（石油与天然气工程专业论文）侏罗系油藏交联聚合物深部调驱研究.pdf

r e s e a r c ho nc r o s s 1 i n k e dp o l y m e r f o rd e e pp r o f i l e co n t r o li nj u r a s s i cr e s e r v o i r at h e s i ss u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fe n g n e e r i n gm a s t e r c a n d i d a t e ：z h a n g n i n g s u p e r v i s o r ：p uc h u n s h e n g f i e l di n s t r u c t o r ：s e n i o re n g i n e e rc u i k a i c o l l e g eo fp e t r o l e u me n g i n e e r i n g c h i n au n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ( e a s tc h i n a ) 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 躯! 圣 日期：铆f 侔石月7 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交、赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存 学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：拯! 叠 指导教师签名： 日期：弦，f 年石月7 日 日期：劬，7 年石月7 日 摘要 本文根据侏罗系油藏的具体储层特征，分析了其注水开发中存在的主要问题，回顾 了侏罗系油藏调剖堵水的发展历程，指出了对侏罗系油藏进行深部调驱的必要性。在此 基础之上，提出用交联聚合物作为深部调驱剂，通过对储层中大孔道、高渗层的封堵， 迫使后续注入水进入中、低渗透层，扩大波及体积，提高最终采收率。 通过室内静态实验，优选出适合侏罗系油藏的最佳交联聚合物体系配方：聚合物 h d t - 4 的浓度为0 3 ，交联剂h d i 2 浓度为o 6 ，添加剂m 的浓度为5 0 m g l 。优选 出的交联聚合物溶液成胶时间在2 到3 天，成胶强度在7 0 0 m p a s 左右，能够耐温5 0 8 0 ，具有良好的耐温耐盐性、长期热稳定性和抗剪切性。室内动态实验研究表明，该 交联聚合物体系具有良好的运移性，封堵性和剖面改善性，能够封堵高渗透层，有效的 提高低渗透层的采收率。通过室内实验对部分施工参数进行了优选，确定了相对较优的 施工参数：交联聚合物溶液最佳注入浓度为1 9 0 0 m g l ，最佳注入量0 6 p v ，最佳的注入 时机为含水饱和度8 0 时。 以侏罗系油藏悦2 9 区块作为先导试验区。现场应用结果表明：交联聚合物溶液注 入地层成胶后，能够有效的封堵高渗透层，吸水剖面得到改善，注水压力上升，产油井 的产油量增加，取得较好的调驱效果。 关键词：交联聚合物，深部调驱，侏罗系油藏，现场应用 r e s e a r c ho nc r o s s l i n k e dp o l y m e rf o rd e e pp r o f d ec o n t r o li nj u r a s s i c r e s e r v o i r ( p e t r o l e u ma n dn a t u r a lg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rp uc h u n s h e n g ，s e n i o re n g i n e e rc u i k a i a b s t r a c t j u r a s s i cr e s e r v o i ri sah i 曲i n t e r l a y e rh a t e r o g e n e i t yo i lf i e l d a t h e ry e a r so f w a t e r - i n j e c t i o n ，t h e r ea r em o r ea n dm o r eh i g hp e r m e a b i l i t yz o n e s o nt h er e s e a r c ho ft h e g e o l o g i cr e s e r v o i rf e a t u r e sa n dt h ea n