齊40塊蒸汽驅高溫調剖體系研究及應用

沙川 曲金明 郎成山 姚帥旗

摘 ?????要：遼河油田齊40塊蒸汽驅目前已經進入蒸汽驅后期，縱向動用程度不均，層間矛盾突出，蒸汽單方向突破日趨嚴重。針對上述問題，進行了蒸汽驅高溫調剖體系及其應用研究。研制了蒸汽驅高溫調剖體系，其配方為：擬樹脂濃度15%～20%+交聯劑濃度8%～10%+無機物濃度15%～20%，以高溫調剖劑工作液黏度70～100 mPa·s來控制體系的加水量。經室內和現場實驗相結合，分析了調剖體系作用機理，提出了適用于遼河油田齊40塊的現場施工參數。應用研制的蒸汽驅高溫調剖體系在遼河油田齊40塊現場施工7井次，成功率100%。僅1年時間就累計增油9 593 t，收到了較好的增油降水效果。

關 ?鍵 ?詞：遼河油田;齊40塊;蒸汽驅;高溫調剖;應用

中圖分類號：TE345 ?????文獻標識碼： A ?????文章編號： 1671-0460（2019）06-1190-04

Abstract： The development of Qi 40 block in Liaohe oilfield has entered the late stage of steam flooding， the degree of longitudinal utilization is uneven， the contradiction between layers is prominent， and the single-direction breakthrough of steam is becoming more and more serious. In view of the above problems， research and application of steam flooding high temperature profile control system were carried out， and a steam flooding high-temperature profile control system was developed. The formula is as follows： resin concentration 15%～20%+crosslinker concentration 8%～10%+inorganic concentration 15%～20%， the amount of added water need be to controlled to make high temperature profile control agent working fluid viscosity 70～100 mPa·s. Through the combination of indoor and on-site experiments， the mechanism of the profile control system was analyzed， and the on-site construction parameters for Qi 40 block of Liaohe oilfield were proposed. The steam flooding high-temperature profile control system was used in 7 wells in Qi 40 block of Liaohe oilfield with the success rate of 100%. In just one year， the cumulative oil increase was 9 593 t.

Key words： Liaohe oilfield; Qi 40 block; Steam flood; High temperature profile control; Application

齊40塊于2006年12月開始蒸汽驅工業化實施階段，歷經10余年開發，目前已經進入蒸汽驅后期，存在一些亟待解決的問題[1-6]：

（1）縱向動用程度不均，層間矛盾突出。汽驅65井組縱向動用為67.4%，74井組為61.7%。

（2）平面驅替動用不均，蒸汽單方向突破嚴重。蒸汽驅方向在平面上受兩個因素控制：地層傾角與沉積微相，其動用程度的差異較大，蓮Ⅰ、蓮Ⅱ層系平面動用程度分別為53.6%、57.8%。

（3）籠統注汽井層間矛盾日益加劇，導致吸汽剖面嚴重不均，分層注汽工藝投撈成功率低，不能實現動態調配。

為改善齊40塊蒸汽驅驅替效果和吸汽剖面，提高油層縱向動用程度，解決機械方式[7-9]及常規高溫調剖技術[10-12]無法解決的問題，本文開展了齊40塊蒸汽驅高溫調剖體系研制與相關技術應用研究。

1 ?調剖體系室內實驗

1.1 ?實驗儀器

自制高溫砂浴實驗儀、鋼質高溫高壓試管，石英槽;接樣器;壓力傳感器;電子自動天平，測量誤差±0.10 g;精密酸度計;RV2旋轉黏度計，測量誤差±0.10 Pa·s;和蒸汽驅高溫調堵物理模擬實驗裝置。

