对欢喜岭油田油层复合处理技术的分析
摘要：针对欢喜岭油田的油藏特征及油品物性，有针对性的开发适合的油层处理剂，达到蒸汽热能与化学处理剂化学作用的有机结合，改善吞吐效果和提高井下流体流动性能。该技术适合稠油开发的需要，对延长油井生产周期，提高油汽比及回采水率有较好效果。
关键词：油层；处理；稠油；开发
中图分类号：U674.7+03.2文献标识码：A
1 前言
欢喜岭采油厂各主要区块已进入开采中后期，原油中的轻质组份被逐渐采出，原油粘度变大，开采能量不足，随着油田开采的深入，原油不断运移，在原油流程孔道上，将有大量的胶质、沥青质，它们与地层中的岩石、碳酸岩等，混杂在一起互相包裹，这样就很容易堵塞油流通道，并且开采过程中，不可避免对油层造成伤害，粘土微粒的膨胀运移汽串的发生，这些问题都会导致油井产能下降，影响油藏的开发效果。影响油井采收率的主要因素有：轻质组份采出后，胶质沥青质在地层中大量堆积，造成原油的粘度变大，流动性变差，地层能量降低后，无法驱动原油流动，造成开采效果变差；随着地层压力的降低，地层孔道的毛细管阻力变大，油水界面张力变大，阻碍了原油的流动，不利于原油开采；开采过程中的外来液体和地层水的配伍性不同，它们进入地层后会导致地层中岩石孔隙表面润湿性的改变，产生水敏、水锁,降低油层的渗透率。由于每种工艺都有自身的局限性，有些难题仍然未得到有效解决，在这种情况下，为降低油田生产成本，改善生产效果，提高高粘度稀油和稠油油藏采收率，开展了复合油层处理技术研究试验，目的是根据欢喜岭油田的油藏特点，开发适合的技术，以达到一剂多效的功能，从而提高油藏采收率。
2 复合油层处理剂的制备
复合油层处理技术是在油井生产的基础上，有针对性的辅助不同的油层化学处理剂，达到油藏油流与化学处理剂化学作用的有机结合，进一步改善生产效果和提高渗流条件下流体流动性能的开采工艺。
2.1 高温粘土抑制剂的筛选
欢喜岭油田储层泥质含量平均在10%左右，主要成分以蒙脱石为主，其次是伊利石和高岭石，它们在储层中多以孔隙衬里，颗粒表面包覆以及充填形式存在，并与其它微粒一起发生水含反应，是最敏感、最活跃的成分。以蒙脱石为主的粘土矿物遇水膨胀是它的基本属性。
据研究结果表明：当PH小于9条件下，膨胀率低，一般不到100%，PH≈9时最小，平均在50%以下，第二，温度在大于250℃条件下，膨胀率小，而且随PH值从8～13变化也小，其中PH＝11时，达到最大，也只有140%～200%；第三，在150℃-50℃的中温条件下，随PH值增大，膨胀率急剧增大，尤其是50℃低温下膨胀率可达到800%～1600%以上，蒙脱石矿物的膨胀一方面使孔喉变小，小孔喉中断；另一方面是产生微粒堵塞孔喉或堆积于大孔隙中，渗流阻力增大，直接影响开发效果。因而掌握粘土膨胀特性，了解高温高压条件下的相互转变规律，从而避免粘土膨胀，减小渗流阻力。为此，决定筛选适合油层温度的粘土防膨物质，从而解决粘土膨胀及运移问题。
2.2 表面活性物质的优选
用于驱油的表面活性剂种类共有四种：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂。而蒸汽吞吐过程中，地层中过热蒸汽的初始温度大约在300℃，表面活性物质能否经受这个高温的考验是选择表面活性剂的又一个重要指标。经室内试验及查阅相关资料，决定选用磺酸盐型的表面活性剂或含氟表面活性剂，表面活性剂一般都由亲水的极性基团和疏水的碳氢链两部分构成，能降低含油层中的油水界面张力，同时它在固体表面的吸附使油层矿场表面有利于地层的疏水，吸附量越大（单层吸附量），固体的表面疏水性增强性越大，越有利于地层中水的排出。
2.3 碳氢化合物的选择
