締合聚合物調(diào)剖體系在渤海某油田中的應(yīng)用研究

趙文森 高建崇 崔盈賢 楊 光 劉長(zhǎng)龍 王業(yè)飛

(1.海洋石油高效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100027;2.中海油研究總院，北京 100027;3.中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東青島 266555;4.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

由于渤海某油田滲透率高、縱向上層系多、滲透率級(jí)差大、非均質(zhì)嚴(yán)重［1］，加之長(zhǎng)期的注水開發(fā)，加重了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，導(dǎo)致開發(fā)過程中，注入水沿高滲透條帶突進(jìn)，含水上升迅速。為了確保開發(fā)效果，有必要對(duì)吸液剖面進(jìn)行調(diào)整。大量研究表明，以締合聚合物為主劑的交聯(lián)聚合物，使締合作用和化學(xué)交聯(lián)作用相結(jié)合，形成比締合聚合物更加強(qiáng)大的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有更好的高效增黏、抗溫、耐鹽、耐剪切等性能［2］，能夠滿足對(duì)該油田非均質(zhì)性嚴(yán)重儲(chǔ)層的剖面調(diào)整要求［3－10］。結(jié)合油藏條件，確定了締合聚合物調(diào)剖體系配方(0.4%締合聚合物+0.8%交聯(lián)劑)，并對(duì)其使用性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究。

1 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

1.1 實(shí)驗(yàn)條件

(1)聚合物和交聯(lián)劑:締合聚合物(工業(yè)品，固含量93.40%)，酚醛樹脂預(yù)聚體(工業(yè)品)。

(2)實(shí)驗(yàn)用水:油田現(xiàn)場(chǎng)注入水，用0.45 μm的醋酸纖維濾膜過濾。

(3)實(shí)驗(yàn)用油:油田脫氣原油加入適量煤油配制成模擬油，65℃條件下表觀黏度72 mPa·s。

(4)實(shí)驗(yàn)溫度:油田地層溫度(65℃)。

(5)實(shí)驗(yàn)設(shè)備:HQY多功能化學(xué)驅(qū)物理模擬系統(tǒng);填砂管(φ2.8×40 cm)。

1.2 調(diào)剖體系的使用性能評(píng)價(jià)研究

1.2.1 流變性評(píng)價(jià)

采用Physica MCR301流變儀測(cè)定了調(diào)剖體系和0.4%的締合聚合物溶液在65℃，剪切速率為0.5 s－1時(shí)剪切應(yīng)力隨時(shí)間的變化，結(jié)果見圖1。

圖1 調(diào)剖體系和聚合物的剪切應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線

由圖1可知，調(diào)剖體系的剪切應(yīng)力隨剪切時(shí)間的增加而降低，表明調(diào)剖體系在剪切作用下具有假塑性流體的剪切稀釋性，使其在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)具有較好的注入性。

在恒定剪切速率作用下，在相同剪切時(shí)間里調(diào)剖體系的剪切應(yīng)力比聚合物溶液的剪切應(yīng)力高一數(shù)量級(jí)，證明了調(diào)剖體系通過締合作用和化學(xué)交聯(lián)作用形成的結(jié)構(gòu)比聚合物溶液?jiǎn)渭兊木喓献饔酶訌?qiáng)大。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高滲透條帶的有效封堵。

1.2.2 黏彈性評(píng)價(jià)

采用Physica MCR301流變儀掃描頻率范圍為0.1～10 Hz，應(yīng)力為0.2 Pa時(shí)對(duì)調(diào)剖體系的儲(chǔ)能模量G'和損耗模量G″進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果見圖2。

