王秀平 劉鳳霞 陳維余 吳清輝 朱立國 彭齊國

（中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院，天津 300452）

聚合物驅(qū)在線混合調(diào)剖技術(shù)在海上油田的應(yīng)用

王秀平 劉鳳霞 陳維余 吳清輝 朱立國 彭齊國

（中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院，天津 300452）

調(diào)剖作為一種常規(guī)的控水技術(shù)，在水驅(qū)和聚驅(qū)油田廣泛應(yīng)用，但在海上油田由于平臺空間限制，常規(guī)的調(diào)剖設(shè)備無法擺放，不能正常實施。為此，開展了利用聚合物驅(qū)流程實現(xiàn)在線混合調(diào)剖及地面配注工藝的研究，解決了常規(guī)調(diào)剖設(shè)備占地面積大的問題，并在渤海JZ9-3油田實施了單井先導(dǎo)性試驗。結(jié)果表明：海上聚驅(qū)在線混合調(diào)剖技術(shù)工藝簡單，占地面積小，安全可靠，解決聚竄問題，并取得了顯著的增油減水效果，為同類聚驅(qū)封竄提供了可借鑒的方法。

海上聚驅(qū)油田；在線調(diào)剖；交聯(lián)劑；在線混合工藝

海上油田由于存在平臺使用壽命問題，為了在一定時間內(nèi)采出更多的原油，多采用聚合物驅(qū)實現(xiàn)油田高效開發(fā)。2007年渤海海域在SZ36-1、LD10-l、JZ9-3等油田部分井進(jìn)行注聚試驗。由于受平臺空間和承重能力的限制，海上油田不能照搬陸地注聚油田的模式，需采用高度集成的撬裝式注聚配注系統(tǒng)，要求設(shè)備小型化、模塊化、高效化。目前海上聚驅(qū)平臺在保證聚合物溶液的配制質(zhì)量滿足注入要求的前提下，已將聚合物熟化時間縮短為40 min；在相同注入井?dāng)?shù)和配液能力下，系統(tǒng)占地面積減少21%［1］。

但是，由于聚驅(qū)油田的非均質(zhì)性嚴(yán)重，導(dǎo)致JZ9-3油田出現(xiàn)聚竄現(xiàn)象，注聚見效井產(chǎn)出聚合物濃度最高達(dá)到689.2 mg/L。聚竄現(xiàn)象的發(fā)生不僅降低了驅(qū)油效果，浪費了聚合物，而且給產(chǎn)出液處理帶來了一系列的問題，影響油田的正常生產(chǎn)。調(diào)剖技術(shù)可以有效改善注聚井的吸水剖面，遏制聚竄現(xiàn)象，是油田穩(wěn)油控水重要手段之一，但由于受海上平臺空間的限制，常規(guī)調(diào)剖技術(shù)不能在海上油田實施。為此開展了聚驅(qū)在線調(diào)剖技術(shù)的研究與應(yīng)用。

1 聚驅(qū)在線調(diào)剖體系室內(nèi)研究

1.1 實驗藥劑

聚合物：采用平臺注聚SNF3640C聚合物，分子量3 000萬，工業(yè)品；交聯(lián)劑：①改性脲醛樹脂，工業(yè)品；②有機(jī)交聯(lián)劑，工業(yè)品；③水溶性酚醛樹脂，工業(yè)品。促膠劑：①BHC-1，自制；②YS-1，工業(yè)品；③LMS-1，自制。

采用現(xiàn)場配液水進(jìn)行藥劑篩選實驗。實驗溫度57 ℃（下同），實驗結(jié)果見表1。

表1 藥劑篩選結(jié)果

實驗結(jié)果表明，由SNF3640C+改性脲醛樹脂+促膠劑BHC-1組成的在線調(diào)剖體系黏彈性好，成膠黏度最大。故采用SNF3640C+改性脲醛樹脂+促膠劑BHC-1配方進(jìn)行調(diào)剖實驗研究。

1.2 在線調(diào)剖劑配方優(yōu)化

1.2.1 聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化 采用平臺注聚用聚合物SNF3640C，在改性脲醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.38%，促膠劑BHC-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.12%時，變化聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而篩選出最佳聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍。實驗結(jié)果見圖1，可以看出，隨著聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，黏度逐步增加，聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.15%～0.2%范圍內(nèi)，成膠黏度比較低，對竄流通道封堵較弱，聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%～0.4%范圍內(nèi)，成膠黏度較高。根據(jù)前期現(xiàn)場調(diào)剖經(jīng)驗，成膠黏度一般在40 000～80 000 mPa·s效果較好，考慮經(jīng)濟(jì)成本，認(rèn)為聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%～0.35%范圍內(nèi)能達(dá)到調(diào)剖效果。

圖1 SNF3640C質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化實驗結(jié)果

1.2.2 改性尿醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化 在聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%，促膠劑BHC-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.12%的條件下，變化改性脲醛樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，得到其最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍。實驗結(jié)果如圖2，改性脲醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.38%～0.58%范圍內(nèi)成膠黏度較高，滿足現(xiàn)場調(diào)剖要求。

