非均質儲層解調聯作一體化技術在渤海油田的應用

張麗平，鄒 劍，劉長龍，高 尚，蘭夕堂

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

渤海油田多數區塊為非均質性油藏，儲層厚、小層多，滲透率級差大。隨著注采開發進入中后期，儲層能量不能得到有效釋放，層間層內矛盾日益加劇，在油、水井酸化過程中酸液總是優先進入高滲透層，從而造成一系列不利因素。對油井而言，多層酸化，高滲透層吸酸過多，溝通水層，易造成酸化后增液不增油。過多的酸量必然造成返排困難，從而引起儲層的二次傷害，降低酸化效果。對注水井而言，酸液優先進入高滲層，導致注水井吸水剖面矛盾加劇。同時，單純油井酸化與堵水無法同時實現油井的降水與增油，單純的水井酸化與調剖無法同時實現水井的增注與減小層間矛盾。為此，筆者所在研究團隊開展了解調聯作一體化技術的研究，建立一套解調聯作選井選層決策方法，研究優選出一套調堵酸化聯作體系，現場單井實驗效果良好，具有較好的應用及推廣價值。

1 解調聯作選井選層決策

隨著渤海油田的油、水井酸化解堵和調剖堵水作業次數的增加，效果均越來越差。油藏非均質性強，小層多，各井層物性差異大，需要在解調聯作作業前優選井層。目前針對調剖與解堵在選井上缺乏科學理論依據，通過建立解調優化選井選層決策方法，在地質構造、儲層特征、儲層物性及孔喉特征、流體性質、油藏溫度壓力系統、油水井生產動態及高含水油井出水規律等方面充分認識的基礎上[1-3]，結合油田開發、單井生產歷史等，考慮在實際生產中某些參數難以錄取，采用基于變權的模糊層次分析法，建立一套適宜于目標區塊油水井解調聯作的選井選層方法。

1.1 皮爾遜相關系數

皮爾遜相關系數是一種線性相關系數，用來反映兩個變量程度的統計量。相關系數用r表示，其中m為樣本量，ai、bi和分別為兩個變量的觀測值和均值。r描述的是兩個變量間線性相關強弱的程度。r的取值在-1與+1之間，若r＞0，表明兩個變量是正相關，即一個變量的值越大，另一個變量的值也會越大；若r＜0，表明兩個變量是負相關，即一個變量的值越大另一個變量的值反而會越小[4]。r的絕對值越大表明相關性越強。

依據目標油田以往作業施工數據，水井解調作業以增注量為目標函數，油井堵酸作業以增產量為目標函數，分析各影響因素與目標函數的相關性，以此為依據，確定因素間的重要性關系，該方法可以減小層次分析法中標度的主觀性。

1.2 變權模糊層次分析法

模糊層次分析法（FAHP）是在層次分析法（AHP）的基礎上提出的，二者的步驟基本一致。AHP是通過求解判斷矩陣的特征值、特征向量及標準化等計算，得出層次單排序及總排序，獲得方案層次對于目標的重要性數據序列，即權重求解過程復雜煩瑣。而FAHP是通過各因素權重和模糊一致矩陣元素之間存在的內在聯系，建立求解權重的關系式，將求解權重問題轉化為求解有約束的規劃問題，計算過程簡捷快速，綜合比較FAHP方法更具有優勢。

由于實際問題的復雜性，以及目前技術條件的限制，在實際生產中往往無法取得某些參數的值，這樣如果仍然按照常權的評判方法進行決策會使決策結果偏離真實情況，決策的合理性會受到影響。因此，為了讓結果更接近實際情況，在缺失資料的情況下，應該采用變權的方法進行決策。常權評判時，權重集λ={λ（1），λ（2），…，λ（n）}，滿足以下條件：（1）歸一化條件：1；（2）非負條件：λ 在 0～1。當某井的一些評價參數缺少時，參數個數小于n，設為k，這時，，從而會導致所有區塊的最終評判結果偏小，偏離實際情況。因此，需要用變權方法來做評判。變權以最佳權重為基礎，求出一個待評價井的變權權重向量[5，6]。

