國(guó)內(nèi)復(fù)合新型深部調(diào)剖體系研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

徐傳奇 付美龍 敖明明

摘 ? ? ?要： 深部調(diào)剖技術(shù)是油田高含水開發(fā)中后期用以控水增油、增產(chǎn)增注的重要手段。其中，深部調(diào)剖體系是一大關(guān)鍵。當(dāng)前，油田常用的深部調(diào)剖體系可分為傳統(tǒng)單一型與復(fù)合新型兩種，以傳統(tǒng)單一型體系為主。但隨著油田開發(fā)逐漸深入，傳統(tǒng)單一型深部調(diào)剖體系已越來(lái)越難滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求，而復(fù)合新型深部調(diào)剖體系則顯示出更強(qiáng)的適應(yīng)性，極具商業(yè)價(jià)值與研究必要。簡(jiǎn)述了油田現(xiàn)場(chǎng)常用的單一型深部調(diào)剖體系，并綜述了復(fù)合新型深部調(diào)剖體系的室內(nèi)研究進(jìn)展與應(yīng)用現(xiàn)狀，包括各類復(fù)合體系的深部調(diào)剖機(jī)理、協(xié)同機(jī)理研究，以及室內(nèi)性能評(píng)價(jià)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況等諸多方面，同時(shí)還對(duì)復(fù)合深部調(diào)剖體系的研究進(jìn)行一定展望。

關(guān) ?鍵 ?詞：深部調(diào)剖體系;復(fù)合新型深調(diào)剖體系;研究進(jìn)展;應(yīng)用現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TE 39 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2019）12-2855-06

Abstract： In-depth profile control technology is a significant approach for fields to controlling water and increasing production in the intermediary-later production stage of oilfield with high water cut，and the in-depth profile modification agent is one crux of it. Currently，the in-depth profile modification agents applied commonly in oilfields include traditional simplex agents and new compound agents. However，it has become increasingly difficult for the traditional simplex agents to satisfy fields production demand ，while the compound in-deep profile modification agents perform greater adaptability， commercial value and research necessity. In this paper， the major simplex in-deep profile modification agents used in oilfields were introduced，and then the indoor research progress and application status of various compound agents were summarized， including the active mechanisms， synergistic reaction mechanisms， indoor performance evaluation and field test situation. And the development expectation of compound in-deep profile modification agents was discussed.

Key words： In-depth profile modification agents; Compound in-deep profile modification agents; Research progress; A pplication status

水井調(diào)剖是油田在高含水開發(fā)中后期用以調(diào)整地層吸水剖面，改善水驅(qū)效果與提高采收率的重要施工工藝。特別是深部調(diào)剖技術(shù)，更是解決傳統(tǒng)調(diào)剖工藝作用半徑小、施工作業(yè)后生產(chǎn)井增產(chǎn)期短、增產(chǎn)效果差等問題而發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)[1]。大量研究與試驗(yàn)顯示，竄流、繞流等矛盾均可通過(guò)深部調(diào)剖得到有效解決[2]。深部調(diào)剖技術(shù)是通過(guò)選用合適的深部調(diào)剖體系深入并封堵高滲透出水層位，迫使后續(xù)驅(qū)替液轉(zhuǎn)向，進(jìn)入受波及較輕的中、低滲透層，從而最大限度提高水驅(qū)波及系數(shù)與采收率的。由于深部調(diào)剖用的化學(xué)堵劑較傳統(tǒng)堵劑能更加深入地層，封堵的位置更遠(yuǎn)，故液流繞過(guò)封堵區(qū)所需的時(shí)間更長(zhǎng)，能更有效地延長(zhǎng)油井增產(chǎn)期，改善注水開發(fā)效果。當(dāng)前，油田常用的深部調(diào)剖體系可分為傳統(tǒng)單一型與復(fù)合新型兩種，以單一型體系為主。但隨著油田開發(fā)不斷深入，傳統(tǒng)單一型深部調(diào)剖體系已經(jīng)越來(lái)越難滿足油田生產(chǎn)需要，研發(fā)新型深部調(diào)剖體系已是刻不容緩。作為一種方興的新型深部調(diào)剖體系，復(fù)合型深部調(diào)剖體系克服了單一型體系的不足，油藏適應(yīng)性更強(qiáng)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[3，4]證明，復(fù)合新型深部調(diào)剖體系能夠較好地滿足油田日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求，極具商業(yè)價(jià)值與研究必要。

1 ?國(guó)內(nèi)深部調(diào)剖體系研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

