錦16塊聚/表復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)后期改善開采效果配套工藝技術(shù)

肖家宏

摘 要 錦16塊聚/表復(fù)合驅(qū)工業(yè)化試驗(yàn)經(jīng)過(guò)近10年的轉(zhuǎn)驅(qū)試驗(yàn)，在注聚及生產(chǎn)兩端問(wèn)題也逐步顯現(xiàn)出來(lái)。該技術(shù)重點(diǎn)針對(duì)錦16塊聚/表復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)后期出現(xiàn)的吸聚剖面不均、聚合物堵塞導(dǎo)致的注聚井生產(chǎn)效果變差、受效井高含水高含聚等問(wèn)題，開展低粘損多級(jí)偏心分層注聚技術(shù)、注聚井調(diào)剖技術(shù)、復(fù)雜堵塞解堵技術(shù)、新型消聚堵水四項(xiàng)配套技術(shù)攻關(guān)研究，形成適合聚/表復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)后期的配套工藝技術(shù)，以改善其整體開發(fā)效果。

關(guān)鍵詞 聚/表復(fù)合驅(qū) 分層注聚 調(diào)剖 解堵 消聚

中圖分類號(hào)：TE35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）09-0001-03

1 立項(xiàng)背景

錦16塊聚/表復(fù)合驅(qū)工業(yè)化試驗(yàn)自2006年11月著手立項(xiàng)，2011年4月正式轉(zhuǎn)注，經(jīng)過(guò)近10年的轉(zhuǎn)驅(qū)試驗(yàn)，日產(chǎn)油量驟降，試驗(yàn)已進(jìn)入后期，在注聚及生產(chǎn)兩端問(wèn)題也逐步顯現(xiàn)出來(lái)。

1.1 注聚端吸聚剖面不均日益嚴(yán)重

隨著注聚的不斷深入，單井吸聚厚度已降至70%左右。通過(guò)測(cè)試，注聚井中約有1/3存在吸聚差異，部分層吸聚差或者基本不吸聚。目前機(jī)械分注工藝只能滿足2級(jí)分層注聚，無(wú)法滿足低粘損下的3級(jí)及以上分層注聚，而常規(guī)的調(diào)剖通常采取籠統(tǒng)注入，藥劑易進(jìn)入非目的層，存在藥劑浪費(fèi)及污染非目的層的問(wèn)題。

1.2 注聚生產(chǎn)兩端受聚合物堵塞影響日益嚴(yán)重

注聚端壓力逐步升高，注聚端壓力高于8MPa的注聚井已達(dá)11口，占總井?dāng)?shù)的40.7%。采出端液量逐步降低，日產(chǎn)液小于15t/d的油井有14口，占總開井?dāng)?shù)25.9%。而目前酸化解堵技術(shù)無(wú)法有效解除以聚合物為主的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)雜堵塞。

1.3 采出端受效井含水、含聚逐年升高

綜合含水上升90%以上，平均單井產(chǎn)聚濃度由上升至500ppm，產(chǎn)出液高含水高含聚，一是增加聯(lián)合站水處理的費(fèi)用，造成成本浪費(fèi);二是聚合物在采出端采出，形成無(wú)效驅(qū)替，造成聚合物藥劑的浪費(fèi)。以往針對(duì)上述問(wèn)題開展過(guò)消聚堵水技術(shù)的試驗(yàn)應(yīng)用，但其存在施工工藝復(fù)雜，措施效果有效率低的問(wèn)題。

為改善試驗(yàn)后期開采效果，開展《錦16塊聚/表復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)后期改善開采效果配套工藝技術(shù)》研究。

2 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 技術(shù)路線

一是開展機(jī)械及化學(xué)方法配套技術(shù)研究實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)注聚，改善注聚端吸聚剖面，解決吸聚不均問(wèn)題;二是研制新型解堵體系，解決注聚采出兩端復(fù)雜堵塞問(wèn)題;三是改進(jìn)消聚堵水技術(shù)配方及施工工藝，實(shí)現(xiàn)高效消聚堵水。

