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

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)儲量417×104t，長4+5油層探明含油面積53.0km2，石油地質(zhì)儲量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特點：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間長，單井產(chǎn)水量高。二是儲層非均質(zhì)性強、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)機理及室內(nèi)實驗

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)是時間長、低滲透裂縫性油藏的特點，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，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。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的合成柔性高分子。由于它具有不溶于水和有機溶劑，其吸水和保水能力特別強，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)形成高強度凝膠團，再經(jīng)過干燥、粉碎、造粒等工序，形成一定膨脹倍數(shù)和強度的顆粒。

主劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、增強劑以及添加劑質(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。通過實驗，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)對凝膠強度和交聯(lián)時間影響的實驗結(jié)果。當(dāng)引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1000mg/L時，隨著引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，交聯(lián)時間大大縮短。但凝膠強度基本不變，說明交聯(lián)時間對凝膠強度沒有大的影響。因此生產(chǎn)時采用較高質(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)凝膠時間曲線斜率最高，這說明此時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。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。實驗所采用的材料如下：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)強度不高，弱凝膠在后續(xù)注入水的推動下在該高滲透通道中還能緩慢向地層深部移動，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/高價金屬離子交聯(lián)體系，聚丙烯酰胺/有機酚醛交聯(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)塊實施深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)工藝試驗8口井，主要采用預(yù)交聯(lián)顆粒+無機凝膠+弱凝膠的復(fù)合體系。該區(qū)塊水井實施深部液流轉(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)剖后周圍油井累計增油524.05t，累計降水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。