選擇合適的深部調(diào)剖體系是油田深部調(diào)剖取得成功的重要因素之一[5]。不同深部調(diào)剖體系性質(zhì)有所區(qū)別，但每一種深部調(diào)剖體系都必須具備以下三點(diǎn)：

①進(jìn)得去。進(jìn)得了地層是調(diào)剖劑都應(yīng)具備的最基本屬性，這是深入并封堵地層的基本前提。

②堵得住。水井調(diào)剖就是為了能長(zhǎng)期、有效封

堵地層中的主流通道以調(diào)整地層吸水剖面，改善油田注水開發(fā)效果。這是最基本要求。

③移得動(dòng)。深部調(diào)剖體系具備一定的運(yùn)移能力，才能于后續(xù)作業(yè)中愈加深入地層。這是深入地層的重要保證。

1.1 ?傳統(tǒng)單一型深部調(diào)剖體系

（3）聚合物溶液類

聚合物溶液亦可用于體系復(fù)合，且類型多樣，如脲醛樹脂-FeSO4單液法復(fù)合體系等[26-29]。其中，疏水聚合物類復(fù)合體系最常見。疏水聚合物是一種分子量較高、分子鏈上有些許憎水基的親水聚合物。其分子鏈可在一定條件下自發(fā)締合，形成三維立體網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，故較常規(guī)高分子溶液更耐剪切。疏水締合聚合物可與凝膠復(fù)合，亦能與顆粒、微球復(fù)合，特別是顆粒與微球。其中，顆粒類包括無(wú)機(jī)顆粒類，如粘土顆粒[30]，亦包括有機(jī)顆粒，特別是預(yù)交聯(lián)體膨顆粒[31-34]。疏水聚合物與顆粒、微球復(fù)合，既可抑制自身竄流，又能增強(qiáng)顆粒、微球地層選擇性，同時(shí)，還能依靠膠結(jié)作用減輕地層水對(duì)離散顆粒、微球的水力洗帶，增強(qiáng)其耐沖刷性與封堵強(qiáng)度。此外，聚合物與顆粒、微球的復(fù)合體系還兼具顆粒、微球的“調(diào)剖”與聚合物溶液“驅(qū)油”兩種作用機(jī)理。顆粒、微球可有效封堵地層主流通道，強(qiáng)化聚合物溶液、凝膠深部改向能力，擴(kuò)大后續(xù)驅(qū)替液波及體積，提高原油采收率效果優(yōu)于使用單一體系。

①疏水聚合物-預(yù)交聯(lián)顆粒。2008年，南北杰、張志強(qiáng)等[35]針對(duì)靖安油田大路溝二區(qū)與白于山區(qū)油井含水上升快等問題，將“預(yù)交聯(lián)顆粒+PL調(diào)剖劑+疏水聚合物AP- P3+水驅(qū)改向劑”復(fù)合體系用于12口試驗(yàn)井調(diào)剖作業(yè)，并獲得了成功。作業(yè)后，注水井平均壓力由之前的6.5 MPa升至8 MPa，平均吸水厚度亦從81 m增至96.5 m，見效采井60口，日增油量22.2 t，總計(jì)增油量3 193 t，減水量6 069 m3，平均含水下降7.7%，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該區(qū)塊高滲透地層長(zhǎng)期、有效封堵，顯著改善了地層吸水剖面，解決了油井水淹、注水開發(fā)效果差等問題;

②疏水聚合物-微球[36，37]。楊俊茹、謝曉慶等[38]曾就渤海S油田聚合物驅(qū)后吸水剖面不理想、油井含水較高等問題，對(duì)交聯(lián)聚合物微球-疏水聚合物復(fù)合體系進(jìn)行室內(nèi)物理模擬，研究表明交聯(lián)聚合物微球-疏水聚合物復(fù)合體系在目的層具有較好的增黏性、封堵性與剪切穩(wěn)定性;地層孔隙中，聚合物微球既可深入地層封堵主流通道，又能與疏水聚合物產(chǎn)生良好的協(xié)同作用，強(qiáng)化聚合物耐溫性能與轉(zhuǎn)向能力，延緩聚合物單向突破并增加波及范圍，顯著提高聚合物驅(qū)采收率8%～10%，符合該油田高滲透儲(chǔ)層的要求。

