聚合物驅在線混合調剖技術在海上油田的應用

王秀平 劉鳳霞 陳維余 吳清輝 朱立國 彭齊國

（中海油能源發展股份有限公司鉆采工程研究院，天津 300452）

聚合物驅在線混合調剖技術在海上油田的應用

王秀平 劉鳳霞 陳維余 吳清輝 朱立國 彭齊國

（中海油能源發展股份有限公司鉆采工程研究院，天津 300452）

調剖作為一種常規的控水技術，在水驅和聚驅油田廣泛應用，但在海上油田由于平臺空間限制，常規的調剖設備無法擺放，不能正常實施。為此，開展了利用聚合物驅流程實現在線混合調剖及地面配注工藝的研究，解決了常規調剖設備占地面積大的問題，并在渤海JZ9-3油田實施了單井先導性試驗。結果表明：海上聚驅在線混合調剖技術工藝簡單，占地面積小，安全可靠，解決聚竄問題，并取得了顯著的增油減水效果，為同類聚驅封竄提供了可借鑒的方法。

海上聚驅油田；在線調剖；交聯劑；在線混合工藝

海上油田由于存在平臺使用壽命問題，為了在一定時間內采出更多的原油，多采用聚合物驅實現油田高效開發。2007年渤海海域在SZ36-1、LD10-l、JZ9-3等油田部分井進行注聚試驗。由于受平臺空間和承重能力的限制，海上油田不能照搬陸地注聚油田的模式，需采用高度集成的撬裝式注聚配注系統，要求設備小型化、模塊化、高效化。目前海上聚驅平臺在保證聚合物溶液的配制質量滿足注入要求的前提下，已將聚合物熟化時間縮短為40 min；在相同注入井數和配液能力下，系統占地面積減少21%［1］。

但是，由于聚驅油田的非均質性嚴重，導致JZ9-3油田出現聚竄現象，注聚見效井產出聚合物濃度最高達到689.2 mg/L。聚竄現象的發生不僅降低了驅油效果，浪費了聚合物，而且給產出液處理帶來了一系列的問題，影響油田的正常生產。調剖技術可以有效改善注聚井的吸水剖面，遏制聚竄現象，是油田穩油控水重要手段之一，但由于受海上平臺空間的限制，常規調剖技術不能在海上油田實施。為此開展了聚驅在線調剖技術的研究與應用。

1 聚驅在線調剖體系室內研究

1.1 實驗藥劑

聚合物：采用平臺注聚SNF3640C聚合物，分子量3 000萬，工業品；交聯劑：①改性脲醛樹脂，工業品；②有機交聯劑，工業品；③水溶性酚醛樹脂，工業品。促膠劑：①BHC-1，自制；②YS-1，工業品；③LMS-1，自制。

采用現場配液水進行藥劑篩選實驗。實驗溫度57 ℃（下同），實驗結果見表1。

表1 藥劑篩選結果

實驗結果表明，由SNF3640C+改性脲醛樹脂+促膠劑BHC-1組成的在線調剖體系黏彈性好，成膠黏度最大。故采用SNF3640C+改性脲醛樹脂+促膠劑BHC-1配方進行調剖實驗研究。

1.2 在線調剖劑配方優化

1.2.1 聚合物質量分數優化 采用平臺注聚用聚合物SNF3640C，在改性脲醛樹脂質量分數0.38%，促膠劑BHC-1質量分數0.12%時，變化聚合物質量分數，從而篩選出最佳聚合物質量分數范圍。實驗結果見圖1，可以看出，隨著聚合物質量分數的增加，黏度逐步增加，聚合物質量分數在0.15%～0.2%范圍內，成膠黏度比較低，對竄流通道封堵較弱，聚合物質量分數在0.25%～0.4%范圍內，成膠黏度較高。根據前期現場調剖經驗，成膠黏度一般在40 000～80 000 mPa·s效果較好，考慮經濟成本，認為聚合物質量分數在0.25%～0.35%范圍內能達到調剖效果。

圖1 SNF3640C質量分數優化實驗結果

1.2.2 改性尿醛樹脂質量分數優化 在聚合物質量分數0.25%，促膠劑BHC-1質量分數0.12%的條件下，變化改性脲醛樹脂的質量分數，得到其最佳質量分數范圍。實驗結果如圖2，改性脲醛樹脂質量分數在0.38%～0.58%范圍內成膠黏度較高，滿足現場調剖要求。

圖2 改性脲醛樹脂質量分數優化實驗結果

1.2.3 BHC-1質量分數優化 在聚合物質量分數0.25%，改性脲醛樹脂質量分數0.38%條件下，變化BHC-1的質量分數，觀察在線調剖體系成膠時間及成膠黏度。實驗結果如圖3，加入不同質量分數的BHC-1，體系的成膠黏度變化不大，促膠劑BHC-1主要影響體系的成膠時間，質量分數在0.08 %～0.20%范圍內，在線調剖劑成膠時間在1～18 d，可根據設計用量、注入排量及段塞濃度，選擇合理的BHC-1質量分數。

