張麗平，鄒 劍，劉長(zhǎng)龍，高 尚，蘭夕堂

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300459）

渤海油田多數(shù)區(qū)塊為非均質(zhì)性油藏，儲(chǔ)層厚、小層多，滲透率級(jí)差大。隨著注采開發(fā)進(jìn)入中后期，儲(chǔ)層能量不能得到有效釋放，層間層內(nèi)矛盾日益加劇，在油、水井酸化過程中酸液總是優(yōu)先進(jìn)入高滲透層，從而造成一系列不利因素。對(duì)油井而言，多層酸化，高滲透層吸酸過多，溝通水層，易造成酸化后增液不增油。過多的酸量必然造成返排困難，從而引起儲(chǔ)層的二次傷害，降低酸化效果。對(duì)注水井而言，酸液優(yōu)先進(jìn)入高滲層，導(dǎo)致注水井吸水剖面矛盾加劇。同時(shí)，單純油井酸化與堵水無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)油井的降水與增油，單純的水井酸化與調(diào)剖無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)水井的增注與減小層間矛盾。為此，筆者所在研究團(tuán)隊(duì)開展了解調(diào)聯(lián)作一體化技術(shù)的研究，建立一套解調(diào)聯(lián)作選井選層決策方法，研究?jī)?yōu)選出一套調(diào)堵酸化聯(lián)作體系，現(xiàn)場(chǎng)單井實(shí)驗(yàn)效果良好，具有較好的應(yīng)用及推廣價(jià)值。

1 解調(diào)聯(lián)作選井選層決策

隨著渤海油田的油、水井酸化解堵和調(diào)剖堵水作業(yè)次數(shù)的增加，效果均越來越差。油藏非均質(zhì)性強(qiáng)，小層多，各井層物性差異大，需要在解調(diào)聯(lián)作作業(yè)前優(yōu)選井層。目前針對(duì)調(diào)剖與解堵在選井上缺乏科學(xué)理論依據(jù)，通過建立解調(diào)優(yōu)化選井選層決策方法，在地質(zhì)構(gòu)造、儲(chǔ)層特征、儲(chǔ)層物性及孔喉特征、流體性質(zhì)、油藏溫度壓力系統(tǒng)、油水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及高含水油井出水規(guī)律等方面充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上[1-3]，結(jié)合油田開發(fā)、單井生產(chǎn)歷史等，考慮在實(shí)際生產(chǎn)中某些參數(shù)難以錄取，采用基于變權(quán)的模糊層次分析法，建立一套適宜于目標(biāo)區(qū)塊油水井解調(diào)聯(lián)作的選井選層方法。

1.1 皮爾遜相關(guān)系數(shù)

皮爾遜相關(guān)系數(shù)是一種線性相關(guān)系數(shù)，用來反映兩個(gè)變量程度的統(tǒng)計(jì)量。相關(guān)系數(shù)用r表示，其中m為樣本量，ai、bi和分別為兩個(gè)變量的觀測(cè)值和均值。r描述的是兩個(gè)變量間線性相關(guān)強(qiáng)弱的程度。r的取值在-1與+1之間，若r＞0，表明兩個(gè)變量是正相關(guān)，即一個(gè)變量的值越大，另一個(gè)變量的值也會(huì)越大；若r＜0，表明兩個(gè)變量是負(fù)相關(guān)，即一個(gè)變量的值越大另一個(gè)變量的值反而會(huì)越小[4]。r的絕對(duì)值越大表明相關(guān)性越強(qiáng)。

依據(jù)目標(biāo)油田以往作業(yè)施工數(shù)據(jù)，水井解調(diào)作業(yè)以增注量為目標(biāo)函數(shù)，油井堵酸作業(yè)以增產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)，分析各影響因素與目標(biāo)函數(shù)的相關(guān)性，以此為依據(jù)，確定因素間的重要性關(guān)系，該方法可以減小層次分析法中標(biāo)度的主觀性。

