河南油田聚合物地面分質(zhì)分壓注入工藝技術(shù)

沈 威，馬宏偉，李 洲，焦明遠(yuǎn)，楊康敏，王新志

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河南油田聚合物地面分質(zhì)分壓注入工藝技術(shù)

沈 威，馬宏偉，李 洲，焦明遠(yuǎn)，楊康敏，王新志

（中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽 473132）

隨著注聚區(qū)塊的不斷開發(fā)，河南油田注聚井況越來越復(fù)雜，油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重，層間矛盾突出，滲透率級差大，因此，研究應(yīng)用了聚合物地面分質(zhì)分壓注入工藝技術(shù)。通過同心雙管分注管柱封隔地層，形成三個(gè)獨(dú)立的注水通道，對高滲透地層安裝低剪切配注器，產(chǎn)生節(jié)流壓差，控制流量；對低滲透層安裝定量剪切配注器，增加聚合物黏損率，降低聚合物分子量，使聚合物分子量與地層滲透性能匹配；試驗(yàn)表明，注聚工藝不僅簡化了測試調(diào)配工藝、縮短了測試時(shí)間、降低測試費(fèi)用，還真正做到了測試調(diào)配的及時(shí)、準(zhǔn)確，保證了地質(zhì)方案的時(shí)效性，提高了聚合物分注的驅(qū)油效果。

河南油田；聚合物驅(qū)；分質(zhì)分壓注入工藝

聚合物驅(qū)油技術(shù)作為一種改善油水流度比、提高注水波及系數(shù)的有效方法，已在許多油田得到大規(guī)模推廣應(yīng)用[1]。河南油田隨著注聚區(qū)塊的不斷開發(fā)，注聚井況越來越復(fù)雜，目前，注聚單元大多為二、三類儲(chǔ)量油藏，油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重，層間矛盾突出，滲透率級差大[2]。裴曉含[3]等認(rèn)為聚合物驅(qū)分質(zhì)分壓注入可實(shí)現(xiàn)對注入量和相對分子質(zhì)量的雙重調(diào)節(jié)， 在不降低高滲透層聚驅(qū)效果的同時(shí)，能有效增加聚合物分子進(jìn)入低滲透油層孔隙體積，從而提高聚驅(qū)控制程度， 提高聚驅(qū)總體開發(fā)效果。

目前國內(nèi)的多種聚合物分質(zhì)分壓注入工藝技術(shù)都有一定的局限性[4-5]。聚合物井下分注工藝存在的問題主要是工具的設(shè)計(jì)空間受限制，隨著層間壓差的增加，聚合物的剪切率相應(yīng)地會(huì)增大；并且停注時(shí)，返吐物很容易堵塞工具，導(dǎo)致投撈測試遇阻、吊卡等問題。

技術(shù)對比表明，聚合物地面分注工藝更適合河南油田的注聚現(xiàn)狀。因此，針對河南油田聚合物地面分注技術(shù)中存在的不足，開展了聚合物地面分質(zhì)分壓注入工藝技術(shù)的研究，為聚驅(qū)區(qū)塊精細(xì)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)產(chǎn)提供技術(shù)支持[6-8]。

1 聚合物地面分質(zhì)分壓注入工藝原理

河南油田聚合物地面分質(zhì)分壓注入管柱結(jié)構(gòu)見圖1。

井下管柱：同心雙管分注管柱，通過插管密封器密封雙油管環(huán)空、封隔器封隔地層，形成三個(gè)獨(dú)立的注水通道。

定量剪切配注器：針對低滲層，增加聚合物黏損率，降低聚合物分子量，使聚合物分子量與地層滲透性能相匹配，達(dá)到計(jì)劃配注。

低剪切配注器：針對高滲層，在低黏損率的前提下，產(chǎn)生較大節(jié)流壓差，控制高滲層的注入量。

圖1 聚合物地面分質(zhì)分壓注入管柱

2 注入設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理和特點(diǎn)