圖3 BHC-1質量分數優化實驗結果

1.3 在線調剖劑性能評價

1.3.1 成膠時間 在線調剖劑的成膠時間直接影響堵劑的注入與封堵效果，室內進行了在線調剖體系成膠時間實驗，結果見圖3，可以看出，通過變化BHC-1質量分數，可以調節成膠時間，質量分數在0.08%～0.20%范圍內，成膠時間在1～18 d。

1.3.2 熱穩定性 采用2種配方開展了在線調剖體系熱穩定性實驗。配方1：0.35%SNF3640C+0.45%改性脲醛樹脂+0.12%BHC-1；配方2：0.25%SNF3640C +0.38%改性脲醛樹脂+0.12%BHC-1。實驗結果見圖4，可以看出，2種配方均有良好的熱穩定性，3個月黏度保留率均高于90%。

圖4 交聯體系穩定性評價實驗

1.3.3 抗剪切性 使用Waring攪拌器在不同的剪切速率下對配制好的交聯體系（配方：0.25%SNF 3640C+0.45%改性脲醛樹脂+ 0.12%BHC-1）進行剪切，實驗結果見圖5，可以看出，在各種剪切速率條件下在線調剖體系都可以成膠，能較好地適應海上油田篩管礫石充填防砂完井的要求。

圖5 交聯體系剪切性能評價實驗

1.3.4 封堵率 用2根長度30 cm、直徑3.8 cm的填砂管模擬地層條件做平行實驗，測定封堵前的水相滲透率k1，以2 mL/min的速度注入0.2 PV在線調剖劑，放置57 ℃烘箱5 d后取出，測定封堵后的水相滲透率k2，計算封堵率，實驗結果見表2，可以看出，1#和2#填砂管注入在線調剖劑后水相滲透率大幅下降，封堵率達到95%以上，表明在線調剖劑對高滲透層具有較高的封堵性。

表2 封堵率實驗結果

2 在線調剖地面配注流程改造

根據“充分利用聚驅配注工藝流程，盡量少占用平臺空間”的設計原則，經過在平臺實際調研，在已有的聚合物母液配注流程不變的情況下，增加一個交聯劑配注撬和一個靜態混合器。交聯劑配注撬（包括溶解罐和高壓計量泵）出口接到高壓水管線上，靜態混合器直接連接在高壓水管線上，連接位置在聚合物母液和交聯劑配注撬出口之后，使調剖劑溶液（聚合物母液與交聯劑溶液）在高壓水管線初步混合后，再通過靜態混合器充分混合，達到調剖劑的配制要求。改造后的聚驅在線調剖流程見圖6。

圖6 聚驅在線調剖地面配注工藝流程示意圖

3 先導試驗及推廣應用

JZ9-3油田屬層狀飽和油藏，儲層非均質性較強，W4-2井與W4-3井在Ⅰ油組上存在嚴重的注聚單層突進現象，作為聚驅在線調剖目標井進行先導試驗。

3.1 工藝設計

3.1.1 注入量 注入孔隙體積計算公式為

式中，r為注采井距，m；h為調驅井段平均厚度，m；φ為調驅井段平均孔隙度；K垂直為垂直調驅處理系數：K平面為平面調驅處理系數。

W4-2井與W4-3井距離為350 m，Ⅰ油組平均厚度8.2 m，平均孔隙度29.3%，垂直和平面調驅處理系數均為25%。室內物模實驗顯示，注入0.2 PV凝膠效果最佳，經計算得0.2 PV=1 900 m3。根據動態資料分析，認為W4-2主要受益井為W4-3，劈分注入量按40%計算，要使調剖劑有1 900 m3能進入W4-3井，調剖劑總量應該為4 800 m3。

3.1.2 施工排量及壓力 W4-2井組日注量500 m3，井口壓力10.8 MPa，按照選擇性注入理論設計，在線調剖注入排量最大不能超過500 m3/d，施工壓力小于管線承壓。因此，設計排量12～14 m3/h，施工壓力≤14 MPa。

3.1.3 段塞設計 段塞組合的數值模擬結果和物模實驗結果都證實多段塞的調驅效果好于單段塞［2-3］。因此，根據聚驅在線調剖體系不同濃度及成膠時間設計了3個段塞注入，第1段塞成膠時間3～5 d，成膠強度50 000 mPa·s左右；第2段塞成膠時間2～3 d，成膠強度為60 000 mPa·s左右；第3段塞成膠時間1～2 d，成膠強度為75 000 mPa·s左右。成膠時間主要通過控制BHC-1的質量分數來實現。

