喇嘛甸油田P油层沥青颗粒调剖剂浓度与段塞组合优化室内实验研究

白玉杰，曹广胜，张 宇，黄建召，孙 健

（1. 东北石油大学 提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆163318； 2. 大庆油田有限责任公司第八采油厂，黑龙江 大庆163318）

喇嘛甸油田P油层沥青颗粒调剖剂浓度与段塞组合优化室内实验研究

白玉杰1，曹广胜1，张 宇1，黄建召2，孙 健2

（1. 东北石油大学 提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆163318； 2. 大庆油田有限责任公司第八采油厂，黑龙江 大庆163318）

喇嘛甸油田P油层开发已经进入特高含水期，注入水低效，循环严重，研究低成本沥青颗粒调剖技术，并开展了现场试验。任成锋、高波等人对沥青颗粒进行了调质改性，并评价了改性后沥青颗粒的悬浮性和封堵性；莫晗开发研制了新型活塞式沥清颗粒注入泵，解决了一项高压在线注入技术难题。初期取得了较好的增油效果，取得了一定效果。但仍存在沥青颗粒调剖剂浓度与储层物性、注入制度匹配问题。因此本文针对该层孔渗特性，对沥青颗粒调剖剂的浓度进行了优选，同时对其在岩心中的耐冲刷性进行评价，当注入0.2 PV、注入浓度为3 500 mg/L的沥青颗粒颗粒调剖剂时其采收率提高值最大，另外通过实验设计五种段塞方案对段塞方案进行了优选，优选的段塞组合组合为高-中-高，采收率可提高6.49%。

沥青颗粒；调剖；浓度优选；提高采收率

调剖技术[1]是一种在油田开采中后期广泛应用的增产措施。在油田开发高含水阶段进行调剖，既可调整层间矛盾、扩大波及体积，又可以提高驱油效率，目前，液体调剖剂在实际应用中已经取得了一定的效果。而颗粒型调剖剂[2]由于存在不同井层效果差别大且不稳定等问题，目前还没有成熟的实际应用经验可以借鉴。以往沥青颗粒[3]室内实验大多失败于注入岩心困难问题，因此本文在调研了大量相关文献基础上优选沥青颗粒、制作带导流段的三层非均质长方体岩心进行室内岩心调剖注入性实验，对沥青颗粒调剖剂在不同地层渗透率下的调剖半径[4]和段塞组合[5]进行了优化，同时对其在岩心中的耐冲刷性进行评价，并对其在岩心中的运移距离进行了模拟实验研究，为沥青颗粒调剖剂的现场施工提供理论实验指导。

1 沥青颗粒浓度优选

本实验采用带导流段的三层非均质长方体岩心，注入不同沥青颗粒调剖液浓度，进行浓度优选实验。

1.1 实验条件

（1）实验用沥青

由现场提供的五种磺化沥青颗粒[6]，根据粒径优选出的匹配粒径，实验用沥青颗粒粒径为：0.06～0.1 mm和0.1～0.3 mm的沥青颗粒进行质量按1∶1复配。

（2）实验温度

大庆油田采油六厂[7]喇嘛甸油层温度为45 ℃，实验过程均在油藏温度条件下进行。

（3）实验岩心

实验用岩心为带导流段的三层非均质长方体岩心（4.5 cm×4.5 cm×30 cm），每层水测渗透率[8]分别为500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2。

（4）实验仪器和设备

①电子称；精度为1 mg。②恒流泵；③搅拌器；④岩心夹持器；⑤压力计；精度为1 kPa; ⑥中间容器；⑦气瓶等。

1.2 实验步骤

（1）岩心准备，测定岩心的几何尺寸、干重；

（2）将岩心抽真空并饱和水，测定孔隙体积；

（3）将岩心饱和油，测定含油饱和度；

（4）水驱至综合含水 98%后，按照不同段塞组合方式注入沥青颗粒调剖液，后续水驱至综合含水98%，计算各阶段驱油特征变化参数。

1.3 实验方案

注入沥青颗粒粒径（0.06～0.1 mm、0.1～0.3 mm）确定以后，取水测渗透率为500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2的带导流段三层非均质饱和油长方体岩心，水驱到含水98%，注入0.85 PV聚合物，再水驱到含水98%，然后在Q=3 mL/min的恒流量下分别注入0.2P V不同浓度（1 000、1 500、2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000 mg/L）的沥青颗粒调剖液，再水驱到含水98%，记录稳定条件下各阶段的压力值，分别测定其堵前、堵后渗透率、水驱采收率、聚驱采收率、注沥青颗粒调剖后水驱采收率及采收率提高数值见表1。

