大港油田復雜斷塊高溫高鹽油藏深部調剖研究

李道山，于 娣，汪娟娟，彭 文，張景春，陳美華

（1.中國石油大港油田公司采油工藝研究院，天津大港300280，2；中國石油大港油田公司天然氣公司 ）

1 實驗部分

1.1 化學試劑和儀器

聚合物三種：FP934PH （愛森公司）；63026（恒聚公司）；111－2（大港油田博弘公司）。交聯劑：研制的GNY－1高溫高鹽有機交聯劑和穩定劑混合物。配制調剖體系所用水為大港油田南部棗園油田注入水，礦化度28181 mg／L，組成如下（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個／mL，硫酸鹽還原菌110個／mL，鐵細菌6個／mL。

儀器：安瓿瓶，厭氧手套箱（Anaerobic system），Brookfield黏度計，RS－600型流變儀。

1.2 實驗方法［1－3］

1.2.1 調剖劑除氧及成膠強度測量

將配制完的調剖體系樣品裝入到若干個100 mL的安瓿瓶中，為模擬油藏地下無氧狀態，用厭氧手套箱對樣品除氧，壓帽后放入80℃的恒溫箱中，定期取出樣品，冷卻在25℃下，用Brookfield黏度計的0＃轉子在6 r／min下，測定其黏度值，檢測調剖劑成膠時間及成膠強度情況。

1.2.2 調剖劑注入不同滲透率巖心后的分流實驗

取不同滲透率規格為2.5 cm×10 cm圓柱狀均質巖心，用原油和煤油配制的模擬油，采用高、中、低三支不同滲透率巖心以并聯的方式，研究不同滲透率巖心注入調剖劑成膠后，后續聚合物驅和水驅的分流量。實驗步驟：①對巖心抽空，飽和注入水，真空度達到0.1 mHg氣壓以下飽和3小時。②用注入水測量巖心的水相滲透率。③在80℃下飽和模擬原油，直至巖心出口端無水產出為止。④以每天1～5 m／的速度注入水，模擬油田的水驅開發過程，注水大約3PV直到巖心出口端油水混合物中含水98%以上。⑤注入一定量調剖劑（PV）候凝一定時間，直接水驅或注入一定量的聚合物溶液，后續水驅直至不再出油為止。⑥記錄不同注入倍數階段壓力、采出液、油量，以及三管并聯驅替時每支巖心的分流量。

2 結果與討論

2.1 調剖體系成膠時間和穩定性評價

調剖劑的成膠時間和成膠強度與配制的聚合物和交聯劑性質有關。交聯過程是聚合物分子中酰胺基與交聯劑中的甲基醛樹脂上的羥甲基化反應生成網狀凝膠，所以酰胺基，羥甲基，苯環及苯環上高位阻的基團數量都對凝膠的穩定性起著重要的作用。因此在固定交聯劑種類和濃度情況下，不同聚合物生成的凝膠的性質不同。在80℃下，選取三種聚合物FP934PH、63026（直鏈聚合物）、博弘111和不同濃度交聯劑進行成膠和穩定性實驗，結果表明，一般在3 d左右開始成膠，15～30 d 之間成膠強度達到最大，以后隨時間的增大凝膠強度逐漸降低。隨著聚合物和交聯劑濃度的提高，成膠時間變短，成膠強度逐漸增大。

表1是三種聚合物與交聯劑（GNY－1）和L穩定劑（200 mg／L）3個月的穩定性實驗，可見，用聚合物FP934PH配制的調剖劑成膠強度最高。

表1 調剖劑成膠時間及穩定性實驗結果

2.2 調剖體系形成弱凝膠的流變性

通過對調剖劑體系成膠前后流變性研究，明確了弱凝膠抗剪切性，粘彈性和相體系的均一性。從流變曲線可見（圖1），在相同濃度情況下，體系成膠之前的黏度基本是聚合物溶液的黏度，遠遠低于形成弱凝膠后的黏度。聚合物與交聯劑發生交聯反應，一般認為在調剖體系濃度較低時，是以分子內交聯為主，以分子間交聯為輔，弱凝膠強度較低；而隨著聚合物和交聯劑濃度的升高，交聯反應是以分子間交聯為主，分子內為輔，這時交聯方式是一個交聯劑核與單個或多個聚合物分子團相互間是不連續的，或是這種聚合物分子團相互間以弱的交聯鍵或其他方式形成連續的網狀結構，這種立體網狀結構的連續性越好，抗機械強度就越強，弱凝膠體系的黏度就越高。由圖1可見，當調剖體系中聚合物和交聯劑濃度分別大于800 mg／L，300 mg／L時，體系成膠后黏度明顯升高。這個濃度可作為是以分子間與分子內交聯為主的分界線，或叫臨界成膠濃度，低于這個濃度體系形成凝膠時黏度較低［4－5］。圖2是在7.24 s－1剪切速率下，聚合物濃度為5000 mg／L交聯劑濃度為2000 mg／L時成膠后，凝膠體系黏度隨時間的流變曲線，可見調剖劑濃度越高，凝膠強度越大。從曲線黏度變化結果可見，弱凝膠均一性變差，持續的抗剪切性及粘彈性降低，說明調剖劑濃度太高時形成的凝膠在油層中調堵作用效果會降低。