a l y z eo f t h ec u r r e n tp r o b l e m si nt h ew a t e ri n j e c t i o na n d t h eu s e d w a y st oe n h a n c e do i lr e c o v e r y , t h ec r o s s - l i n k e dp o l y m e ri ss u g g e s t e dt ob eu s e df o r i n d e p t hp r o f i l e ，s ot h a tt h ew a t e ri n t a k eo fh i g hp e a m e a b i l i t yz o n e sw i l lb ec o n t r o l l e da n d t h ew a t e ri n t a k eo fl o wp e r m e a b i l i t yz o n ew i l lb ei m p r o v e d o nt h eb a s i so ft h el a b o r a t o r ye x p e r i m e n to nt h ec r o s s l i n k e dp o l y m e r , t h eo p t i m u m c o n d i t i o n sa r ed e t e r m i n e d t h ep o l y m e rh d t - 4i so 3 ，t h ee r o s s l i n k e rh d j - 2i s0 6 ，t h e a d d i t i v ei s5 0 r n g l a n dt h eg c l a t i o nt i m eo ft h eg e li sa b o u t4 0t o5 0h o u r s ，t h es t e e n g t hi s a b o u t7 0 0 m p a s t h ec o r ef l o wt e s t ss h o wt h a tt h eg e lh a sg o o dt h e r m a ls t a b i l i t y , s a l t r e s i s t a n c ea n dh i 曲d a m a g er a t i o n u m e r i c a ls i m u l a t i o ns t u d ys h o w st h et h ec r o s s - l i n k e d p o l y m e rc o n c e n t r a t i o ni s 19 0 0m g l ，t h es l u gs i z ei s0 6p v , t h ep r o p e rt i m eo ft h ew a t e rc u t i sa b o u t8 0 t h eo i lf i e l d si m p l e m e n t a t i o n si ny u e2 9s h o w st h a tt h ec r o s s l i n k e rp o l y m e rh a su s e f u l e f f e c t s t h eh i 曲p e a m e a b i l i t yz o n e sa r ec o n t r o l l e d , s ot h a tt h ew a t e rc a nb ei n j u c t e dt ot h e l o wp e r m e a b i l i t yz o n e s t h ew a t e ri n j e c t i o np r o f i l ea n dt h ew a t e ri n j e c t i o np r e s s u r ei s i m p r o v e d t h eo u t p u to f t h eo i lw e l li sr a i s e d k e yw o r d s ：c r o s s l i n k e dp o l y m e r ，d e e pp r o f i l ec o n t r o l ，j u r a s s i cr e s e r v o i r ，f i e l d a p p l i c a t i o n 目录 第一章绪论1 1 1 选题来源及目的意义1 1 2 国内外研究现状及发展方向2 1 2 1 国内外交联聚合物深部调驱技术发展历程一2 1 2 2 交联聚合物深部调驱技术研究现状3 1 2 3 交联聚合物深部调驱技术发展方向5 1 3 研究内容和技术关键6 1 4 研究方法与技术路线6 1 5 预期成果7 第二章侏罗系油藏地质特征及开发现状9 2 1 区域构造背景9 2 2 区域沉积背景1 0 2 3 储层地质特征。