利用物理模拟技术提高活化稠油工艺水平

罗艳红

摘 要：物理模拟技术是采用天然或人造岩心，模拟油藏条件，测定在不同压力、不同速度、不同挤入方式下的活化稠油状态，通过选择性堵水实验、注入能力研究、耐冲刷性能实验、突破压力研究等，给出活化稠油的最优实施方案，以提高活化稠油的工艺水平。通过实施，平均单井增油上升为334t/井次，见到了明显的效果。

关键词：物理模拟;堵水;乳化稠油

1、前言

某油田活化稠油堵水技术陷入困境，主要表现为：选井困难、平均单井增油下降过快。为了提高活化稠油的工艺水平，引进物理模拟技术，重新核定活化稠油技术的影响因素，在物理模拟基础上，合理改进活化稠油堵水技术。通过实施，平均单井增油上升为334t/井次，见到了明显的效果。

2、作用机理

物理模拟技术是采用天然或人造岩心，模拟油藏条件，测定在不同压力、不同速度、不同挤入方式下的活化稠油状态，通过选择性堵水实验、注入能力研究、耐冲刷性能实验、突破压力研究等，给出活化稠油的最优实施方案，以提高活化稠油的工艺水平。

3、物理模拟实验

3.1选择性堵水实验

单岩心实验选用 4 组人造柱状胶结岩心，测渗透率后直接注2倍孔隙体积活化稠油。在恒定压力下进行油驱或水驱，测试驱出液体积变化，可以看出，水驱岩心出口流出液量远少于油驱岩心流出的液量，其原因是水驱过程中，活化稠油遇水后与水乳化形成高粘乳状液，阻碍水的流动;而油驱过程中，活化稠油溶于驱替油中，随油流排出，使流动能力逐渐增加，驱油量增大。这说明活化稠油具有较明显的选择性堵水作用。

3.2注入能力研究

实验采用 4个填砂长管岩心，实验表明，初始时刻阻力系数相对较低，但随着注入量的增加，阻力系数迅速增加，在注入后期阻力系数大于高速注入的岩心。其原因是低速注入过程中活化稠油与水有充分的接触和搅拌时间，因而形成了前端乳化作用，而高速注入时乳化作用不明显，故阻力系数相对较低。当注入孔隙体积倍数大于1后，岩心阻力系数降低，说明前缘乳化液被替出，阻力减少，而注入速度为3 cm3/min的岩心阻力系数变化不大。还可看出，在相同的注入速度下，用油进行前处理后的岩心比未进行前处理的岩心注入活化稠油效果更好。

根据研究结果，建议在现场应用时，首先应注入少量的油作前置液，然后采用大排量的注入法，以增加活化稠油的注入能力，保证合理的注入量。

3.3耐冲刷性能测试

实验分别采用 1 cm3/min和 0.4 cm3/min的速度对岩心进行了堵后水驱实验，以评价堵后水驱速度对活化稠油封堵性能的影响。随着注水量的增加，残余阻力系数不断上升，当水的驱替孔隙体积倍数达到一定值后，活化稠油的乳化达极限，残余阻力系数不再上升，而是随着注水量增加而逐渐降低，最后基本趋于稳定。据此建议活化稠油堵水后，采用过量顶替的办法以提高堵水效果。

3.4 突破压力的测定

在一定注入速度下记录压力变化，将填砂管出现第一滴液滴时对应的压力作为突破压力。为测定不同含水阶段突破压力的大小，实验时每注 10cm3水停泵一次，过 1h后再注水测突破压力，可以看出，随着注水量的增加，突破压力先增加然后降低，其原因是注水量增加，活化稠油乳化能力增加，粘度提高，突破壓力增大，水突破后，注入水形成水流通道，使突破压力降低，在其它参数相同条件下，高速水驱因搅拌力较大，在刚注入时有利于提高突破压力，但突破后突破压力马上降低，从这一角度讲也应采用低压返排法提高堵剂有效作用期。

4、改进

4.1 重新确定封堵半径

在早期活化稠油的施工中，是根据其它堵水方式的经验，确定堵水半径0.5-1m，但随着油层的开采，封堵半径显然不合理。

在堵水作业中，堵水半径越大，封堵效果越好，堵后水层吸水指数下降越多。但随着堵剂用量的增加，所投入费用提高，因此要重新确定合理的堵水半径。从达西定律出发，根据封堵效果的要求，主要考虑原油粘度、堵剂粘度、油层渗透率、生产压差，井筒半径，堵剂残余阻力系数等因素，计算出合理的封堵半径。

4.2 确定合理的堵剂用量

用如下公式计算出理论堵剂用量。

最佳用量的确定是以保证有效期内堵剂承受的压力小于其突破压力的最小堵剂用量。

A、采用打段塞的方法，合理利用乳化剂，保证与地层水接触的界面，乳化剂足量，有效减少乳化剂的用量。

B、采用热污水进行过量顶替，既保证了乳状液的强度，又节省了原油的用量。

4.3 少量前置液+过量顶替

对于前置液，以前为了施工简便，就打一罐车10m3左右，经过物理模拟后，发现前置液的量影响乳化剂前缘乳状液的形成，降低前缘乳状液的强度，经计算，确定前置液的量为2m3，既可保证注入效果又不影响前缘乳状液强度。

根据活化稠油的耐冲刷能力实验，采用过量顶替的办法可以提高活化稠油的堵水效果，经计算，现场采用理论顶替量的1.5-2倍作为实际顶替量，改原油顶替为热污水顶替，节省原油的消耗。而且过量顶替同样可以解决堵剂进泵卡泵的问题。

5、结论

通过室内模拟和现场应用证明，物理模拟优化技术先进，理论完善;物理模拟结果对其它堵水措施有指导意义;要继续提高选井工作水平，保证堵水效果。