淺析長慶油田注水井堵水調(diào)剖和微球調(diào)驅(qū)技術(shù)應(yīng)用效果

錢威源　雷天進(jìn)　王文淵

摘 要：本文將長慶油田作為研究對象，主要研究了注水井堵水調(diào)剖和微球調(diào)驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用效果，結(jié)合實(shí)際情況對兩種技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了分別研究，希望對后續(xù)的油田增產(chǎn)、堵水調(diào)剖和微球調(diào)驅(qū)方面的工作提供合理參考。

關(guān)鍵詞：油田注水井;堵水調(diào)剖;微球調(diào)驅(qū)技術(shù)

0 引言

我國對油田增產(chǎn)技術(shù)的研究和探索從未停止，直到20世紀(jì)80年代我國在油田堵水調(diào)剖方面的技術(shù)才有了較大突破，而微球調(diào)驅(qū)技術(shù)則有工藝簡單、施工方便、注入能力強(qiáng)等多重優(yōu)勢，在油田中使用也較為廣泛。

1 長慶油田工作區(qū)域

長慶油田在陜西省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省都有油田開采工程設(shè)立，分布在全國五個省區(qū)，15個地級市和61個縣，主要油田坐落于陜甘寧盆地，勘探面積達(dá)370000km2，擁有石油資源約86億t，同時還擁有豐富的天然氣、煤礦、鹽礦等資源。長慶油田目前包括36個油田以及7個氣田，總資源量近年來增長迅速，從1999年的81.7億t當(dāng)量（油40億t，天然氣4.2萬億方）升級為192.88億t當(dāng)量（油85.9億t，天然氣10.7萬億方），探明含油氣面積1.3281萬km2。

在石油勘探方面，長慶油田具體工作區(qū)域主要包括陜北安塞、靖安、綏靖、吳旗四處油田，以及甘肅西峰地區(qū)4500km2的區(qū)域內(nèi)的西峰油田，其中西峰油田累計探明三級儲量為2.2億t。天然氣的勘探方面，長慶油田公司先后發(fā)現(xiàn)了靖邊氣田、蘇里格氣田、榆林氣田、烏審旗氣田在內(nèi)的四個特大型和大型氣田，天然氣儲量逐年提高。共探明天然氣地質(zhì)儲量8703.54億m3，控制儲量4362.49億m3，預(yù)測儲量4799.7億m3。

2 長慶油田注水井堵水調(diào)剖技術(shù)應(yīng)用效果

2.1 機(jī)械化堵水調(diào)剖技術(shù)

機(jī)械化堵水調(diào)劑主要是指堵水管柱和封隔器的使用技術(shù)，長慶油田的堵水管柱主要有可鉆式、整體式、懸掛式、平衡式四種，在長慶油田的實(shí)際開采進(jìn)入含水期以后，機(jī)械化堵水技術(shù)就會逐步發(fā)展為可調(diào)層技術(shù)和液壓可調(diào)層技術(shù)，通過這樣的機(jī)械化堵水技術(shù)應(yīng)用能使長慶油田的注水井堵水工作效率得到保障，同時在開采過程中長慶油田的控水穩(wěn)油目標(biāo)也有助于盡快實(shí)現(xiàn)。具體應(yīng)用過程中，根據(jù)不同的適用范圍可以分為單段見水機(jī)械橋塞堵水工藝、單段見水機(jī)械管柱堵水工藝、多段見水機(jī)械管柱堵水工藝三種不同的類型。其中單段見水機(jī)械橋塞堵水工藝主要適用于水平井趾部單段見水、中部與跟部產(chǎn)油情況下，對趾部單段見水部分利用機(jī)械橋塞進(jìn)行封堵，此種工藝采用的管柱結(jié)構(gòu)包含生產(chǎn)管柱、卡封管柱兩部分。單段見水機(jī)械管柱堵水工藝適用于水平井中部單段見水、趾部及跟部產(chǎn)油，或跟部單段見水、趾部及中部產(chǎn)油的情況下，管柱主要包括生產(chǎn)管柱與堵水管柱。多段見水機(jī)械管柱堵水工藝主要應(yīng)用于多段間隔見水的情況下，主要通過多級機(jī)械封隔器組合堵水管柱，對見水層段進(jìn)行卡封，并利用多級橋式單流閥生產(chǎn)產(chǎn)油層段。

2.2 化學(xué)堵水調(diào)剖技術(shù)

與機(jī)械化堵水技術(shù)相比，化學(xué)堵水調(diào)剖更注重技術(shù)的創(chuàng)新，在長慶油田的實(shí)際開采過程中，將化學(xué)堵水劑注入高水層能夠有效降低注水井周圍的地層水滲透率。而在此基礎(chǔ)上，將滲透情況比較嚴(yán)重的地層進(jìn)行封堵能避免地層滲水對油田開采的干擾，同時也能對長慶油田的產(chǎn)液剖面進(jìn)行改善，使長慶油田的實(shí)際滲水量隨時間推移不斷減少，相對的產(chǎn)油量也將得到保障，最終使長慶油田的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2.3 注水井調(diào)剖技術(shù)