1.2 ?組分濃度對成膠的影響

根據前人的研究[13]，將直徑為18.5 mm鋼球放到膠體上，若鋼球不發生沉降現象則認為成膠強度合格。本文的成膠強度測定也采用這種方法，實驗確定的成膠時間即為膠體強度能使鋼球不沉的時間。配方體系中各個組分濃度對成膠時間有直接影響。各組分濃度的變化直接對調剖體系的成膠情況產生決定性影響。本文主要針對樹脂濃度、交聯劑濃度和無機物濃度來研究配方的成膠情況

1.2.1 ?樹脂濃度對成膠的影響

樹脂作為高溫調剖體系的主劑，對成膠時間和強度都有影響，尤其是強度方面。本文通過物理模擬，控制變量來設置對照實驗確定了一項可用的配方參數。

本組實驗控制的溫度為60 ℃，變量為樹脂濃度，分別取樹脂濃度為5%，10%，12%，15%，20%，25%設置對照實驗，并通過上述方法確定成膠的時間。實驗結果如下圖所示（見圖1），樹脂濃度低于10%時，無法成膠，當樹脂濃度高于10%時，成膠時間隨樹脂的濃度增高而減少，濃度超過20%后，成膠時間減少速度變緩。綜合考慮實驗結果和經濟成本等因素，進而選定適用的配方參數：樹脂濃度15%～20%，這時體系能在50～120 ℃條件下成膠，成膠時間在8～72 h之間可調。

1.2.2 ?交聯劑濃度對成膠的影響

本組實驗變量交聯劑濃度，依照實際需求，分別取交聯劑濃度為2%，4%，6%，8%，10%，12%設計對照實驗，實驗結果如圖2所示，成膠時間隨著交聯劑濃度的升高而降低，交聯劑濃度大于10%后，成膠時間的降低速率放緩。綜合考慮實驗結果和成本因素，濃度的選擇范圍是8%～10%。

1.2.3 ?無機物對成膠的影響

本組實驗變量是無機物濃度，分別以無機物濃度為5%、10%、12%、15%、20%、25%設置對照實驗，試驗結果如下圖所示（見圖3），在無機物濃度低于20%時成膠時間穩定在12 h，隨著無機物濃度進一步提高，在超過20%之后，成膠時間明顯降低。綜合考慮實驗結果和經濟成本等因素，進而確定無機物濃度可選范圍為15%～20%。

1.3 ?考察高溫調剖體系的性能

（1）體系的固相含量按實驗結果確定的范圍來取，取樹脂濃度、交聯劑濃度、無機物濃度分別為15%～20%、8%～10%、15%`20%范圍內，在此基礎上控制適量的水，使配置好的高溫調剖體系工作液黏度為70～100 mPa·s。

（2）使用本文研制的高溫調剖體系在330 ℃下作高溫老化試驗，記錄該體系在實驗條件下的失重率和收縮率，結果如下圖所示（見圖4），在實驗進行360 h后，該配方的失重率低于10%，收縮率低于5%，可以看出，在溫度為330 ℃時，高溫老化15 d后成膠骨架不破壞，該配方耐高溫性能表現良好。

（3）巖心封堵試驗。選取試驗巖心為長45 cm、直徑3.7 cm的填砂巖心。試驗過程：向巖心模型中注入高溫（350 ℃）蒸汽，并測定封堵前后的滲透率，計算封堵率。經實驗測定，封堵前巖心封堵率為98.5%，封堵后的巖心經7 d的蒸汽沖刷后，封堵率仍為94%以上，該配方體系封堵性能與耐沖刷性能表現良好。

2 ?調剖體系現場應用

應用本文研制的蒸汽驅高溫調剖體系在齊40塊注汽井現場施工7井次，成功率 100%。一年時間內實現累計增油9 593 t，并且，實驗井仍處在實驗有效期內，實驗收到了較好的增油降水效果。

2.1 ?操作方法

在現場應用實驗時，我們優化了施工參數：對于汽竄初期和汽竄嚴重的注汽井，分別采用8～10 m和12～15 m的處理半徑;對于程度較小的不均勻吸氣剖面（如圖5左）和較嚴重的不均勻吸氣剖面（如圖5右），分別采用劑量為400～500 m3和500～800 m3的高溫調剖。