1 1 2 3 1 储层特征11 2 3 2 油藏类型1 3 2 3 3 流体性质1 4 2 3 4 非均质性及渗流特征。1 4 2 4 侏罗系储层开发简况。1 4 2 5 注水开发存在的主要问题。15 2 6 调剖堵水发展历程及存在主要问题1 7 2 7 本章小结。1 9 第三章交联聚合物深部调驱剂体系优选2 l 3 1 交联聚合物深部调驱机理21 3 2 交联聚合物体系优选实验2 l 3 2 1 聚合物浓度的影响2 2 3 2 2 交联剂浓度的影响2 3 3 2 3 添加剂m 浓度的影响。2 5 3 2 4p h 值的影响2 6 3 2 6 长期热稳定性的测定2 8 3 2 7 抗剪切性能测定2 9 3 2 8 抗盐性能的测定3 0 3 3 本章小结3 1 第四章交联聚合物动态性能评价及工艺参数优选3 2 4 1 交联聚合物动态性能评价3 2 4 1 1 单岩心流动实验3 2 4 1 2 并联岩心流动实验3 8 4 1 3 并联岩心驱油实验4 1 4 2 施工工艺参数优选4 1 4 2 1 注入时机优选4 2 4 2 2 调驱剂浓度优选4 2 4 2 3 注入调驱剂量的优选4 3 4 3 本章小结4 4 第五章交联聚合物深部调驱剂现场应用4 5 5 1 悦2 9 区块地质特征及开发现状4 5 5 2 悦2 9 区块深部调驱方案设计4 6 5 3 悦2 9 区块深部调驱效果分析4 6 5 4 本章小结4 9 结论5 0 至殳谢51 攻读工程硕士学位期间取得的学术成果5 2 参考文献5 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 1 1 选题来源及目的意义 第一章绪论加旱；甘，乙 本选题来自西安始创能源科技有限公司重大科技攻关项目陇东老油田提高采收率 技术研究之一。 目前，我国大部分的油田都进入了开发的中后期，含水高，采出程度高，开采的难 度越来越大。我国油田9 2 为陆相碎屑岩沉积，非均质性在平面和纵向上非常严重，而 较高的原油粘度使得水驱采收率更低。注水开发是我国油田开发的主要技术，提高水驱 采收率仍是我国提高采收率的一个主攻方向，是一项量大面宽，适应性广泛的技术，凡 是难以适应三次采油技术的油田或者区块，都只能依靠继续扩大注水波及体积和冲洗程 度来提高采收率【l 】。 油藏的最终采收率受波及体积和驱油效率的影响。对于水驱油藏而言，油藏水驱采 收率低的主要原因在于油藏层间和层内的非均质性，驱替流体与被驱替流体之间的流度 比较大以及油水之间的界面张力较高等【2 】。在注水开发过程中，由于油藏的非均质性导 致注入水沿注入井和生产井之间的高渗透层，大孔道单层突进；同时由于油水粘度比引 起水驱油流度比不利，使注入水沿油层出现指进现象；二者均会导致生产井含水上升快， 高渗透层水淹严重，而低渗透层未被动用或者动用程度低，从而降低注入水的波及效率 和油藏的最终采收率。 调剖堵水是解决油藏非均质性较为有效的办法。调剖堵水是通过堵剂的液流转向作 用，改变储层渗流通道的渗流特征，使流体在储层中的流动方向和流量分布发生改变。 通过调剖堵水，使得高渗透层被堵，提高注入压力，使水进入高含油饱和度的中、低渗 透层，从而提高注入水的波及体积1 3 j 。 陇东侏罗系油藏的储量大，但是储层的层内和层间的不均质性也比较严重，存在较 多的高渗透层。随着油藏开发的逐步深入，注水开发的效果越来越差。其主要原因就在 于，大部分的储层都已经进入了中高含水期，高渗透带和大孔道较多，注入水已经很难 到达中、低渗透层，波及系数变小，驱油效率变差【4 】。但是，由于开发层系单一，油井 见水后，单纯地依靠注采井网的调整和措施增产已经很难达到改善开发效果的目的，导 致采出程度低，降低最终采收率。近年来的矿场试验表明，常规的卡封及近井地带处理 措施已不能有效改善水驱效果，只有立足于油层深部的挖潜措施才能进一步提高水驱效 第一章绪论 果和采收率【5 1 。 本文依据侏罗系油藏的地质特征和注水开发中存在的主要问题，指出了对其深部调 驱的必要性，在研究交联聚合物深部调驱理论及对交联聚合物室内评价方法调研基础 上，提出用交联聚合物作为深部调驱剂，进行油藏深部调驱。通过室内静态及动态实验， 筛选出适合于侏罗系油藏特性的交联聚合物，从而满足该油藏深部调驱的需要。同时通 过室内实验研究优选施工参数，为现场施工提供依据。 1 2 国内外研究现状及发展方向 1 2 1 国内外交联聚合物深部调驱技术发展历程 2 0 世纪6 0 年代，在聚合物驱油及矿藏应用实践基础上，出现了交联聚合物调剖技 术。利用交联聚合物的强封堵性，封堵高渗透层，使注入水在油藏内部转向，进入中、 低渗透层，在提高波及体积的基础上，提高最终采收率。