3.2 效果分析

W4-2井施工期間共注入調剖劑4 856.59 m3，施工壓力上升1.0～1.8 MPa。

（1）注聚在線調剖后Ⅰ油組相對吸水量由93.1%下降為31.9%，原先不吸水的Ⅲ油組開始吸水，相對吸水量為26.1%，啟動了低滲層，吸水剖面也得到改善。

（2）注聚突進油井W4-3井調剖前聚合物濃度監測最高達689.2 mg/L，2009年將Ⅰ油組關閉，調剖后重新打開，井口聚合物濃度監測比較平穩，平均為226.8 mg/L，同比調剖前聚合物濃度降低37.69%。

（3）W4-2井組對應5口受益油井均有不同程度的增油降水，井組見效率100%。措施后一個月W4-3井作為直接受益油井，其產油量由調剖前的18.67 m3/d提高至40.0 m3/d，平均日增油21.33 m3，含水由90%下降到80%。截止2010年底，井組措施有效期630 d，受益油井累增油34 618 m3，累降水57 619.5 m3。

3.3 推廣應用

鑒于先導試驗取得的良好效果，2011—2013年在SZ36-1和JZ9-3聚驅油田聚竄明顯的21個井組進行了在線調剖技術的推廣應用，平均單井注入量6 486 m3，注入壓力7～13.5 MPa。實施后注水井視吸水指數下降了21.35 m3/（d·MPa），注入壓力提高了

2.3 MPa，對應油井增油降水效果顯著。截至2013年7月30日，井組措施最長有效期達481 d，累計增油112 059.8 m3，累計降水136 150.3 m3，目前大部分井組繼續有效。

4 結論

（1）聚驅在線調剖技術工藝簡單，施工方便，占地面積小，安全可靠，可以滿足海上油田調剖需求。

（2）現場應用結果表明，該技術可以改善注聚井吸水剖面，有效遏制聚合物竄流問題，提高聚驅效率，措施有效期長，井組增油降水效果顯著，可在類似聚竄井組推廣應用。

［1］劉宗昭，劉福海，易飛，等.海上油田聚合物驅配套技術研究［J］.中國工程科學，2011，13（5）：50-52.

［2］楚紅霞，劉文梅，秦濤，等.調驅段塞組合方式的數值模擬研究［J］.斷塊油氣田，2005，12（6）：56-58.

［3］王秀平，王進寶，張磊，等.高溫可動凝膠調驅技術研究［J］.石油鉆采工藝，2006，28（S0）：46-48.

［4］周守為.海上油田高效開發新模式探索與實踐［M］.北京：石油工業出版社，2007.

［5］王秀平，王鳳清，吳剛，等.在線混合調驅劑GFS-1及配套工藝技術研究［J］.石油鉆采工藝，2008，30（2）：115-117.

［6］王聰，張冬會，李福軍，等.乳液在線調剖體系的研究與應用［J］.斷塊油氣田，2009，16（2）：109-110.

（修改稿收到日期 2014-06-12）

〔編輯 朱 偉〕

Application of on-line mixing profile control technology of polymer flooding in offshore oilfields

WANG Xiuping,LIU Fengxia,CHEN Weiyu,WU Qinghui,ZHU Liguo,PENG Qiguo
（Drilling &Production Research Institute,CNOOC Energy Technology &Services Limited,Tianjin300452,China）

As a conventional water control technology,profile control is widely used in water flooding and polymer flooding oilfields,but due to space limitation on the drilling platform in offshore oilfield,the conventional profile control equipment cannot be laid out on the platform and cannot be used normally.Hence,research was carried out on using polymer flooding process to realize profile control by on-board mixing and surface mixing and injection technology,which addressed the problem of conventional profile control equipment occupying large area and was pilot tested in individual well in JZ9-3 Oilfield in Bohai.The results show that the profile control technology of polymer flooding on-board mixing offshore is a simple technique,occupying small area,safe and reliable,addressing the problem of polymer channeling,and achieving significant increase in oil production and reduction in water production,providing a reference method for plugging similar polymer channeling.

offshore polymer flooding oilfield;on-line profile control;crosslinking agent;on-line mixing technology;pilot test

王秀平，劉鳳霞，陳維余，等.聚合物驅在線混合調剖技術在海上油田的應用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（4）：101-104.

TE357.4

：B

1000–7393（2014）04–0101–04

10.13639/j.odpt.2014.04.025

王秀平，1964年生。畢業于石油大學（華東）石油工程專業，長期從事油田化學及三次采油工藝技術研究與應用工作。電話：022-66907204。E-mail：wangxp2@cnooc.com.cn。