2 解調聯作調堵及解堵體系研究

2.1 調堵劑性能評價

解調聯作措施是通過酸化來解堵，因此要求堵劑具有耐酸性，地層水具有較高的礦化度，因此要求堵劑具有耐鹽的作用；目前文獻報道的所有能實現地層調堵的產品有泡沫、固相微粒、聚合物類凝膠、黏彈性表面活性劑、樹脂、水玻璃凝膠等；泡沫穩定性差只能實現短暫封堵作用，因此通常用做施工助排劑；黏彈性表面活性劑用量大、成本高，不能實現長效封堵；固相微粒、樹脂和水玻璃凝膠易造成永久性堵塞，后期很難解除；因此推薦使用聚合物凝膠類堵劑。

經過調研、合成初選共價鍵交聯，共價鍵交聯是指在地層溫度下二次交聯劑與SA-P中的官能團反應形成新的共價鍵，與配位交聯形成的堵劑性能相比，經過共價鍵交聯形成的堵劑抗鹽性及穩定性增強，這一反應過程（見圖 1、圖 2）。

圖1 SA-P生成堵劑反應過程

圖2 堵劑成膠過程

SA-P是一種線性高分子化合物，高分子化合物的特點就是相對分子質量大，相對分子質量分散，因此不同相對分子質量SA-P形成的凝膠性質肯定會有差異，包括耐鹽、耐酸性、成膠強度等。首先對不同相對分子質量SA-P是否能形成凝膠的能力進行初步優選，再對可成膠SA-P進行進一步的實驗評價。

調-酸聯作工藝需要酸性交聯SA-P凝膠，在不確定交聯劑的最優添加濃度之前，實驗加入過量交聯劑以保證能完全成膠。調堵劑的酸性催化劑可以通過pH調節（見圖 3～圖 5）。

圖3 成膠堵劑耐酸耐鹽實驗圖

圖4 堵劑黏度保持率

圖5 堵劑封堵率

表1 各種螯合劑對Ca2+、Mg2+、Fe3+的螯合情況

通過實驗發現堵劑的耐溫耐鹽性能較好，從實驗結果說明70℃，調堵劑凝膠穩定性好沒有出現脫水現象，且膠體完好，說明在儲層溫度70℃下形成的調堵劑凝膠性能穩定。6個月的長時間下兩種凝膠黏度保持率都高于85%。在達到突破壓力之后，體系壓力降低，當注一段時間水后壓力達到穩定，此時的壓力就是被水驅后剩余在巖心中的堵劑凝膠產生的壓力梯度，說明成膠后的凝膠堵劑具有較好的耐沖刷性能。

2.2 高效酸液體系性能評價

針對“高孔、高滲、疏松”的砂巖儲層，儲層以原生粒間孔為主，油層孔喉半徑大，隨著生產的進行，更容易堵塞；其次在多次或重復酸化后，近井地帶儲層酸化可溶之物越來越少，酸化解堵半徑越來越大。以往單一的酸液體系不適合深部、多次重復酸化后的油、水井作業情況。在酸化過程中，為取得更好的酸化效果，必須對酸液提出更高的要求，即必須提高酸液體系的溶蝕能力，提高酸液的緩速性能，實現深部解堵，有效防止二次沉淀傷害，提高儲層滲透率，降低腐蝕速率等酸液性能（見表 1、圖 6～圖 8）。

通過實驗形成一套新型的低傷害、深穿透高效酸，高效酸能緩慢釋放氫離子，與巖心反應的有效作用時間較長，表現出較強的緩速性能，有利于深部酸化；高效酸對 Ca2+、Fe3+、Mg2+的螯合值分別是 520 mg/g、190.15 mg/g、470.5 mg/g，能螯合金屬離子，能有效防止酸化過程中可能生成的二次、三次沉淀。高效酸體系對目標油田加垢傷害巖心滲透率改善倍數為3.2，加油傷害巖心改善倍數為3.82。

3 解調一體化研究及效果評估

圖6 酸巖反應長效作用時間評價

圖7 高效酸對含垢巖心酸化效果曲線

圖8 高效酸對含油巖心酸化效果曲線

3.1 室內巖心流動模擬實驗

為驗證解調一體化效果，開展室內巖心流動實驗開展工藝組合模式研究及探索，分別采取解-調及調-解的工藝組合模式開展研究（見圖9、圖10）。

“調-解”實驗后低滲巖心滲透率改善倍比為1.52，高滲巖心滲透率改善倍比為0.29。“解-調”實驗后低滲巖心滲透率改善倍比為0.9，高滲巖心滲透率改善倍比為0.22。不管是“調-解”工藝還是“解-調”工藝最終高滲巖心都被封堵，“調-解”工藝最終使低滲巖心有較好改善效果，“解-調”工藝最終使低滲巖心沒有改善效果。雙巖心流動實驗表明“調-解”工藝相比“解-調”工藝最終對儲層改善效果好。