1.2 變權(quán)模糊層次分析法

模糊層次分析法（FAHP）是在層次分析法（AHP）的基礎(chǔ)上提出的，二者的步驟基本一致。AHP是通過求解判斷矩陣的特征值、特征向量及標(biāo)準(zhǔn)化等計(jì)算，得出層次單排序及總排序，獲得方案層次對(duì)于目標(biāo)的重要性數(shù)據(jù)序列，即權(quán)重求解過程復(fù)雜煩瑣。而FAHP是通過各因素權(quán)重和模糊一致矩陣元素之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，建立求解權(quán)重的關(guān)系式，將求解權(quán)重問題轉(zhuǎn)化為求解有約束的規(guī)劃問題，計(jì)算過程簡(jiǎn)捷快速，綜合比較FAHP方法更具有優(yōu)勢(shì)。

由于實(shí)際問題的復(fù)雜性，以及目前技術(shù)條件的限制，在實(shí)際生產(chǎn)中往往無法取得某些參數(shù)的值，這樣如果仍然按照常權(quán)的評(píng)判方法進(jìn)行決策會(huì)使決策結(jié)果偏離真實(shí)情況，決策的合理性會(huì)受到影響。因此，為了讓結(jié)果更接近實(shí)際情況，在缺失資料的情況下，應(yīng)該采用變權(quán)的方法進(jìn)行決策。常權(quán)評(píng)判時(shí)，權(quán)重集λ={λ（1），λ（2），…，λ（n）}，滿足以下條件：（1）歸一化條件：1；（2）非負(fù)條件：λ 在 0～1。當(dāng)某井的一些評(píng)價(jià)參數(shù)缺少時(shí)，參數(shù)個(gè)數(shù)小于n，設(shè)為k，這時(shí)，，從而會(huì)導(dǎo)致所有區(qū)塊的最終評(píng)判結(jié)果偏小，偏離實(shí)際情況。因此，需要用變權(quán)方法來做評(píng)判。變權(quán)以最佳權(quán)重為基礎(chǔ)，求出一個(gè)待評(píng)價(jià)井的變權(quán)權(quán)重向量[5，6]。

2 解調(diào)聯(lián)作調(diào)堵及解堵體系研究

2.1 調(diào)堵劑性能評(píng)價(jià)

解調(diào)聯(lián)作措施是通過酸化來解堵，因此要求堵劑具有耐酸性，地層水具有較高的礦化度，因此要求堵劑具有耐鹽的作用；目前文獻(xiàn)報(bào)道的所有能實(shí)現(xiàn)地層調(diào)堵的產(chǎn)品有泡沫、固相微粒、聚合物類凝膠、黏彈性表面活性劑、樹脂、水玻璃凝膠等；泡沫穩(wěn)定性差只能實(shí)現(xiàn)短暫封堵作用，因此通常用做施工助排劑；黏彈性表面活性劑用量大、成本高，不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效封堵；固相微粒、樹脂和水玻璃凝膠易造成永久性堵塞，后期很難解除；因此推薦使用聚合物凝膠類堵劑。

經(jīng)過調(diào)研、合成初選共價(jià)鍵交聯(lián)，共價(jià)鍵交聯(lián)是指在地層溫度下二次交聯(lián)劑與SA-P中的官能團(tuán)反應(yīng)形成新的共價(jià)鍵，與配位交聯(lián)形成的堵劑性能相比，經(jīng)過共價(jià)鍵交聯(lián)形成的堵劑抗鹽性及穩(wěn)定性增強(qiáng)，這一反應(yīng)過程（見圖 1、圖 2）。

圖1 SA-P生成堵劑反應(yīng)過程

圖2 堵劑成膠過程

SA-P是一種線性高分子化合物，高分子化合物的特點(diǎn)就是相對(duì)分子質(zhì)量大，相對(duì)分子質(zhì)量分散，因此不同相對(duì)分子質(zhì)量SA-P形成的凝膠性質(zhì)肯定會(huì)有差異，包括耐鹽、耐酸性、成膠強(qiáng)度等。首先對(duì)不同相對(duì)分子質(zhì)量SA-P是否能形成凝膠的能力進(jìn)行初步優(yōu)選，再對(duì)可成膠SA-P進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。

調(diào)-酸聯(lián)作工藝需要酸性交聯(lián)SA-P凝膠，在不確定交聯(lián)劑的最優(yōu)添加濃度之前，實(shí)驗(yàn)加入過量交聯(lián)劑以保證能完全成膠。調(diào)堵劑的酸性催化劑可以通過pH調(diào)節(jié)（見圖 3～圖 5）。

