纳米驱油技术应用研究——以QSS-46井组为例

陈 刚，王伟龙，朱锦艳，代 刚

1 延长油田股份有限公司吴起采油厂 2 延长油田股份有限公司质量监督中心

0 引言

低渗透油藏油层物性差、储层非均质性强，天然能量开发地层压力下降较快［1］，为了解决研究区注污水后注入压力高［2-5］、天然裂缝开启［6-7］导致水淹水窜等问题，在研究区三叠系延长组长4+5油层开展注纳米驱油剂驱油试验［8-11］。该措施于2019年4月中旬开始分两个阶段实施，措施结果表明纳米驱油剂在该井组取得了良好的应用效果，为油田开发过程中增油降压增注提供了新的思路。

1 区块地质特征

研究区块长4+5油层为典型低压、低孔、低渗油藏，储集层砂体主要为三角洲前缘水下分流河道沉积，储层物性的分布与砂体展布具有较好的符合性，河道主体部分物性较好，孔隙度为10% ～ 12%，渗透率一般高于0.3 mD；河道侧翼及分流间湾部分则较低，孔隙度一般低于9%，渗透率在0.2 mD左右。QSS-46井组位于两条河流交汇处，砂体发育较好，砂体厚度为15 ～ 22 m，平均孔隙度为12.3%，渗透率为0.86mD。

QSS-46井组生产层位为长4+5油层，共有受益油井6口，其中正常生产井4口，平均日产液5.20 m3，日产油3.22 t，综合含水率38%，平均单井日产油0.81 t，累计产油2.22×104t。该井组于2008年6月转注，日配注15 m3，随着注水周期的增加注水压力由初始的9 MPa上升到措施前的14.5 MPa，注入能力下降。

2 纳米驱油剂作用机理

2. 1 降低油水界面张力

与常规驱油剂相比，纳米驱油剂分子所形成的液滴具有更小的体积，为常规驱油剂的十分之一左右［12-13］。研究区属于低孔、低渗油藏，具有微小的孔喉结构，纳米驱油剂能进入到更细小的喉道，降低毛细管阻力［14-15］，从而将剩余油乳化剥落形成小液滴被驱替液驱替出来，进一步提高了原油采收率。

2. 2 改变岩石润湿性

纳米驱油剂颗粒越小，其比表面积越大，单位体积内有效分子数增加。注入的纳米驱油剂在岩石表面形成单分子薄膜，改变岩石表面润湿性能，降低了原油在岩石表面的吸附力，从而提高采收率、降低注水压力［16-17］。

3 纳米驱油剂性能评价

在进行现场试验之前，为了对纳米驱油剂的参数进行优化，开展室内性能评价试验，主要从油水界面张力、地层水配伍性、吸附试验以及模拟驱油效率等方面进行了研究。

3. 1 油水界面张力

实验采油地层水配置了质量浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的纳米驱油剂溶液，在试验条件下放置24 h，待驱油剂充分溶解后溶液始终保持澄清状态，说明该驱油剂与地层水具有良好配伍性。采用TX-500C型旋转滴界面张力仪测定驱油剂水溶液与原油间的界面变化，实验结果见图1。

图1 面张力随驱油剂浓度变化曲线

由图1可以看出，随着驱油剂浓度的增加，油水界面张力值先迅速下降，随着时间推移油水界面张力达到平衡，最小达5.88×10-3mN/m；当驱油剂浓度超过0.3%以后界面张力下降速度变缓，在设计用量时在此基础上考虑损耗量。

3. 2 抗吸附能力

驱油剂在地层中的吸附会降低驱油效果，从而影响驱油剂用量确定。实验将目的层岩石粉碎后与驱油剂水溶液进行多次接触吸附试验，实验结果表明经过多次接触吸附后，界面张力较吸附前上升28.9%，但始终保持在10-3数量级，实验结果见表1。

表1 驱油剂吸附实验结果

3. 3 抗盐性能评价

研究表明，适量的无机盐有助于降低油水界面张力值，但过量的无机盐会破坏电荷平衡导致油水界面上升。配置一系列浓度梯度的模拟地层水进行试验，实验结果如图2所示。

图2 界面张力随矿化度的变化曲线

由图2可知，随着矿化度的增加，油水界面张力值先下降后增加，界面张力值在矿化度为60 000 mg/L左右达到最低，目的层矿化度为60 000～70 000 mg/L，能够满足现场施工要求。

3. 4 模拟驱油试验

取研究区天然岩心进行室内模拟驱油试验，配置驱油剂质量浓度为0.2%、0.25%、0.3%，注入量为0.5 PV，结果表明加入纳米驱油剂在水驱采收率的基础上，原油采收率平均提高8.4%，试验结果如图3所示。

图3 室内模拟驱油试验结果

由图3结果可知，加入纳米驱油剂后原油采收率明显提高，随着驱油剂浓度增加，驱油效率有增加的趋势，超过0.3%以后采收率提高幅度减缓，从经济角度出发设计驱油剂参数时选择0.3%为最佳浓度。

4 现场应用及效果分析

4. 1 注入过程

QSS-46井组纳米驱油剂现场试验于2019年4月18日实施第一阶段为亏空药剂补充阶段，分段塞注入浓度梯度由高到低的药剂；第二阶段为试验推进阶段，该阶段连续注入恒定浓度的纳米驱油剂，详见表2。

表2 QSS-46井组各阶段注入参数表

4. 2 驱油效果分析

（1）注水井见效分析。QSS-46井组从2019年4月中旬开始注入超级纳米驱油剂，2019年8月，注水井正常注入时间为105 d，注入驱油剂为7.1t，注水压力由4月份的10.0 MPa下降至6.0 MPa，降压率为42.8%，施工前和施工后压力变化曲线如图4所示。

图4 QSS-46井组2019年注纳米驱油剂注水压力变化曲线

（2）井组见效分析。QSS-46井组生产层位长4+5油层，共有正常生产井4口井，见效后平均日产液8.74 m3，日产油5.66 t，综合含水38%，井组平均日增油2.44 t，井组内单井产量变化对比详见表3（井组产量以8月10日至8月25日单量期间正常生产产量为标准取平均值）。

表3 QSS-46井组注驱油剂前后产量对比表

受益井QSS-42、QSS-44井增油效果明显，QSS-42井单井日增油0.97 t，QSS-41井单井日增进0.92 t，含水下降3个百分点。

5 结论

（1）室内评价结果表明，纳米驱油剂与地层水具有良好的配伍性、吸附量小、稳定性好，在模拟地层矿化度下仍具有良好的界面性能，油水界面张力值达到超低界面范围，原油采收率在水驱的基础上提高8.4%。

（2）纳米驱油剂对QSS-46井降压效果很明显，注水压力下降率达到了40%左右；QSS-46井组的产量大幅度提升，较措施前平均提升幅度为25%左右。