2.2 研究?jī)?nèi)容

2.2.1 多級(jí)偏心分層注聚

目前已形成的偏心分層注水管柱和同心分層注水管柱配注器采用噴嘴降壓機(jī)構(gòu)，聚合物粘損較大，偏心配水器噴嘴前后剪切率可達(dá)45%，同心配水器剪切率可達(dá)30%，上述兩種配水器均不能滿足現(xiàn)場(chǎng)低粘損眼球，針對(duì)常規(guī)分注水嘴粘損較高問(wèn)題，研制低剪切可調(diào)注聚水嘴。

可調(diào)注聚堵塞器的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作應(yīng)靈活，凸輪高出支撐座2.2mm，進(jìn)出工作筒偏孔順利，密封圈密封可靠。通過(guò)可調(diào)注聚水嘴來(lái)控制各分層的注聚壓力，從而達(dá)到控制注聚量的目的。節(jié)流芯最多15節(jié)，與配注器的偏心孔內(nèi)壁建立波浪式過(guò)流通道，在油管內(nèi)相同壓力下，節(jié)流芯的槽數(shù)越多，節(jié)流壓差越大，高滲透層內(nèi)聚合物推進(jìn)的速度就越慢，封堵效果就越好。并且可以根據(jù)各層的參數(shù)，選擇不同的節(jié)數(shù)，來(lái)取得全井段平衡注聚。

1.材質(zhì)篩選。為保證所研制工具適用于多種化學(xué)驅(qū)條件下的注入井，如聚8表復(fù)合驅(qū)、堿驅(qū)、聚表堿三元復(fù)合驅(qū)等，對(duì)調(diào)節(jié)元件表面進(jìn)行了防腐防垢處理，可有效提高調(diào)節(jié)元件的適用壽命。通過(guò)對(duì)材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)選，最終決定采用耐堿防垢聚四氟乙烯涂層工藝，降低聚合物流動(dòng)阻力，延長(zhǎng)節(jié)流芯使用周期 。

聚四氟乙烯涂層表面自由能在22-30 mJ/m2，摩擦系數(shù)在0.3-0.5之間，由于分子結(jié)構(gòu)致密，鍍膜堅(jiān)硬，能夠長(zhǎng)期承受酸、堿、鹽及各種溶劑的浸泡，涂層表面自由能及摩擦系數(shù)低，具有防止污物駐留的性質(zhì)及較強(qiáng)的憎水性，可使垢質(zhì)難以附著在涂層表面，使用壽命在6個(gè)月以上。

2.流量-壓差、流量-粘損實(shí)驗(yàn)。流量控制在70m3/d時(shí)，注聚水嘴最大節(jié)流壓差2.5MPa，對(duì)聚合物溶液粘損率小于9.2%。流量控制在40m3/d時(shí)，注聚水嘴最大節(jié)流壓差1.2MPa，對(duì)聚合物溶液粘損率小于5.2%。

3.單向流式配注聚器。同時(shí)針對(duì)注聚井停注后地層返吐聚合物堵塞配注器問(wèn)題，設(shè)計(jì)并研制了單向流式配注聚器，承壓40.7MPa，耐溫91.6℃，通過(guò)試驗(yàn)系統(tǒng)評(píng)價(jià)出口粘損僅為小于7%，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

典型井例：錦2-6-A226，該井2019年10月15日開展三級(jí)偏心分注技術(shù)試驗(yàn)，試驗(yàn)前井組產(chǎn)油量13.3t，實(shí)施后最高上升至25.7t，含水由95.38%降至93.86%，階段增油833.16t。

2.2.2 精準(zhǔn)選層調(diào)剖技術(shù)

利用吸聚剖面測(cè)試結(jié)果，對(duì)強(qiáng)吸聚目的層進(jìn)行有針對(duì)性的封堵，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)選層調(diào)剖，通過(guò)合理優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)，單井節(jié)約藥劑費(fèi)用30%以上。通過(guò)查找吸聚剖面測(cè)試資料找到強(qiáng)吸聚層，利用封隔器或者橋塞對(duì)非目的層進(jìn)行封堵，對(duì)目地層進(jìn)行調(diào)剖，以提高整體調(diào)剖效果實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)選層調(diào)剖。同時(shí)從現(xiàn)場(chǎng)配置安全考慮，選擇酚醛預(yù)聚體作為交聯(lián)劑作開展研究。

聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)成膠時(shí)間有較大的影響，聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，成膠速度越快，成膠粘度越大。原因在于，聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，聚合物分子鏈與交聯(lián)劑發(fā)生碰撞的機(jī)會(huì)越大，形成的分子鏈纏繞越多，成膠液粘度增大。

隨著交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大。成膠體系的成膠時(shí)間隨之減小，形成的凝膠粘度也隨之增大。當(dāng)交聯(lián)劑濃度在0.75%時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。用現(xiàn)場(chǎng)來(lái)水水樣分別配制質(zhì)量濃度為0.3%的聚合物溶液（加入穩(wěn)定劑0.04%），加入交聯(lián)劑體系，放置在56℃的恒溫水浴中，觀察成膠情況，均滿足調(diào)剖要求。

典型井例：錦2-5-A226，該井于2019年9月8日完成注聚井調(diào)剖施工，共擠注藥劑1400方，施工壓力6升至8MPa。實(shí)施后，井組日產(chǎn)油由22.6t上升至27.8t，含水由89.9%降至84.4%，57、58小層相對(duì)吸水量變化達(dá)43.7%。

2.2.3 研發(fā)新型綜合解堵配方，聚合物降解率達(dá)到90%，巖心溶蝕率達(dá)到28%，反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至10小時(shí)

針對(duì)聚/表復(fù)合物油水井堵塞類型復(fù)雜問(wèn)題，開展堵塞類型分析。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)分析：注聚井近井堵塞污染物主要以聚合物膠團(tuán)、聚合物三價(jià)鐵凝膠、聚合物、管壁軟垢、細(xì)菌分解殘余物、細(xì)砂為主。堵塞物紅外光譜圖可知，聚合物主要成分為聚丙烯酰胺及其衍生物，確定了降解劑和酸液復(fù)配的體系。

主體思路：在酸液配方中增加降解劑，在解除有機(jī)堵塞的同時(shí)提高儲(chǔ)層滲透率。

1.酸液的篩選。為減少酸化過(guò)程中引起油層傷害的無(wú)機(jī)沉淀和有機(jī)不溶物，對(duì)錦16塊聚/表復(fù)合驅(qū)提出了采用多氫酸和復(fù)合添加劑組合，利用它們所特有的性質(zhì)，抑制二次沉淀，同時(shí)最大限度地控制溶蝕速率，從而延長(zhǎng)酸液作用時(shí)間并增大其作用半徑。

通過(guò)對(duì)酸液體系進(jìn)行篩選，選擇鹽酸、有機(jī)酸和復(fù)合添加劑的多氫酸為主液。

通過(guò)對(duì)原有酸化配方進(jìn)行改進(jìn)，在多氫酸的基礎(chǔ)上，基酸體系改成為多元酸，同時(shí)加入氟硼酸鹽，進(jìn)一步改進(jìn)了多氫酸的反應(yīng)時(shí)間和對(duì)基巖的溶蝕率，實(shí)現(xiàn)深層解堵，改進(jìn)配方為HCl+有機(jī)二酸+有機(jī)聚合羧酸+氟鹽+氟硼酸鹽。

通過(guò)正交試驗(yàn)確定最佳堵劑配方為：6%HCl+4%有機(jī)二酸+5%有機(jī)聚合羧酸+4%氟鹽+2%氟硼酸鹽。新體系同等條件下對(duì)巖心的溶蝕率更高，反應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)。

新研酸液體系可電離出充足的氫離子，與氟鹽、氟硼酸鹽反應(yīng)生成HF，同時(shí)酸液緩速逐級(jí)電離出10個(gè)H+以上，降低HF的生成速度。

2.降解劑的篩選。聚丙烯酰胺溶液在55℃的粘度為260mPa·s，50mL聚丙烯酰胺溶液加入10mL去離子水作為空白樣粘度為232mPa·s，以此為基礎(chǔ)計(jì)算降解率，對(duì)降解劑進(jìn)行初選，反應(yīng)時(shí)間為2h，詳見表1。

取1.0g堵塞物中固體不溶物，加入50mL一定濃度的降解劑溶液，在55℃下反應(yīng)2h，測(cè)其剩余固體不溶物的含量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇J-2作為降解劑，其降解率達(dá)到92.4%，添加質(zhì)量濃度范圍在7%～8%，詳見表2。

