分注技術在兩三結合區(qū)塊的應用

黑龍江 王維克

分注技術在兩三結合區(qū)塊的應用

黑龍江 王維克

三類油層的地質(zhì)儲量占薩北油層總儲量的四分之一，其主要特點是滲透率低，層間差異大，依靠水驅(qū)開發(fā)難度大，增儲能力有限。本文的目的是通過分析分質(zhì)分壓技術原理及管柱適應性，結合兩三結合區(qū)塊的應用效果，總結經(jīng)驗，為高含水后期進一步挖潛打好理論基礎。

兩三結合；單管多層分質(zhì)分壓注入；適應性；低滲透層

1 兩三結合試驗區(qū)塊現(xiàn)狀

隨著聚驅(qū)開采的不斷深入，實踐證明雖然高濃度大分子量的聚合物溶液有很強的驅(qū)油能力，但由于強大的吸附性和攜帶能力導致薄差層十分容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，從而使聚合物溶液流向滲透率高、連通情況較好的油層，影響聚驅(qū)開發(fā)效果。目前采用的同心環(huán)形降壓槽工藝管柱由于投撈測試技術受限制，只能滿足2～3個層段的分注，無法滿足三類油層注采工藝的需要，因此提出應用單管多層分質(zhì)分壓注入技術，主要思路是對高滲透層實施低壓高粘度注聚，對低滲透層實施高壓低粘度注聚，并于2003年在北二東開展了兩三結合現(xiàn)場試驗。

薩北開發(fā)區(qū)“兩三結合”試驗區(qū)位于北二區(qū)東部密井網(wǎng)試驗區(qū)的南塊，面積0.5136km2，采用125m注采井距，五點法面積井網(wǎng)開采，試驗目的層為高一組和高二組油層。試驗區(qū)共有注采井28口，其中注入井12口，采油井16口，中心井6口。試驗區(qū)調(diào)整對象為有效厚度小于0.5m且油層性質(zhì)相近的薄差油層和表外層，目的層地質(zhì)儲量47.69×104t，平均單井射開砂巖厚度 23.8m，有效厚度 4.0m，有效滲透率0.051μm2，屬老區(qū)特低滲透油層。

研究結果及實踐表明，低分子量聚合物能夠連續(xù)注入，三類油層具備一定的注聚能力，表外層與表內(nèi)層合采存在層間干擾。在此前提下，在2007年7月至2008年7月，陸續(xù)對五口層間矛盾較為突出的井進行了分層注入，全部采用分質(zhì)分壓工藝管柱。

2 分層注聚工藝

分層注聚工藝管柱由油管、封隔器、偏心工作筒、壓力堵塞器、分子量堵塞器、球座、篩管、絲堵等組成。它的工作原理是用封隔器將不同性質(zhì)的油層分隔開，對應高滲透層段使用壓力調(diào)節(jié)器，井口來的高分子量聚合物通過壓力調(diào)節(jié)器降低注入壓力后，進入到高滲透油層。對應低滲透層段使用分子量調(diào)節(jié)器，井口來的高分子量聚合物通過分子量調(diào)節(jié)器的降解，分子量降低到注入方案的要求后進入到低滲透油層。通過偏心工作筒投勞分子量堵塞器和壓力堵塞器，實現(xiàn)單管分質(zhì)分壓注入。

2.1 分壓工藝原理

偏心壓力堵塞器原理是通過改變過流通道形狀產(chǎn)生能量損失，從而控制聚合物流量。配注工具由殼體和可用鋼絲投撈的配注芯組成，配注芯外壁加工有環(huán)形凹槽，與外殼內(nèi)壁組成環(huán)形空間過流通道。聚合物溶液流過每一個節(jié)流單元時，過流面積從小到大變化一次，流速從高到低變化一次，流態(tài)及流場分布也相應產(chǎn)生一次變化。這樣，聚合物分子鏈始終處于一個拉長、收縮的變形過程中，使一部分能量消耗在聚合物分子鏈的變形與恢復上，從而形成局部能量損失，造成壓力的損失，形成節(jié)流壓差。

壓力堵塞器在70m3/d流量范圍內(nèi)，最大節(jié)流壓差可達到3.5MPa，對聚合物溶液粘損率小于8%（試驗采用1200萬分子量、濃度1000mg/l聚合物溶液）。