圖3 成膠堵劑耐酸耐鹽實(shí)驗(yàn)圖

圖4 堵劑黏度保持率

圖5 堵劑封堵率

表1 各種螯合劑對(duì)Ca2+、Mg2+、Fe3+的螯合情況

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)堵劑的耐溫耐鹽性能較好，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明70℃，調(diào)堵劑凝膠穩(wěn)定性好沒有出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，且膠體完好，說明在儲(chǔ)層溫度70℃下形成的調(diào)堵劑凝膠性能穩(wěn)定。6個(gè)月的長(zhǎng)時(shí)間下兩種凝膠黏度保持率都高于85%。在達(dá)到突破壓力之后，體系壓力降低，當(dāng)注一段時(shí)間水后壓力達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)的壓力就是被水驅(qū)后剩余在巖心中的堵劑凝膠產(chǎn)生的壓力梯度，說明成膠后的凝膠堵劑具有較好的耐沖刷性能。

2.2 高效酸液體系性能評(píng)價(jià)

針對(duì)“高孔、高滲、疏松”的砂巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層以原生粒間孔為主，油層孔喉半徑大，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，更容易堵塞；其次在多次或重復(fù)酸化后，近井地帶儲(chǔ)層酸化可溶之物越來越少，酸化解堵半徑越來越大。以往單一的酸液體系不適合深部、多次重復(fù)酸化后的油、水井作業(yè)情況。在酸化過程中，為取得更好的酸化效果，必須對(duì)酸液提出更高的要求，即必須提高酸液體系的溶蝕能力，提高酸液的緩速性能，實(shí)現(xiàn)深部解堵，有效防止二次沉淀傷害，提高儲(chǔ)層滲透率，降低腐蝕速率等酸液性能（見表 1、圖 6～圖 8）。

通過實(shí)驗(yàn)形成一套新型的低傷害、深穿透高效酸，高效酸能緩慢釋放氫離子，與巖心反應(yīng)的有效作用時(shí)間較長(zhǎng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的緩速性能，有利于深部酸化；高效酸對(duì) Ca2+、Fe3+、Mg2+的螯合值分別是 520 mg/g、190.15 mg/g、470.5 mg/g，能螯合金屬離子，能有效防止酸化過程中可能生成的二次、三次沉淀。高效酸體系對(duì)目標(biāo)油田加垢?jìng)r心滲透率改善倍數(shù)為3.2，加油傷害巖心改善倍數(shù)為3.82。

3 解調(diào)一體化研究及效果評(píng)估

圖6 酸巖反應(yīng)長(zhǎng)效作用時(shí)間評(píng)價(jià)

圖7 高效酸對(duì)含垢巖心酸化效果曲線

圖8 高效酸對(duì)含油巖心酸化效果曲線

3.1 室內(nèi)巖心流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證解調(diào)一體化效果，開展室內(nèi)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)開展工藝組合模式研究及探索，分別采取解-調(diào)及調(diào)-解的工藝組合模式開展研究（見圖9、圖10）。

“調(diào)-解”實(shí)驗(yàn)后低滲巖心滲透率改善倍比為1.52，高滲巖心滲透率改善倍比為0.29。“解-調(diào)”實(shí)驗(yàn)后低滲巖心滲透率改善倍比為0.9，高滲巖心滲透率改善倍比為0.22。不管是“調(diào)-解”工藝還是“解-調(diào)”工藝最終高滲巖心都被封堵，“調(diào)-解”工藝最終使低滲巖心有較好改善效果，“解-調(diào)”工藝最終使低滲巖心沒有改善效果。雙巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明“調(diào)-解”工藝相比“解-調(diào)”工藝最終對(duì)儲(chǔ)層改善效果好。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