圖2 調(diào)剖體系的模量隨剪切頻率變化曲線

由圖2可知，隨剪切頻率增加，調(diào)剖體系的G'和G″均增加，說明調(diào)剖體系具有黏彈性流體的性質(zhì)。隨著掃描頻率的增大G'增加，則調(diào)剖體系的可變形性、變形后回復(fù)能力及維持整體性的能力增加，抗御沖擊和局部破壞的能力也相應(yīng)增強(qiáng);隨著掃描頻率的增大G″增加，則調(diào)剖體系的內(nèi)摩擦阻力增大，在巖石孔隙中移動(dòng)難度增加，抗沖刷性［11－12］。調(diào)剖體系的黏彈性增加，有利于減少在其地層中運(yùn)移時(shí)的機(jī)械捕集，降低在地層運(yùn)移過程中的損失，有利于增加調(diào)剖深度，實(shí)現(xiàn)油藏深部調(diào)剖，改善調(diào)剖效果［13］。

1.2.3 老化穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)

調(diào)剖體系的老化穩(wěn)定性常用強(qiáng)度保留率來表征。強(qiáng)度保留率為一定溫度下經(jīng)過老化時(shí)間后凍膠強(qiáng)度與成膠初期的強(qiáng)度比值，該體系老化穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 調(diào)剖體系的老化穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，調(diào)剖體系的強(qiáng)度保留率降低。在老化120 d后，調(diào)剖體系的強(qiáng)度保留率仍在80%以上，說明其具有較好的老化穩(wěn)定性。

1.2.4 耐沖刷性能評(píng)價(jià)

采用填砂管單管模型，考察調(diào)剖體系成膠后在動(dòng)態(tài)條件下的穩(wěn)定性。將0.3PV待成膠調(diào)剖體系分別注入到2根滲透率為3×10－3μm2左右的填砂管中(1#和 2#)，注入速度 1 mLmin，成膠后再以1 mLmin的速度進(jìn)行水驅(qū)，觀測(cè)其封堵率的變化情況，結(jié)果見表1。

表1 調(diào)剖體系的耐沖刷性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

調(diào)剖體系對(duì)填砂管的封堵率均在90%以上，說明該體系能夠有效地?cái)U(kuò)大波及體積，改善聚合物驅(qū)效果。隨著注水量的增加，封堵率開始下降，并逐漸穩(wěn)定。兩支填砂管經(jīng)過50PV的沖刷后封堵率仍高于90%，說明該調(diào)剖體系具有很好的耐沖刷能力。

1.2.5 提高采收率能力

針對(duì)目標(biāo)油田滲透率級(jí)差大，非均質(zhì)性嚴(yán)重的特點(diǎn)，采用填砂管雙管模型(基本參數(shù)見表2)對(duì)該調(diào)剖體系提高采收率的能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。先對(duì)填砂模型進(jìn)行水驅(qū)，水驅(qū)至98%時(shí)，注入0.3PV的待成膠調(diào)剖體系，成膠后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，后續(xù)水驅(qū)至含水98%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 填砂模型基本參數(shù)表

表3 各驅(qū)替階段提高采收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由于高滲層和低滲層的滲透率差別較大，在水驅(qū)過程中，注入水沿著高滲透層突進(jìn)嚴(yán)重，造成高滲層采收率達(dá)51.2%時(shí)，低滲層的采收率僅為5.7%;進(jìn)行調(diào)剖以后，低滲層的采收率大幅度上升，最終達(dá)到47.3%，高滲層的采收率也有所提高，最終達(dá)到63.6%。這說明注入的調(diào)剖體系主要進(jìn)入高滲層，封堵了高滲層的水流通道，迫使大量的后續(xù)水進(jìn)入剩余油較高的低滲層，啟動(dòng)了低滲層的開發(fā);同時(shí)，有少量的調(diào)剖體系進(jìn)入高滲層，調(diào)整了高滲層中的液流剖面，進(jìn)一步擴(kuò)大了高滲層的波及體積，使高滲層的采收率進(jìn)一步提高。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果

2.1 調(diào)剖井概況

B井是2001年由生產(chǎn)井轉(zhuǎn)注水井，期間采取過多次的調(diào)剖和酸化作業(yè)。該井采用分段注水開發(fā)，其中第一段有2個(gè)注入層，2008年通過對(duì)該井吸液剖面測(cè)試發(fā)現(xiàn)該井吸液非常不均勻，95%的水進(jìn)入2小層，僅有5%左右的水進(jìn)入1小層。與該井對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)井，2小層的含水出現(xiàn)上升。為了改善儲(chǔ)層的吸液剖面，控制注水沿高滲層突進(jìn)，2011年5月采用締合聚合物調(diào)剖體系對(duì)該井實(shí)施了調(diào)剖作業(yè)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)況

