聚合物微球深部調(diào)剖技術(shù)在葡萄花油田的適應(yīng)性探討

劉雅紅

（大慶油田第七采油廠，黑龍江大慶163000）

1 葡萄花油田深部調(diào)剖技術(shù)現(xiàn)狀

2004～2013年采油七廠共實(shí)施注水井深調(diào)58井次，其中以堿土復(fù)合段塞、緩膨顆粒深調(diào)工藝為主，合計(jì)施工40 井次，平均單井目的層注水壓力上升3.5MPa，全井注水壓力上升2.38MPa，連通油井89 口井見(jiàn)到調(diào)剖效果，平均單井累計(jì)增油334.98t，降水1065.68m3。平均單井施工費(fèi)用36.92 萬(wàn)元，按照降水10m3增油1t，噸油價(jià)格3610 元計(jì)算，得到投入產(chǎn)出比為1：4.32。

隨著油田水驅(qū)開發(fā)深入，深調(diào)投入產(chǎn)出比呈逐年下降趨勢(shì)，見(jiàn)表1。

由上表可知，（1）同一年不同深調(diào)工藝，堿土要好于其他深調(diào)工藝；（2）近5年，緩膨顆粒深調(diào)工藝單井組累計(jì)增油最大，但施工費(fèi)用也最高，平均單井60 萬(wàn)元。

存在問(wèn)題：（1）堿土深調(diào)工藝技術(shù)成本低，取得經(jīng)濟(jì)效益高，但處理解堵較困難，在地層容易形成永久堵塞，不利于油田三次開發(fā)；（2）緩膨顆粒作為凝膠型調(diào)剖工藝，可降解，但其成本較高，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此，亟待尋求一種新型的成本較低的深部調(diào)剖技術(shù)，滿足油田高含水開發(fā)的同時(shí)，降低施工成本。

表1 2004～2013年不同深調(diào)工藝效果、效益對(duì)比表Tab.1 Different depth adjusting the contrast table of process effect,benefit from 2013 to 2014

表2 緩膨顆粒凝膠型深部調(diào)剖技術(shù)相關(guān)參數(shù)Tab.2 Slow deep swell particle gel type profile control technology related parameters

2 聚合物微球深部調(diào)剖技術(shù)在葡萄花油田適應(yīng)性分析

2.1 聚合物微球調(diào)剖機(jī)理

深部調(diào)剖理論是通過(guò)封堵材料隨著驅(qū)替液進(jìn)入地層深部，封堵高滲水通道，改變液流方向，擴(kuò)大水驅(qū)波及體積，因此，好的調(diào)剖封堵材料應(yīng)該具有以下特性：注得進(jìn)、堵得住、能深部運(yùn)移。聚合物微球可遇水膨脹，逐級(jí)封堵地層孔喉，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)深部調(diào)剖堵水效果。該材料具有受外界影響小，耐高溫高礦化度，注入無(wú)粘度等優(yōu)點(diǎn)。

聚合物微球注入初期，微球尺寸很小可以隨溶液順利進(jìn)入地層，微球在地層不斷水化膨脹，直到膨脹到最大體積后，依靠架橋作用在地層孔喉處進(jìn)行堵塞，實(shí)現(xiàn)注入水改向。由于微球是一個(gè)彈性球體，當(dāng)注水壓差達(dá)到一定程度，微球在孔喉處突破，進(jìn)而封堵下一孔喉，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)逐步封堵，深入地層改變水驅(qū)方向（見(jiàn)圖1、2）。

圖1 微球封堵孔喉示意圖Fig.1 Schematic diagram of microspheres plugging the pore throat

圖2 微球逐級(jí)運(yùn)移封堵示意圖Fig.2 Schematic diagram of microspheres gradual migration plugging

2.2 聚合物微球物理化學(xué)結(jié)構(gòu)

聚合物微球微觀結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)分3 層：水化層、交聯(lián)聚合物層、凝膠核。

