一、低滲透油田降壓增注技術發展現狀

 

  低滲透油藏儲層物性較差，主要是低孔低滲細喉型的儲層結構，另外膠結物含量較高，其儲層物性導致其注水井注水壓力高、難注。主要原因為：一是低孔、低滲的特性使注入水在低速滲流條件下存在明顯的啟動壓力梯度；二是水鎖和賈敏效應對儲層的傷害；三是儲層的敏感性也是導致注水井高壓的一個因素。

 

  目前，我國已探明低滲透油田地質儲量100多億噸，其中大多數油田滲透率低((0.3-25)×lO-3um2)、孔隙度小(5-20%)、注入水質差、礦化度高(1000-250000mg/L)、鈣鎂離子總量達250-2000mg/L。這類油藏投入開發后，注水壓力高，水質二次污染使油層進一步遭到傷害，注水壓力隨時間增加而遞增，導致注水效率快速降低，不能正常配注，甚至使得油田采油速度降低。而且對于低滲透油藏，隨著注水開發時間的延續油田主體區塊大部分已經進入中高含水期，注水壓力高、完不成配注的井逐年增多。如何解決低滲透油田降壓增注的技術問題，提高低滲透油藏采收率已成為當前亟待研究的重要課題。

 

  通過調研發現目前降壓增注工藝技術主要有六種：縮膨降壓增注技術，納米降壓增注技術，層內生氣 (層內自生弱酸) 降壓增注技術，生物酶降壓增注技術，酸化降壓增注技術和表面活性劑降壓增注技術。在低滲透油藏中主要是酸化降壓增注技術和表面活性劑降壓增注技術應用廣泛，且效果較好。

 

  二、降壓增注工藝技術調研

 

  1縮膨降壓增注技術作用機理

 

  (1) 縮膨劑是一種化學合成的高分子陽離子化合物，它通過與粘土礦物發生物理化學反應，使粘土品格改性，使其遇水后不膨脹；已膨脹的粘土晶格，通過化學反應改性后釋放出水分子，品格縮小。并通過多點吸附作用使這些改性的粘土物質與原地層礦物牢固結合，從而避免了粘土礦物遇水膨脹、運移給地層造成的傷害，提高了油氣開發效果，并節省大量的地層改造費用。

 

  (2) 縮膨劑離子基團具有氧化性，能破壞粘土的晶格，使吸水后的粘土釋放出所吸附的水分，收縮膨脹體積，恢復地層被堵毛細孔。

 

  (3) 縮膨劑分子具有與水分子發生作用的極性官能團，當其加至水中后，其水化基團即與水分子相結合。當粘土顆粒與其水溶液接觸時，依靠氫鍵或靜電吸力吸附相近的粘土顆粒，由于縮膨劑具有足夠高分子量，并具有較大的線型展開能力和合適的分子結構，它不僅能吸附在一個鈉土顆粒上而且能進一步連接到相鄰的粘土顆粒上，把多個粘土顆粒連接或橋接在一起，從而阻止粘土分散，保持粘土的穩定性。

 

  工藝適用性

 

  (1) 區塊黏土含量較高，呈水敏、速敏特性的高壓注水井；

 

  (2) 油水井連通狀況好，注采反應明顯；

 

  (3) 初期注水狀況較好，存在二次污染的水井；

 

  (4) 進行酸化后初期效果較好，但壓力上升快，有效期短的水井；

 

  (5) 井況好，無套變、套漏。

 

  2 納米降壓增注技術作用機理

 

  ZHJ-03型納米增注劑是一種以SiO2為主要成分、具有極強憎水親油能力的顆粒狀白色粉末物質，它的離散顆粒尺寸為10-500nm。其生產工藝是利用伽馬射線放射性激活的添加劑來進行化學改性，形成尺寸在納米級的聚硅材料。經疏水改性后，由于接枝了部分的-CH3，聚硅材料表面具有極強的憎水親油性能。同時，由于在其疏水性表面含有可與硅羥基結合的有機官能團，該納米微粒可在砂巖的巖隙表面吸附形成穩定的疏水表面膜，從而起到驅除水膜擴展流道孔喉、降低水流阻力及一定的黏土防膨作用。 3層內生氣降壓增注技術向地層內注入緩速酸及層內生氣劑，利用緩速酸實現地層深部酸化解堵的同時，藥劑體系反應后可產生大量的高溫高壓C02氣體和熱量，通過酸化、熱解堵和C02驅等多種作用解除各種油層污染堵塞，具有較好的穿透作用，降低由于原油物性差和有機雜質堵塞造成的注水壓力高問題。

 

  作用機理

 

  (1) 降粘作用

 

  注入液在地層反應時，放出的熱量使地層溫度升高，降低原油粘度，可有效解除地層中因膠質、瀝青質、蠟等有機物造成的污染堵塞；瞬間升高的壓力，使生成的CO2在低滲透油層更具有穿透性，可以到達注入水等其它驅替液無法到達的孔隙：在此溫壓條件下，CO2呈單相、混相、或者泡沫狀態，同時因CO2在原油重烴組分中溶解度很高，使原油粘度下降，增加其流動性，解除油藏深部污染。

 

  (2) 酸化解堵作用  注入劑中的酸液主要由鹽酸、低碳有機酸、磷酸、一元酸、多元酸與添加劑組成的砂巖緩速酸體系．可以延緩與地層無機顆粒、鐵垢和鈣垢的反應速度，增大處理半徑，另外處理劑在地層中反應生成的弱酸，可使體系較長時間保持低PH值．有效預防Fe3+、Fe2+的氫氧化物沉淀，同時也可進一步解除地層深部的無機堵塞。

