長江大學(xué)石油工程學(xué)院陳自立 徐方向

遼河油田 李文苗

中石化華北分公司 覃兆輝

冀東油田南堡作業(yè)區(qū) 劉虎

深部液流轉(zhuǎn)向調(diào)驅(qū)工藝在靖安油田的應(yīng)用

長江大學(xué)石油工程學(xué)院陳自立 徐方向

遼河油田 李文苗

中石化華北分公司 覃兆輝

冀東油田南堡作業(yè)區(qū) 劉虎

一、靖安油田油藏概況

靖安油田白于山開發(fā)區(qū)位于陜西省靖邊縣境內(nèi)。該區(qū)構(gòu)造主要為西傾單斜背景上由差異壓實(shí)作用形成的一系列由東向西傾沒的低幅鼻狀隆起，鼻狀隆起軸線近于東西向，寬度近5km。白于山區(qū)主要的沉積微相為水下分流河道與分流間灣相沉積。白于山區(qū)主力含油層系為長4+5與長6。長6油層探明含油面積14.6km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量417×104t，長4+5油層探明含油面積53.0km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量2376×104t。

該油藏屬于低滲透裂縫性油藏，在開發(fā)過程中主要存在兩個(gè)特點(diǎn)：一是針對長4+5油藏的開發(fā)工作始于1998年。初期對部分油井進(jìn)行試產(chǎn)油，產(chǎn)量為10～11t/d，含水率17%～ 20%。由于注水工作滯后，油井遞減很快，2002年對續(xù)開發(fā)油井部署超前注水開發(fā)，致使油井注水開采時(shí)間長，單井產(chǎn)水量高。二是儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、滲透率級差大，平面和縱向上矛盾突出。油藏水驅(qū)不均，注入水沿裂縫推進(jìn)速度快，主向油井水淹低產(chǎn)，側(cè)向油井見效程度低造成低產(chǎn)，影響區(qū)塊的整體開發(fā)效果。

二、調(diào)驅(qū)機(jī)理及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種有效調(diào)剖技術(shù)。結(jié)合靖安油田注水開發(fā)是時(shí)間長、低滲透裂縫性油藏的特點(diǎn)，深部液流轉(zhuǎn)向調(diào)剖技術(shù)的關(guān)鍵在于研發(fā)合適的深部液流轉(zhuǎn)向劑。通過室內(nèi)試驗(yàn)，筆者主要選擇應(yīng)用了預(yù)交聯(lián)顆粒和弱凝膠等堵劑用在該區(qū)塊調(diào)剖堵劑，在室內(nèi)對其配方進(jìn)行了研究和優(yōu)化。

1.預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的研制及性能評價(jià)。預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒是一種具有三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料，基本組成為含有大量親水基團(tuán)的合成柔性高分子。由于它具有不溶于水和有機(jī)溶劑，其吸水和保水能力特別強(qiáng)，因此在油田調(diào)剖堵水領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。其親水特性使其在不同條件下能顯著改變體積大小，三維骨架結(jié)構(gòu)通過交聯(lián)作用產(chǎn)生，使其具有一定的強(qiáng)度，能在地層深部形成堵塞，改變流體流向。更為重要的是，吸水膨脹后的預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在外力作用下能發(fā)生變形，并且這種變形是可逆的，當(dāng)外力減小時(shí)形變在一定程度上能夠恢復(fù)。深部調(diào)剖可以充分利用這些特性，結(jié)合油藏壓力場的變化，實(shí)現(xiàn)使深部流體轉(zhuǎn)向的目的。

預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒主要是由主劑丙烯酰胺（AM）、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑以及添加劑等聚合而成。合成方法采用爆聚合成法。將經(jīng)過科學(xué)篩選的目標(biāo)組分混合均勻，在一定條件下通過爆聚反應(yīng)形成高強(qiáng)度凝膠團(tuán)，再經(jīng)過干燥、粉碎、造粒等工序，形成一定膨脹倍數(shù)和強(qiáng)度的顆粒。

主劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑以及添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同對凝膠顆粒的性能有著重要的影響，因此應(yīng)選擇最佳的比例。

2.預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的配方優(yōu)化。通過實(shí)驗(yàn)，固定反應(yīng)體系中的丙烯酰胺、引發(fā)劑、交聯(lián)劑的用量，分別考察各因素對聚合物顆粒調(diào)剖劑性能的影響。

