文中油田耐溫抗鹽微球深部調驅技術研究

黃學賓 李小奇 金文剛 南江峰 惠 朋

（中原油田公司采油一廠，河南濮陽 457172）

文中油田耐溫抗鹽微球深部調驅技術研究

黃學賓 李小奇 金文剛 南江峰 惠 朋

（中原油田公司采油一廠，河南濮陽 457172）

文中油田進入高含水開發后期，主力油層水淹嚴重、剩余油分布高度零散、水驅效果差。受油藏高溫、高鹽的影響，常規顆粒型調驅劑存在粒徑大、不能有效實現地層深部封堵、有效期短的難題。據此開展了凍膠微球深部調驅機理研究，采用微乳聚合方法合成了納米級的交聯聚合物凍膠凝膠，具有水中均勻分散、易進入注水地層后緩慢吸水膨脹的特性，達到了調（堵）、驅協調同步的目的，形成了耐溫抗鹽的凍膠微球深部調驅劑體系。該體系先后在文10塊、文25塊試驗應用11個井組，并在現場實施過程中配套建立了“PI+FD”調驅注入參數綜合調整方法，增加水驅動用儲量21.35×104t，對應油井累計增油3 562 t，取得了較好的應用效果。

高含水后期； 耐溫抗鹽；微球深部調驅

文中油田屬典型的非均質斷塊油田，具有油藏埋層深、高壓、高溫、高礦化度等特點。自1979年投入開發，目前已進入高含水后期開發階段，2000年以來先后實施了交聯預交聯復合調驅、預交聯顆粒凝膠調驅、多功能復合凝膠調驅等多種調驅工藝［1-3］，主要以地面交聯的顆粒型調驅劑為主，多輪調驅后對應油井增油效果逐步變差，且有效期變短。針對現有調驅體系不能進入地層深部的問題，研究應用能適應該油田特點的耐高溫、高鹽的深部調驅技術［4］，以期提高注入液的體積波及系數，最終提高原油采收率。

1 耐高溫、高鹽聚合物微球體系研究

1.1 調驅機理

聚合物微球是采用微乳聚合技術［5-6］合成的一種核殼型堵劑，核為交聯聚合物凝膠［7-8］，殼為水化層，平均尺寸為幾百納米，在水中可以均勻分散、易于進入注水地層，隨后緩慢吸水膨脹的凍膠微球［8］。分散體系中的微凝膠膠團通過對水流通道（孔喉）暫堵—突破—再暫堵—再突破的過程，優先進入高滲層區、大孔喉，產生堵塞作用，同時分散體系中的水進入低滲層區、小孔喉，直接作用于其中的剩余油。因此，微球調驅由于微球凝膠膠團和水“分工合作”，能達到調（堵或暫堵）、驅協調同步。聚合物微球是一種單液法的調驅劑，具有深部調驅劑所具備的“注得進、堵得住、能移動”的特點，表現為

（1）微球初始粒徑達到納米/微米級，滿足“進得去”的要求；（2）經過水化溶脹后，能達到封堵大孔喉的粒徑要求，且具有一定的強度，滿足對地層大孔喉“堵得住”的要求；（3）具有彈性，在地層壓力下可變形移動到地層深部，滿足了調驅劑能夠進入地層深部發揮作用的要求； （4）耐溫、耐鹽、耐剪切，在地層條件下長期穩定。

1.2 聚合物微球主要性能指標

（1）聚合物微球性能指標見表1。

（2）根據制備方法不同，可以得到不同的粒度、膨脹度、強度的系列微球：YG-360系列、YG-370系列、YG-380系列、YG-390系列。

表1 聚合物微球性能指標

1.3 聚合物微球性能評價

1.3.1 大小和形態 從透射電鏡照片（見圖1）可以觀察到，活性微球為內核密度較大的球形并呈正態分布，粒徑納米級，完全滿足深部調驅“注得進”的要求。

圖1 聚合物微球形態照片

1.3.2 膨脹性［9］水化規律：電鏡下觀察膨脹后微球，足夠的水化后，納米級微球膨脹至微米級，膨脹倍數幾十倍。礦化度、溫度對微球的膨脹速度和粒徑影響較小。膨脹后微球粒徑2.8～46 μm，能夠滿足中高滲油藏的調驅要求。隨著水化時間的延長，微球粒徑逐漸變小，但是變化趨于平穩，說明該微球適應不同孔喉以及逐級封堵的要求。