 

  (3)表面活劑作用  毛細管阻力大造成的啟動壓力高是低滲油田注水壓力高的另一個原因，注入劑中含有的大量表面活性劑可使巖石表面化學性質發生改變，降低油水界面張力，降低原油的粘附功，減小毛細管阻力，水相相對滲透率上升，注入壓力下降，同時表面活性劑還能夠減緩酸巖反應速度，有效增加處理半徑。

 

  技術實施要點

 

  施工前認真分析油藏地質資料、測井資料、區塊開發現狀、堵塞機理、油水井工作狀況等，對施工參數進行設計，確定各種處理劑用量。所選井要求注水井設各狀況良好，油水井對應關系明確，原油中膠質、瀝青質含量相對較低，地層發育狀況較好，平均注水壓力不易過高。

 

  工藝適用性

 

  層內生成二氧化碳增注技術對選井有其適應性，對于由于儲層自身條件差，初期注水壓力就高的水井，措施效果不明顯或無效；而對于初期注水壓力低，由于長期注水過程中造成地層污染而注水不滿足的水井有良好的效果。

 

  該技術的試用及效果分析主要在大慶等油藏物性較好地區，對于低滲透油藏的應用效果有待于進一步研究。

 

  4. 生物酶降壓增注技術

 

  1 生物酶主要成分

 

  生物酶是采用基因工程、細胞工程等現代技術提取的一種以蛋白質為基質的生物催化劑。用于石油開采的生物酶是由多種酶篩選組成的復合酶體系．其組成主要為復合生物酶、生物活性物、生物提取物、水性分散劑、穩定劑等。

 

  2 作用機理

 

  生物酶洗油過程是一個可循環的生物反應過程，它起到催化劑的作用，具體過程分3個階段：

 

  (1) 生物酶與原油和固體顆粒的結合體吸附在一起形成酶-油-固體顆粒復合體；

 

  (2) 酶油復合體分解為酶-油中間體和固體顆粒；

 

  (3) 酶油中間體分解．形成獨立的原油與酶，恢復生物酶原狀。  生物酶在低滲透、特低滲透油田具有的降壓增油機理是消除了原油邊界層的影響。

 

  3 技術適用性

 

  生物酶能將巖石表面的潤濕性轉變為親水性，使原油從巖石顆粒表面脫落，降低殘余油飽和度，可有效改善低滲透油田注水壓力高、油井受效差的問題，提高驅油效率。

 

  總結發現該技術成本高，有效期短，施工時間較長，這些因素可能會成為制約該技術的適用性。

 

  5 酸化降壓增注技術

 

  1．作用機理  主體酸液：主要用于溶垢和地層處理，針對垢類組成，采取不同的室內試驗摸索有效的溶垢方法。通過試驗得出最優的酸液配方，對于不同油田和不同地區酸液配方不同。

 

  在酸化同時還需要添加一些輔助添加劑，添加劑的功能及作用如下：

 

  (1) 助排劑  處理液配比中加入1.O%的助排劑，該助排劑以含氟表面活性劑和互溶劑為

 

  主，可使反應后的殘液易于返排，并可以使巖石保持水潤濕，接觸角下降，從而大大降低了巖石與原油的界面張力，提高油相滲透率。

 

  (2) 防膨縮膨劑  對于膨脹完全的粘土礦物，單純的防膨劑已不起作用，因此使用防膨縮膨劑，不僅可以將已膨脹完全的粘土縮膨，同時穩定劑在顆粒表面吸附，使其顆粒不易集結成大顆粒堵塞孔道。

 

  (3) 鐵離子穩定劑  酸處理地層，當殘酸PH值達到2.2時，開始形成凝膠狀Fe(OH)3沉淀，當PH為3.2時沉淀完全，為防止二次沉淀產生，在處理液中加入鐵離子穩定劑，穩定劑與主體酸液配伍好，在酸性介質中和中性介質中，與鐵絡合均有較高的穩定性，溫度大于90℃時仍有較好的穩定效果。

 

  (4) 緩蝕劑  為保證注水管柱在施工過程中不受腐蝕，對酸化緩蝕劑進行優選，通過緩蝕率實驗和配伍性實驗，選出以有機胺類為主的緩蝕劑，在鹽酸濃度12%，地層溫度在90℃時，緩蝕率達98%以上。

 

  (5) 殺菌劑  由于注入水中細菌超標，細菌自身及代謝產物易堵塞地層。為此，選擇具有殺菌力極強的助劑來解決這一問題。

 

  6 表面活性劑降壓增注技術超低界面張力；潤濕角變小；乳化剝落原油；擴大波及體積。

 

  當向油藏中注入表面活性劑之后，由于表面活性劑的兩親(親水-親油)作用，可以使油水的界面張力降低，超低界面張力減小了油滴通過狹窄孔頸時的形變功，減少毛細管阻力，使孔隙介質中的油滴從巖石表面拉開的形變功大大減小，增加了它在地層孔隙中的移動速度。表面活性劑注人油層后，在降低油水界面張力的同時，它還可以乳化剝落原油形成小液滴被驅替液驅替出來，隨注入液流向生產井，從而提高了原油的采收率。活性水的微粒可以暫時堵塞一些小的孔道，擴大了波及體積。