2.1 低剪切配注器

2.1.1 結(jié)構(gòu)原理

馬宏偉[9]等提出聚合物溶液有較強(qiáng)的觸變性， 極易在節(jié)流部位發(fā)生剪切降解， 因此， 配注器產(chǎn)生高壓差并保留聚合物的黏度非常重要。結(jié)合目前地面低剪切配注器存在的易沉積、尺寸大的問題，設(shè)計(jì)了豎直安裝的錐形環(huán)狀降壓槽式低剪切配注器，對應(yīng)高滲層注入，可降低注入壓力，限制注入量。配注器采用錐形管內(nèi)套錐形波紋芯結(jié)構(gòu)，利用螺旋傳動(dòng)方式，通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，將錐形波紋芯上提或下放，調(diào)節(jié)錐形管和錐形波紋芯環(huán)空間隙大小，從而控制流量。聚合物溶液通過錐形波紋芯和錐形管之間的環(huán)形空間時(shí)，經(jīng)過多個(gè)均勻分布的環(huán)形圓弧凹槽后，流動(dòng)形態(tài)發(fā)生了改變，導(dǎo)致流體和剛體的接觸面積增大，使渦流增加了過流阻力，在進(jìn)口和出口之間形成累積壓差，起到控制流量的目的。環(huán)形連續(xù)擴(kuò)縮管環(huán)空面積較大，單位聚合物的流速低，剪切速率低，使得聚合物黏度得到有效保留。

2.1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

配注器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①整體為錐形結(jié)構(gòu)，流量調(diào)節(jié)范圍大，工具尺寸小，便于在井口豎直安裝，解決了配注器水平安裝時(shí)易在環(huán)形降壓槽內(nèi)沉積聚合物、堵塞工具、需要頻繁調(diào)配的問題；②可在地面安裝，消除了地層返吐物堵塞聚合物配注工具的隱患，同時(shí)內(nèi)管可拆卸清潔更換，保證了工具的有效期；③可通過手輪旋轉(zhuǎn)調(diào)配，調(diào)節(jié)靈活可靠，減少了鋼絲投撈測試的工作量，提高了工作效率，并且對各層計(jì)量準(zhǔn)確。

2.2 定量剪切配注器

2.2.1 結(jié)構(gòu)原理

定量剪切配注器采用趙政瑋[10]等提出的機(jī)械降解原理，適應(yīng)于低滲層注入；配注器設(shè)計(jì)為節(jié)流盲板多孔結(jié)構(gòu)，可通過調(diào)節(jié)絲杠旋轉(zhuǎn)節(jié)流盲板，控制過流間隙大小，調(diào)節(jié)聚合物分子量。

2.2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

配注器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①配注器設(shè)計(jì)為節(jié)流盲板多孔結(jié)構(gòu)，節(jié)流孔從中心向四周的直徑逐漸增大，提高了配注器對聚合物的剪切率，同時(shí)增加了剪切率的控制范圍；②配注器可在地面安裝，消除了地層返吐物堵塞聚合物配注工具的隱患，內(nèi)管可拆卸清潔更換，保證了工具的有效期；③配注器通過手輪旋轉(zhuǎn)調(diào)配注入量，調(diào)節(jié)靈活可靠，減少了鋼絲投撈測試的工作量，提高了工作效率，且對各層計(jì)量準(zhǔn)確。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

3.1 低剪切配注器試驗(yàn)

調(diào)節(jié)不同排量、不同過流間隙，觀察聚合物黏損率情況。排量在100 m3/d內(nèi)，配注器在1/6，2/6，3/6，4/6，5/6全開狀態(tài)下進(jìn)行工作參數(shù)試驗(yàn)。低剪切配注器試驗(yàn)顯示，調(diào)節(jié)過流間隙大小后，排量在100 m3/d內(nèi)，節(jié)流壓差可達(dá)到5~8 MPa，聚合物黏損率小于15%。

3.2 定量剪切配注器試驗(yàn)

在調(diào)節(jié)不同排量、不同過流間隙情況下，觀察聚合物黏損率情況。排量為20~50 m3/d，配注器在1/4，2/4，3/4全開狀態(tài)下進(jìn)行工作參數(shù)試驗(yàn)。高剪切配注器試驗(yàn)顯示，控制過流間隙大小后，排量在50 m3/d內(nèi)，聚合物黏損率可達(dá)到50%，最高壓降可以控制在1 MPa以內(nèi)。