（4）微球類

①聚合物微球是一種新型單液法堵劑。可于地層吸水膨脹，又能在一定壓差下彈性變形，逐級(jí)深入并封堵地層主流通道，迫使后續(xù)液流轉(zhuǎn)向，擴(kuò)大后續(xù)液流驅(qū)替范圍，改善地層吸水剖面，主要用于含中小裂縫的低滲透油藏。但由于其粒徑較小、地層選擇性較差等，故多與凝膠、泡沫、聚合物溶液等體系復(fù)合。此外，最新研究還指出微球與表面活性劑、預(yù)交聯(lián)顆粒也具有較好的配伍性。

微 球-表面活性劑復(fù)合體系。微球-表面活性劑復(fù)合體系是一種兼微球、表面活性劑雙重優(yōu)勢(shì)的新型深部調(diào)剖體系，國(guó)內(nèi)一些中低滲油藏已廣泛使用表面活性劑提高原油采收率，但有關(guān)微球-表面活性劑的應(yīng)用實(shí)例還不多[39，40]。2015年，王崇陽(yáng)、蒲萬(wàn)芬等人[41]針對(duì)西達(dá)里亞油田水驅(qū)開發(fā)效果不佳的問題，將耐溫抗鹽性較好的低界面張力表面活性劑體系SA與室內(nèi)研制的聚合物微球Z10復(fù)配，并通過(guò)物理模擬調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究了該體系在復(fù)合調(diào)驅(qū)過(guò)程中壓力與阻力的變化特征。室內(nèi)研究顯示，該體系兼聚合物微球與表面活性劑的“調(diào)剖”、“洗油”雙重作用，當(dāng)油層滲透率與微球顆粒粒徑相匹配時(shí)，可有效封堵高溫高鹽油藏高滲層，即便是非均質(zhì)低滲透油藏，該體系仍具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能有效啟動(dòng)低滲透層中的原油，提高采收率效果10%以上;

②微球-顆粒復(fù)合體系。如微球-預(yù)交聯(lián)體膨顆粒體系，二者亦具一定配伍性，能夠產(chǎn)生良好的協(xié)同作用。2014年，黃德勝、齊寧等[42]就高溫油藏層間、層內(nèi)矛盾嚴(yán)重，注水開發(fā)效果差等問題，以物模實(shí)驗(yàn)研究了預(yù)交聯(lián)顆粒-聚合物微球復(fù)合體系。實(shí)驗(yàn)表明，在“先顆粒，后微球”的注入方式下該復(fù)合體系深部調(diào)剖效果明顯優(yōu)于“先微球，后顆粒”。原因是地層條件下，當(dāng)預(yù)交聯(lián)顆粒先于微球深入高滲透地層，由于其吸水膨脹后的粒徑遠(yuǎn)大于微球，因此后至的微球只能轉(zhuǎn)向進(jìn)入中、低滲透層，故而“先顆粒，后微球”的注入方式能更有效地增加堵劑對(duì)地層的封堵范圍，擴(kuò)大后續(xù)驅(qū)替液波及體積。此體系可提高非均質(zhì)油藏采收率20%以上。

1.2.2 ?三元復(fù)合型深部調(diào)剖體系

三元復(fù)合型深部調(diào)剖體系是另一類復(fù)合新型深部調(diào)剖體系。當(dāng)前，由于單一型深部調(diào)剖體系間的協(xié)同機(jī)理尚未完全明確，特別是三元復(fù)合體系，協(xié)同調(diào)驅(qū)機(jī)理更加復(fù)雜，故此類體系的研發(fā)較二元復(fù)合體系較為緩慢，類型也相對(duì)單一，遠(yuǎn)不如二元復(fù)合體系類型多樣。