偏心壓力堵塞器優(yōu)點是實現(xiàn)了聚合物注入的多層分注，由于分注管柱總體結構為偏心分注形式，使用時不受級數(shù)限制，可實現(xiàn)任意層的投撈、控制，適合于二、三類油層、聚驅(qū)上（下）返、三元復合驅(qū)。

2.2 分質(zhì)工藝原理

聚合物降解按性質(zhì)可分為機械降解、化學降解、微生物降解。目前常用的分質(zhì)工藝包括打靶式和電化學催化降解，電化學催化降解的優(yōu)點是具有較強的降解能力并且降解調(diào)整范圍較大，但成本較高，現(xiàn)階段無法大規(guī)模推廣。

分子量堵塞器采用噴嘴后加靶板的形式，對聚合物溶液產(chǎn)生兩方面降解作用：一是聚合物溶液通過噴嘴時，由于過流面積減小，流速突然增大，作用在聚合物分子鏈上的剪切應力導致分子鏈分解、斷裂，使聚合物分子形態(tài)和尺寸發(fā)生變化，產(chǎn)生一級降解；二是聚合物溶液通過噴嘴后，沖擊在靶板上，在堵塞器腔室產(chǎn)生強烈渦流，從而造成聚合物分子鏈斷裂，形成二級降解，降低聚合物分子量。

分子量堵塞器采用陶瓷材質(zhì)的噴嘴，實現(xiàn)了噴嘴的標準化、系列化（Φ2.0-6.0mm，以0.2mm為間隔，共21種），方便現(xiàn)場應用，加強了耐沖蝕性能，延長了使用壽命。同時對噴嘴形狀進行了優(yōu)化，降低了壓力損失。

室內(nèi)研究試驗表明，高分子量聚合物經(jīng)過分子量堵塞器后，最大分子量降解率可達到50%，最高壓力損失1.5MPa左右。（試驗采用1200萬分子量、濃度1000mg/l聚合物溶液）。分子量堵塞器可以有效的控制聚合物的分子量，適用于二、三類油層分注。

3 現(xiàn)場應用

試驗區(qū)于2004年10月投入空白水驅(qū)，2005年10月全面轉注400萬分子量聚合物，2007年4月全面轉注800萬分子量聚合物，并陸續(xù)對五口井進行了分質(zhì)分壓分注開采?，F(xiàn)場試驗證明：投撈、驗封、測試、調(diào)配等工藝均達到了設計要求，分層測試調(diào)配工藝與水井相當，可進行不同方式的注入剖面測試。

分注開采后，從全區(qū)油水井生產(chǎn)情況上看，聚驅(qū)后注入壓力上升了31.25%，日產(chǎn)油量上升了24.1%，綜合含水下降了2.3%。從6口中心試驗井的生產(chǎn)情況看，分注后日產(chǎn)油量由水驅(qū)后期的5t/d上升到17.3t/d，綜合含水由97%下降到90.3%。

3.1 分層注入井平均壓力上升，分層管柱見效

從前后壓力變化看，五口分注井分層注入后壓力平均升高0.44MPa，注入量基本不變，注入粘度上升了10.74%，低滲透層段注入低分子量聚合物后，由于注聚層段滲透率低導致壓力略微上升，說明分層管柱注聚見效。

3.2 五口分層注入井動用程度提高，周圍采出井注聚見效

分層后，五口分注井的吸水厚度由12%上升到32.63%，動用層總數(shù)由15個增至26個，高滲層相對吸水量下降。從五口分注井周圍連通的油井生產(chǎn)情況來看，分層后日產(chǎn)液上升9t/d，日產(chǎn)油上升了2.5t/d，綜合含水下降了1.8%，采聚濃度上升了27mg/L，這些數(shù)據(jù)表明了，分層管柱對薄差層注采是適應的。

4 對分注工藝的幾點認識

（1）單管多層分質(zhì)分壓注入技術可滿足二三類油層聚合物驅(qū)分層注入的需要。

（2）從室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應用可以看出，單管多層分質(zhì)分壓注入技術可同時實現(xiàn)分層注入量、分子量的雙重控制，使聚合物分子量與油層滲透率的匹配關系趨于合理。

（3）該技術測試調(diào)配工藝完善，有很好的推廣前景。

[1]崔海清.工程流體力學.石油工業(yè)出版社，1995.

[2]梁福民，段宏.聚合物單管多層分質(zhì)分壓注入總結報告，2005.

（作者單位：大慶油田第三采油廠工程技術大隊）