對于長慶油田來講，可以使用配水器和分隔器實(shí)現(xiàn)水層的分隔吸水和配水，也可以利用化學(xué)方法控制注水井周圍的地層水滲透，兩種方式都能將長慶油田接近地面的實(shí)際滲水情況有效緩解，同時也可以保障注水壓力的提高，最終使長慶油田注水井的吸水剖面波及體積進(jìn)行大幅度提高。具體應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)注水井的實(shí)際情況對調(diào)剖技術(shù)方法進(jìn)行合理設(shè)計。比如在長慶油田陽56-58井的實(shí)際應(yīng)用上，在綜合分析了注水井井區(qū)地層條件、注水井見水特征以及注水井網(wǎng)特征的基礎(chǔ)上，對注入流度和堵水施工參數(shù)等方面作出合理改進(jìn)。在段塞設(shè)計及調(diào)剖堵劑的選擇上，第一段塞運(yùn)用凝膠顆粒對高滲透帶實(shí)行初步封堵;第二段塞主要應(yīng)用凝膠顆粒與弱凝膠，在封堵高滲透帶的同時使得封竄壓力保持平穩(wěn)。第三段塞使用了凝膠顆粒以及鈉土;第四段塞采取多單元雙液法交替注入方式。同時將前三個段塞劃分成兩輪注入。收到了良好的應(yīng)用效果。

2.4 油水井堵水調(diào)剖技術(shù)

長慶油田的注水井進(jìn)行實(shí)際調(diào)剖作業(yè)時還需要對采油井進(jìn)行堵水，其目的是對長慶油田的吸水剖面進(jìn)行整體控制，將長慶油田的實(shí)際采油效果和注水井工作質(zhì)量進(jìn)行提高，從而保障整個油田的產(chǎn)油量，實(shí)現(xiàn)長慶油田產(chǎn)油量與產(chǎn)水量成負(fù)相關(guān)發(fā)展，此外也可以將長慶油田采油區(qū)域注水井使用期限延長，降低采油工作成本。

3 長慶油田微球調(diào)驅(qū)技術(shù)應(yīng)用效果

長慶油田主要使用的是聚合物微球進(jìn)行調(diào)驅(qū)工作，此油田具有非均質(zhì)性強(qiáng)、水驅(qū)效率低等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的化學(xué)劑相比，長慶油田使用的微球劑初始粒徑較小、膨脹緩慢且耐腐蝕，能夠在注入后改變地層深處注入水流向，改善油田驅(qū)水情況。

基于以上情況，本次實(shí)驗(yàn)主要使用的材料為丙烯酰胺、陽離子表面活性劑等，實(shí)驗(yàn)所用的水是模擬油田地層的污水;實(shí)驗(yàn)所用的薄片心巖為油田周邊取樣，將樣品厚度控制在200μm，其滲透率在0.6×10-3μm2，填砂管按照不同的配置比例在實(shí)驗(yàn)用平面模型中分別裝填在滲透率為10/50/100的填砂管中，所有填砂管橫截面均為5.3066cm2。此外本次實(shí)驗(yàn)所用儀器為激光散射粒度分析儀、光學(xué)顯微鏡、透射電子顯微鏡、組織粉碎機(jī)等。

聚合物微球的制作方法是反向微球乳液法，即取一定量的丙烯酰胺、陽離子活性劑等混合，將混合物加入準(zhǔn)備好的白油中制成透明反向微乳液，隨后在乳液中通入二氧化硫并加入硫酸銨，將混合物加溫到55℃，保持恒溫3h后反應(yīng)結(jié)束，再用無水乙醇幫助沉淀，最后用正庚烷提取反應(yīng)24h并干燥保存。

主要實(shí)驗(yàn)方式為首先將模擬污水和模擬油田地層水分別與為求分散溶液混合，攪拌反應(yīng)30min，并分成4份在烘箱中分別放置5/10/20/30d，再用激光散射粒度分析儀觀察分析溶液中的微球粒度。其次用蒸餾水將濃度為200mg/L的微球溶液進(jìn)行稀釋，在用電子透光顯微鏡觀察溶液中微球形態(tài)。最后使用單砂管將得到的微球溶液進(jìn)行不同滲透度的實(shí)驗(yàn)，得到微球溶液的封堵性能和注入工藝參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微球調(diào)驅(qū)技術(shù)的膨脹效果、耐鹽效果、和封堵效果如下：

首先是膨脹效果。使用長慶油田的地層水配置濃度為2000mg/L的微球溶液進(jìn)行微球調(diào)驅(qū)技術(shù)，在55℃的環(huán)境中將溶液分別放置5d和30d后再用儀器分析微球溶液粒度，結(jié)果顯示溶液中5d的微球粒徑為4μm，而30d的微球粒徑為10μm。

其次是耐鹽效果。用實(shí)驗(yàn)中的模擬污水將微球混合成濃度為2000mg/L的溶液，在55℃的環(huán)境中分別放置10d和20d后，通過顯微鏡觀察可見，微球溶液防止20d后仍呈現(xiàn)球狀，與放置10d的微球溶液相比，其水化膨脹性更強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明為求溶液的耐鹽效果較好，能在長慶油田地層水中膨脹，且具有優(yōu)秀穩(wěn)定性。

最后是封堵效果。在填砂管中每隔20cm設(shè)置一個測壓點(diǎn)，共設(shè)置五個相同測壓點(diǎn)，在進(jìn)行測試之前先將微球溶液在55℃的環(huán)境中靜置10d，再將其注入單砂管，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示微球調(diào)驅(qū)技術(shù)的封堵率為93.6%阻力系數(shù)為15.5，有良好的封堵效果。

4 結(jié)束語

總之，石油工業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)的主要產(chǎn)業(yè)，由于其對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出的卓越貢獻(xiàn)，近年來我國對于油田開發(fā)相關(guān)的工作探索也越來越重視，因此注水井的堵水調(diào)剖和微球調(diào)驅(qū)技術(shù)研究需要繼續(xù)進(jìn)行，為油田開發(fā)帶來更高收益。

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