低渗透油藏聚合物微球驱适应性分析及油藏筛选

贾玉琴， 杨海恩， 张 涛， 李俊峰， 刘 召

(1.中国石油长庆油田分公司 油气工艺研究院，陕西 西安 710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710021； 3.西安石油大学，陕西 西安 710065)

低渗透油藏聚合物微球驱适应性分析及油藏筛选

贾玉琴1,2， 杨海恩1,2， 张 涛1,2， 李俊峰3， 刘 召3

(1.中国石油长庆油田分公司 油气工艺研究院，陕西 西安 710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710021； 3.西安石油大学，陕西 西安 710065)

聚合物微球是油田广泛应用的一种能够提高水驱采收率的深部调剖剂，为了更好地进行效果分析和调整，针对A油田区块油藏地质与开发特征以及聚合物微球驱后生产动态表现进行了归类分析,考察其油藏适应性及见效特征。主要从地质因素、微球匹配因素、工程因素3个方面对聚合物微球驱适应性进行了分析，结果表明含水率为30%～50%的孔隙裂缝型井组是主要挖潜对象，进行措施方案设计时应考虑微球与油藏孔隙吼道半径和地层水矿化度的匹配关系，段塞用剂的质量浓度和体积需要实验室专门评价。基于低渗透油藏聚合物微球适应性分析建立了油藏筛选标准，地层水矿化度、油藏渗透率、油层厚度等主要地质开发指标给出了具体的筛选指标界限，为待选区块发挥聚合物微球驱最大效果提供了保证。

聚合物微球； 低渗透； 适应性； 筛选标准

近年来，聚合物微球作为一种深部调剖剂在油田开发中得到广泛的应用，大量室内实验证明，聚合物微球具有良好的深部调剖特性[1]，主要是由于聚合物微球具有可膨胀、可物理吸附交联和抗盐抗剪切的作用[2-3]，作为调剖堵水材料，其性能可以概括为：注得进、堵得住、能移动[4]。在华北[5]、长庆[6]、文中[7]等油田应用过程中取得了较好的效果。

长庆油田具有非均质性强、微裂缝发育、水驱效率低的特点。大面积开发的三叠系油藏渗透率低、地层水矿化度高，这一特征对普通调剖剂注入的工程条件和调剖剂性能提出了更高的要求[6]。而聚合物微球的初始粒径具有缓慢膨胀、耐盐的特性，在很大程度上解决了以上问题。鉴于聚合物微球在地层内可移动的性能，其粒径与地层孔隙、微裂缝等地质条件的匹配关系是关系到微球是否能够移动、移动距离的主要因素。有学者利用室内实验对其进行了讨论[8-12]，需要指出的是，矿场试验更能体现出微球驱的效果，检验出微球驱的油藏适应性[4,6,13-15]，本研究着眼于聚合物微球驱在长庆油田某区的试验效果研究其矿场适应性。

1 聚合物微球驱适应性分析

长庆油田A区是靖安油田开发最早、产量规模最大的区块，主要含油层系为三叠系长6。目前综合含水率38.6%，开发过程中逐步显现出微裂缝过早水窜、注水井吸水不均等开发矛盾。从2010年7月开始，先后开展了9个井组的WQ-1型聚合物微球驱油试验，取得了一定的增油降水效果，也在多方面暴露出微球驱油藏适应性问题。

1.1 地质适应性分析

根据含水率和含水上升率的差异，试验区内大致有3类典型井：①孔隙渗透型，处于低含水率期，含水率小于20%；②孔隙裂缝型，含水率上升较晚，上升速度较慢，含水率30%～50%；③裂缝型，含水率上升较早，上升速度快，含水率大于60%。不同类型井组内聚合物微球见效特征结果见表1。

表1 不同类型井组内聚合物微球见效特征

由表1可知，通过对3种类型油井特征及见效特征分析，基本体现了地质特征和采出程度对措施有效性的影响。在孔隙裂缝型井区内，裂缝窜流不占优势，但是会导致大量剩余油未被波及，渗流过程中没有形成较大压力梯度的渗流通道，微球在膨胀后可以发挥出堵得住、能移动的材料特性。