4 結(jié)論

（1）聚合物地面分質(zhì)分壓注入工藝的隨測隨調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是其他分層管柱不可比擬的。管柱無投撈作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)配和測試均在地面進(jìn)行，避免了鋼絲投撈遇阻、遇卡的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了人力、物力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

（2）簡化了測試調(diào)配工藝，縮短了測試時(shí)間，降低了測試費(fèi)用，真正做到了測試調(diào)配的及時(shí)、準(zhǔn)確，保證了地質(zhì)方案的時(shí)效性，同時(shí)彌補(bǔ)了現(xiàn)有的聚合物地面分質(zhì)分壓注入工藝的不足；配套工具尺寸小，調(diào)節(jié)范圍大，解決了配注器水平安裝易沉積聚合物堵塞工具、需要頻繁調(diào)配的問題，進(jìn)一步提高了聚合物分注的驅(qū)油效果。

[1] 付美龍，熊帆．河南油田聚合物驅(qū)地層堵塞機(jī)理研究[J]．鉆采工藝，2009，32（4）：77–79．

[2] 李海成．大慶油田聚合物驅(qū)分注工藝現(xiàn)狀[J]．石油與天然氣地質(zhì)，2012，33（2）：296–301．

[3] 裴曉含，段宏，崔海清，等．聚合物驅(qū)偏心分質(zhì)注入技術(shù)[J]．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006，25（5）：65–66．

[4] 王玲，梁福民，高潤林，等．聚合物單管多層分質(zhì)分壓注入技術(shù)[J]．石油鉆采工藝，2007，29（2）：73–75．

[5] 單晶，馬宏偉，袁云，等．聚合物驅(qū)井下單管多層分注工藝[J]．石油鉆采工藝，2005，27（3）：35–37．

[6] 胡榮，劉科偉，申秀麗，等．新型聚合物三層分注技術(shù)研究與應(yīng)用[J]．石油地質(zhì)與工程，2011，25（3）：125–127．

[7] 鄭偉林．單泵同心雙管分層注聚工藝的理論分析及應(yīng)用[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，25（3）：41–45．

[8] 趙文民，劉科偉，楊柏陽，等．聚合物地面分注工藝的研究與應(yīng)用[J]．石油機(jī)械，2009，37（6）：65–67．

[9] 馬宏偉，單晶，申秀麗，等．聚合物低剪切井下配注器的研制及應(yīng)用[J]．石油機(jī)械，2005，33（8）：33–34．

[10] 趙政瑋，劉興君．井下聚合物分子量調(diào)節(jié)器試驗(yàn)研究[J]．中國石油和化工，2009，20（7）：74–76．

Technology of polymer surface injection by mass and pressure separation in Henan oilfield

SHEN Wei, MA Hongwei, LI Zhou, JIAO Mingyuan, YANG Kangmin, WANG Xinzhi

(Petroleum Engineering Research Institute of Henan Oilfield Company, SINOPEC, Nanyang, Henan 473132, China)

with the continuous development of polymer injection blocks, the situation of polymer injection wells becomes more and more complex. At present, most of the polymer injection units are second level or third level reservoirs with serious reservoir heterogeneity, prominent inter-layer conflicts and large permeability differential. Therefore, the technology of polymer surface mass and pressure separation injection is equipped to meet the requirements of the polymer mass and pressure separation injection in the second level and third level oil reservoirs. The formation is sealed by concentric dual injector string, forming three independent water injection channels, and low shear injector is installed in the ground face of high permeability formation to produce throttling pressure difference and control flow rate. The quantitative shear injector is installed in the low permeability layer to increase the viscosity loss rate of the polymer and reduce the molecular weight of the polymer, so that the molecular weight of the polymer matches the permeability of the formation. It not only simplifies the test preparation process, shorts the test time and reduces the test cost, but also makes the test deployment timely and accurate, ensures the timeliness of the geological plan, and makes up for the shortcomings of the existing ground mass and pressure injection process, and further improves the oil displacement effect of polymer injection.

Henan oilfield; polymer flooding; separate mass and pressure; injection process

1673–8217（2019）02–0116–03

TE357

A

2018–04–10

沈威，工程師，1989年生， 2011年畢業(yè)于西南石油大學(xué)工程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事機(jī)械采油方面的工作。

編輯：趙川喜