深部液流转向调驱工艺在靖安油田的应用

长江大学石油工程学院陈自立 徐方向

辽河油田 李文苗

中石化华北分公司 覃兆辉

冀东油田南堡作业区 刘虎

深部液流转向调驱工艺在靖安油田的应用

长江大学石油工程学院陈自立 徐方向

辽河油田 李文苗

中石化华北分公司 覃兆辉

冀东油田南堡作业区 刘虎

一、靖安油田油藏概况

靖安油田白于山开发区位于陕西省靖边县境内。该区构造主要为西倾单斜背景上由差异压实作用形成的一系列由东向西倾没的低幅鼻状隆起，鼻状隆起轴线近于东西向，宽度近5km。白于山区主要的沉积微相为水下分流河道与分流间湾相沉积。白于山区主力含油层系为长4+5与长6。长6油层探明含油面积14.6km2，石油地质储量417×104t，长4+5油层探明含油面积53.0km2，石油地质储量2376×104t。

该油藏属于低渗透裂缝性油藏，在开发过程中主要存在两个特点：一是针对长4+5油藏的开发工作始于1998年。初期对部分油井进行试产油，产量为10～11t/d，含水率17%～ 20%。由于注水工作滞后，油井递减很快，2002年对续开发油井部署超前注水开发，致使油井注水开采时间长，单井产水量高。二是储层非均质性强、渗透率级差大，平面和纵向上矛盾突出。油藏水驱不均，注入水沿裂缝推进速度快，主向油井水淹低产，侧向油井见效程度低造成低产，影响区块的整体开发效果。

二、调驱机理及室内实验

深部液流转向技术是近年来发展起来的一种有效调剖技术。结合靖安油田注水开发是时间长、低渗透裂缝性油藏的特点，深部液流转向调剖技术的关键在于研发合适的深部液流转向剂。通过室内试验，笔者主要选择应用了预交联颗粒和弱凝胶等堵剂用在该区块调剖堵剂，在室内对其配方进行了研究和优化。

1.预交联凝胶颗粒的研制及性能评价。预交联凝胶颗粒是一种具有三维交联网状结构的新型功能高分子材料，基本组成为含有大量亲水基团的合成柔性高分子。由于它具有不溶于水和有机溶剂，其吸水和保水能力特别强，因此在油田调剖堵水领域应用十分广泛。其亲水特性使其在不同条件下能显著改变体积大小，三维骨架结构通过交联作用产生，使其具有一定的强度，能在地层深部形成堵塞，改变流体流向。更为重要的是，吸水膨胀后的预交联凝胶颗粒在外力作用下能发生变形，并且这种变形是可逆的，当外力减小时形变在一定程度上能够恢复。深部调剖可以充分利用这些特性，结合油藏压力场的变化，实现使深部流体转向的目的。

预交联凝胶颗粒主要是由主剂丙烯酰胺（AM）、引发剂、交联剂、增强剂以及添加剂等聚合而成。合成方法采用爆聚合成法。将经过科学筛选的目标组分混合均匀，在一定条件下通过爆聚反应形成高强度凝胶团，再经过干燥、粉碎、造粒等工序，形成一定膨胀倍数和强度的颗粒。

主剂、引发剂、交联剂、增强剂以及添加剂质量分数的不同对凝胶颗粒的性能有着重要的影响，因此应选择最佳的比例。

2.预交联凝胶颗粒的配方优化。通过实验，固定反应体系中的丙烯酰胺、引发剂、交联剂的用量，分别考察各因素对聚合物颗粒调剖剂性能的影响。

（1）丙烯酰胺质量分数对凝胶性能的影响。如图1所示，随着丙烯酰胺质量分数增加，每克干颗粒吸水量基本不变，而膨胀后凝胶强度则是先缓慢增加而后有所下降，其峰值出现在主剂质量分数15%左右。因此，在生产过程中采用丙烯酰胺15%～20%的质量分数，以确保颗粒达到较好的黏弹性。

（2）引发剂对凝胶性能的影响。如图2所示，引发剂质量分数对凝胶强度和交联时间影响的实验结果。当引发剂质量分数低于1000mg/L时，随着引发剂质量分数增加，交联时间大大缩短。但凝胶强度基本不变，说明交联时间对凝胶强度没有大的影响。因此生产时采用较高质量分数（大于1000mg/L）的引发剂。

（3）交联剂对凝胶性能的影响。由图3可以看出，交联剂质量分数对膨胀后颗粒的交联时间有较大影响。300～400mg/L交联剂质量分数范围形成的预交联凝胶时间曲线斜率最高，这说明此时凝胶的拉伸性能最佳、韧性最好。因此在生产过程中采用400mg/L的交联剂。

3.弱凝胶的研制及性能评价。弱凝胶是以聚丙烯酰胺为原料，采用甲醛和间苯二酚为交联剂，通过氯化铵来调节体系的酸碱环境。实验所采用的材料如下：聚丙烯酰胺，相对分子量1800万，水解度27%，固含量大于等于90%；甲醛含量为38%；间苯二酚、氯化铵和六次甲基四胺为分析纯。

弱凝胶深部调驱技术是用于注水井深部处理以改善井组水驱开发效果的一项提高采收率新技术，该技术使用接近于聚合物驱质量分数的聚合物，加入少量延缓型交联剂，使之在地层内缓慢生成弱凝胶。一方面弱凝胶具有一定的强度，能对地层中的高渗透通道产生一定封堵作用，使后续注入水绕流至中低渗透层，起到调剖作用；另一方面，由于交联强度不高，弱凝胶在后续注入水的推动下在该高渗透通道中还能缓慢向地层深部移动，产生像聚合物一样的驱油效果。弱凝胶的交联体系有多种，大致可以分为聚丙烯酰胺/高价金属离子交联体系，聚丙烯酰胺/有机酚醛交联体系以及一些其他树脂型交联体系。

三、现场应用结果分析

2011年对白于山区块实施深部液流转向技术工艺试验8口井，主要采用预交联颗粒+无机凝胶+弱凝胶的复合体系。该区块水井实施深部液流转向后，水井的压降曲线、吸水指数收到了显著的影响，如图4、图5所示。

1.吸水能力下降，吸水指示曲线上移。从图4中可以看出，吸水指示曲线上移并且斜率明显变大，表明其吸水能力下降，注水启动压力增加。

2.压降曲线变缓。由图5可以看出，调剖后压力下降趋势比调剖前明显变缓，下降的幅度也比调剖前小，压力降落后期稳定值明显增大，表明调剖后堵剂进入地层后一定程度上封堵了大孔道和裂缝，导致注入水在地层中的流动能力变差，说明地层中高渗透层得到了有效封堵。

四、结论

1.预交联凝胶颗粒具有较好的深部调剖作用，其解决了地下交联凝胶成胶条件难控制、适用范围窄，不受温度、矿化度的影响等施工工艺复杂的弊端，不失为恶劣地层条件下的高含水区块稳油控水提供简单适用成本低廉的先进采油技术。

2.通过对8口调剖井周围油井调剖前后的生产动态对比分析，结果表明8口水井调剖后周围油井累计增油524.05t，累计降水562.09m3，说明深部液流转向工艺技术在白于山区起到了很好的控水增油的效果。