1.3.3 穩定性 在高溫、高礦化度下，微球水化30 d后，仍具有較好的膨脹性，并且沒有發生分解，說明微球體系具有較好的穩定性。

1.3.4 可移動性 室內進行巖心試驗說明該聚合物微球“能移動”，具有深部封堵能力（見圖2）。微球濃度為1 500 mg/L，注入微球用量為孔隙體積的0.3 VP。

圖2 微球的可移動性室內地層模擬實驗

1.3.5 液流改向試驗 從5個不同的測試點取樣，考察微球體系深部液流改向能力（見圖2）。從圖可以看出注入聚合物微球后各測試點的注入壓力均呈上升趨勢，微球在巖心中通過“封堵—變形—突破—深入—再封堵”的形式，可對地層非均質性進行多次改善調整，說明該聚合物微球體系具有較好的逐級深部封堵性能，且封堵強度較高。

1.4 油藏適應性研究

深部調驅是對區塊整體進行多輪次調剖后，為進一步提高采收率而采取的措施［9］，也就是將調剖堵水與驅油結合起來。微球凝膠注入地層后，表觀粘度低，易于進入儲層深部，最大限度的提高注入水波及效率，從而提高采收率。對區塊調剖充分程度進行判斷有2個標準：（1）調剖后，注水井的注水壓力在達到配注要求的條件下大幅度提高；（2）調剖后，由注水井井口壓降曲線算出的充滿度在0.65～0.95范圍。對文25塊S2下6-S3上1層系的5口水井P/測試。用q/h的歸整值2.5 m3/（d·m）改正了P/90的改正值，記為P/902.5，調剖的必要性由注水井的P/值極差判斷。文25塊S2下6-S3上層系P/值極差為最高32.17-最低6.84=25.33 MPa，遠超過5 MPa的調剖標準，需要進行調剖。

2 微球調驅實施方案編制

優選儲量高、上產潛力大的文10塊、文25塊作為聚合物微球深部調驅的試驗應用區塊。

（1）開展文中油藏剩余油分布研究。層內剩余油主要分布在一類層內，儲層基數大，分布零散。提高這部分儲層采收率的唯一途徑是利用先進工藝減緩層內矛盾，提高注入水在主力厚油層內的波及體積，改善水驅效果。確立深部調驅是文中油田高含水開發期的有效穩產、增產方式。

（2）優選耐高溫、高鹽的聚合物微球調驅體系，實現“注得進、穩得住、移得動”，并首先在文10塊開展先導試驗，試驗成功后再在文25塊擴大應用。

（3）應用PI+FD調驅綜合決策技術，結合文中油田實際情況對調驅過程進行合理調控，據此建立調驅過程的評價、調整技術體系。

3 現場應用

3.1 聚合物微球篩選與文10塊先導試驗

針對文10東區油藏條件合成出初始粒徑接近1μm的微球，依靠納/微米級遇水可膨脹微球來逐級封堵地層孔喉、實現其逐級深部調驅的效果。該技術具有體系黏度低，耐高溫、高鹽，可以直接用污水配制，在線注入等優點。2009年優選文10東塊北部2個高含水井組文10-68、文10-86井組進行聚合物微球調驅先導試驗［10］，累積注入聚合物微球100 d，累積注入聚合物微球總量39.8 t。通過調驅，注水井吸水剖面得到改善，吸水層數和厚度增加；井組穩產基礎增強，自然遞減下降。對應5口采油井不同程度見到調驅效果，井組累積增油1 159 t，如考慮不調驅井組遞減，累積增油2 002 t。

3.2 文25東塊聚合物微球深部調驅優化設計

3.2.1 施工設計與優化

（1）針對PI90值大于區塊平均值，FD值大于0.65的2口水井文側65-43、文側65-46，直接開展聚合物微球調驅工藝。調驅過程中加強微球運移和對應油井產出液微球含量檢測工作，若調驅過程中油壓及PI值下降或油井檢測出微球產出，則動態調整微球的“四個度”或開展在線堵竄，若水井油壓及PI值不降，則按設計注完微球。

（2）針對PI90值小于區塊平均值的3口水井文側25-27、文65-52、文側65-41，首先采用高濃度的聚合物交聯微球進行試注，試注20 d后若水井的油壓和PI值有響應，則單獨采用聚合物微球完成調驅，若無響應，則開展先期調剖工藝。

