大港油田复杂断块高温高盐油藏深部调剖研究

李道山，于 娣，汪娟娟，彭 文，张景春，陈美华

（1.中国石油大港油田公司采油工艺研究院，天津大港300280，2；中国石油大港油田公司天然气公司 ）

1 实验部分

1.1 化学试剂和仪器

聚合物三种：FP934PH （爱森公司）；63026（恒聚公司）；111－2（大港油田博弘公司）。交联剂：研制的GNY－1高温高盐有机交联剂和稳定剂混合物。配制调剖体系所用水为大港油田南部枣园油田注入水，矿化度28181 mg／L，组成如下（mg／L）：K＋＋Na＋：10022，Ca2＋＋Mg2＋：856，Cl－：16631，SO42－：0，HCO3－：672，S2－：5，Fe2＋＋Fe3＋：0.2，溶解氧0.3；腐生菌70个／mL，硫酸盐还原菌110个／mL，铁细菌6个／mL。

仪器：安瓿瓶，厌氧手套箱（Anaerobic system），Brookfield黏度计，RS－600型流变仪。

1.2 实验方法［1－3］

1.2.1 调剖剂除氧及成胶强度测量

将配制完的调剖体系样品装入到若干个100 mL的安瓿瓶中，为模拟油藏地下无氧状态，用厌氧手套箱对样品除氧，压帽后放入80℃的恒温箱中，定期取出样品，冷却在25℃下，用Brookfield黏度计的0＃转子在6 r／min下，测定其黏度值，检测调剖剂成胶时间及成胶强度情况。

1.2.2 调剖剂注入不同渗透率岩心后的分流实验

取不同渗透率规格为2.5 cm×10 cm圆柱状均质岩心，用原油和煤油配制的模拟油，采用高、中、低三支不同渗透率岩心以并联的方式，研究不同渗透率岩心注入调剖剂成胶后，后续聚合物驱和水驱的分流量。实验步骤：①对岩心抽空，饱和注入水，真空度达到0.1 mHg气压以下饱和3小时。②用注入水测量岩心的水相渗透率。③在80℃下饱和模拟原油，直至岩心出口端无水产出为止。④以每天1～5 m／的速度注入水，模拟油田的水驱开发过程，注水大约3PV直到岩心出口端油水混合物中含水98%以上。⑤注入一定量调剖剂（PV）候凝一定时间，直接水驱或注入一定量的聚合物溶液，后续水驱直至不再出油为止。⑥记录不同注入倍数阶段压力、采出液、油量，以及三管并联驱替时每支岩心的分流量。

2 结果与讨论

2.1 调剖体系成胶时间和稳定性评价

调剖剂的成胶时间和成胶强度与配制的聚合物和交联剂性质有关。交联过程是聚合物分子中酰胺基与交联剂中的甲基醛树脂上的羟甲基化反应生成网状凝胶，所以酰胺基，羟甲基，苯环及苯环上高位阻的基团数量都对凝胶的稳定性起着重要的作用。因此在固定交联剂种类和浓度情况下，不同聚合物生成的凝胶的性质不同。在80℃下，选取三种聚合物FP934PH、63026（直链聚合物）、博弘111和不同浓度交联剂进行成胶和稳定性实验，结果表明，一般在3 d左右开始成胶，15～30 d 之间成胶强度达到最大，以后随时间的增大凝胶强度逐渐降低。随着聚合物和交联剂浓度的提高，成胶时间变短，成胶强度逐渐增大。

