分注技术在两三结合区块的应用

黑龙江 王维克

分注技术在两三结合区块的应用

黑龙江 王维克

三类油层的地质储量占萨北油层总储量的四分之一，其主要特点是渗透率低，层间差异大，依靠水驱开发难度大，增储能力有限。本文的目的是通过分析分质分压技术原理及管柱适应性，结合两三结合区块的应用效果，总结经验，为高含水后期进一步挖潜打好理论基础。

两三结合；单管多层分质分压注入；适应性；低渗透层

1 两三结合试验区块现状

随着聚驱开采的不断深入，实践证明虽然高浓度大分子量的聚合物溶液有很强的驱油能力，但由于强大的吸附性和携带能力导致薄差层十分容易发生堵塞现象，从而使聚合物溶液流向渗透率高、连通情况较好的油层，影响聚驱开发效果。目前采用的同心环形降压槽工艺管柱由于投捞测试技术受限制，只能满足2～3个层段的分注，无法满足三类油层注采工艺的需要，因此提出应用单管多层分质分压注入技术，主要思路是对高渗透层实施低压高粘度注聚，对低渗透层实施高压低粘度注聚，并于2003年在北二东开展了两三结合现场试验。

萨北开发区“两三结合”试验区位于北二区东部密井网试验区的南块，面积0.5136km2，采用125m注采井距，五点法面积井网开采，试验目的层为高一组和高二组油层。试验区共有注采井28口，其中注入井12口，采油井16口，中心井6口。试验区调整对象为有效厚度小于0.5m且油层性质相近的薄差油层和表外层，目的层地质储量47.69×104t，平均单井射开砂岩厚度 23.8m，有效厚度 4.0m，有效渗透率0.051μm2，属老区特低渗透油层。

研究结果及实践表明，低分子量聚合物能够连续注入，三类油层具备一定的注聚能力，表外层与表内层合采存在层间干扰。在此前提下，在2007年7月至2008年7月，陆续对五口层间矛盾较为突出的井进行了分层注入，全部采用分质分压工艺管柱。

2 分层注聚工艺

分层注聚工艺管柱由油管、封隔器、偏心工作筒、压力堵塞器、分子量堵塞器、球座、筛管、丝堵等组成。它的工作原理是用封隔器将不同性质的油层分隔开，对应高渗透层段使用压力调节器，井口来的高分子量聚合物通过压力调节器降低注入压力后，进入到高渗透油层。对应低渗透层段使用分子量调节器，井口来的高分子量聚合物通过分子量调节器的降解，分子量降低到注入方案的要求后进入到低渗透油层。通过偏心工作筒投劳分子量堵塞器和压力堵塞器，实现单管分质分压注入。

2.1 分压工艺原理

偏心压力堵塞器原理是通过改变过流通道形状产生能量损失，从而控制聚合物流量。配注工具由壳体和可用钢丝投捞的配注芯组成，配注芯外壁加工有环形凹槽，与外壳内壁组成环形空间过流通道。聚合物溶液流过每一个节流单元时，过流面积从小到大变化一次，流速从高到低变化一次，流态及流场分布也相应产生一次变化。这样，聚合物分子链始终处于一个拉长、收缩的变形过程中，使一部分能量消耗在聚合物分子链的变形与恢复上，从而形成局部能量损失，造成压力的损失，形成节流压差。

压力堵塞器在70m3/d流量范围内，最大节流压差可达到3.5MPa，对聚合物溶液粘损率小于8%（试验采用1200万分子量、浓度1000mg/l聚合物溶液）。

偏心压力堵塞器优点是实现了聚合物注入的多层分注，由于分注管柱总体结构为偏心分注形式，使用时不受级数限制，可实现任意层的投捞、控制，适合于二、三类油层、聚驱上（下）返、三元复合驱。

2.2 分质工艺原理

聚合物降解按性质可分为机械降解、化学降解、微生物降解。目前常用的分质工艺包括打靶式和电化学催化降解，电化学催化降解的优点是具有较强的降解能力并且降解调整范围较大，但成本较高，现阶段无法大规模推广。

分子量堵塞器采用喷嘴后加靶板的形式，对聚合物溶液产生两方面降解作用：一是聚合物溶液通过喷嘴时，由于过流面积减小，流速突然增大，作用在聚合物分子链上的剪切应力导致分子链分解、断裂，使聚合物分子形态和尺寸发生变化，产生一级降解；二是聚合物溶液通过喷嘴后，冲击在靶板上，在堵塞器腔室产生强烈涡流，从而造成聚合物分子链断裂，形成二级降解，降低聚合物分子量。

分子量堵塞器采用陶瓷材质的喷嘴，实现了喷嘴的标准化、系列化（Φ2.0-6.0mm，以0.2mm为间隔，共21种），方便现场应用，加强了耐冲蚀性能，延长了使用寿命。同时对喷嘴形状进行了优化，降低了压力损失。

室内研究试验表明，高分子量聚合物经过分子量堵塞器后，最大分子量降解率可达到50%，最高压力损失1.5MPa左右。（试验采用1200万分子量、浓度1000mg/l聚合物溶液）。分子量堵塞器可以有效的控制聚合物的分子量，适用于二、三类油层分注。

3 现场应用

试验区于2004年10月投入空白水驱，2005年10月全面转注400万分子量聚合物，2007年4月全面转注800万分子量聚合物，并陆续对五口井进行了分质分压分注开采。现场试验证明：投捞、验封、测试、调配等工艺均达到了设计要求，分层测试调配工艺与水井相当，可进行不同方式的注入剖面测试。

分注开采后，从全区油水井生产情况上看，聚驱后注入压力上升了31.25%，日产油量上升了24.1%，综合含水下降了2.3%。从6口中心试验井的生产情况看，分注后日产油量由水驱后期的5t/d上升到17.3t/d，综合含水由97%下降到90.3%。

3.1 分层注入井平均压力上升，分层管柱见效

从前后压力变化看，五口分注井分层注入后压力平均升高0.44MPa，注入量基本不变，注入粘度上升了10.74%，低渗透层段注入低分子量聚合物后，由于注聚层段渗透率低导致压力略微上升，说明分层管柱注聚见效。

3.2 五口分层注入井动用程度提高，周围采出井注聚见效

分层后，五口分注井的吸水厚度由12%上升到32.63%，动用层总数由15个增至26个，高渗层相对吸水量下降。从五口分注井周围连通的油井生产情况来看，分层后日产液上升9t/d，日产油上升了2.5t/d，综合含水下降了1.8%，采聚浓度上升了27mg/L，这些数据表明了，分层管柱对薄差层注采是适应的。

4 对分注工艺的几点认识

（1）单管多层分质分压注入技术可满足二三类油层聚合物驱分层注入的需要。

（2）从室内试验和现场应用可以看出，单管多层分质分压注入技术可同时实现分层注入量、分子量的双重控制，使聚合物分子量与油层渗透率的匹配关系趋于合理。

（3）该技术测试调配工艺完善，有很好的推广前景。

[1]崔海清.工程流体力学.石油工业出版社，1995.

[2]梁福民，段宏.聚合物单管多层分质分压注入总结报告，2005.

（作者单位：大庆油田第三采油厂工程技术大队）