聚合物凝胶调剖体系的段塞组合优化及矿场应用

谭良柏 （长江大学石油工程学院，湖北 武汉430100）

罗 跃，杨 欢，任朝华 （长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

张謦文，孔玉明

凝胶堵水调剖技术一直是油田改善注水开发效果、实现油藏稳产的有效手段[1]。常规调剖堵水，只能改善井眼附近的吸水剖面和产液剖面。在层间窜流严重的油藏，调剖后，后续注入液绕过封堵区，又窜到高渗透层进入生产井，其增产有效期短，效果差。大量室内试验和现场试验表明，如果要解决窜流和绕流的问题以进一步提高采收率，必须进行深部调驱[2]。但随着油田水驱问题日趋复杂化，单一的深部调驱技术的应用逐渐受到限制且效果也不理想；通过技术组合可以克服单一技术的不足，发挥组合技术的协同效应，取得较好的调驱效果[3]。

1 试验药品及仪器、装置

1.1 试验药品

抗盐型聚合物 （自主研制HJ－1）、表面活性剂 （自主研制SO－2）、交联剂 （自主研制JL－2）。抗盐型聚合物 HJ－1是由梳形聚合物水解而成，分子量约2000万，水解度约22.9%。表面活性剂SO－2是两性表面活性剂。交联剂JL－2是用铬盐在一定条件下合成的有机铬交联剂。

1.2 试验仪器

电子天平、DV－Ⅲ ULTRA型旋转黏度计、填砂管、JPU－V精密平流泵。

1.3 试验装置

试验流程如图1所示。

图1 填砂管模型驱替装置组成示意图

2 调剖剂的确定

为了满足远井、近井地带调剖的要求，设计了3个聚合物凝胶段塞，即强凝胶段塞、中强凝胶段塞和弱凝胶段塞，段塞强度及作用见表1（为了便于叙述，定义溶质质量与溶剂体积之比为溶解质量浓度）。经过室内筛选，最终确定聚合物和交联剂的加量，见表1。

表1 不同调剖剂的强度及作用

从表1可以看出HJ－1溶解质量浓度为2g/L的聚合物凝胶的黏度高，为强凝胶，封堵性最高，可以先注入，用来改善油层的吸水剖面，用来封堵大裂缝和大孔道出水通道，达到近井调驱的目的，使注入水发生液流转向，解决深部地层水窜流问题；溶解质量浓度为1.5g/L和0.8g/L的聚合物凝胶黏度相对较低，强度适中，为中强凝胶和弱凝胶，可以进行流度控制，通过油层后具有较高的残余阻力系数以及黏弹效应，主要发挥深部调驱的作用，提高后续水驱的波及系数，有效驱替中小孔道中的原油，从而提高采收率。

3 段塞组合优化

该试验主要采用填砂管进行模拟驱油试验，对聚合物段塞进行了研究，最终确定聚合物段塞比例。试验分5组，用60～100目的石英砂分别充填5只长30mm，直径25mm的填砂管[4]，填砂管的物性参数见表2。然后在一定的压力下压实，将试验仪器按图1所示方式连接。分别用模拟地层水饱和，再饱和油，然后水驱直到出口端含水达98%停止。聚合物凝胶共注入1PV，表面活性剂溶液段塞注入0.3PV。各组段塞组合见表3，其中第5组是在第4组注入顺序的基础上，再注入0.1PV的强凝胶进行封口[5]，候凝24h后，进行水驱。结果见表3及图2。

表2 驱油试验用填砂管物性参数

表3 不同聚合物段塞组合的封堵率

由表2知，聚合物凝胶的注入，水相渗透率随之降低，封堵率均在93%以上，说明聚合物能够起到很好的调整剖面的作用；按先强后弱的顺序注入调剖剂时，先注入强凝胶以封堵大裂缝和大孔道，使注入水发生液流转向，使后续注入的中强凝胶和弱凝胶进入中低渗透层的深部，提高后续水驱的波及系数，聚合物驱的采收率比水驱采收率均有提高。表面活性剂的注入使最终采收率进一步提高。由图2知，采收率提高幅度分别为16.24%、14.92%、13.94%、17.08%，第4组采收率提高的幅度最大。第1组和第2组是注入强凝胶后紧接着注入表面活性剂，而第2组和第3组注入表面活性剂的时机稍晚，活性剂注入时机的不同，呈现出的采收率也不同；这是因为表面活性剂的注入降低了表面张力，改善了岩石润湿性，这就使得后续注入的凝胶的洗油效率不同，第1组和第4组的采收率高于第2组和第3组。第1组和第4组的采收率不同，是因为第1组的表面活性剂是一次性注完，而第4组是分2次注完，这样使得它对后续水驱产生的影响较大，所以第4组的采收率比第1组高。

由图2和表2可知，第5组封口后再水驱的的采收率提高最高为17.33%，后续水驱的驱油效率最高为2.066%；同时封堵率达到了97.97%。因此，笔者提出的强凝胶＋表面活性剂＋中强凝胶＋弱凝胶＋表面活性剂＋强凝胶封口调驱体系，能达到油藏稳产控水、深部调剖的目的。

图2 聚合物段塞注入量与采收率的关系图

4 现场施工应用

2010～2011年在红山嘴油田红18井区克下组 （Tk）0020井组实施深部调驱技术，实施后井组增产效果明显 （表4）。共注入调剖剂6207m3，注入体积0.2PV，调驱剂单井日注量45～60m3，注入速度30～60m3/d。统计实施的深部调驱井，调驱井组的日产油由39.2t上升到58.9t，到含水由72.5%降至67.3%，截止到2011年底，已累计增油1965.4t。

表4 0020井组调驱注水井对应油井增油表

5 结 论

1）由HJ－1制备的强凝胶、中强凝胶和弱凝胶适合深部调剖。

2）聚合物和表面活性剂的注入段塞为0.4PV强凝胶＋0.2PV表面活性剂＋0.3PV中强凝胶＋0.3PV的弱凝胶＋0.1PV表面活性剂＋0.1PV的强凝胶封口时，采收率提高的效果最显著。

3）该深部调驱方案实施的效果良好，证实了其提高原油采收率是可行的，具有推广应用价值。

[1]韩大匡 .深度开发高含水油田提高采收率问题的探讨 [J].石油勘探与开发，1995，22（5）：47～55.

[2]贺亚维，王小罡 .双河油田深部调驱技术研究与应用 [J].延安大学学报，2010，29（4）：80～89.

[3]顾锡奎，杜芳艳，王小泉 .化学驱深部调驱技术现状与进展 [J].石油化工应用，2009，28（3）：4～6.

[4]熊生春，王业飞，何英，等 .孤岛油田聚合物驱后提高采收率实验研究 [J].断块油气田，2005，12（3）：38～40.

[5]刘伟，郑健，唐建信 .深部调驱技术在洲城复杂断块油藏研究中的应用 [J].成都理工大学学报，2009，36（1）：40～44.