3.2.2 先期調剖+調驅工藝 調驅過程中定期檢測水井PI值變化（初期3個月，第2輪次調整后6個月）和對應油井產出液微球含量，若檢測到微球產出，則通過示蹤劑檢測技術描述竄通情況，然后開展乳液/微乳聚合物凍膠在線堵竄工藝，即第2輪次調剖；繼續實施調驅工藝，注入量應達到區塊驅的目的。2010年7月開始在文25塊5口井組實施微球調驅，注水壓力都有所上升，調剖后啟動壓力升高。注入水進入中低滲透層，使得中低滲透層潛力得到發揮。同時井口壓降曲線明顯變緩，如文側25-27井調驅67 d后由壓降曲線算得PI為11.15 MPa，FD為0.88，PI上升了6.84 MPa，FD上升了0.29。

（1）堵竄劑的選擇。若采用交聯聚合物微球試注第1個段塞無效后，采用防竄劑進行先期調剖。要求堵劑在文25塊地層溫度（85～90 ℃）和采出水礦化度（12～15×104mg/L）條件下長期穩定。因此防竄處理可采用凍膠。

適合文25塊高溫高礦的有酚醛樹脂凍膠，機理是在聚丙烯酰胺溶液中加入酚醛樹脂交聯劑配成，酚醛樹脂可通過交聯反應，將聚丙烯酰胺分子交聯起來形成凍膠起封堵高滲透層作用。

（2）堵竄后的調驅。堵竄后分2個段塞：第1段塞：注入天數80 d，目的是提高油壓或PI值上升1～2 MPa，設計微球體系平均濃度3 000 mg/L。第2段塞：注入天數115 d，注入低濃度的長段塞實現逐級深部調驅，進一步提高水井FD值，設計平均濃度2 000 mg/L。

（3）調驅過程中的在線堵竄設計。調驅過程中繼續采用PI決策技術，動態調整微球調驅劑的4個度及開展在線堵竄技術，即采用微乳、乳液聚合物凍膠實施在線堵竄，封堵不斷形成新的竄流通道，進一步提高水井PI和FD值。

3.2.3 調驅過程的調整 在調驅過程中根據PI、FD值變化，及時進行調整，動態決策。采用“多階段調整注入濃度”方式，使微球隨著注入水進入到地層深部，實現逐級逐步液流改向深部調驅，改善油藏的層內及層間矛盾，提高注入水波及效率，從而提高采收率。

3.2.4 現場注入工藝配套

（1）在線注入施工方式。為滿足長期深部調驅的目的，采用調驅泵在線注入方式。微球調驅劑在水中均可迅速溶解和分散，可以直接在注入水管線上加入，能夠按照配注溫和調整，實現在線調驅方式，具有設備簡單，施工方便等特點。為根據單井注入情況對粒徑、濃度等注入參數進行有針對性的調整，需采用單泵單井的注入方式。

（2）注入工藝。配制水：目前生產注入水；注入設備：選擇型號為JZ-80L/40MPa的注入調驅泵。

（3）注入過程中“實時監測、動態調整”。監測2個方面：用PI技術檢測微球在地層中的運移情況，油井產出液中微球含量檢測技術。

調整微球調驅劑的4個度：不同的粒度、膨脹度、強度和濃度。

（4）“堵竄遠驅”的施工模式。不同的堵劑在地層中作用空間不同，調驅封堵地層離井眼的距離也不同。聚合物微球是單液法調驅劑，適用于遠井地帶。所以對采用交聯聚合物微球試注第一個段塞無效后，采用防竄劑進行先期調剖，之后再調驅的施工模式。

3.2.5 效果分析

（1）注水壓力都有明顯上升。微球調驅3個月后，注水井的注水壓力都有不同程度的上升，說明聚合物微球有一定的封堵作用。

（2）調驅后啟動壓力升高，吸水層數增多，吸水剖面明顯改善。在注水壓力升高的情況下，注入水進入中低滲透層，使得中低滲透層潛力得到發揮。

（3）井口壓降曲線明顯變緩。從施工前后的壓降曲線分析，施工后井口壓降曲線變緩，地層充滿度幅度也提高，表明封堵效果良好。如WC25-27調驅67 d后由壓降曲線算得PI為11.15 MPa，FD為0.88，PI上升了6.84 MPa，FD上升了0.29。

2010年以來先后在文10塊、文25東塊試驗應用微球深部調驅工藝11個井組，對應14口油井中有13口井見到明顯增油效果，日增油18.9 t/d，累計增油3 562 t，井組自然遞減下降17.4個百分點，綜合含水下降2.6個百分點，增加水驅動用儲量21.35×104t。

4 結論與認識

（1） 微球初始粒徑為納米、微米級，能滿足深部調驅需要，而且提高采收率效果明顯。在開發理念上將深部調驅作為“水驅非均質老油田開發后期”的重要增產措施，以有效改善水驅油流度比、增油穩產。