采取低壓低排量注入方式，注入壓力控制在10 MPa以內，最低2～3 MPa;注入排量控制在5 m3/h以內，保證調剖劑能夠有效地進入高滲層。施工中根據注入壓力情況適當調整配方濃度，保證封堵效果。在井口安裝單流閥，防止蒸汽倒流及大顆粒進入井中堵塞井下配汽閥，確保調剖劑有效進入井下預定位置，提高調剖效果。

2.2 ?典型井情況

齊40-17-030是實驗井之一。在齊40-17-030采用分層注汽的方式之后，生產井產油量逐漸下降，含水率逐漸上升，于2014年9月采取高溫調剖措施實驗之后，井組日增油24.4 t，生產井含水率下降超過10%，取得了明顯改善。齊40-17-030在使用本措施高溫調剖后至2015年9月生產情況見圖6。

2.3 ?機理分析

蒸汽驅高溫調剖體系經實驗證明具有良好的高溫調剖和封堵作用，分析其作用機理是，由于稠油、蒸汽及熱水的黏度差異大，所以，低黏度的調剖體系溶液進入汽竄通道的阻力比進入油層的阻力小，故調剖體系溶液會優先進入汽竄通道。進入汽竄通道的調剖體系溶液在地層溫度下形成凝膠。由于汽竄通道經熱蒸汽長期沖刷，通道表面砂巖裸露形成了帶負電的羥基表面，這種羥基表面可與調剖體系溶液形成的具有網狀結構的凝膠形成氫鍵，從而使調剖體系溶液形成的凝膠牢固地結合在砂巖表面，減小或堵住汽竄通道。在非汽竄通道，由于不存在這種羥基表面，調剖體系形成的膠體即使存在也不牢固，所以，調剖體系對油層的作用相對要差一些。

3 ?結束語

（1） 本文通過室內物理模擬實驗，針對組分濃度（包括樹脂濃度、交聯劑濃度、無機物濃度）對成膠的影響，確定了其對應的適用濃度范圍，進而研制了蒸汽驅高溫調剖體系，并進一步確定該高溫調剖體系的性能。其配方為：擬樹脂類共聚物、交聯劑和無機物的濃度分別為15%～20%、8%～10%和15%～20%，加水量是由高溫調剖劑70～100 mPa·s的工作液黏度控制。該配方在耐高溫性、封堵性以及耐沖刷性能方面表現良好。

（2） 適用于遼河油田齊40塊的現場施工參數為：對于汽竄初期和汽竄嚴重的注汽井，分別采用8～10 m和12～15 m的處理半徑。對于程度較小的不均勻吸氣剖面和較嚴重的不均勻吸氣剖面，分別采用劑量為400～500 m3和500～800 m3的高溫調剖。采取低壓低排量注入方式，注入壓力控制在10 MPa以內，最低2～3 MPa;注入排量控制在5 m3/h以內。施工中根據注入壓力情況適當調整配方濃度，以便保證封堵效果。在井口安裝單流閥，防止蒸汽倒流及大顆粒進入井中堵塞井下配汽閥，確保調剖劑有效進入井下預定層位。

（3）蒸汽驅高溫調剖體系作用機理是，低黏度的調剖體系溶液進入汽竄通道的阻力比進入油層的阻力小，故調剖體系溶液優先進入汽竄通道。進入汽竄通道的調剖體系溶液在地層溫度下形成凝膠。由于汽竄通道表面砂巖裸露形成了帶負電的羥基表面，這種羥基表面可與調剖體系溶液形成的具有網狀結構的凝膠形成氫鍵，從而使調剖體系溶液形成的凝膠牢固地結合在砂巖表面，減小或堵住汽竄通道。

（4）應用研制的蒸汽驅高溫調剖體系在遼河油田齊40塊現場施工7井次，成功率 100%。一年時間累計增油9593t。收到了較好的增油降水效果。

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