水化層：在最外層，增強(qiáng)微球親水性能，使微球在水中易懸浮，不易發(fā)生沉降，不需要聚合物攜帶；交聯(lián)聚合物層：使聚合物微球具有彈性及變形性，在一定壓力下可產(chǎn)生變形與突破，具有在更深地層形成封堵的特性；凝膠核：增加微球膨脹封堵時(shí)的強(qiáng)度。

圖3 聚合物微球結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of the structure of polymer microspheres

圖4 微球在水中懸浮性示意圖Fig.4 Microsphere suspension in water diagram

2.3 聚合物微球室內(nèi)實(shí)驗(yàn)性能

（1）聚合物微球水化前后的膨脹形態(tài) 濃度為600mg·L-1聚合物微球溶液，室溫下放置30d，在顯微鏡下觀察形態(tài)變化，見(jiàn)圖5。

圖5 微球水化前溶液顯示Fig.5 Microspheres hydration solution before display

圖6 微球水化后溶液顯示Fig.6 Microspheres after hydration solution display

由微球水化前后顯微觀測(cè)可知，微球在室溫條件下，膨脹系數(shù)高，且水化后仍為規(guī)則的球形。聚合物微球一般粒徑可達(dá)到納米級(jí)，膨脹后可達(dá)到微米級(jí)，半徑膨脹到原來(lái)10 倍左右，具有良好的封堵性能。

（2）聚合物微球封堵性能評(píng)價(jià) 通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證微球封堵性能，并確定微球深部封堵效果。

室溫下，以礦化度為13000mg·L-1的地層水為配置水的不同濃度聚合物微球體系對(duì)滲透率為1500×10-3μm2的填油砂模擬巖心進(jìn)行封堵實(shí)驗(yàn)，得到壓力變化與注入體積倍數(shù)關(guān)系，見(jiàn)圖7。

圖7 聚合物微球封堵巖心實(shí)驗(yàn)Fig.7 Polymer microspheres plugging experiment

（3）聚合物微球穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 在100℃溫度下和礦化度為13000mg·L-1的聯(lián)合站污水配置微球溶液，聚合物微球水化2h 及30d，由顯微鏡下觀察（圖8）可以看出，聚合物微球經(jīng)過(guò)30d 溶脹后膨脹，該實(shí)驗(yàn)證實(shí)在高溫高礦化度下，聚合物微球仍具有較好的膨脹性，無(wú)分解現(xiàn)象，表明該微球體系具有較好穩(wěn)定性能。而采油七廠地層溫度最高達(dá)到90℃，礦化度達(dá)到11000mg·L-1，在我廠地層聚合物微球具有良好的封堵穩(wěn)定性。

圖8 高礦化度下微球穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)Fig.8 Stability test of microsphere with high salinity

3 結(jié)論

聚合物微球作為一種新發(fā)展起來(lái)的深部調(diào)剖堵水材料，具有良好的彈性能滿足調(diào)剖劑注得進(jìn)、堵得住、能深部運(yùn)移的要求。水竄通道注入微球后能夠很好抬升注水井注入壓力，改變水驅(qū)流向，提高波及體積。

（1）聚合物微球在100℃，礦化度13000mg·L-1情況下，具有較高穩(wěn)定性，滿足采油七廠污水配置要求；

（2）膨脹形態(tài)規(guī)則，膨脹性能高，具有較高封堵強(qiáng)度，且膨脹后呈規(guī)則球狀，封堵率較高；

（3）物理化學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，外層水化層，在水溶液中不易沉降，溶液粘度低，驅(qū)替液攜帶容易。只需微球溶液即可完成封堵，成本較低。

（4）具有變形性，能夠突破深入地層，不會(huì)在近井地帶發(fā)生堆積，可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)深部調(diào)剖功能。

［1］羅強(qiáng),唐可,羅敏，等.聚合物微球在人造礫巖巖心中的運(yùn)移性能［J］.油氣地質(zhì)與采收率,2014，（1）：63-65.

［2］王德晴,高立峰.葡萄花油田深度調(diào)剖技術(shù)實(shí)踐與認(rèn)識(shí)［J］.內(nèi)蒙古石油化工,2014，（1）：119-120.

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