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 肖江河 

(中國石化河南油田分公司采油二廠，河南南陽  473400)

摘?要 ： 通過制作微觀可視模型模擬實驗系統，研究顆粒調剖劑在油藏多孔介質中的沉積滯留與孔道縮徑堵塞機理研，可以得出顆粒沉積滯留主要由于在注入過程中液體攜帶能力逐漸降低，導致堵劑中的顆粒逐漸在孔隙中沉積，顆粒間形成了架橋式的堵劑屏障，導致孔道縮徑堵塞。

關鍵詞：顆粒調剖；顆粒沉積；孔道縮徑；調剖劑堵塞

中圖分類號：TE3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064(2022)07-0018-02

 

河南油田稠油油藏以注蒸汽吞吐開采為主，平均單井吞吐輪次高、油井汽竄頻繁，汽竄區域原油采出程度低，措施潛力較大。針對稠油油藏特點，多年來持續開展了熱采調剖封竄技術攻關，研制了粉煤灰、脫硫渣、乳化油泥、植物纖維等一系列低成本顆粒調剖堵劑。

1.技術背景

河南油田低成本顆粒調剖具有成本低、成型體積大、耐溫性好、懸浮性好、封堵性能好等特點，是一種可有效改善油田開發效果的調剖技術。但目前調剖技術配套、段塞組合以及調剖方式相對單一，不能完全適應薄互層、厚油層、高輪次蒸汽吞吐后期多層開采油井精準調剖及網狀汽竄通道有效封堵需要。

現階段調剖技術的主要問題是，對調剖劑顆粒運移規律缺乏有效的微觀運移規律的研究，對封竄劑在井間主流通道深部封竄認識不清，對顆粒堵劑在多孔介質中分布形態不清楚，難以明確在油層條件下調剖劑能否發揮堵竄作用，導致部分油井調剖封竄工藝技術配套針對性差。

針對河南油田采油二廠稠油油藏熱采現狀及存在的問題，通過室內實驗開展研究，理清高輪次蒸汽吞吐后儲層物性變化規律，明確不同封竄劑對高輪次吞吐井間竄流通道適應性，揭示顆粒堵劑在多級孔隙通道中運移機理，進而指導稠油高輪次吞吐調剖封竄工藝技術現場應用，為稠油油藏中后期開發提供技術支持。

2.顆粒堵劑基本物性

顆粒堵劑的微觀結構，采用偏光顯微鏡對顆粒在水溶液中的微觀結構進行評價，實驗結果表明，浮渣前液顆粒呈現出不規則和不均勻狀，復合顆粒堵劑在水溶液中粒度不均勻，并且呈現出聚集體的形態更為明顯。但在浮渣前液中復合顆粒堵劑有一定的聚集性，但聚集程度相對于清水中要低些，且聚集態相對均勻。

顆粒堵劑的粒度分析，采用粒度分析儀對顆粒在水溶液中的粒度分布進行評價。實驗結果表明，浮渣前液中的粒度呈現正態單峰分布特征，復合顆粒堵劑在水溶液中呈現出雙峰特征，但在浮渣前液中的粒度也為雙峰特征且分布更寬，可基本上能覆蓋所有組分的顆粒范圍。

顆粒堵劑懸浮性能分析，將配好的溶液放在磁力攪拌器攪拌直至完全溶解，然后倒入離心管中間隔時間觀察各個濃度溶液的沉淀體積。分不同時間按照前密后疏的方式觀察各個粉煤灰顆粒堵劑的沉淀體積，并記錄下時間和沉淀體積，實驗結果顯示，浮渣前液配制的堵劑具有良好的懸浮性能，在長時間范圍內析水較少，能夠滿足現場需求。

顆粒堵劑的注入性分析，顆粒堵劑的注入壓力隨著注入量的增加而變大，滲透率越低注入壓力也越大，說明顆粒堵劑的注入難度較高。以30MPa的極限注入壓力為計，滲透率為0.5D時注入量非常少，顆粒堵劑基本上沒有注入。當滲透率在0.8D時，顆粒堵劑能夠注入，但注入難度增加，當注入壓力為30MPa時，注入量接近0.4PV。因此高強度粉煤灰顆粒的注入下限為0.8D。

3.實驗結果分析

3.1蒸汽吞吐形成汽竄通道階段

為了研究顆粒堵劑沉積滯留與孔道縮徑堵塞機理，需要先通過蒸汽吞吐形成汽竄通道。由于微觀可視二維物理模型體量很小，耐壓性較差，不適合蒸汽吞吐這樣壓力反復波動的開發過程。且蒸汽吞吐形成汽竄主要是一口井注汽另一口井生產形成了類似蒸汽驅的過程，故而此處模擬蒸汽吞吐形成汽竄通道時，直接使用一注一采的模式。