圖2 改性脲醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化實驗結(jié)果

1.2.3 BHC-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化 在聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%，改性脲醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.38%條件下，變化BHC-1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，觀察在線調(diào)剖體系成膠時間及成膠黏度。實驗結(jié)果如圖3，加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的BHC-1，體系的成膠黏度變化不大，促膠劑BHC-1主要影響體系的成膠時間，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.08 %～0.20%范圍內(nèi)，在線調(diào)剖劑成膠時間在1～18 d，可根據(jù)設(shè)計用量、注入排量及段塞濃度，選擇合理的BHC-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖3 BHC-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化實驗結(jié)果

1.3 在線調(diào)剖劑性能評價

1.3.1 成膠時間 在線調(diào)剖劑的成膠時間直接影響堵劑的注入與封堵效果，室內(nèi)進(jìn)行了在線調(diào)剖體系成膠時間實驗，結(jié)果見圖3，可以看出，通過變化BHC-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以調(diào)節(jié)成膠時間，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.08%～0.20%范圍內(nèi)，成膠時間在1～18 d。

1.3.2 熱穩(wěn)定性 采用2種配方開展了在線調(diào)剖體系熱穩(wěn)定性實驗。配方1：0.35%SNF3640C+0.45%改性脲醛樹脂+0.12%BHC-1；配方2：0.25%SNF3640C +0.38%改性脲醛樹脂+0.12%BHC-1。實驗結(jié)果見圖4，可以看出，2種配方均有良好的熱穩(wěn)定性，3個月黏度保留率均高于90%。

圖4 交聯(lián)體系穩(wěn)定性評價實驗

1.3.3 抗剪切性 使用Waring攪拌器在不同的剪切速率下對配制好的交聯(lián)體系（配方：0.25%SNF 3640C+0.45%改性脲醛樹脂+ 0.12%BHC-1）進(jìn)行剪切，實驗結(jié)果見圖5，可以看出，在各種剪切速率條件下在線調(diào)剖體系都可以成膠，能較好地適應(yīng)海上油田篩管礫石充填防砂完井的要求。

圖5 交聯(lián)體系剪切性能評價實驗

1.3.4 封堵率 用2根長度30 cm、直徑3.8 cm的填砂管模擬地層條件做平行實驗，測定封堵前的水相滲透率k1，以2 mL/min的速度注入0.2 PV在線調(diào)剖劑，放置57 ℃烘箱5 d后取出，測定封堵后的水相滲透率k2，計算封堵率，實驗結(jié)果見表2，可以看出，1#和2#填砂管注入在線調(diào)剖劑后水相滲透率大幅下降，封堵率達(dá)到95%以上，表明在線調(diào)剖劑對高滲透層具有較高的封堵性。

表2 封堵率實驗結(jié)果

2 在線調(diào)剖地面配注流程改造

根據(jù)“充分利用聚驅(qū)配注工藝流程，盡量少占用平臺空間”的設(shè)計原則，經(jīng)過在平臺實際調(diào)研，在已有的聚合物母液配注流程不變的情況下，增加一個交聯(lián)劑配注撬和一個靜態(tài)混合器。交聯(lián)劑配注撬（包括溶解罐和高壓計量泵）出口接到高壓水管線上，靜態(tài)混合器直接連接在高壓水管線上，連接位置在聚合物母液和交聯(lián)劑配注撬出口之后，使調(diào)剖劑溶液（聚合物母液與交聯(lián)劑溶液）在高壓水管線初步混合后，再通過靜態(tài)混合器充分混合，達(dá)到調(diào)剖劑的配制要求。改造后的聚驅(qū)在線調(diào)剖流程見圖6。

圖6 聚驅(qū)在線調(diào)剖地面配注工藝流程示意圖

3 先導(dǎo)試驗及推廣應(yīng)用

JZ9-3油田屬層狀飽和油藏，儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，W4-2井與W4-3井在Ⅰ油組上存在嚴(yán)重的注聚單層突進(jìn)現(xiàn)象，作為聚驅(qū)在線調(diào)剖目標(biāo)井進(jìn)行先導(dǎo)試驗。

3.1 工藝設(shè)計

3.1.1 注入量 注入孔隙體積計算公式為

式中，r為注采井距，m；h為調(diào)驅(qū)井段平均厚度，m；φ為調(diào)驅(qū)井段平均孔隙度；K垂直為垂直調(diào)驅(qū)處理系數(shù)：K平面為平面調(diào)驅(qū)處理系數(shù)。

W4-2井與W4-3井距離為350 m，Ⅰ油組平均厚度8.2 m，平均孔隙度29.3%，垂直和平面調(diào)驅(qū)處理系數(shù)均為25%。室內(nèi)物模實驗顯示，注入0.2 PV凝膠效果最佳，經(jīng)計算得0.2 PV=1 900 m3。根據(jù)動態(tài)資料分析，認(rèn)為W4-2主要受益井為W4-3，劈分注入量按40%計算，要使調(diào)剖劑有1 900 m3能進(jìn)入W4-3井，調(diào)剖劑總量應(yīng)該為4 800 m3。

