石南21井区分子膜增注技术研究与实践

韩 力，吴 伟，丁 涌，毛天聪(新疆油田公司陆梁油田作业区，新疆克拉玛依834000）

刘 富，张 磊(长江大学石油工程学院，湖北 荆州434023）

石南21井区位于准噶尔盆地腹部古尔班通古特沙漠腹地，油藏埋深2500m，油层孔隙度为10．7%～19．0%，平均为14．9%，渗透率为(0．58～326）×10-3μm2，平均为16．84×10-3μm2，属中孔、低渗、特低渗透油藏。自2004年注水开发以来，注水井的吸水能力逐渐变差，注水压力逐渐升高，油藏欠注越来越严重。2005年以来虽然采取了酸化、压裂、提压等增注措施，也取得了一定的效果，但没能从根本上解决油藏欠注越来越严重、地层能量有效补充的问题，严重制约了油藏注水开发效果。为了有效启动低渗、特低渗透储层，提高该油藏的注水开发效果，尝试注入一种带有阳离子基团的分子膜溶液[1]，分子膜溶液通过吸附改变岩石的润湿性，降低水的流动阻力，提高水相渗透率，从而降低注水压力，改善吸水能力和注水开发效果。室内研究及现场试验表明，分子膜吸附在油层岩石表面，使岩石表面由水湿变为弱水湿，从而改善流体与岩石表面的动力学作用，有效降低流动阻力，达到降压增注的目的。该技术具有效果显著、施工简单、无污染等优点。

1 分子膜增注机理

分子膜增注技术主要是针对低渗透、特低渗透油藏的。这类油藏由于注入水的长期冲刷，使岩石表面的油膜被冲刷掉，表面形成一层不可流动的水膜，亲水性越强水膜越厚，无形中使孔隙的有效通水半径缩小，使储层的渗流能力变差，注水压力上升，吸水指数下降，从而影响水驱油效率[2-3]。分子膜是一种带有阳离子基团的聚合物，以水溶液为传递介质，膜剂分子依靠静电作用作为成膜动力，膜剂有效分子沉积在呈负电性的岩石表面，改变储层表面的性质。分子膜剂吸附在岩石的表面，将岩石表面的水膜剥离，使水流通道增大，从而降低注水压力。同时由于分子膜的存在，后续的注入水不能与孔道壁面接触，能够有效阻止粘土颗粒的膨胀和运移，确保增注措施长期有效。

2 室内试验

2．1 改变润湿性试验

将石南21井区岩心切块处理后，放入2000mg／L的分子膜溶液中浸泡24h后取出，烘干后，测定其表面去离子水的接触角，并与未经过分子膜溶液浸泡岩心的接触角进行对比，从而判断岩心表面的润湿性，结果如图1所示。从图1可以看出，未经过分子膜溶液处理的岩心，接触角都小于40°，为亲水岩心；经过分子膜处理的岩心，其接触角均增大，表面润湿性发生了改变，由原来的亲水转变为疏水。

2．2 最佳使用浓度的确定

用不同浓度的分子膜溶液做石南21井区岩心驱替试验，测定驱替前后岩心渗透率变化，计算渗透率比K1／K0，据此确定水基分散液中分子的最佳浓度，试验结果如图2所示（其中K0为未经过分子膜处理的岩心渗透率值，K1为经过分子膜处理的岩心渗透率值）。由图2看出，分子膜在很大浓度范围内均有改善岩心渗透率的作用。

图1 石南21井区岩心的接触角

图2 不同浓度分子膜溶液改善岩心渗透率效果

2．3 改善岩心渗透率试验

室内对石南21井区岩心注入工作液后做岩心渗透率改善情况试验，岩心抽空饱和标准盐水后，测定水相渗透率；用模拟油驱替10PV后，建立束缚水，驱替压力稳定后，测定油相渗透率(流速0．5ml／min）；用标准盐水驱替30PV，建立残余油，测定残余油条件下的水相渗透率(流速1．5ml／min）；注入1．0PV的分子膜溶液(2000mg／L），60℃下放置24h（流速0．5ml／min）；用标准盐水驱替至水相渗透率不变。试验结果如表1所示。试验结果表明，分子膜溶液处理前后残余油下水相渗透率发生了明显的变化。分子膜溶液对提高岩心的渗透率具有一定效果。岩心经分子膜溶液处理后，水相渗透率提高13%～42．5%。

表1 分子膜溶液处理前后岩心水相渗透率变化

2．4 驱替量对增注效果的影响

采用不同的分子膜溶液用量驱替岩心，测定驱替前后岩心的水相渗透率。试验在常温下进行，分子膜溶液浓度为2000mg／L，试验结果如图3所示。由图3结果可知，随着分子膜溶液驱替量增加，驱替效果呈降低趋势，1PV时的驱替效果最好。

图3 分子膜溶液驱替量对增注效果的影响

3 施工工艺技术

施工工艺技术步骤如下：①洗井：清除井筒污物，为后续处理液注入创造条件；②注入酸液，解除近井地带无机垢堵塞和机械杂质造成的堵塞；③注入活性防膨液，将酸液替入地层；④关井反应2h，使酸液充分作用；⑤注入清洗预膜剂，在地层中形成最佳吸附环境；⑥注入分子膜溶液，剥离岩石表面的水膜、疏通渗流通道，改变岩石表面的润湿性；⑦关井48h，开井正常注水。

4 现场试验

2010年9月及2011年4月分别对石南21井区SN6459、SN6299、SN6263、SN6225 4口注水井进行了分子膜溶液增注试验，试验效果如表2所示。

表2 增注效果统计数据

从表2中的数据看出，这4口井经过分子膜溶液处理后取得了比较好的增注效果，注入压力降低，同时注水量增加。根据现场的统计数据，SN6459井措施后前一个月，注入压力略有升高，之后注入压力与注入量都相当稳定，截至到2011年6月底仍继续有效。SN6299井增注后效果非常明显，头2个月配注15m3／d，实注15～32m3／d，油压4～9MPa，2010年12月配水量上调至30m3／d，实注27～37m3／d，油压7～10．5MPa。SN6263及SN6225两口井是2011年4月施工的，措施后注水压力下降，同时注水量上升，效果也非常显著。

5 结 论

1）分子膜是一种带有阳离子基团的聚合物，以水溶液为传递介质，膜剂分子依靠静电作用作为成膜动力，膜剂有效分子沉积在呈负电性的岩石表面，改变储层表面的性质，剥落水膜，阻止粘土颗粒的膨胀与运移，从而提高水相渗透率，降低水的流动阻力，达到降压增注的目的。

2）分子膜浓度为2000mg／L，驱替量为1PV时，改善岩心渗透率的效果最明显。

3）室内试验及现场试验效果说明，分子膜增注技术能够改变石南21井区油藏岩石的润湿性，提高水相渗透率，降低注水压力，这必将在油田注水开发过程中发挥重要作用。

[1]饶华，王金多，刘富 ．海拉尔油田分子膜增注技术研究与实践 [J]．石油天然气学报(江汉石油学院学报），2010，32(8）：305-308．

[2]易华，孙洪海，李飞雪，等．聚硅纳米材料在油藏注水井中降压增注机理研究 [J]．哈尔滨师范大学自然科学学报，2005，21（6）：66-69．

[3]陈兴隆，秦积舜，李治平 ．表面亲油纳米二氧化硅改变岩石表而润湿性研究 [J]．油田化学，2005，22（4）：328-331．