图 1、2分别为各井组增油质量与油层厚度、渗透率变异系数关系。对9个井组现场试验效果进一步统计，油层渗透率越高驱油效果越好，这一现象可以从两方面理解：一是膨胀后的聚合物微球更容易移动到油层深部，发挥封堵作用；二是渗透率高储层的比表面积相对较小，孔隙壁面对表面活性剂吸附小，能更大程度地发挥驱油作用。油层厚度和油层渗透率变异系数与措施效果的相关性较大，可见聚合物微球还可以调节地层垂向上的波及，而油层的非均质性越强其效果越好。

图1 各井组增油质量与油层厚度关系

图2 各井组增油质量与渗透率变异系数关系

1.2 微球与孔隙适应性

微球的封堵作用来自于微球的桥接现象，通常选用的评价方法参考文献[5]。文献[8]对这一问题也进行了深入讨论。本试验区根据试验区孔隙裂缝参数以及选用微球的膨胀性能对微球原液进行了优选。微球粒径与储层孔喉半径匹配关系见表2。

表2 微球粒径与储层孔喉半径匹配关系

由表2可知，孔喉半径变化范围较大，选用一种微球原液不容易达到满意效果，因此选择粒径分别为300 nm和5 μm两种微球(膨胀倍数10～30倍)，其中5 μm能够胶联。

1.3 微球与地层水适应性

聚合物微球在地下油水环境下发挥作用，其膨胀性能受到地层水矿化度的影响，为了检验微球与地层水适应性，现场实施前对其进行专项评价，结果见表3。由表3可知，聚合物微球膨胀到指定倍数时所耗费时间随矿化度增大而增长，如果想迅速达到调堵效果，需要考虑选择油藏的地层水呈现低矿化度。

表3 膨胀性能受矿化度的影响评价(55 ℃)

1.4 工程适应性分析

聚合物微球的注入量与注入质量浓度因素对其驱油效果的影响也较大，具体表现为：①表面活性剂注入质量浓度越高增油质量越大(如图3所示)；②聚合物微球累计注入体积越大，增油效果越明显(如图4所示)。

图3 各井组增油质量与注入质量浓度关系

图4 各井组增油质量与注入体积关系

试验区表面活性剂注入质量浓度为5 000 mg/L，参考实验室结论并从调剖成本考虑，注入质量浓度应大于3 500 mg/L，单井注入体积3 000 m3以上。

为了实现最佳效果，目前聚合物微球改善水驱现场试验过程中设计为段塞式注入，第一段塞注入聚合物微球，扩大注入水的波及体积，改善地层非均质性；第二段塞注入表面活性剂，驱替孔隙中的残余油，提高洗油效率。

2 聚合物微球驱对油藏筛选的要求

结合已有实验和试验区的效果分析可见，对于实施聚合物微球驱需要在以下几方面进行严格筛选：①聚合物微球的粒径和油藏孔隙裂缝孔喉的匹配；②试验井组的见水类型最好为孔隙裂缝型，不选持续高含水油井；③渗透率高、厚度大、渗透率变异系数大的目标油层优先；⑤注入质量浓度和注入体积需要实验室评价；⑥油藏温度、地层水矿化度对聚合物微球性能的影响需要实验评价。根据以上分析，结合试验区数据，总结聚合物微球驱油藏筛选指标如表4，选择满足表4所列指标的低渗透油藏在聚合物微球驱过程中有望获得较好效果。

表4 聚合物微球驱油藏筛选指标

3 结 论

(1)在低渗透油藏的应用过程中，聚合物微球驱能够发挥提高采收率的效果，地质因素、微球匹配因素、工程因素对其效果影响很大。

(2)为了发挥出聚合物微球驱的最佳效果，需要结合各方面因素做好微球筛选以及油藏的筛选，避免使该提高采收率措施出现先天缺陷。

[1] 刘伟，李兆敏，李宾飞，等．聚合物微球注入参数优化及运移规律研究[J].应用基础与工程科学学报，2011，19(5)：886-892．

[2] 雷光伦，郑家朋．孔喉尺度聚合物微球的合成及全程调剖驱油新技术研究[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2007，31(1)：87-89．[3] 张增丽，雷光伦，刘兆年，等．聚合物微球调驱研究[J].新疆石油地质，2007，28(6):749-751．

[4] 樊兆琪．聚合物微球调剖封堵渗流场可视化及矿场试验[J]．科学技术与工程，2012，12(29)：7543-7546．

[5] 曾庆桥,孟庆春,刘媛,等.聚合物微球深部调驱技术在复杂断块油藏的应用[J]．石油钻采工艺，2012,34(5):91-94.

