渤海N油田低溫油藏復(fù)合調(diào)驅(qū)技術(shù)研究與應(yīng)用

蘇毅，楊勁舟,鞠野，李建曄，徐國瑞，劉光普

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300450）

渤海油田低溫油藏原油黏度高，油水流度比大，隨著油田開發(fā)進入中后期，儲層高強度水竄通道發(fā)育，油藏平面及層內(nèi)非均質(zhì)性逐漸加劇，部分區(qū)塊整體含水達到90%以上，產(chǎn)油遞減嚴重，進入特高含水期后注水無效循環(huán)，儲層采出程度低，大量原油無法采出。水竄問題長期制約著稠油油田的開發(fā)效果，穩(wěn)油控水措施勢在必行。

由于常規(guī)調(diào)剖體系需要在較高溫度下反應(yīng)，因此，針對低溫油藏的調(diào)剖體系種類少、技術(shù)不成熟，造成低溫油藏調(diào)剖措施數(shù)量少，同時效果較差，無法滿足油田的實際需求。

針對低溫稠油油藏特高含水期區(qū)塊平面多方向水竄和儲層多元復(fù)雜的問題，需要兼顧提高宏觀與微觀的波及體積，單一調(diào)剖技術(shù)無法達到目的，應(yīng)用效果不盡理想。復(fù)合調(diào)驅(qū)技術(shù)通過不同技術(shù)間的組合，最大程度發(fā)揮各項技術(shù)的優(yōu)勢，可達到協(xié)同增效的作用，在改善油藏深部水驅(qū)開發(fā)效果上取得了良好的效果。

對N油田目標井組開展油藏分析，明確油藏矛盾，確定通過復(fù)合調(diào)驅(qū)技術(shù)，提高體系運移距離及封堵強度，可有效抑制近井及深部水竄通道，達到降水增油的目的。

針對常規(guī)凝膠體系在低溫下無法成膠的問題，系統(tǒng)地開展了一系列凝膠體系篩選評價實驗，重點研究了不同凝膠體系在低溫下的成膠性能，最終獲得了新型低溫強化凝膠調(diào)剖體系。針對常規(guī)微球易形成膠結(jié)不確定和不牢固的條狀結(jié)構(gòu)、膠結(jié)可控性不高的問題，優(yōu)選深部液流轉(zhuǎn)向體系，研發(fā)出具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、膠結(jié)強度更高的超分子非連續(xù)調(diào)控劑體系，通過實驗表明，超分子體系具有更高的阻力系數(shù)，并且可對外界一定的刺激做出響應(yīng)，可在保證深部運移的前提下實現(xiàn)更高強度封堵及深部液流轉(zhuǎn)向的目的。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

聚合物JHW，有效含量100%，中海油田服務(wù)股份有限公司；交聯(lián)劑JLJ，有效含量100%，中海油田服務(wù)股份有限公司；促膠劑CJJ，有效含量100%，中海油田服務(wù)股份有限公司；非連續(xù)性調(diào)控劑，有效含量100%，中海油田服務(wù)股份有限公司。

實驗用水為 N油田注入水，總礦化度6 668 mg·L-1。實驗用黏土模擬N油藏礦物比例配制。實驗用巖心為人造膠結(jié)巖心，由石英砂與環(huán)氧樹脂膠結(jié)制成，尺寸為4.5 cm×4.5 cm×30 cm，巖心氣測滲透率為2 000 mD。

1.2 實驗儀器

體系配制和儲存設(shè)備為Waring 混調(diào)器、電子天平、燒杯和水浴鍋等，使用布式黏度計測試黏度，巖心驅(qū)替實驗使用多功能巖心驅(qū)替裝置。

1.3 凝膠成膠性能實驗方案

實驗溫度為目標油藏溫度50 ℃，為了考察聚合物、交聯(lián)劑和促膠劑對凝膠體系成膠效果的影響，設(shè)計了6 種體系配方，如表1所示。

表1 凝膠體系配方 μg·g-1

2 結(jié)果分析

2.1 聚合物優(yōu)選

通過測定聚合物黏度隨時間的變化關(guān)系，確定溶解黏度和溶解時間，實驗結(jié)果如圖1所示。不同聚合物溶解性能差別較大，聚合物A1、A2 溶解黏度較低，為250 mPa·s 左右；聚合物H1、B1、C 黏度適中，為550 mPa·s 左右；聚合物B2、聚合物H2溶解黏度較高，大于700 mPa·s。各聚合物均在1 h內(nèi)完全溶解，溶液無魚眼，溶解性能較好。綜合考慮溶解黏度、溶解時間、魚眼含量等指標，最終優(yōu)選A2、H1、C 3 種聚合物。

圖1 聚合物溶解性能對比

2.2 交聯(lián)體系優(yōu)選

有機交聯(lián)劑和聚丙烯酰胺發(fā)生的反應(yīng)一般為交聯(lián)劑上的羥甲基活性基團和聚丙烯酰胺上的酰胺基發(fā)生脫水縮合反應(yīng)。若交聯(lián)劑分子上有多個羥甲基（≥2 個）則可以通過脫水縮合使線性的聚丙烯酰胺分子形成微溶的體型結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出相對分子質(zhì)量和體系黏度幾何級增加。交聯(lián)劑類型的不同，R基團的電子云密度不同，對羥甲基的推電子效應(yīng)不同，導(dǎo)致羥甲基的反應(yīng)活性不同，體現(xiàn)出其反應(yīng)的活化能不同。