（2）運用PI、FD決策技術，在調驅過程中根據PI、FD值變化，及時進行調整，動態決策。采用“多階段調整注入濃度”方式，使微球隨著注入水進入到地層深部，實現逐級逐步液流改向深部調驅，改善油藏的層內及層間矛盾，提高注入水波及效率，從而提高采收率。

（3）優選新型聚合物微球調驅劑，通過特殊的膠團分子設計，使產品具有比傳統可動凝膠更好的耐溫、耐鹽和抗剪切性能，具有較好的注入性能。適用于高溫（＜130 ℃）、高鹽（＜290 000 mg/L）油藏在線注入。微球調驅技術可以應用于聚合物驅無法覆蓋的3類油藏水驅后提高采收率，也可用于大孔道不是較發育的中高滲油藏改善水驅開發效果。

［1］ 韓秀貞，李明遠，林梅欽，等.交聯聚合物微球體系水化性能分析［J］.油田化學，2006，23（2）：162-165.

［2］ 紀朝鳳，葛洪江.調剖堵水材料研究現狀及發展趨勢［J］.石油鉆采工藝，2002，24（1）：54-57.

［3］ 黃偉.復雜小斷塊老油田穩產技術研究［J］.海洋石油，2003，（4）62-64.

［4］ 劉敏，張良濤，陳慶華.聚合物微球調驅在高溫高鹽油藏的研究與應用［J］.內江科技，2007，26（9）：112-113.

［5］ 張霞林，周曉君.聚合物彈性微球乳液調驅實驗研究［J］.石油鉆采工藝，2008，30（5）：89-92.

［6］ 張增麗，雷光倫，劉兆年，等.聚合物微球調驅研究［J］.新疆石油地質，2007，28（6）：749-751.

［7］ 王代流，肖建洪.交聯聚合物微球深部調驅技術及其應用［J］.油氣地質與采收率，2008，18（2）：86-88.

［8］ 王聰，辛愛淵，張代森，等.交聯聚合物微球深部調驅體系得評價與應用［J］.精細石油化工進展，2008，9（6）：23-25.

［9］ 宋岱峰，賈艷萍，于麗，等.孤島油田聚驅后聚合物微球提高采收率研究［J］.油田化學，2008，25（2）：165-169.

［10］ 劉斌，于桂陽，洪志勇，等.文留油田文10東塊油藏應用聚合物微球深部調驅技術的效果和認識［J］.內蒙古石油化工，2010，9（9）：121-123.

（修改稿收到日期 2013-06-20）

Research on deep profile controlling and flooding technology with high temperature and salt resistance microspheres in Wenzhong Oilfield

HUANG Xuebin, LI Xiaoqi, JIN Wengang, NAN Jiangfeng, HUI Peng
（The First Production Factory,Zhongyuan Oilfield Company,Sinopec,Puyang457172,China）

Since entering into the late development stage of high water cut, the main layers of Wenzhong oilfield have been watered seriously, and the remaining oil distributes highly scattered, which results in poor water driving effect. Influencing by high temperature and high salinity, conventional granular profile controlling and flooding agent is not suitable because of big diameter, invalidity of deep formation plugging and short validity period. Based on these situations, research on mechanism of gel microspheres for deep profile controlling and flooding was developed. A kind of cross-linked polymer gel in Nano-size was synthesized by using micro-emulsion polymerization method, which is distributed evenly in water, and could easily arrive at the injected formation and swelled slowly when meeting water. Due to these features, the goal of synchronous coordination of water plugging controlling and flooding can be meet,which means that a gel microspheres with high temperature and salinity resistance was established for deep profile controlling and flooding. This system was applied in 11 well groups in Blocks Wen10 and Wen25, and ‘PI+FD’ profile controlling and injection parameter comprehensive adjustment method was designed during the field operation process. Good results have been achieved with increasing 21.35×104t of water driving reserve and 3 562 t oil production form corresponding wells.

late stage of high water cut; high temperature and salt resistance; microspheres for deep profile controlling and flooding

黃學賓，李小奇，金文剛，等. 文中油田耐溫抗鹽微球深部調驅技術研究［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（4）：100-103.

TE357.4

A

1000–7393（2013） 05–0100–04

中國石化提高采收率導向項目“中原微球調驅提高采收率技術研究與應用”（編號：2010197）。

黃學賓，1969年生。1991年畢業于西安石油學院采油工程專業，2002年畢業于西南石油學院油氣井工程專業，獲碩士學位，現從事采油工程技術研究與應用工作，總工程師。電話：0393-4850592。E-mail：xiaoqili126@126.com。

〔編輯 薛改珍〕