3.性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)。解堵體系配方為：7%-8%J-2+6%HCl+ 4%有機(jī)二酸+5%有機(jī)聚合羧酸+4%氟鹽+2%氟硼酸鹽，在55℃下反應(yīng)2h，解堵后巖心的滲透率改善率在76%以上，效果較好，詳見表3。

2.2.4 完善改進(jìn)消聚堵水配方，實(shí)現(xiàn)消聚與堵水一體化施工，含聚濃度降低率達(dá)92.5%，堵水率提高至71%

針對(duì)以往消聚堵水技術(shù)消聚+堵水段塞式的施工方式，施工工藝復(fù)雜，堵水效果差的問(wèn)題，完善該井消聚堵水技術(shù)配方。

1.消聚劑的篩選。在1000ppm濃度的聚合物溶液中，分別添加6種消聚劑，觀察各消聚劑反應(yīng)現(xiàn)象，藥劑2有明顯的聚沉現(xiàn)象。優(yōu)選消聚劑2作為最佳藥劑。

2.消聚劑用量的確定。測(cè)試1000mg/L聚合物濃度下，添加不同濃度的藥劑后聚合物濃度降低數(shù)據(jù)，得出添加量在0.5%以上，聚合物濃度降低率可到92%以上。在添加量為0.5%時(shí)，聚合物濃度降低率達(dá)到92.5%，詳見表4。

3.聚沉產(chǎn)物與巖石吸附試驗(yàn)。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，沉淀產(chǎn)物與巖石顆粒有較好的吸附性，并具有一定的強(qiáng)度，可以滿足調(diào)堵要求。

4.堵水劑的優(yōu)選。通過(guò)評(píng)價(jià)高吸水樹脂吸水倍數(shù)以及吸水后凝膠的狀態(tài)，可得出160目高吸水樹脂效果較好，所以優(yōu)選160目高吸水樹脂作為復(fù)配使用，詳見表5。

5.堵水劑濃度的確定。不同濃度的高吸水性樹脂和油溶性溶劑混苯復(fù)配的體系粘度試驗(yàn)，不同乳狀液的初始粘度隨高吸水樹脂濃度的升高而逐漸增大，在1%濃度時(shí)，乳狀液初始粘度超過(guò)了25000mPa·s，確定了高吸水樹脂的使用濃度為1%。

6.堵水劑封堵性能測(cè)試。通過(guò)巖心實(shí)驗(yàn)可以得出，封堵率均達(dá)到86%以上，突破壓力梯度均達(dá)到4以上，殘余阻力系數(shù)均達(dá)到14以上，封堵性能良好，能夠?qū)崿F(xiàn)堵水的目的。

7.消聚堵水劑封堵性能測(cè)試。當(dāng)巖芯兩端壓差達(dá)到穩(wěn)定后3塊高滲透巖芯均具有很好的封堵效果，在注入量為0.3PV時(shí)，封堵率在71.73%;當(dāng)注入量分別為0.6PV、1PV時(shí)巖芯的封堵率大于71%，說(shuō)明該調(diào)剖劑體系在注入量大于0.6PV后具有較好的封堵效果。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

2018年-2019年在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施43井次，累增油1.7萬(wàn)噸， 實(shí)施后，試驗(yàn)區(qū)平均注聚壓力降至7.2MPa，平均單井產(chǎn)聚濃度降至413.85ppm，試驗(yàn)區(qū)綜合含水控制在92%以下。

4 結(jié)論及建議

1.該項(xiàng)目針對(duì)聚/表復(fù)合驅(qū)開發(fā)后期存在問(wèn)題，形成四方面技術(shù)創(chuàng)新，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

2.該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用43井次，增油1.7萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.該項(xiàng)目的研究成果有效改善了錦16塊聚/表復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)后期開發(fā)效果，具有較好的推廣前景。

4.該項(xiàng)目形成的四項(xiàng)技術(shù)在聚/表復(fù)合驅(qū)的成功應(yīng)用，為今后其他同類油藏的治理提供指導(dǎo)借鑒意義。