水溶性酚醛樹脂，每個分子上一般含有2～3 個羥甲基活性基團，其活化能較高，在較低溫度如60 ℃以下時難以發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。低溫有機交聯(lián)劑，首先交聯(lián)劑和促膠劑低溫即可發(fā)生反應(yīng)形成更大的R 基團，進一步增強了對羥甲基的推電子效應(yīng)，降低了交聯(lián)反應(yīng)的活化能，又因為交聯(lián)劑分子含有3～6 個活性基團，比酚醛類多，可形成更多的交聯(lián)點，因此形成的凝膠強度也大大提高，可在更低的溫度條件和聚合物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。

2.3 凝膠體系配方優(yōu)選

評價不同聚合物、交聯(lián)劑、促膠劑濃度條件下體系的成膠時間、成膠黏度，實驗結(jié)果見圖2、表2。

圖2 凝膠體系成膠曲線

表2 凝膠成膠實驗結(jié)果

實驗結(jié)果表明，1 d 后凝膠體系黏度開始上升，50 ℃條件下成膠時間2～3 d，滿足現(xiàn)場施工的要求。

因此最終優(yōu)選體系配方為：A2 聚合物2 000～3 000 μg·g-1+交聯(lián)劑A 1 500～2 000 μg·g-1+促膠劑 B 3 000～3 500 μg·g-1，該體系成膠強度30 000～60 000 mPa·s，成膠時間2～3 d。

2.4 非連續(xù)調(diào)控劑選型

結(jié)合目標井組具體油藏參數(shù)及優(yōu)勢通道反演分析結(jié)果，根據(jù)非連續(xù)性調(diào)控劑粒徑選取原則，當非連續(xù)性調(diào)控劑初始粒徑≤1/7 地層主力孔喉直徑時，非連續(xù)性調(diào)控劑能夠自由通過地層孔隙，不會堵塞孔喉；由于非連續(xù)性調(diào)控劑尺寸分布為正態(tài)分布，膨脹后尺寸能達到微米級，滿足不同地層孔喉尺寸的封堵要求，當膨脹后粒徑介于1/3～2/3 孔喉直徑時，可以實現(xiàn)較好的深部封堵。結(jié)合調(diào)控劑粒徑對應(yīng)參數(shù)，選擇超分子調(diào)控劑N1 作為前置段塞，先對中高孔滲水竄通道進行封堵，選取粒徑更小的C60 納米級調(diào)控劑作為增效調(diào)驅(qū)段塞，使其能夠運移進入油藏深部，進一步實現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向，擴大調(diào)控劑的波及體積及作用范圍。

2.5 調(diào)控劑注入及封堵性評價

實驗結(jié)果表明，在模擬近似目標井組滲透率條件（2 000 mD）下，調(diào)控劑在注入過程中注入壓力低，與注水壓力基本接近，且注入過程壓力平穩(wěn)，可以保證順利注入。

調(diào)控劑吸水膨脹后，最小膨脹倍數(shù)為25 倍，即由初始的0.4～0.8 μm 增大到10 μm 以上，可對地層孔喉產(chǎn)生有效封堵。

圖3 非連續(xù)調(diào)控劑注入性（K=2 000 mD）

質(zhì)量分數(shù)為3 000 μg·g-1非連續(xù)性調(diào)控劑可對2 000 mD 滲透率的巖心形成有效封堵，同時具有較好的運移性，具有較高的殘余阻力系數(shù)，可有效長期地動用水驅(qū)動用程度低的地層。

圖4 非連續(xù)調(diào)控劑封堵性能（K=2 000 mD）

3 礦場實驗

C05 井為N 區(qū)塊的一口注水井，其主要對應(yīng)的受效油井是C2、C14、C19H、C20H 等4 口油井。

新型低溫復(fù)合調(diào)驅(qū)技術(shù)在C05 井完成首次應(yīng)用，措施后，C05 井組呈現(xiàn)出良好的降水增油效果，日增油70 m3，平均含水下降6%，累凈增油超過5 000 m3并持續(xù)有效。

表3 C05 井調(diào)驅(qū)前后效果對比

圖5 C05 井復(fù)合調(diào)驅(qū)措施效果

4 結(jié)論

1）低溫凝膠體系成膠性能優(yōu)異，在50 ℃條件下成膠時間2～3 d，成膠強度達到60 000 mPa·s，同時實現(xiàn)了高強度和緩交聯(lián)的雙重要求。

2）通過實驗表明，超分子體系具有更高的阻力系數(shù)，并且可對外界一定的刺激做出響應(yīng)，可在保證深部運移的前提下實現(xiàn)高強度封堵，達到液流轉(zhuǎn)向的目的。

3）新型復(fù)合調(diào)驅(qū)體系突破了低溫對調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)應(yīng)用的限制，進一步拓寬了體系的適用范圍，為低溫稠油油藏穩(wěn)油控水技術(shù)提供了新的解決方案。