这段时期所应用的交联聚合物 所选用的聚合物和交联剂的浓度相对较高，虽然在矿场应用上取得了较好的经济效益， 但是由于所形成的凝胶强度大，成胶时间短，多用于近井地带高渗透层的封堵，仅能部 分的调整吸水剖面，并不能解决油藏深部的不均质性问题。 2 0 世纪8 0 年代，国外开始应用强度较小并可流动的交联聚合物进行深部调驱试验 【6 】，例如：针对w y o m i n g 油田北部有中等发育裂缝，并在注水开发中有早窜现象的问题， m a r a t h o n 公司利用低粘度的交联聚合物进行了两次矿场试验。第一次试验，共处理1 7 口水井，1 2 口油井，最终取得了每口水井增加可采储量3 4 4 0 0 m 3 ，每口油井平均增油8 4 8 r n 3 的明显效果。在此基础上进行的第二次扩大试验共处理了8 口油井，2 6 口水井及4 5 口水平井，增加可采储量2 0 x 1 0 4 m 3 ；m a c k 和s m i t h 报道了美国的t i o r c o 公司1 9 8 3 年到 1 9 9 3 年完成的2 9 个聚丙烯酞胺柠檬酸铝所形成的交联聚合物的矿场试验的结果：1 9 个获得了经济和技术上的成功，提高采收率幅度在1 3 1 8 2 ，每增l b b l 油的化学剂 成本在0 7 5 - - - 4 7 0 美元之间，3 个在技术上取得了成功，但经济上没有明显的效果，7 个项目失败【_ 7 1 。它们所应用的交联聚合物强度较低，成胶时间较长，可以在地层中随着 注入水的推动缓慢向前移动，在扩大波及体积的同时也有一定的驱油效果，具有深部调 驱的作用，t i o r c o 公司将这种交联聚合物称为胶态分散凝胶【8 】。 8 0 年代末，9 0 年代初，交联聚合物深部调驱技术逐渐受到重视，世界上许多国家 和地区都进行了相关的室内实验和现场应用，所取得的效果非常明显。在国内，聚合物 驱的局限性也逐渐显现：聚合物用量高；( 虿) h p a m 耐盐性能差，污水配制i - i p a m 溶 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 液效果差；r t p a m 耐温性能差；调整剖面能力弱，易窜流；后续水驱易突破【9 】。 与之相比，交联聚合物体系所用聚合物用量少，具有良好的交联增粘性，剪切恢复性， 以及热稳定性和成胶时间可控、成胶强度可调的优点。物模实验结果证明，交联聚合物 体系在多孑l 介质中可以边流动边交联，交联聚合物溶液注入4 h , - 一5 h 后开始交联，4 0 h 7 0 h 后可交联成胶。其前沿随着注入时间的增加不断向前推进。随着流动速度的加快， 最终交联时间延长。鉴于交联聚合物具有以上众多的优点和广泛的适用性，交联聚合物 深部调剖技术在国内逐步受到重视，1 9 9 8 年北京召开的交联聚合物调驱提高采收率技术 研讨会上，报道了许多室内研究成果和矿场试验。许多油田也在室内研究的基础上进行 了矿场试验，均取得了很好的经济效益。例如：胜利油田从1 9 9 2 年8 月起，分别在孤 岛和孤东油田开展了交联聚合物调剖矿场先导试验，取得了明显的增油降水效果；大庆 油田在南二区和北二区东部进行了交联聚合物体系深部调驱矿场试验，两口中心井含水 下降了3 5 ，日产油由7 t 上升到了1 4 t ；华北油田继1 9 9 9 年底在赵1 0 8 断块进行整体 调驱技术试验以来，先后在晋9 5 、赵1 0 8 、留6 2 等1 8 个断块，7 1 口井进行整体调驱或 者典型井零散调驱，工艺成功率达到1 0 0 ，到2 0 0 2 年底累计增油达到7 2 0 0 8 i t 。 截至目前，交联聚合物深部调驱技术已经在大庆油田、胜利油田、华北油田、中原 油田等多个油田广泛应用，其应用的油田范围从低温到高温，从稀油到普通稠油，既有 整装较大油田，也有复杂小断块。交联聚合物深部调驱技术已经成为了非均质油藏改善 吸水剖面，扩大波及系数，提高最终采收率的重要措施。 1 2 2 交联聚合物深部调驱技术研究现状 到目前为止，交联聚合物深部调驱技术有了长足的发展，人们对其进行了较为深入 的研究，主要取得了以下方面的成果： ( 1 ) 配置交联聚合物体系的主剂和交联剂的种类已经逐渐由单一变成了多样。人们已 经不仅仅局限于应用最初的聚丙烯酰肽和柠檬酸铝的交联体系，所开发应用的聚合物种 类和交联剂种类已经越来越多。目前最常见的聚合物主剂分为天然聚合物( 主要包括纤 维素、生物聚合物黄胞胶) 和人工合成聚合物( 主要为部分水解聚丙烯酰胺、丙烯酰胺 共聚物和疏水缔合共聚物等) ，其中应用最多的为部分水解聚丙烯酰胺【lu 1 。研究发现， 由于能与酰胺基和羧基进行反应的化合物都有可能作为交联剂使用，因此交联剂的选择 范围也更为广泛。交联剂主要可以分为螯合型交联剂和共价健型交联剂。 ( 2 ) 对交联聚合物的成胶机理从多角度，多方面进行了深入研究，对交联聚合物的成 第一章绪论 胶机理有了更为清晰的认识。目前交联聚合物体系所用的聚合物主要为部分水解聚丙烯 酰胺，由于它有多个可交联的基团，交联反映类型也有多种，主要为离子键交联，配位 键交联和共价键交联【1 1 1 。离子键交联：以二价或高价离子与h p a m 的羧酸根形成离子 键的连接。此时交联剂多是相关离子的无机盐类，例如h p a m 与钡离子的交联。配位 键交联：以适当的中心离子与h p a m 的酰胺基，羧基形成配位键连接，例如铝、铬、锆 等离子均可作为中心离子。但对于同样的中心离子，由于所用交联化学剂的组成，结构 不同，交联产物的结构、性质、形态有很大不同。共价键交联：与h p a m 中的官能团 发生发应，形成新的共价键。 ( 3 ) 关于交联聚合物的分类已经越来细，其所对应的应用范围也越来越广。根据聚合 物浓度、交联剂浓度和聚交比不同，交联聚合物可广义的分为三大类 1 2 】：第一类，所用 聚合物浓度较大，形成的体系具有整体性，有一定的形状，但不能流动，呈半固体状态， 称为本体凝胶。其成胶后强度大，封堵性强，多应用于油水井的堵水和调剖。第二类， 由低浓度的聚合物和交联剂形成的，以分子间交联为主，分子内交联为辅，粘度较小， 并具有三维网格结构的弱交联体系。在后续注入水的驱动下，会缓慢的整体向前移动， 从而在具有深部调剖作用的同时还具有一定的驱油效果，称为弱凝胶。第三类由更低浓 度的聚合物和交联剂形成的，分子内交联为主，个别分子间交联为辅的分散胶束溶液， 它同时具备交联聚合物深部调驱和油藏内部液流改向技术的特点，称为胶态分散凝胶。 除此之外，还有人提出了交联聚合物溶液深部调驱，交联聚合物微球深部调驱，微凝胶 深部调驱剂等，我们可以将其统称为交联聚合物深部调驱技术。 ( 4 ) 对交联聚合物的渗流机理和深部调驱机理有了更为明确和清晰的认识。交联聚合 物是通过延缓交联技术，通过控制聚合物与交联剂的反应时间，使交联剂和聚合物分子 发生反应，形成不同交联程度的交联体系。由于该体系对地层中、高渗透层的封堵，注 入水不再只沿高渗透层、大孔道突进，而是绕流进入渗透率相对较低的地层或者是未被 开发动用的地层，在扩大波及体积的基础上，提高最终采收率【l3 1 。同时，交联聚合物的 粘度大，可以改善油水流度比，防止油井过早水淹，提高驱油效率。随着研究的深入， 人们发现：当交联聚合物体系的强度足够封堵地层但又不够大时，随着注入水的推动也 能缓慢的向前移动，从而在提高波及系数的同时，提高驱油效率。 ( 5 ) 对影响交联聚合物成胶的因素进行了分析，指出了影响其成胶的主要因素 1 4 】，并 对各因素对成胶的具体影响进行了实验研究和理论分析。影响交联聚合物成胶的主要因 素有：聚合物浓度，交联剂浓度，温度，矿化度和p h 值等【l5 1 ，这也是进行室内实验研 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 究，从而优选最佳交联聚合物体系的基础。 ( 6 ) 通过大量实验，总结出多种评价交联聚合物胶体性能的实验方法，根据实验室和 油藏具体情况的不同可以选择最为精确有效的方法【1 9 】【2 0 】 2 1 1 。成胶性能主要从以下几个 方面评价：成胶时间、成胶强度、耐酸碱性、长期热稳定性、抗剪切性、抗高温性、封 堵率、阻力系数、残余阻力系数的大小等等。用布氏粘度计法、落球粘度计法、转子 旋转法等方法测定成胶的时间。用旋转粘度计法、毛细管粘度计法、转变压力法、突 破压力法、流变参数法、孔隙阻力因子法等测定成胶的强度。用旋转粘度计测定不同 p h 值条件下的成胶强度，从而测定胶体的耐酸碱性。用观察法及旋转粘度计法测定胶 体的长期稳定性和热稳定性。用单岩心流动实验测定胶体的封堵率、耐冲刷性、阻力 系数、残余阻力系数等。用并联岩心实验或者是填砂管实验，测定胶体的剖面选择性。 用平面驱油模型、线性驱油模型、并联岩心驱油模型等，测定体系的驱油特性【勿。 ( 7 ) 随着对交联聚合物研究的逐步深入，采用多种方法改进交联聚合物的性能，使得 它的应用范围越来越广。交联聚合物已经逐步应用于高矿化度油藏，高温油藏，高温高 盐油藏，稠油油藏以及低渗透裂缝型油藏等各种复杂类型油藏。 1 2 3 交联聚合物深部调驱技术发展方向 交联聚合物深部调驱技术从出现到现在已经经历了多年的发展，并取得了一定的研 究成果，是提高不均质油藏采收率的有效方法，具有广阔的应用前景，但仍有需要完善 的地方。结合油藏矿场实践，交联聚合物深部调驱技术要在油田上有进一步的发展和应 用，要从以下几个方面着手： ( 1 ) 加强基础研究，深化对技术的认识。 ( 2 ) 不断完善添加交联剂配套技术，进一步推广应用。 ( 3 ) 加强聚合物与交联聚合物在油藏条件下流体性质对比研究，进一步提高体系对油 藏的适应性。 ( 4 ) 深化体系油藏适应性研究，使段塞设计更具针对性。 ( 5 ) 加强高温高压条件下体系流动特征研究，完善目前的耐温抗盐交联体系，继续探 索新型耐温抗盐交联体系，提高体系耐温抗盐性，进一步拓宽技术应用范围。 ( 6 ) 完善监测手段，检测交联段塞前缘推进、体系波及情况。 第一章绪论 1 3 研究内容和技术关键 本文研究的主要内容： ( 1 ) 侏罗系油藏地质特征、开发现状及目前存在的问题 区域构造特征 区域沉积特征 储层地质特征 储层开发简况 注水开发中存在的问题 堵水发展历程及存在问题 ( 2 ) 交联聚合物深部调驱剂体系优选 交联聚合物深部调驱的必要性 交联聚合物体系优选 ( 3 ) 交联聚合物动态性能评价及施工参数优选 交联聚合物动态性能评价 施工参数的优选 ( 4 ) 交联聚合物深部调驱剂现场应用 悦2 9 区块地质特征及开发现状 悦2 9 区块深部调驱方案设计与实施 悦2 9 区块深部调驱效果分析 本文研究的技术关键： ( 1 ) 交联聚合物形成的影响因素及室内实验评价 ( 2 ) 交联聚合物深部调驱施工参数优选 1 4 研究方法与技术路线 本文采取基础理论研究，室内实验研究与现场应用相结合的研究方法。 技术路线如下： ( 1 ) 收集、整理、调查、分析侏罗系油藏的地质特征及开发概况，确定侏罗系油藏当 前开发简况及在注水开发中存在的主要问题。回顾侏罗系油藏的堵水调剖技术的发展历 程，明确侏罗系油藏进行交联聚合物深部调驱的必要性。 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 ( 2 ) 进行交联聚合物室内静态及动态性能评价，确定相关参数。 交联聚合物静态性能评价：通过实验对影响交联聚合物成胶性能的各种因素进行 研究分析，确定最佳的交联聚合物体系。影响因素包括：聚合物浓度，交联剂浓度，温 度，矿化度和p h 值等。通过测定这些影响因素与成胶时间和成胶强度的关系，从而确 定最佳的主剂浓度，交联剂浓度，p h 值。评价该交联聚合物体系的耐温性、耐盐性、 长期热稳定性及抗剪切性等。 交联聚合物动态性能评价：通过单岩心流动实验明确交联聚合物在岩心中的运移 特性，明确渗透率与阻力系数、残余阻力系数、突破压力、封堵率等的关系，为数值模 拟提供基础数据；通过并联岩心流动实验测定调驱剂的选择性注入能力；通过并联岩心 驱油实验，考察交联聚合物的驱油能力。 ( 3 ) 通过室内实验，进行施工参数优选，确定调驱剂浓度，注入时机，注入量等，为 现场施工提供科学依据。 1 5 预期成果 ( 1 ) 通过侏罗系油藏储层地质特征与渗流特征资料调研分析，明确侏罗系油藏当前开 发简况、在注水开发中存在的主要问题及交联聚合物深部调驱的必要性。 ( 2 ) 通过室内实验，对形成的交联聚合物的静态及动态特征以及影响因素进行客观评 价，确定适合侏罗系油藏的最佳交联聚合物体系。 ( 3 ) 通过室内实验，优选施工参数。 第一章绪论 _ 一- _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ 一 技术路线图： 图1 - 1 技术路线图 f 蟾l - 1 t e c h n i c a lr o u t e 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第二章侏罗系油藏地质特征及开发现状 鄂尔多斯盆地位于华北地块的西缘，是一个稳定沉降、凹陷迁移、扭动明显、多旋 回的克拉通盆地。目前，鄂尔多斯盆地已经探明三套开发目的层，分别为下古生界寒武 一奥陶系顶部风化壳、上古生界下二叠一上石炭统和中生界下一侏罗统，上三叠统。其 中，侏罗系为盆地的主要含油层系，储集层主要是下侏罗统延安组、富县组和上三叠统 延长组，已发现马岭、华池、元城、樊家川、城壕、马家滩等多个油田。 2 1 区域构造背景 鄂尔多斯盆地是我国大型沉积盆地之一，面积为3 7 万平方公里，盆地主体范围为 2 5 万平方公里，西边为贺兰山脉，北部有阴山山脉，东部是吕梁山脉，南部为秦岭。位 于东经1 0 6 0 2 0 1 1 0 0 3 0 ，北纬3 5 0 0 0 4 0 0 4 0 地区，跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区。平 面形态为一南北向展开的近矩形盆地，是一个古生代地台及台缘凹陷与中新生代台坳陷 叠合的克拉通盆地，已知沉积岩累计厚度达5 k m - 1 8 k i n 。 鄂尔多斯盆地现今构造面貌为一个南北翘起，东翼短而长，西翼短而陡的不对称向 斜。盆地现今的轮廓主要是侏罗纪末燕山中期运动以后逐渐定型的，其区域构造基本特 点是内部构造稳定平缓，无论是燕山中期运动前古构造为西高东低时期，还是以后转变 为西低东高时期，盆地内中、古生界地层倾角大都在1 0 t - - 3 0 之间 2 3 】。 