新型颗粒调剖剂及交替调剖的研究与应用

夏鹏辉，吴景春，吴松艳，李玉波(东北石油大学提高采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆163318)

新型颗粒调剖剂及交替调剖的研究与应用

夏鹏辉，吴景春，吴松艳，李玉波
(东北石油大学提高采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆163318)

为改善普通聚合物耐温抗盐性差、易高温水解等缺点，通过室内实验制备调剖颗粒聚合物;量取一定质量丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)以及其他助剂，其中n(AM)/n(AA)/ n(AMPS)=9∶4∶1，其他助剂适量，通过氧化还原引发聚合体系反应制得调剖颗粒凝胶。现场应用表明，该调剖颗粒凝胶有较强的耐温抗盐性能，测得45℃下、矿化度为3 700mg/L的地层水配置2 000mg/L该产物黏度为700mPa ·s。利用该颗粒调剖聚合物与常规聚合物交替注入进行调剖分析得出:较相同浓度常规聚合物，该颗粒凝胶可起到良好的封堵作用，并能充分发挥常规聚合物的驱油效率。

交替注聚;交替调剖;颗粒凝胶

目前，油田处于高含水期，注入井压力空间大，部分采出井高产液、高含水、高采聚浓度、高沉没度，形成低效注采关系。由于油层纵向上层内、层间渗透率差异大，使注入调整难度加大，严重影响聚驱开发效果［1-2］。为有效控制低效无效循环，挖潜低渗透油层剩余油，在油田试验区选取7口注入井进行交替调剖，从而进一步改善该试验区整体聚合物驱开发效果［3］。该试验采用不同分子质量聚合物交替注入，聚合物注入过程中结合油水井调剖等配套措施，通过调剖增强对高渗层的调堵作用，更好地提高低渗层的动用状况，减小注聚后期油层纵向的动用差异，更高效地利用聚合物，降低化学剂成本［4］。

凝胶颗粒在水中以分散的球状微粒存在，且具有一定的体积膨胀性，注入到地层孔隙后，在近井地带，由于压差较大，颗粒在水驱压力作用下，产生变形，驱动孔隙内的剩余油向生产井运移，起到驱油的效果。

1 颗粒凝胶聚合物的制备

1．1颗粒凝胶聚合物的性质

(1)粒径可分为1～2、2～3 mm和4～5 mm等多种粒径。(2)在采用油田注入水配制时，其膨胀倍数可达到30～100倍不等。(3)45℃注入条件下，控制在90 min内完全溶解膨胀。(4)该颗粒基本不受矿化度的影响，具有良好的抗盐性能。

选择适当的粒径和膨胀倍数可使颗粒聚合物的黏弹性和抗压强度达到最佳。颗粒聚合物的膨胀速度可控，能使调剖剂达到地层深部后再充分膨胀，提高了颗粒聚合物对地层的堵塞率［5］。

1．2实验仪器和药品

1．2．1实验仪器2 000 mL四口烧瓶;RV20型旋转黏度计，德国HAAKE公司;ZNN-D6型六速旋转黏度计，青岛照相机总厂;毛细管黏度计，天津市布鲁克科技有限公司;数显恒温水浴锅HH-1，金坛市良友仪器有限公司;热风循环烘箱，吴江韵达设备有限公司;立式搅拌器，北京亚欧德鹏科技有限公司。1．2．2实验药品丙烯酰胺(AM)，工业品;丙烯酸(AA)，工业品;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，工业品;KOH，工业品。

1．3实验过程

取一定量质量分数为25%的丙烯酸(AA)溶液和质量分数为20%的KOH溶液缓慢中和，保持中和温度在20℃以下。将适量的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)加入上述中和液中充分溶解，然后调节体系pH为8左右，通入氮气30 min后依次加入一定质量稳定剂、氧化剂，5 min后用微量注射器逐渐滴加还原剂，约25 min还原剂滴加完毕，控制反应体系温度低于40℃直至反应完成。再经过造粒、烘干、粉碎、筛分等工艺过程加工制成颗粒［6］。

2 凝胶颗粒与常规聚丙烯酰胺交替调剖

2．1实验区存在的主要问题和井间条件

2．1．1实验区存在主要问题实验区部分井组的层内、层间吸水差异明显。由空白水驱转入高浓度聚合物驱后，注入井吸水层数增加，动用厚度增加，层间吸水更加均匀。当注聚进入含水回升期时，吸水层数减少，层间矛盾、层内矛盾加剧。测试资料反映层间层内矛盾突出，周围采出井的含水量回升速度快，且采聚浓度增高。

由于套损井逐渐增多，给实验区的调整带来难度。因此，从进一步提高主力油层开发效果的角度出发，在实施高低分子质量周期交替注入方式的同时结合调剖、封堵等措施，控制实验区含水回升速度，挖潜低渗透油层剩余油，进一步提高聚驱开发效果。

2．1．2实验区井间条件实验区井间注入能力差异较大，有较大的压力空间。压力空间小于1 MPa的井占53%，压力空间在1～2 MPa的井占27．7%，大于2 MPa的井占19．3%(见图1—4)。

图1 日注量等值图Fig．1 Daily injection contour map

图2 注入压力等值图Fig．2 In jection pressure contour m ap

图3 压力空间等值图Fig．3 Pressure space contour map

图4 注入质量浓度等值图Fig．4 Injection concentration contour map

2．2注入井动态情况

在交替注入初期，注入分子质量为1 500万的常规聚合物后注入压力下降较快，注聚合物后半周期的压力较前半周期稳定;且与其它注入站对比压力水平较低［7］。上半周期注常规聚合物结束后，注入压力与交替注入前对比下降0．89 MPa。下半周期合理优化注入参数后，注入压力趋于稳定在10 MPa，压力水平低于其它注入站，低于全区0．4 MPa。

