高驅油效率,但這類驅油劑往往會提高注入壓力,難以擴大注水量。

筆者從降壓提注、驅油增效角度出發,在中國南海東部X油田開展雙功能驅油劑研究。開發的驅油劑由甜菜堿型表面活性劑和十六烷基類增強劑按照摩爾比2∶1混合而成,能夠使親油疏水巖石轉變成親水疏油,提高水驅油效率,同時,驅出的原油與驅油劑形成超低界面張力,進而降低驅油阻力,提高驅油效率。此外,由于驅油阻力下降,井口注入壓力也隨之降低,為增注提供了壓力空間。與常規驅油劑比,雙功能驅油劑具有擴大注入量和提高驅油效率的雙重優勢。該驅油劑在南海東部X油田A井組礦場試驗后,現場注入壓力明顯下降,井組降壓提注、驅油增效顯著。

1 實 驗

1.1 主要材料與儀器

雙功能驅油劑,有效含量55%(質量分數),中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司;南海東部X油田原油(地下黏度172 mPa·s)、南海東部X油田現場注入水(組成見表1)、天然巖心(φ38 mm×100 mm),中海石油(中國)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,美國科諾工業有限公司;UFE500恒溫烘箱,德國MEMMERT公司;HKCA-PV35接觸角測定儀,北京哈科試驗儀器廠;封堵試驗儀,中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 潤濕角的測定

將X油田現場水、原油分別滴在載玻片上,觀察油、水在載玻片上狀態,然后將載玻片在0.9%的雙功能驅油劑中放置3 d,再將現場水、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,同時,采用接觸角測定儀測試雙功能驅油劑處理前后,原油、水與載玻片之間的接觸角變化情況。

1.2.2 油水界面張力的測定

采用X油田現場注入水配制不同濃度雙功能驅油劑,采用界面張力儀測試在目標油藏溫度(75 ℃)下,不同濃度雙功能驅油劑與目標油田原油的界面張力。

1.2.3 注入性評價

1)按照常規巖心物模試驗方法,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,進行飽和現場注入水、現場原油,然后采用現場注入水水驅至含水率98%。

2)采用X油田現場注入水依次配制質量分數為0.8%,0.9%,1.0%的雙功能驅油劑工作液。

3)打開中間容器,分別加入現場注入水和不同濃度雙功能驅油劑,導通物模流程,采用1 mL/min的注入速率,分別記錄現場注入水和不同濃度雙功能驅油劑下的注入壓力,通過與現場注入水對比,評價雙功能驅油劑的注入性能。

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

1.2.4 洗油效率評價

將X油田現場原油和40～60目石英砂按質量比2∶8進行混勻,老化72 h,置于量筒中,加入0.9%雙功能驅油劑溶液(X油田現場注入水配制)至400 mL,以不加雙功能驅油劑的試樣為對照,觀察、記錄不同時間下的原油剝離情況。

1.2.5 采收率評價

將天然巖心飽和現場原油后,先使用現場注入水驅替至含水率98%,記錄產油量,計算水驅采收率,然后使用現場注入水配制不同濃度的雙功能驅油劑,向巖心注入0.3 PV雙功能驅油劑溶液,再水驅至含水率98%,計算最終采收率。通過對比,評價雙功能驅油劑的提高采收率性能。

2 結果與討論

2.1 潤濕角

雙功能驅油劑處理前后,現場原油、注入水在載玻片上的潤濕性結果見圖1。由圖1可見,雙功能驅油劑能夠使親油疏水界面轉變成親水疏油。

圖1 雙功能驅油劑處理前后載玻片潤濕性變化

同時,采用接觸角測定儀測定雙功能驅油劑處理前后,現場原油和注入水在載玻片的潤濕角,結果見表2。

表2 雙功能驅油劑處理前后不同介質在載玻片上的接觸角

由表2可以看出,雙功能驅油劑處理前,現場水和原油的接觸角分別是94°和36°,載玻片屬于親油疏水,當雙功能驅油劑處理后,兩者的接觸角分別變為9.8°和96.2°,接觸角反轉。由此可以看出,雙功能驅油劑能夠吸附在載玻片表面,使原來的親油疏水界面轉變成親水疏油,有利于提高水驅油效率。

采用現場原油、注入水,在油藏溫度75 ℃條件下測試不同濃度雙功能驅油劑的油水界面張力,結果見表3。

表3 不同質量分數雙功能驅油劑的油水界面張力

從表3可見,當雙功能驅油劑質量分數0.9%時,能夠達到1.35×10-4mN/m的超低界面張力。這是因為雙功能驅油劑能夠在油水界面,通過分子中親水基團、親油基團,使水相和油相形成混相,進而大幅度降低油水界面自由能。

2.2 注入性

采用X油田天然巖心進行雙功能驅油劑注入性評價,結果見圖2、圖3。

圖2 注入排量與注入壓力的關系

圖3 注入排量與視吸水指數的關系

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

2.3 洗油效率

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

表4 雙功能驅油劑的洗油效率

2.4 采收率

采用雙功能驅油劑室內物理模擬提高采收率,實驗結果見表5。由表5可以看出,雙功能驅油劑濃度越大,驅替效果越好。在0.9%～1.2%范圍內,雙功能驅油劑提高采收率值為15.5%以上。間接證明了雙功能驅油劑能夠通過改變巖心表面潤濕性、超低界面張力、乳化等作用,實現提高采收率目的。

表5 不同濃度雙功能驅油劑的提高采收率情況

3 現場應用

3.1 井組概況

中國南海東部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 現場實施情況及措施效果

2022年A井組累計注入雙功能驅油劑工作液16 500 m3,現場施工曲線見圖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。降壓增注增產效果顯著。

圖4 中國南海東部X油田A井組現場施工曲線

4 結 論

雙功能驅油劑能夠使親油疏水界面轉變成親水疏油,并能在油水界面形成超低界面張力,進而有效提高水驅油效率。在中國南海東部X油田A井組礦場進行了應用試驗,進一步表明雙功能驅油劑具有降壓提注、驅油增效的雙重功能。