從實驗可以看出蒸汽注入后，蒸汽以及冷凝熱水沿著注采井連線運動，指進現象十分明顯。由于注采井連線為主流線，壓力梯度最大，后續注入的蒸汽一直沿主流線方向運動，蒸汽及冷凝熱水前緣不斷向生產井推進，在注入約0.6PV后，蒸汽及冷凝熱水前緣突破至生產井，竄流通道形成。繼續注入，蒸汽及冷凝熱水仍沿竄流通道運動，波及范圍變化不大，竄流通道兩側仍有較大區域未被波及。

3.2注顆粒堵劑階段

汽竄通道形成后，將配制好的顆粒堵劑注入模型。

從實驗可以看出由于竄流通道中含油飽和度低，流動阻力較小，顆粒堵劑注入后主要沿著原有竄流通道運動，在顆粒堵劑注入過程中，還推動部分冷凝的熱水向竄流通道兩側運動。隨著顆粒堵劑進一步注入，堵劑逐漸填充竄流通道，最終竄流通道被基本填滿，難以分辨。

4.顆粒沉積滯留與孔道縮徑機理分析

利用圖像采集系統中放大拍攝設備，對注入堵劑過程局部區域進行了放大拍攝，用以分析顆粒沉積滯留與孔道縮徑機理。在實驗過程中也可觀察到，顆粒堵劑注入過程中存在一定程度上的分層，上層液體流動性能更好，能較為順利地進入模型孔道中。

從實驗結果來看，顆粒堵劑注入后，由于竄流通道的孔隙中含水飽和度較高，堵劑顆粒進入后被稀釋，呈現出分散的不規則顆粒狀，相比于原油，顏色稍淺。由于堵劑顆粒進入竄流通道孔隙中被稀釋，且大孔隙中滲流速度較小，所以在運動過程中液體攜帶能力降低，堵劑中的顆粒逐漸在孔隙中沉積，隨著顆粒堵劑的流動，不斷有更多的堵劑顆粒在孔隙中沉積下來，這些堵劑顆粒堆積在孔隙一端，呈絮狀。隨著注入的堵劑越來越多，沉積在孔隙中的堵劑顆粒也越來越多，相比于初始狀態，孔隙直徑明顯縮小。

5.顆粒架橋滯留與孔道堵塞機理分析

在顆粒堵劑注入一段時間以后，通過可視化裝置可以看出，孔隙中運動的堵劑顆粒明顯增加，然仍然呈線絮狀，這些絮狀的堵劑顆粒很快附著在巖石顆粒表面。隨后，大量的堵劑顆粒不斷進來補充，和原來已經附著的堵劑顆粒相接觸，不斷堆積，分散的堆積逐漸出現橋連。顆粒堵劑的不斷注入，堵劑顆粒不斷進來補充，使得這種橋連不斷加固，顏色加深，形成了架橋式的堵劑屏障，將末端的孔隙與喉道隔斷。形成堵塞。

6.結論

本次開展了各類實驗研究和理論分析，得出以下結論，一是顆粒堵劑在注入過程中隨著注入量的增加泵壓逐步升高，注入速度越大泵壓越高，注入泵壓的穩定性也隨著注入速度的變大降低；二是顆粒堵劑注入后，由于竄流通道的孔隙中含水飽和度較高，堵劑顆粒進入后被稀釋，呈現出分散的不規則顆粒狀，且大孔隙中滲流速度較小，所以在運動過程中液體攜帶能力降低，堵劑中的顆粒逐漸在孔隙中沉積，大量堵劑顆粒聚集則可出現架橋堵塞。

 

參考文獻

[1] 劉文章.普通稠油油藏二次熱采開發模式綜述[J],特種油氣藏 1998(2):1-7.

 

Study on the Mechanism of Particle Deposition Retention and Pore Shrinkage and Blockage

XIAO Jianghe

(The No.2 Oil Production Plant of Sinopec Henan Oilfield Company Branch, Nanyang  Henan  473400)

Abstract:By making a microscopic visual model simulation experimental system to study the deposition retention and pore diameter reduction plugging mechanism of particle profile control agent in porous media, it can be concluded that the particle deposition retention is mainly due to the gradual reduction of liquid carrying capacity during injection, resulting in the gradual deposition of particles in the plugging agent in the pores; Bridging plugging agent barrier is formed between particles, resulting in pore shrinkage and blockage.

    Key words:particle profile control;particle deposition;pore diameter reduction;blockage of profile control agent

 

收稿日期：2022-02-28

作者簡介：肖江河（1988—），女，河南人，本科，采油工程師，研究方向：稠油熱采。