油井注汽压力高，而且焖井过程中压力持续不降，主要是蒸汽前缘的冷凝水与温度较低的原油接触，由于原油粘度高，油水界面张力较大，后续的高温蒸汽无法将热量传递到蒸汽前缘，导致蒸汽无法扩散，焖井压力居高不下，放喷后，液量迅速下降，针对这种情况，考虑采用一种简单的碳氢化合物，在高温作用下，能迅速分解，产生在原油中具有一定溶解度的CO2气体，从而降低原油粘度，提高原油流动性能，减少蒸汽前进阻力，同时分解产生具有一定碱性的NH3气体，能迅速溶解在水中，以NH4OH存在，降低油水界面张力，从而帮助蒸汽扩散，降低后续轮次注汽压力。
2.4 有机溶解物的优选
研究表明，储层原油以胶态分散体稳定存在，这种胶态分散体一般由胶核、稳定剂和分散介质组成。随着油井的生产，地层原油逐渐分解，产生低分子烃，造成沥青质分散性降低，由于原油中含有较高的重质有机物质，从而导致重质有机质沉积于油层岩石表面。在这种情况下，优选溶解性好的有机物质，通过作用，便于有机溶剂将析出的重质成分溶解，采出地面，从而避免堵塞地层发生。
2.5 相应药剂的复配及作用机理
在以上单项药剂筛选成功的基础上，采用正交试验法进行药剂复配，从而发挥多种药剂的复合效应，通过以下作用机理提高油井生产效果。
2.5.1 在蒸汽注入前，加入能够改变原油、水和孔隙岩石界面物性的化学处理剂，尽可能多的扩大加热带面积，提高油层纵向动用程度。
2.5.2 对于原油中析出的胶质、沥青质等重质成份，起到分散溶解作用，防止沉积于岩石表面，疏通了原油渗流孔道。
2.5.3 复合油层处理剂中的表面活性物质，能改变岩石表面的润湿性能，降低岩石表面及孔隙的吸附阻力，便于地层中的原油采出地面，有利油井的生产。
2.5.4 粘土防膨物质能抑制粘土矿物的膨胀，对已经膨胀的粘土矿物，通过压缩粘土颗粒的电位作用，起到一定的收缩作用，从而提高地层的渗透性能。
3 复合油层处理剂的评价
3.1 产品表面张力的评价
表面张力是衡量表面活性剂的基本性能指标之一，表面张力越低，说明表面活性剂的活性越好。室温下研究了复合油层处理剂表面张力和质量分数的关系，如图1所示该药剂表面活性较好，能有效降低水溶液的表面张力。
3.2 产品界面张力的评价
为评价药剂的界面张力，取0.6％质量分数的药剂与稠油混合，测定在不同NaCl盐含量下的界面张力，如图2所示，盐对油样的界面张力影响较小，油样处于10-3mN/m数量级的超低界面张力，是因为盐的加入压缩活性剂分子扩散双电层，使其在油水界面排列更加紧密有序，从而增加了活性剂分子在油水界面上的吸附量，因而有利于降低界面张力。
3.3 静态洗油性能评价
取莲花油层油砂，经洗涤、称量、混合、干燥等预处理后，与稠油混合均匀，制成含油12%的油砂。取一定量混合油砂，在90℃下分别采用自来水和不同处理剂浓度的溶液浸泡4h，然后对比测定洗油率。结果见表1。
3.4 耐温性能测定
将处理剂溶液置于280℃的高温烘箱内，分别经24h、48h、72h、96h恒温热处理后取出，冷却至室温，然后在不同浓度下与处理前相对比，测定其表面张力，具体结果见表2。表2说明该处理剂具有较好的耐温性能。
3.5 乳化性能测定
在处理剂浓度分别为3‰的情况下，取莲花油层原油，按油、水比为7∶3的比例，在80℃的水浴中恒温30min后搅拌乳化，可发现该剂具有较好的乳化降粘效果，乳状液分散细腻均匀，并用RS600旋转粘度计测定其降粘率达到99.8%。
3.6 防膨性能评价
取莲花油层岩芯样品，平均分成两份，分别用注汽锅炉冷凝水及添加0.3%复合油层处理剂的注汽锅炉冷凝水进行浸泡，4h后，发现未加复合油层处理剂的岩芯全部分散，由于粘土矿物膨胀，体积增加，而加入复合油层处理剂的岩芯基本保持原样。
4 现场应用情况
2010年共计实施复合油层处理技术6井次，目前6口井均正常生产，增油3617吨。创经济效益315万元，投入产出比达到了1：9。
结论
复合油层处理剂性能指标优良, 与油藏配伍性好，能与油样实现较低的界面张力，具有良好的洗油、乳化、抗温、防膨性能，能满足油田生产的需要。复合油层处理剂适合稠油、高粘度稀油开发的需要，对延长油井生产周期，提高油汽比及回采水率有很好的效果。