古构造沉积学分析证实，鄂尔多斯盆地在晚三叠世以前属于大华北盆地沉积的一部 分，其作为一个独立的湖盆是从自垩世才开始形成的。晚三叠世末，印支运动使全区抬 升，广遭剥蚀，形成丘陵起伏、阶地层叠、沟谷纵横的古地貌景观，侏罗系就是在此背 景下接受沉积的。侏罗系古地貌位于陕甘宁盆地甘陕古河南北两岸的河间丘和坡嘴上， 构造特征是在盆地伊陕西倾大单斜上，发育着马岭、城华、元城、樊家川、南梁等数个 鼻隆皱褶群，多数鼻隆构造一般均向东抬升开口，向西倾没，呈东西向，部分形成较为 规则的背斜或穹窿构造。长度一般l k m - - 2 0 k m ，宽度0 5 k m - 1 8 k i n ，构造面积l k m 2 2 0 0 k i n 2 ，闭合面积0 3 k i n 2 - - 1 9 k m 2 ，闭合高度4 9 m - - - 3 8 m ，地层倾角o 7 0 2 0 ，构造完 整，继承性较好。较好的构造圈闭，以及有利相带的岩性配合，为油气运移和聚集提供 了良好的地质条件。 9 第二章侏罗系油藏地质特征及开发现状 2 2 区域沉积背景 早侏罗世早期，由于受印支运动末期构造活动的强烈影响，盆地抬升，并在该时期 末接受沉积，三叠纪地层剥蚀程度自东向西增强。这种西高东低的古地貌形态为早侏罗 世晚期由西向东的河流的形成创造了条件。因此旱侏罗世晚期富县组沉积的古地理特征 受晚三叠系顶面古地貌的控制。在盆地的中部主要为河流相和河湖相沉积。中侏罗世早 期延安组沉积初期即延1 0 期，其古地貌特征基本继承了富县组沉积时的古地貌轮廓， 此时地壳运动处于相对稳定期，盆地中部地质作用主要为地形的夷平。甘陕水系进一步 发展，支流不断增多延长，侵蚀作用明显，河床不断加宽，地形坡度减小，低丘平原的 范围逐步向西扩大，北部大理河一横山一带下降为河间湖沼洼地。盆地周边隆起，在西 部的黑河、演武一带遭受剥蚀，在渭北一带继续隆起。甘陕古河向北侵蚀加剧，其北侧 是姬塬丘陵，南侧是马岭丘陵和城华高地，河流被限制在河谷中摆动，沉积了一套以宝 塔山砂岩为代表的砂砾岩层。延1 0 期末，盆地基本上已填平补齐，延9 期盆地开始下 沉，并已积水成湖，洪水期汪洋一片，枯水期河流纵横，湖泊星罗棋布，湖沼地灌木丛 生，并在盆地东北、西北、西部形成三角洲体系。延8 期盆地继续下沉，水面不断扩大。 至延6 延4 期油层组沉积期，湖洼和湖沼两种地理景观依然存在。其后的中侏罗世直 罗组沉积期，盆地再次抬升古地形于是东高西低，表现为明显的东西分异格局( 图2 1 ) 。 图2 - 1 鄂尔多斯盆地侏罗系古地貌图 f i 9 2 - 1g e o m o r p h o l o g i cm a p o ft h ej u r a s s i ci nt h eo r d o sb a s i n 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 2 3 储层地质特征 三叠纪末期的印支运动造成了盆地内幅度约为3 0 0 m 的侵蚀面上沉积的侏罗系河道 砂岩与延长组不同层位相接触。在地层平缓、层序正常、缺乏背斜的地质条件下，延长 组生成的油气向上运移至侏罗系河流相储集砂岩中，由于富县组、延安组、直罗组砂岩 纵向上被泥岩覆盖，横向上被残丘、坡塬阻隔，因而，形成了一系列古地貌型油田。 侏罗系油藏埋深1 0 0 0 m , - 一1 6 5 0 m ，构造由一组近东西向复式鼻状隆起组成，西部倾 覆于天环向斜，向东翘起与庆华斜坡相过渡，为一独立的二级构造单元。具有明显的四 隆三凹构造特征。油藏分布受构造因素控制明显，主要集中在四个鼻状隆起的高点和腰 部，同时受到岩性相变的制约。 侏罗系的储集岩主要分布在中侏罗统的延安组，是一套以河流一沼泽相为主的多旋 回砂、泥岩间互层夹煤层沉积，地层厚度约为3 0 0 m 。按沿积旋回和岩性组合特征划分 为七个油层组( 直罗、延4 + 5 、延6 、延7 、延8 、延9 、延1 0 ) ，4 5 个小层，埋藏深度 1 2 0 0 m - - - 1 6 5 0 m ，2 2 8 个油砂体，纵向上油层多，变化大，下好上差。其主力油层为延9 、 延1 0 ，主要储集砂体有分流河道亚相砂体、三角洲前缘亚相砂体。平面上除了主要油层 延1 0 成片分布和延9 油层成条带状展布，含油面较大以外，延8 以上油层连片性差， 分布不稳定，多为零星分布的透镜体，以马岭油田为例，油砂体多达2 3 8 个。到目前探 明含油面积1 9 1 3 k m 2 ，探明地质储量8 9 3 0 万吨。分南区、中区、北区和上里塬区及玄 2 6 区、镇2 4 区、岭6 5 区、岭5 2 区。