現(xiàn)場(chǎng)施工分4個(gè)段塞，第1個(gè)段塞，注入400 m3濃度0.4%的聚合物溶液作前置段塞;第2個(gè)段塞，注入3270 m3的0.4%A+0.8%Y調(diào)剖體系主段塞;第3個(gè)段塞，注入1090 m3的0.4%A+1.0%Y作封口段塞;第4個(gè)段塞，注入60 m3濃度0.4% 的聚合物溶液作保護(hù)段塞。現(xiàn)場(chǎng)注入排量800 m3d，爬坡壓力2.3 MPa。

2.3 實(shí)施效果

施工后資料表明，該井調(diào)剖后不僅滿足配注要求，而且注水壓力上升了1.3 MPa，調(diào)剖后壓降曲線變緩，PI由調(diào)剖前的5.86上升到調(diào)剖后的6.32，說明該井調(diào)剖后，原來的高滲透層段得到了治理。與該井對(duì)應(yīng)的7口油井中有4口井見到了效果，評(píng)價(jià)單井增油量在20 m3d，平均含水降低5%。證明該調(diào)剖體系有效地封堵了與該井連通的高滲透條帶，擴(kuò)大了后續(xù)注水的波及體積。

［1］周守為，韓明，向問陶，等.渤海油田聚合物驅(qū)提高采收率技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.中國(guó)海上油氣，2006，18(6):386-387.

［2］陳洪，張三輝，儲(chǔ)玉寶，等.高溫高鹽油藏用疏水締合聚合物凝膠調(diào)剖劑研制與應(yīng)用［J］.油田化學(xué)，2004，21(4):343-346.

［3］黃波，熊開熠，陳平，等.綏中36-1油田弱凝膠調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究［J］.油田化學(xué)，2008，20(4):239-249.

［4］于海洋，張健，趙文森，等.綏中36-1油田疏水締合聚合物凍膠成膠影響因素實(shí)驗(yàn)研究［J］.中國(guó)海上油氣，2009，21(6):393-396.

［5］蘇俊霖，郭擁軍.疏水締合聚合物膠態(tài)分散凝膠的研制［J］.油田化學(xué)，2008，25(1):60-62.

［6］陳倫俊，姬承偉，王杰，等.疏水締合聚合物凝膠調(diào)剖劑在陸9K_1h油藏的應(yīng)用［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，31(4):134-137.

［7］何啟平，施雷庭，郭智棟，等.適合高溫高礦化度油藏的弱凝膠體系研究［J］.鉆采工藝，2011，34(2):79-82.

［8］賴南君，梅雪，郭方元，等.耐溫抗鹽疏水締合聚合物弱凝膠調(diào)驅(qū)劑的研制［J］.鉆采工藝，2012，35(3):36-39.

［9］郭擁軍，張新民，馮如森，等.抗溫疏水締合聚合物弱凝膠調(diào)驅(qū)劑室內(nèi)研究［J］.油田化學(xué)，2007，24(4):344-346.

［10］劉波，褚奇，閆書一，等.長(zhǎng)6油層疏水締合聚合物調(diào)剖體系研究［J］.廣州化工，2010，38(5):129-131.

［11］梁兵，代華，張熙.高強(qiáng)度復(fù)合凝膠選堵劑CY－98結(jié)構(gòu)與性能研究［J］.油田化學(xué)，2001，18(1):27-30.

［12］張明霞，楊全安，王守虎.堵水調(diào)剖劑的凝膠性能評(píng)價(jià)方法綜述［J］.鉆采工藝，2007，30(4):130-133.

［13］閆建文，張玉榮，才程.適用于高礦化度地層調(diào)剖劑實(shí)驗(yàn)研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2009，16(6):70-72.