表1是三种聚合物与交联剂（GNY－1）和L稳定剂（200 mg／L）3个月的稳定性实验，可见，用聚合物FP934PH配制的调剖剂成胶强度最高。

表1 调剖剂成胶时间及稳定性实验结果

2.2 调剖体系形成弱凝胶的流变性

通过对调剖剂体系成胶前后流变性研究，明确了弱凝胶抗剪切性，粘弹性和相体系的均一性。从流变曲线可见（图1），在相同浓度情况下，体系成胶之前的黏度基本是聚合物溶液的黏度，远远低于形成弱凝胶后的黏度。聚合物与交联剂发生交联反应，一般认为在调剖体系浓度较低时，是以分子内交联为主，以分子间交联为辅，弱凝胶强度较低；而随着聚合物和交联剂浓度的升高，交联反应是以分子间交联为主，分子内为辅，这时交联方式是一个交联剂核与单个或多个聚合物分子团相互间是不连续的，或是这种聚合物分子团相互间以弱的交联键或其他方式形成连续的网状结构，这种立体网状结构的连续性越好，抗机械强度就越强，弱凝胶体系的黏度就越高。由图1可见，当调剖体系中聚合物和交联剂浓度分别大于800 mg／L，300 mg／L时，体系成胶后黏度明显升高。这个浓度可作为是以分子间与分子内交联为主的分界线，或叫临界成胶浓度，低于这个浓度体系形成凝胶时黏度较低［4－5］。图2是在7.24 s－1剪切速率下，聚合物浓度为5000 mg／L交联剂浓度为2000 mg／L时成胶后，凝胶体系黏度随时间的流变曲线，可见调剖剂浓度越高，凝胶强度越大。从曲线黏度变化结果可见，弱凝胶均一性变差，持续的抗剪切性及粘弹性降低，说明调剖剂浓度太高时形成的凝胶在油层中调堵作用效果会降低。

图1 不同浓度聚合物与交联剂体系成胶后流变曲线

图2 凝胶体系黏度与剪切时间的流变曲线

2.3 弱凝胶封堵中、高渗透层后水驱和聚合物驱向低渗透层分流作用明显

用三支高、中、低渗透率分别是1500×10－3μm2、1000×10－3μm2、500×10－3μm2左右的岩心进行注入调剖剂成胶后的分流实验。图3左侧柱状图是未注入调剖剂前水驱在各层的分流量，高渗透层水的分流量是66%，中渗透层是24%，低渗透层是10%。中间柱状图是注入0.15 PV的调剖剂候凝成胶后对后续注入0.45 PV聚合物驱的分流作用，高渗透层聚合物的分流量是41%，中渗透层是35%，低渗透层是24%，聚合物驱过程中在中、低渗透层的流量增加了，高渗透层流量降低了。右侧三个柱是后续水驱的分流量，高渗透层水的分流量是49%，中渗透层是39%，低渗透层是12%，说明调剖再水驱后，高渗透层液量也减少，中、低渗透层液量增加，达到调剖扩大波及体积提高驱油效果的目的。

3 大港南部油藏调剖现场试验

图3 三管并联岩心注入过程各层分流量（0.15PV调剖剂＋0.45PV聚合物）

大港南部油田地质构造属于复杂断块油藏，并且油层温度高，原始地层水矿化度高，原油含沥青质和胶质也较高，致使原油具有高凝固点，较高的黏度。油田经过长时间注水开发，层间和层内、以及平面上渗透性矛盾突出，到目前为止水驱采收率只有20%以下。近年油田开发出一系列的调剖剂，在油田稳油控水的过程中发挥积极作用，但主要是在注入井周围一定半径内调剖，油层深部的非均质性问题还是没有得到解决。为此开发出的深部调剖剂能够在油藏深处发挥调堵作用。根据室内对深部调剖剂研究的结果，在南部油田现场试验两个井组，结果表明水井注入压力提高4 MPa，以上，启动了未动用油层，扩大水驱波及范围，对应的油井产量有所提高。下面简单叙述两个井组的试验区概况及试验动态。

家53－9深部调剖现场试验井组，位于大港南部油田官109－1断块的东南边缘处，注水层位：枣V油组的Ⅴ2和Ⅴ6层位，注水井段：2005～2125 m。生产现状：日注30 m3，泵压24.0MPa，油压15.8 MPa，井组剩余可采储量1.54×104t。对应受益油井3口（家51－7、家49－9和家53－7）。油藏温度80℃，平均渗透率（40～166）×10－3μm2，地下原油黏度70 mPa·s，注入水总矿化度29952 mg／L。