表1 不同浓度下堵前堵后渗透率及采收率数据表Table 1 Data of permeability and recovery rate before plugging in different concentrations

从表1可见，随着注入沥青调剖液浓度的增加，注入沥青调剖液后水驱采收率数值先增大后减小。随着注入沥青调剖液浓度的增大，采收率提高百分数曲线先平缓上升后下降，并在3 500 mg/L的注入沥青调剖液浓度下，采收率提高百分数值最大，因此可以选择3 500 mg/L为沥青调剖液最佳注入浓度。

1.4 耐冲刷性实验

取水测渗透率为500×10-3、1 500×10-3、3 000 ×10-3μm2的三层非均质饱和油岩心，先水驱到含水98%，再注入0.85 PV聚合物，在Q=3 mL/min的恒流量下注入0.2 PV不同浓度（1 000、1 500、2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000 mg/L）的沥青颗粒调剖液，再注入不同PV数的模拟注入水，监测各阶段注入压力。

图1 堵后渗透率随注入模拟注入水PV数变化图Fig.1 The variation of permeability with PV number of injected injection water

从上图中曲线的平滑程度可以看出，在注入沥青颗粒调剖液的浓度为3 500 mg/L及3 500 mg/L以上浓度时，堵后渗透率增加幅度很小，说明 3 500 mg/L及3 500 mg/L以上浓度的耐冲刷性较好。

1.5 投入产出比计算

根据室内岩心调剖实验数据，计算投入产出比，为了清晰地看出投入产出比随沥青颗粒调剖液浓度的变化趋势，作曲线如图2所示。

图2 浓度-投入产出比变化曲线Fig.2 Concentration input output ratio curve

根据上图中曲线的变化趋势，随着沥青颗粒调剖液浓度的增大，投入产出比曲线平缓上升，当浓度达到3 500 mg/L后，曲线上升明显，故优选出的浓度为3 500 mg/L的沥青颗粒调剖液的投入产出比较为合适。

2 沥青颗粒段塞优化

在1.1中实验所给条件下，以带导流段的三层非均质岩心（水测渗透率为500×10-3、1 500×10-3、3 000×10-3μm2）进行实验，开展不同浓度沥青颗粒（1 000～5 000 mg/L）的段塞优化设置，高浓度为5 000 mg/L，中浓度为3 500 mg/L，低浓度为1 500 mg/L，实验中采用了六种不同的段塞组合方式，包括“高-中-高”、“低-高-低”、“低-中-高”、“高-中-低”、“中-低-高”、“中-高-低”。并根据采收率提高幅度数值，计算投入产出比，优选出最佳的段塞组合。

2.1 实验方案

将带导流段的三层非均质饱和油岩心，水驱至含水98%，注入0.85 PV聚合物，后水驱至含水98%，按照不同浓度段塞组合方式注入沥青颗粒调剖液，通过后续水驱含水98%时的最终采收率与之前采收率数值进行对比，对浓度段塞组合方式进行优选。段塞组合方式包括：“高-中-高”、“低-高-低”、“低-中-高”、“高-中-低”、“中-低-高”、“中-高-低”（其中高浓度为5 000 mg/L，中浓度为3 500 mg/L，低浓度为1 500 mg/L，如图3所示）。

图3 不同浓度的沥青颗粒调剖液Fig.3 Different concentrations of asphalt particle profile control fluid

2.2 实验结果与分析

按照实验方案要求分别进行各段塞组合的水驱实验，先水驱至含水98%，计算水驱采收率，再注入0.85 PV聚合物，水驱至含水98%，计算聚驱采收率，注入沥青颗粒调剖液，再后续水驱至含水98%，计算最终采收率，并计算投入产出比，具体数值见表2。

表2 不同段塞组合沥青颗粒调剖实验采收率数值表Table 2 Numerical simulation of oil recovery rate of asphalt mixture with different slug combinations

随着注入PV数的增加，各不同段塞组合的采收率变化。作各段塞组合的采收率随着注入PV数的变化曲线，如图4所示。

图4 不同段塞组合下注入PV与采收率关系图Fig.4 Relationship between injection PV and recovery rate under different slug combination

从图4中可以看出，不同段塞组合方式对驱油效果影响较大。其中“高-中-高”这种浓度段塞组合方式效果最好，采收率数值提高了 6.49%。分析其原因是“高-中-高”组合在封堵高渗层基础上，保证了沥青颗粒的运移能力，后置高浓度段塞有效延后后继注水突破。而“中-高-低”这种浓度段塞组合效果最差，采收率数值仅提高了 5.02%。这主要是因为低浓段塞注入高渗透层后封堵效果相对较差，对剖面改善能力弱。