圖9 調(diào)-高效酸流動(dòng)實(shí)驗(yàn)效果曲線

圖10 高效酸-調(diào)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)效果曲線

旅大10-1油田A23井于2005年1月28日投產(chǎn)，普通合采管柱，Ⅱ油組為主力油組，共分兩個(gè)防砂段。于2005年11月25日開始注水，單注東二下段Ⅱ油組，儲(chǔ)層射開有效厚度（垂厚）為63.3 m，前期注水量600 m3/d左右。2015年3月11日進(jìn)行吸水剖面測(cè)試。測(cè)試解釋結(jié)論表明：Ⅱ油組一段防砂，大厚層內(nèi)吸水差異比較大。Ⅱ油組注水層厚度（斜厚）103.6 m，僅有6 m的層吸水，其中一段2 m的厚度吸水量占全井的77.10%，其余大段都不吸水。2016年1月3日～8日測(cè)吸水剖面，測(cè)試資料再次表明各層吸水差異比較大，主力大厚層不吸水，僅3 m厚的兩小層吸水。2018年4月15日測(cè)吸水剖面，其中Ⅱ油組1小層（井段：2 379 m～2 381 m）2 m的厚度吸水654 m3/d，占全井的100%，其余大段都不吸水，層間層內(nèi)非均質(zhì)嚴(yán)重。針對(duì)此類問題，對(duì)A23井注Ⅱ油組進(jìn)行解調(diào)聯(lián)作一體化作業(yè)。首先進(jìn)行調(diào)剖作業(yè)，采用0.2 m3/min～0.25 m3/min排量注入凝膠調(diào)剖劑，施工壓力控制在12 MPa以下，第一階段注入810 m31 000 mg/L～2 500 mg/L的交聯(lián)聚合物，第二階段注入1 000 m32 000 mg/L～4 500 mg/L的交聯(lián)聚合物，第三階段注入5 189 m32 500 mg/L～6 000 mg/L的交聯(lián)聚合物。繼續(xù)注入復(fù)合解堵劑進(jìn)行解堵，采用多段塞注入方式共注入前置酸20 m3，處理酸80 m3，解聚液 50 m3，暫堵液 5 m3，施工排量 0.5 m3/min～1.5 m3/min，施工壓力7.5 MPa～15 MPa。作業(yè)完后測(cè)吸水剖面，Ⅱ油組1小層29.4 m厚儲(chǔ)層吸水85.8%，2小層32.5 m厚儲(chǔ)層吸水8.5%，3小層11.6 m厚儲(chǔ)層吸水5.7%，明顯改善吸水剖面。

4 結(jié)論

（1）采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)法計(jì)算各因素與增注/產(chǎn)比的相關(guān)系數(shù)，并以此為依據(jù)確定各因素間的標(biāo)度，結(jié)合模糊層次分析法確定各因素的權(quán)重，采用變權(quán)的方法處理井參數(shù)缺少的情況，使決策結(jié)果更為客觀合理。

（2）形成一套解調(diào)聯(lián)作技術(shù)，堵劑體系具有耐鹽好、穩(wěn)定性好，封堵率達(dá)到94%～99%、突破壓力大于5 MPa，耐沖刷性能較好，對(duì)鈣、鎂、鐵等具有較好的螯合能力，有效的防止二、三次沉淀，緩速性能優(yōu)。

（3）通過室內(nèi)雙巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)“調(diào)-解”工藝相比“解-調(diào)”工藝最終對(duì)儲(chǔ)層改善效果好。

（4）解調(diào)聯(lián)作一體化技術(shù)兼顧調(diào)剖、解堵作用，對(duì)非均質(zhì)儲(chǔ)層能夠?qū)崿F(xiàn)封堵大孔道，解堵不吸水層，改善吸水剖面，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了良好的效果，具有一定的應(yīng)用及推廣價(jià)值。

T-1000級(jí)超高強(qiáng)度碳纖維技術(shù)獲突破

近日，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所研究員張壽春團(tuán)隊(duì)圍繞T-1000級(jí)超高強(qiáng)度碳纖維制備，承擔(dān)的中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目所制備的聚丙烯腈基超高強(qiáng)度碳纖維順利通過驗(yàn)收，成功開發(fā)出聚丙烯腈基新型中空碳纖維。

張壽春團(tuán)隊(duì)采用干噴濕紡路線，開展了前驅(qū)體鏈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、紡絲液流變性調(diào)控、纖維微納米結(jié)構(gòu)控制及關(guān)鍵裝備技術(shù)系統(tǒng)研究，實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡關(guān)鍵核心技術(shù)的突破。所制備的T-1000級(jí)超高強(qiáng)碳纖維兼具高拉伸強(qiáng)度和高彈性模量特征，經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)，性能指標(biāo)均達(dá)到業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平。該研究將有助于我國(guó)高性能碳纖維多品種、系列化發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)輕量化和多功能化應(yīng)用具有積極意義。

（摘自中國(guó)化工信息2019年第5期）