3.2 現場應用

圖9 調-高效酸流動實驗效果曲線

圖10 高效酸-調流動實驗效果曲線

旅大10-1油田A23井于2005年1月28日投產，普通合采管柱，Ⅱ油組為主力油組，共分兩個防砂段。于2005年11月25日開始注水，單注東二下段Ⅱ油組，儲層射開有效厚度（垂厚）為63.3 m，前期注水量600 m3/d左右。2015年3月11日進行吸水剖面測試。測試解釋結論表明：Ⅱ油組一段防砂，大厚層內吸水差異比較大。Ⅱ油組注水層厚度（斜厚）103.6 m，僅有6 m的層吸水，其中一段2 m的厚度吸水量占全井的77.10%，其余大段都不吸水。2016年1月3日～8日測吸水剖面，測試資料再次表明各層吸水差異比較大，主力大厚層不吸水，僅3 m厚的兩小層吸水。2018年4月15日測吸水剖面，其中Ⅱ油組1小層（井段：2 379 m～2 381 m）2 m的厚度吸水654 m3/d，占全井的100%，其余大段都不吸水，層間層內非均質嚴重。針對此類問題，對A23井注Ⅱ油組進行解調聯作一體化作業。首先進行調剖作業，采用0.2 m3/min～0.25 m3/min排量注入凝膠調剖劑，施工壓力控制在12 MPa以下，第一階段注入810 m31 000 mg/L～2 500 mg/L的交聯聚合物，第二階段注入1 000 m32 000 mg/L～4 500 mg/L的交聯聚合物，第三階段注入5 189 m32 500 mg/L～6 000 mg/L的交聯聚合物。繼續注入復合解堵劑進行解堵，采用多段塞注入方式共注入前置酸20 m3，處理酸80 m3，解聚液 50 m3，暫堵液 5 m3，施工排量 0.5 m3/min～1.5 m3/min，施工壓力7.5 MPa～15 MPa。作業完后測吸水剖面，Ⅱ油組1小層29.4 m厚儲層吸水85.8%，2小層32.5 m厚儲層吸水8.5%，3小層11.6 m厚儲層吸水5.7%，明顯改善吸水剖面。

4 結論

（1）采用皮爾遜相關系數法計算各因素與增注/產比的相關系數，并以此為依據確定各因素間的標度，結合模糊層次分析法確定各因素的權重，采用變權的方法處理井參數缺少的情況，使決策結果更為客觀合理。

（2）形成一套解調聯作技術，堵劑體系具有耐鹽好、穩定性好，封堵率達到94%～99%、突破壓力大于5 MPa，耐沖刷性能較好，對鈣、鎂、鐵等具有較好的螯合能力，有效的防止二、三次沉淀，緩速性能優。

（3）通過室內雙巖心流動實驗研究發現“調-解”工藝相比“解-調”工藝最終對儲層改善效果好。

（4）解調聯作一體化技術兼顧調剖、解堵作用，對非均質儲層能夠實現封堵大孔道，解堵不吸水層，改善吸水剖面，現場試驗取得了良好的效果，具有一定的應用及推廣價值。

T-1000級超高強度碳纖維技術獲突破

近日，中國科學院山西煤炭化學研究所研究員張壽春團隊圍繞T-1000級超高強度碳纖維制備，承擔的中國科學院重點部署項目所制備的聚丙烯腈基超高強度碳纖維順利通過驗收，成功開發出聚丙烯腈基新型中空碳纖維。

張壽春團隊采用干噴濕紡路線，開展了前驅體鏈結構優化設計、紡絲液流變性調控、纖維微納米結構控制及關鍵裝備技術系統研究，實現了干噴濕紡關鍵核心技術的突破。所制備的T-1000級超高強碳纖維兼具高拉伸強度和高彈性模量特征，經第三方機構檢測，性能指標均達到業內先進水平。該研究將有助于我國高性能碳纖維多品種、系列化發展，對結構輕量化和多功能化應用具有積極意義。

（摘自中國化工信息2019年第5期）