[6] 黎晓茸.聚合物微球调驱技术在长庆油田的应用[J].油田化学，2012，29(4):419-422.

[7] 窦让林.大孔道识别方法及聚合物微球调驱在文中油田的应用[J].西安石油大学学报(自然科学版),2011,26(4):50-52.

[8] 王涛,肖建洪,孙焕泉,等.聚合物微球的粒径影响因素及封堵特性[J].油气地质与采收率，2006，13(4):80-82.

[9] 罗强，唐可，罗敏,等.聚合物微球在人造砾岩岩心中的运移性能[J].油气地质与采收率，2014,21(1):63-65.

[10] 杨俊茹,谢晓庆,张健,等．交联聚合物微球-聚合物复合调驱注入参数优化设计[J].石油勘探与开发，2014，41(6):727-730.

[11] 李雅华,李明远,林梅钦,等.交联聚合物微球分散体系的流变性[J].油气地质与采收率,2008,15(3):93-95.

[12] 佟乐,任文佳.有机铬类调剖堵水剂室内研究[J].辽宁石油化工大学学报,2011,31(4):49-51.

[13] 韩海英,李俊键.聚合物微球深部液流转向油藏适应性[J].大庆石油地质与开发,2013,32(6):112-116.

[14] 孙焕泉,王涛,肖建洪,等.新型聚合物微球逐级深部调剖技术[J].油气地质与采收率,2006,13(4):77-79.

[15] 刘承杰,安俞蓉.聚合物微球深部调剖技术研究及矿场实践[J].钻采工艺,2010,33(5):62-64.

(编辑 宋官龙)

Adaptability Analysis of Polymer Microsphere Flooding in Low Permeability Reservoir and Reservoir Selection

Jia Yuqin1,2, Yang Haien1,2, Zhang Tao1,2, Li Junfeng3, Liu Zhao3

(1.PetroleumResearchInstituteofPetroChinaChangqingOilfieldCompany,Xi’anShaanxi710021,China; 2.NationalEngineeringLaboratoryforExplorationandDevelopmentofLowPermeabilityOilandGasField,Xi’anShaanxi710021,China; 3.Xi’anShiyouUniversity,Xi’anShaanxi710065,China)

Polymer microspheres are used extensively in oil field which can improve water flooding efficiency of deep profile control agent. In order to better analyze and adjust the effect, an oilfield reservoir geology and characteristic of exploitation and dynamic performance of polymer microspheres after polymer flooding production were classified analysis. The reservoir adaptability and effective characteristics were also investigated. The adaptability of polymer microspheres flooding was analyzed mainly from geological factors, microspheres matching factors, and engineering factors. The results showed that the main object of tapping was the pore fracture type well group which the moisture content was 30%～50%. The matching relations among microspheres and porous reservoir roar radius and the salinity of formation water were considered, the concentration and amount of slug agents need to evaluate specially. The reservoir screening criteria was established based on the adaptability analysis of low permeability reservoir polymer microspheres. The specific screening index limit of formation water mineralization degree, reservoir permeability, and reservoir thickness were given, it provided great insurance for selective microsphere polymer flooding block.

Polymer microspheres; Low permeability; Adaptability; Screening criteria

1672-6952(2017)01-0038-03

投稿网址：http://journal.lnpu.edu.cn

2016-05-04

2016-05-21

中国石油天然气股份有限公司资助项目“长庆特低渗透油田稳产及提高采收率技术研究”(2012-1-2)。

贾玉琴(1981-)，女，硕士，工程师，从事油田提高采收率技术等方面的研究；E-mail：jiayuqin_cq@petrochina.com.cn。

TE357.46

A

10.3969/j.issn.1672-6952.2017.01.008