随着注入PV数的增加，各不同段塞组合的含水率变化。作各段塞组合的含水率随着注入PV数的变化曲线。

可以看出，“高-中-高”这种浓度段塞组合方式降水效果最明显，含水率从 98.0%下降到了81.3%。其原因主要是两次高浓度段塞对高深渗透层的封堵效果明显。而“低-高-低”段塞组合方式降水效果最差，含水率从 98.0%下降到了 87.6%，主要是因为低浓度段塞组合对高深渗透层封堵效果相对较差。从后续水驱阶段的含水率变化可以看出，“高-中-高”浓度段塞组合的含水率上升速度比较慢，而“低-高-低”浓度段塞组合含水率上升速度相对较快(图5)。

图5 沥青颗粒调剖后注入PV数与含水率曲线关系图Fig.5 Relationship between the PV number and the water content curve after the profile control

3 结 论

（1）在注入沥青颗粒调剖液的浓度为3 500 g/L及3 500 mg/L以上浓度时，耐冲刷性较好。但随着沥青颗粒调剖液浓度的增大，投入产出比曲线平缓上升，当浓度达到3 500 mg/L后，曲线上升明显，故优选出的浓度为3 500 mg/L的沥青颗粒调剖液的投入产出比较为合适。

（2）不同浓度的段塞组合方式对驱油效果的影响差异较大，在注入量一定条件下，最佳段塞组合方式为“高-中-高”，“高-中-高”浓度段塞组合在封堵高渗层基础上，保证了沥青颗粒的运移能力，后置高浓度段塞有效延后后继注水突破。

［1］ 吴祖义. 科尔沁油田包14块深部调剖剂研究[D].中国地质大学（北京）, 2006.

［2］邵丽英. 凝胶颗粒堵水调剖剂合成研究[D].东北石油大学, 2011.

［3］任成锋. 喇嘛甸油田低成本沥青颗粒调剖技术[J]. 东北石油大学学报,2014,03:81-86+10.

［4］高波. 喇嘛甸油田沥青颗粒调剖技术研究[J]. 大庆石油地质与开发, 2006, 04:96-97+125.

［5］莫晗. 沥青颗粒调剖现场试验研究[D].大庆石油学院,2008.

［6］王超逸. 沥青颗粒调剖剂高压注入泵优化设计[J]. 民营科技,2015,0 2:38.

［7］王福林.聚合物驱后沥青调剖方式优选及数值模拟研究[J]. 断块油气田,2015,03:364-368.

［8］李宜强,向刚,王彦升,李彦阅,李俊键. 沥青调剖颗粒与大庆喇嘛甸油层配伍关系[J]. 中国石油大学学报(自然科学版),2015,04:92-96.

Experimental Study on Optimization of Concentration and Slug Combination of Asphalt Mixture in P Reservoir of Lamadian Oilfield

BAI Yu-jie1,CAO Guang-sheng1,ZHANG Yu1,HUANG Jian-zhao2,SUN Jian2

(1. Key Laboratory of Improving Oil and Gas Recovery of Ministy of Education, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China; 2. Daqing Oil Field Company No.8 Oil Production Plant ,Heilongjiang Daqing 163318, China)

Preservoir in Lamadian oilfield has been into extra high water cut stage. Injecting water is inefficient and is cycled seriously.So,the low-cost asphalt particles profile control technique was studied and the field tests were carried out.REN Cheng-feng and GAO Bo modified the asphalt particles, and evaluated the suspension power and plugging performance of asphalt particles after modification.MO Han developed the new piston asphalt particles injection pump,which can solve the high pressure on-line injection technological problem. Great oil increment was obtained in the initial stage, but there still was matching problem between asphalt particles profile control agent concentration and reservoir property, injecting method. In this article, the concentration of asphalt particles profile control agent was optimized based on the properties of pore and permeability, and its washing resistance in the cores was evaluated. The results showed that when injecting 0.2 PV asphalt particles profile control agent with concentration of 3 500 mg/L, the increasing value of oil recovery was the largest. Besides, the proppant slug scheme was optimized by the experiment. And the optimized slugs combination was high-medium-high, and the recovery ratio was increased by 6.49%.

Asphalt particles; Profile control; Concentration optimization; Improving recovery rate

TE 624

A

1671-0460（2017）04-0603-04

基金项目:东北石油大学研究生创新科研项目，项目号：YJSCX2016-013NEPU。

2016-12-22

白玉杰（1991-），男，辽宁省阜新市人，2014年毕业于东北石油大学，研究方向：油气田开发。E-mail：14141901952qq.com。