陇东组1 5 个含油区块，1 2 个开发单元( 镇2 4 、 岭5 2 区陇东组未开发) ，均投入注水开发，目前实际开发动用含油面积1 5 2 8k m 2 ，动 用地质储量8 0 6 5 万吨。 2 3 1 储层特征 侏罗系油藏岩性组合主要为正韵律，砂岩类型为细一粗粒石英砂岩，岩性变化大、 分选差，胶结物含量高，成岩作用强烈，物性较差。储集空间以粒间孔为主，混杂型孔 隙结构，喉道细、分选差。其中延安组分布相对稳定，直罗组零星分布。泥度胶结，以 孔隙接触为主，胶结物总量6 9 2 l ，粘土含量3 1 1 2 5 ，平均1 0 ，其中伊利 石2 7 9 - 5 8 9 ，平均4 1 1 ，伊蒙混层8 5 2 7 4 ，平均1 7 4 ，高岭石1 0 4 5 3 3 ，平均3 7 3 ，绿泥石3 0 , - - 5 6 ，平均4 2 。储层砂岩易发生速敏和酸敏伤害。 引起油层伤害的主要矿物是绿泥石、伊利石、高岭石、伊蒙混层及“网状”粘土等粘土矿 物及浊沸石、方解石、铁白云石等。 第二章侏罗系油藏地质特征及开发现状 各油层均为砂岩孔隙型储油，喉道半径0 7 j j m 4 6 阻，分选系数2 o 2 5 ，类型多， 混杂，部分层含砾石、菱铁矿、致密钙质夹层和泥砂混层，大孔喉含量约占4 0 ，中等 孔喉和d , s 子l 喉含量占3 0 ，非均质系数( 大孔喉半径与平均孔喉半径之比) 2 0 - 2 4 ， 汞退出率2 2 - 5 5 ，平均3 3 3 。见表2 - 1 。 表2 - 1 侏罗系油藏孔隙结构分类表 t a b l e 2 - 1c l a s s i f i c a t i o no ft h ep o r es t r u c t u r ei nj u r a s s i cr e s e r v o i r 类别 喉道半径喉道分 类型均质系数 平均值 选系数分布 名称性质 ( u t n 2 )( 仃) 大孔粗喉型有效层 7 2 2 52 o 1 2 较均匀 2 1 5 0 6 8 红井子 孔喉摆宴井 小孔微候型非储集层0 0 8o 5 1 中孔粗喉型 有效层3 禾2 12 7 2 2 中孔细喉型有效层 2 1 1 22 5 2 o马岭油田 不均匀孔 喉型 2 9 1 1 5 5 小孔细喉型有效层 1 6 o 62 3 1 5 安塞油田 小孔微细喉型非有效层 0 6 0 2 41 8 1 3 华池油田 小孔微喉型非储集层 0 3 0 0 71 5 _ 0 7 大孔粗喉型 有效层3 。o 1 1 02 5 3 o马岭油田 混杂孔 喉型 3 8 2 2 9 3 大孔中喉型 有效层1 5 2 - 32 2 2 5 红井子 小孔微细喉型非有效层 o 41 5 1 9 摆宴井 油层平均有效孔隙度1 3 6 - - 1 8 ，空气渗透率2 6 x 1 0 d 岫2 - - 3 5 0 9 x l o 。心，含油 饱和度5 5 - 6 5 ，属非均质性强的储集层。延安组储集砂岩的润湿性表现为亲水性， 其中有大约2 2 的储集砂岩为强亲水，有4 0 的储集砂岩为非均质亲水，仅有极少量的 储集砂岩为弱亲水( 见表2 2 ) 。 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 表2 2 延安组主要储集砂岩的润湿性统计表 t a b l e 2 - 2d a t ao ft h ew e t t a b i l i t yo fs a n d s t o n ei ny a n a nf o r m a t i o n 样品数渗透率孔隙度吸水量吸油量 地区层位润湿性 ( 块) ( 1 0 。3 9 m 2 ) ( )( )( ) 马岭 延8 1 1 5 4 0 21 3 4 99 2 3 o 亲水 非均质弱 华池延8 44 5 21 5 9 57 6 34 4 8 亲水 马岭中非均质亲 区 延9 6 1 2 5 2 1 4 5 5 1 4 6 9微量 油 马岭延9 3 41 0 31 3 6 21 6 1 50 亲水 马岭南亲水，非均 区 延9 2 93 9 41 4 1 11 7 4 80 1 2 质亲水 亲水，非均 华池延9 2 17 51 5 2 61 7 2 4o 5 9 4 质亲水 城壕延9 1 59 7 31 4 2 31 6 30 亲水 吴旗延1 0 82 1 8 81 6 2 1 8 5 9 o 亲水 弱亲水非 马岭延1 06 71 8 2 9 11 6 41 0 2 20 4 3 均质亲水 马岭中 区 延1 0 1o 3 59 8 12 4 2 7o 强亲水 马岭南 区 延1 0 3 66 0 51 3 7 42 2 40 强亲水 非均质亲 华池延1 0 1 11 8 1 8 51 6 2 71 6 0 81 5 2 水 吴旗延1 011 8 81 52 1 8 10强亲水 2 3 2 油藏类型 侏罗系油藏含油饱和度5 5 - 6 5 ，原始地