中分子质量常规聚合物注入结束后，继续注入凝胶颗粒聚合物，注入凝胶颗粒聚合物后注入压力下降渐缓，下半周期的压力上升;但与其它注入站对比压力水平最低。

2．3采出井动态情况

实验区与各站含水率、提高采收率变化曲线如图5、6所示。

图5 实验区与各站含水率对比曲线Fig．5 W ater cut contrast curve between test area and station

图6 实验区与各站提高采收率变化曲线Fig．6 EOR curves in test area and station

由图5、6可见，凝胶颗粒聚合物与中分子质量常规聚合物交替注入调剖得出:(1)含水率回升量大于40%的井继续回升，其它类型井均稳中有降。(2)高渗透油层井回升速度快，低渗透油层井含水率下降。(3)交替注入实验区与其它注入站对比综合含水率最高91．91%，低于全区2．45%，注聚阶段采出程度14．7%，聚驱阶段提高采收率10．56%［8-9］。

3 凝胶颗粒与常规聚丙烯酰胺交替调剖效果

3．1注入压力

该凝胶颗粒与常规聚丙烯酰胺交替调剖后，注入站压力都有明显的上升。其中，1#站和3#站的注入压力上升较快［10］，具体见表1。

表1 注入井调剖效果Table 1 Profile control effect of in jection well

3．2交替注入实验区调剖井吸水情况

统计7口井的测试资料，全井总有效厚度为76．1m，吸水厚度为51．5 m，吸水厚度比例为68．6%，吸水量为527 m3，吸水强度为7．3 m3/(d·m);调剖目的层总厚度为44．7m，平均吸水量为83．4 m3，吸水厚度为42．2 m，吸水量为584 m3，平均吸水强度为11．4m3/(d·m)(见表2、3)。

从测试剖面情况来看，调剖目的层有效厚度44．7 m，占全井有效厚度的58．7%，吸水厚度比例由调剖前的68．6%下降至62．7%，吸水量由75．3m3上升至83．4 m3(见表3)。

分析7口单井的吸水剖面可知层内、层间吸水存在差异性，吸水层段主要以调剖层段内的高水淹高渗透段为主［11-12］。

4 结论

(1)颗粒凝胶调剖是一种初始黏度低、流动性好、调剖剂强度高、有效期长的调剖用共聚物;其调剖强度可控，易于控制注入速度和调剖半径。调剖过程中与地层水无反应，对地层无伤害，不腐蚀油套管及井下工具。

(2)从注入剖面看，交替注入后，厚度小于2 m的油层吸水层数和吸水厚度比例增加幅度大。从采出剖面看，交替注入聚合物前后对比，中渗透层取得的产液、产油比例增加，含水下降;高渗透层产液、产油比例也增加。

(3)从调剖前后的测试剖面来看，调剖层吸水量明显减少，使得层间吸水更加均匀，同时，调剖层内不同渗透率段吸水得到调整，所以调剖即调整了层间矛盾，又调整了层内矛盾。从实验区油井调剖效果看，交替调剖对降液、降采聚浓度有明显效果。

(4)为防止调剖后聚合物快速突进，增强调剖体系的强度，提高整体调剖效果，优选出颗粒凝胶调剖剂与配合颗粒凝胶高强度调剖封口剂相结合的调剖体系进行调剖。

表2 全井交替注入试验区调剖井吸水情况统计表Table 2 Statistical table of water absorption profile of profile controlwell in alternate injection well test area

表3 调剖目的层交替注入试验区调剖井吸水情况统计表Table 3 Statistical table of water absorption in profile control well in alternate injection test zone of profile control target

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(编辑王亚新)

Research and Application of a New Type of Particle Profile Control Agent and Profile Control

Xia Penghui，Wu Jingchun，Wu Songyan，Li Yubo
(Key Laboratory of EOR of Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China)

In order to improve the poor resistance for temperature and salt of common polymer，solve poor heat and hydrolytic stability，profile control particle polymer was prepared through indoor experiment．The gel particle controlling agent was prepared by redox reaction using acrylamide(AM)，acrylic acid(AA)，2-acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid(AMPS)and other additives as raw materials with molar ratio of AM/AA/AMPS=9∶4∶1．The field application indicates the particle gel profile has strong temperature and salt resistance properties．The viscosity of productwith concertration of 2 000mg/L is 700 mPa·s which is formed by using formation water with concertration of 3 700 mg/Lmeasured at 45℃．The profile of polymer and conventional polymer alternate injection can be explained for the following effects:compared with the conventional polymers with the same concentration，the gel particles have better sealing effect，flooding efficiency can be full played．

Alternate polymer injection;Profile control;Granulated gel

TE39

A

10．3969/j．issn．1006-396X．2017．04．005

1006-396X(2017)04-0023-04

2017-03-19

2017-05-25

国家自然基金资助(51274070);东北石油大学研究生创新科研项目(YJSCX2016-008NEPU)。

夏鹏辉(1988-)，男，硕士研究生，从事油气田开发、提高采收率方面研究;E-mail:2128807@qq．com。

吴景春(1968-)，男，博士，教授，博士生导师，从事油气田开发、提高采收率等方面的理论与技术研究;E-mail: w6529@163．com。