3.1.2 施工排量及壓力 W4-2井組日注量500 m3，井口壓力10.8 MPa，按照選擇性注入理論設(shè)計，在線調(diào)剖注入排量最大不能超過500 m3/d，施工壓力小于管線承壓。因此，設(shè)計排量12～14 m3/h，施工壓力≤14 MPa。

3.1.3 段塞設(shè)計 段塞組合的數(shù)值模擬結(jié)果和物模實驗結(jié)果都證實多段塞的調(diào)驅(qū)效果好于單段塞［2-3］。因此，根據(jù)聚驅(qū)在線調(diào)剖體系不同濃度及成膠時間設(shè)計了3個段塞注入，第1段塞成膠時間3～5 d，成膠強(qiáng)度50 000 mPa·s左右；第2段塞成膠時間2～3 d，成膠強(qiáng)度為60 000 mPa·s左右；第3段塞成膠時間1～2 d，成膠強(qiáng)度為75 000 mPa·s左右。成膠時間主要通過控制BHC-1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來實現(xiàn)。

3.2 效果分析

W4-2井施工期間共注入調(diào)剖劑4 856.59 m3，施工壓力上升1.0～1.8 MPa。

（1）注聚在線調(diào)剖后Ⅰ油組相對吸水量由93.1%下降為31.9%，原先不吸水的Ⅲ油組開始吸水，相對吸水量為26.1%，啟動了低滲層，吸水剖面也得到改善。

（2）注聚突進(jìn)油井W4-3井調(diào)剖前聚合物濃度監(jiān)測最高達(dá)689.2 mg/L，2009年將Ⅰ油組關(guān)閉，調(diào)剖后重新打開，井口聚合物濃度監(jiān)測比較平穩(wěn)，平均為226.8 mg/L，同比調(diào)剖前聚合物濃度降低37.69%。

（3）W4-2井組對應(yīng)5口受益油井均有不同程度的增油降水，井組見效率100%。措施后一個月W4-3井作為直接受益油井，其產(chǎn)油量由調(diào)剖前的18.67 m3/d提高至40.0 m3/d，平均日增油21.33 m3，含水由90%下降到80%。截止2010年底，井組措施有效期630 d，受益油井累增油34 618 m3，累降水57 619.5 m3。

3.3 推廣應(yīng)用

鑒于先導(dǎo)試驗取得的良好效果，2011—2013年在SZ36-1和JZ9-3聚驅(qū)油田聚竄明顯的21個井組進(jìn)行了在線調(diào)剖技術(shù)的推廣應(yīng)用，平均單井注入量6 486 m3，注入壓力7～13.5 MPa。實施后注水井視吸水指數(shù)下降了21.35 m3/（d·MPa），注入壓力提高了

2.3 MPa，對應(yīng)油井增油降水效果顯著。截至2013年7月30日，井組措施最長有效期達(dá)481 d，累計增油112 059.8 m3，累計降水136 150.3 m3，目前大部分井組繼續(xù)有效。

4 結(jié)論

（1）聚驅(qū)在線調(diào)剖技術(shù)工藝簡單，施工方便，占地面積小，安全可靠，可以滿足海上油田調(diào)剖需求。

（2）現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)可以改善注聚井吸水剖面，有效遏制聚合物竄流問題，提高聚驅(qū)效率，措施有效期長，井組增油降水效果顯著，可在類似聚竄井組推廣應(yīng)用。

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（修改稿收到日期 2014-06-12）

〔編輯 朱 偉〕

Application of on-line mixing profile control technology of polymer flooding in offshore oilfields

WANG Xiuping,LIU Fengxia,CHEN Weiyu,WU Qinghui,ZHU Liguo,PENG Qiguo
（Drilling &Production Research Institute,CNOOC Energy Technology &Services Limited,Tianjin300452,China）

As a conventional water control technology,profile control is widely used in water flooding and polymer flooding oilfields,but due to space limitation on the drilling platform in offshore oilfield,the conventional profile control equipment cannot be laid out on the platform and cannot be used normally.Hence,research was carried out on using polymer flooding process to realize profile control by on-board mixing and surface mixing and injection technology,which addressed the problem of conventional profile control equipment occupying large area and was pilot tested in individual well in JZ9-3 Oilfield in Bohai.The results show that the profile control technology of polymer flooding on-board mixing offshore is a simple technique,occupying small area,safe and reliable,addressing the problem of polymer channeling,and achieving significant increase in oil production and reduction in water production,providing a reference method for plugging similar polymer channeling.

offshore polymer flooding oilfield;on-line profile control;crosslinking agent;on-line mixing technology;pilot test

王秀平，劉鳳霞，陳維余，等.聚合物驅(qū)在線混合調(diào)剖技術(shù)在海上油田的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（4）：101-104.

TE357.4

：B

1000–7393（2014）04–0101–04

10.13639/j.odpt.2014.04.025

王秀平，1964年生。畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，長期從事油田化學(xué)及三次采油工藝技術(shù)研究與應(yīng)用工作。電話：022-66907204。E-mail：wangxp2@cnooc.com.cn。