吸水剖面测试结果显示：在5个注水层中，2个层强吸水，相对吸水量占全井的84%。动态分析反映：由于注水突进，整个井组表现为含水上升产量下降。而潜力分析结果为：家53－9井组有1.54×104t剩余可采储量。此次使用的新型延缓交联耐温抗盐凝胶，加大处理深度和强度，对强吸水层的高渗流条带实施深部调堵，可有效抑制注水突进，扩大水驱波及体积，提高储层动用程度，控制油井含水上升速度，提高受益井产量。

家53－9井共注入调剖剂1850 m3，聚合物浓度3000 mg／L，交联剂浓度1800 mg／L，稳定剂浓度50 mg／L。注入完成后关井5天，预计在地下成胶后黏度在20000 mPa·s左右。从注入压力与累计注入调剖剂关系曲线可见，开始注水压力是15.8 MPa，随着累计注入调剖剂增加，注入压力也增大，说明调剖剂在地下逐渐成胶，经过19天施工结束，注入压力达到24.5 MPa（见图4）。该井生产后6个月累计增油300 t左右。

图4 家53－9井注入压力与注入调剖剂量关系曲线

第二个深部调剖试验井组是大港南部风化店油田的枣1218－1井组，注水层位：枣Ⅳ和枣V油组。枣1218－1井组目前含水率87.7%，采出程度仅为13.8%，可采储量采出程度66.7%，井组剩余可采储量4.78×104t，井组剩余油潜力较大。生产现状：日注120 m3；油压：14.6 MPa。对应一线受益油井5口（枣1218－2H、枣1218－5L、枣41、和枣1212－2和枣1218）。

枣1218－1井组调剖前存在的主要问题是，V1层中的14、15号层是强吸水层。为了缓解井组层内、平面矛盾，抑制注入水突进，对该井组进行复合深部调剖。

枣1218－1井组调剖剂3500 m3，聚合物浓度3500 mg／L，交联剂浓度2000 mg／L，稳定剂浓度50 mg／L。注入完成后关井5天，预计调剖剂在地下成胶后黏度在25000 mPa·s左右。从注入压力与累计注入调剖剂关系曲线表明，经过40天施工结束，注入压力升高了4 MPa，以后的6个月观察期也基本保持上述水平，该井组投入生产后6个月累计增油600 t。

4 结论

交联剂和聚合物配成调剖体系形成的弱凝胶适合高温高盐油藏深部调剖，成胶时间与成胶强度可以控制。随着交联剂和聚合物浓度的升高，成胶时间越短，黏度增大；在交联剂和聚合物溶液高于临界成胶浓度时，弱凝胶体系是以分子间交联为主，弱凝胶的黏度较高。分流实验结果说明，弱凝胶在岩心深部有较强的封堵性，抑制高渗透层流量，增加低渗透层液量，可达到扩大波及体积提高驱油效果的目的。在大港南部油田高温高盐油藏两个井组深部调剖试验表明，注入调剖体系结束后，注入压力升高4 MPa以上，相应的受益油井增油明显。

［1］王刚，许元泽，范学勍，等.水凝胶体系交联过程织构变化的流变学研究［J］.高等学校化学学报，2008，29（9）：1908－1913.

［2］杨健茂，曹绪龙，张坤玲，等.水溶性高分子弱凝胶体系凝胶化过程的 Monte Carlo模拟［J］.高等学校化学学报，2006，27（3）：579－582.

［3］徐宏明，侯吉瑞，赵凤兰，等.非均质油藏封窜及化学复合驱技术研究［J］.油田化学，2013，30（1）：87－91.

［4］陈铁龙，周晓俊，唐伏平，等.弱凝胶提高采收率技术［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［5］朱怀江，谭中良，绳德强.油田用聚合物凝胶相对强度表征方法研究［J］.油田化学，2001，18（3）：255－259.

［6］周辉.双河油田V1－10层系聚驱后二元复合驱配方筛选与评价［J］.石油地质与工程，2013，27（2）：130－133，136.

［7］强星，徐丽娜，易晓辉，等，蔚学彬.颗粒与泡沫复合调剖组合优选与应用效果［J］.石油地质与工程，2013，27（3）：129－131..