（1）丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)對凝膠性能的影響。如圖1所示，隨著丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，每克干顆粒吸水量基本不變，而膨脹后凝膠強(qiáng)度則是先緩慢增加而后有所下降，其峰值出現(xiàn)在主劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%左右。因此，在生產(chǎn)過程中采用丙烯酰胺15%～20%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以確保顆粒達(dá)到較好的黏彈性。

（2）引發(fā)劑對凝膠性能的影響。如圖2所示，引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對凝膠強(qiáng)度和交聯(lián)時(shí)間影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1000mg/L時(shí)，隨著引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，交聯(lián)時(shí)間大大縮短。但凝膠強(qiáng)度基本不變，說明交聯(lián)時(shí)間對凝膠強(qiáng)度沒有大的影響。因此生產(chǎn)時(shí)采用較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)（大于1000mg/L）的引發(fā)劑。

（3）交聯(lián)劑對凝膠性能的影響。由圖3可以看出，交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對膨脹后顆粒的交聯(lián)時(shí)間有較大影響。300～400mg/L交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍形成的預(yù)交聯(lián)凝膠時(shí)間曲線斜率最高，這說明此時(shí)凝膠的拉伸性能最佳、韌性最好。因此在生產(chǎn)過程中采用400mg/L的交聯(lián)劑。

3.弱凝膠的研制及性能評價(jià)。弱凝膠是以聚丙烯酰胺為原料，采用甲醛和間苯二酚為交聯(lián)劑，通過氯化銨來調(diào)節(jié)體系的酸堿環(huán)境。實(shí)驗(yàn)所采用的材料如下：聚丙烯酰胺，相對分子量1800萬，水解度27%，固含量大于等于90%；甲醛含量為38%；間苯二酚、氯化銨和六次甲基四胺為分析純。

弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)是用于注水井深部處理以改善井組水驅(qū)開發(fā)效果的一項(xiàng)提高采收率新技術(shù)，該技術(shù)使用接近于聚合物驅(qū)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的聚合物，加入少量延緩型交聯(lián)劑，使之在地層內(nèi)緩慢生成弱凝膠。一方面弱凝膠具有一定的強(qiáng)度，能對地層中的高滲透通道產(chǎn)生一定封堵作用，使后續(xù)注入水繞流至中低滲透層，起到調(diào)剖作用；另一方面，由于交聯(lián)強(qiáng)度不高，弱凝膠在后續(xù)注入水的推動(dòng)下在該高滲透通道中還能緩慢向地層深部移動(dòng)，產(chǎn)生像聚合物一樣的驅(qū)油效果。弱凝膠的交聯(lián)體系有多種，大致可以分為聚丙烯酰胺/高價(jià)金屬離子交聯(lián)體系，聚丙烯酰胺/有機(jī)酚醛交聯(lián)體系以及一些其他樹脂型交聯(lián)體系。

三、現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果分析

2011年對白于山區(qū)塊實(shí)施深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)工藝試驗(yàn)8口井，主要采用預(yù)交聯(lián)顆粒+無機(jī)凝膠+弱凝膠的復(fù)合體系。該區(qū)塊水井實(shí)施深部液流轉(zhuǎn)向后，水井的壓降曲線、吸水指數(shù)收到了顯著的影響，如圖4、圖5所示。

1.吸水能力下降，吸水指示曲線上移。從圖4中可以看出，吸水指示曲線上移并且斜率明顯變大，表明其吸水能力下降，注水啟動(dòng)壓力增加。

2.壓降曲線變緩。由圖5可以看出，調(diào)剖后壓力下降趨勢比調(diào)剖前明顯變緩，下降的幅度也比調(diào)剖前小，壓力降落后期穩(wěn)定值明顯增大，表明調(diào)剖后堵劑進(jìn)入地層后一定程度上封堵了大孔道和裂縫，導(dǎo)致注入水在地層中的流動(dòng)能力變差，說明地層中高滲透層得到了有效封堵。

四、結(jié)論

1.預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒具有較好的深部調(diào)剖作用，其解決了地下交聯(lián)凝膠成膠條件難控制、適用范圍窄，不受溫度、礦化度的影響等施工工藝復(fù)雜的弊端，不失為惡劣地層條件下的高含水區(qū)塊穩(wěn)油控水提供簡單適用成本低廉的先進(jìn)采油技術(shù)。

2.通過對8口調(diào)剖井周圍油井調(diào)剖前后的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)對比分析，結(jié)果表明8口水井調(diào)剖后周圍油井累計(jì)增油524.05t，累計(jì)降水562.09m3，說明深部液流轉(zhuǎn)向工藝技術(shù)在白于山區(qū)起到了很好的控水增油的效果。