現(xiàn)階段，三元復(fù)合型深部調(diào)剖體系主要有凝膠-顆粒-聚合物體系、凝膠-顆粒-微球復(fù)合體系。

①凝膠-顆粒-聚合物體系，如凝膠-疏水聚合物-鈉土顆粒體系。2010年，宮毓陽(yáng)，劉偉等[43]為解決國(guó)內(nèi)JS油田注水開發(fā)過(guò)程中由強(qiáng)非均質(zhì)地層引起的嚴(yán)重水竄、注水開發(fā)效果差等問題，將由鈉土顆粒、疏水聚合物與凝膠三大體系組合成的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合段塞用于JS油藏深部調(diào)剖。凝膠注入性良好，可對(duì)高滲透地層進(jìn)行有效封堵，但由于其耐剪切性較差，長(zhǎng)期穩(wěn)定性也較差，故將之與適量的疏水聚合物復(fù)合，既能降低交聯(lián)劑用量與交聯(lián)體系的脆性，同時(shí)還可增強(qiáng)體系彈性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性以及封堵強(qiáng)度。此外，鈉土與地層水間的配伍性也較好。地層條件下，鈉土遇水膨脹后會(huì)以絮凝態(tài)高度分散、懸浮于地層水中，增強(qiáng)體系攜帶能力;同時(shí)，還能通過(guò)吸附作用于高滲透地層深處形成封堵，協(xié)同有機(jī)調(diào)剖體系調(diào)驅(qū)。室內(nèi)研究結(jié)果表明，該三元復(fù)合體系段塞能有效封堵JS油藏高滲透層，提高后續(xù)水驅(qū)壓力，迫使后續(xù)液流轉(zhuǎn)向，啟動(dòng)中、低滲透層中的原油，擴(kuò)大驅(qū)替液作用范圍。

②凝膠-顆粒-微球復(fù)合體系，如弱凝膠-預(yù)交聯(lián)體膨顆粒-納米微球復(fù)合段塞。地層中，弱凝膠與水化膨脹后的預(yù)交聯(lián)顆粒形成的復(fù)合凝膠可優(yōu)先封堵地層高滲透水流通道，迫使微球隨后續(xù)注入水進(jìn)入中低滲透層。當(dāng)微球于地層深處吸水膨脹，并在孔喉形成橋堵時(shí)，便能進(jìn)一步迫使后續(xù)液流改向，再次擴(kuò)大注入水驅(qū)替范圍，提高注入水對(duì)中低滲透層的啟動(dòng)程度，強(qiáng)化水驅(qū)效果。2006年至2010年期間，歡西油田曾多次以此類復(fù)合體系對(duì)主力注水區(qū)塊深部調(diào)剖，成功地解決了由強(qiáng)非均質(zhì)地層引起的層間、層內(nèi)矛盾尖銳，注水開發(fā)效果逐年變差等問題[44]。期間，進(jìn)行施工的井組共22個(gè)，對(duì)應(yīng)油井102口，共計(jì)注液11 000 m3，作業(yè)后共計(jì)增油20 399 t，減水106 586 m3，綜合含水從作業(yè)前的95.45%減至93.9%，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益4 487.48萬(wàn)元，有力地改善了歡西油田主力注水區(qū)塊井況差造成的影響。

2 ?結(jié)論

復(fù)合深部調(diào)剖體系是深部調(diào)剖體系發(fā)展至一定階段的必然結(jié)果，是油田開發(fā)不斷深入、生產(chǎn)需求日益提高的必然選擇。故研發(fā)與應(yīng)用復(fù)合深部調(diào)剖體系時(shí)，應(yīng)注意：

（1）任何復(fù)合深部調(diào)剖體系都不具有普適性，不應(yīng)就其控水增油能力與油藏適應(yīng)性較單一體系更佳而無(wú)視其局限，應(yīng)用過(guò)程中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況正確選擇體系類型。

（2）復(fù)合深部調(diào)剖體系的最大優(yōu)勢(shì)在于利用了單一型體系間的配伍性，使彼此間產(chǎn)生了良好的協(xié)同作用。也因此，在復(fù)合體系的研發(fā)過(guò)程中，深入研究單一型體系是基礎(chǔ)，明確協(xié)同機(jī)理是關(guān)鍵。

（3）當(dāng)前，復(fù)合型深部調(diào)剖體系的發(fā)展還較為初步。值此有利時(shí)機(jī)，應(yīng)積極開拓思維，多角度、創(chuàng)新發(fā)展復(fù)合型深部調(diào)剖體系，不應(yīng)局限于既有的體系復(fù)合傳統(tǒng)模式。例如，在研發(fā)與弱凝膠相關(guān)的復(fù)合體系時(shí)，也可從交聯(lián)劑方面著手，創(chuàng)新發(fā)展多交聯(lián)劑型復(fù)合深部調(diào)剖體系。

（4）復(fù)合新型深部調(diào)剖體系的研發(fā)和應(yīng)用與單一型堵劑密切相關(guān)，但二者也有一定區(qū)別，故在體系研發(fā)的同時(shí)也應(yīng)同步發(fā)展其配套工藝。

（5）適用于苛刻條件油藏的廉價(jià)、長(zhǎng)效型體系仍是發(fā)展深部調(diào)剖體系的重要方向，而特殊性深部轉(zhuǎn)向體系的研究（如微生物體系）依舊是發(fā)展新型深部調(diào)剖體系的重要突破點(diǎn)。

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