圖1 不同濃度聚合物與交聯劑體系成膠后流變曲線

圖2 凝膠體系黏度與剪切時間的流變曲線

2.3 弱凝膠封堵中、高滲透層后水驅和聚合物驅向低滲透層分流作用明顯

用三支高、中、低滲透率分別是1500×10－3μm2、1000×10－3μm2、500×10－3μm2左右的巖心進行注入調剖劑成膠后的分流實驗。圖3左側柱狀圖是未注入調剖劑前水驅在各層的分流量，高滲透層水的分流量是66%，中滲透層是24%，低滲透層是10%。中間柱狀圖是注入0.15 PV的調剖劑候凝成膠后對后續注入0.45 PV聚合物驅的分流作用，高滲透層聚合物的分流量是41%，中滲透層是35%，低滲透層是24%，聚合物驅過程中在中、低滲透層的流量增加了，高滲透層流量降低了。右側三個柱是后續水驅的分流量，高滲透層水的分流量是49%，中滲透層是39%，低滲透層是12%，說明調剖再水驅后，高滲透層液量也減少，中、低滲透層液量增加，達到調剖擴大波及體積提高驅油效果的目的。

3 大港南部油藏調剖現場試驗

圖3 三管并聯巖心注入過程各層分流量（0.15PV調剖劑＋0.45PV聚合物）

大港南部油田地質構造屬于復雜斷塊油藏，并且油層溫度高，原始地層水礦化度高，原油含瀝青質和膠質也較高，致使原油具有高凝固點，較高的黏度。油田經過長時間注水開發，層間和層內、以及平面上滲透性矛盾突出，到目前為止水驅采收率只有20%以下。近年油田開發出一系列的調剖劑，在油田穩油控水的過程中發揮積極作用，但主要是在注入井周圍一定半徑內調剖，油層深部的非均質性問題還是沒有得到解決。為此開發出的深部調剖劑能夠在油藏深處發揮調堵作用。根據室內對深部調剖劑研究的結果，在南部油田現場試驗兩個井組，結果表明水井注入壓力提高4 MPa，以上，啟動了未動用油層，擴大水驅波及范圍，對應的油井產量有所提高。下面簡單敘述兩個井組的試驗區概況及試驗動態。

家53－9深部調剖現場試驗井組，位于大港南部油田官109－1斷塊的東南邊緣處，注水層位：棗V油組的Ⅴ2和Ⅴ6層位，注水井段：2005～2125 m。生產現狀：日注30 m3，泵壓24.0MPa，油壓15.8 MPa，井組剩余可采儲量1.54×104t。對應受益油井3口（家51－7、家49－9和家53－7）。油藏溫度80℃，平均滲透率（40～166）×10－3μm2，地下原油黏度70 mPa·s，注入水總礦化度29952 mg／L。

吸水剖面測試結果顯示：在5個注水層中，2個層強吸水，相對吸水量占全井的84%。動態分析反映：由于注水突進，整個井組表現為含水上升產量下降。而潛力分析結果為：家53－9井組有1.54×104t剩余可采儲量。此次使用的新型延緩交聯耐溫抗鹽凝膠，加大處理深度和強度，對強吸水層的高滲流條帶實施深部調堵，可有效抑制注水突進，擴大水驅波及體積，提高儲層動用程度，控制油井含水上升速度，提高受益井產量。

家53－9井共注入調剖劑1850 m3，聚合物濃度3000 mg／L，交聯劑濃度1800 mg／L，穩定劑濃度50 mg／L。注入完成后關井5天，預計在地下成膠后黏度在20000 mPa·s左右。從注入壓力與累計注入調剖劑關系曲線可見，開始注水壓力是15.8 MPa，隨著累計注入調剖劑增加，注入壓力也增大，說明調剖劑在地下逐漸成膠，經過19天施工結束，注入壓力達到24.5 MPa（見圖4）。該井生產后6個月累計增油300 t左右。

圖4 家53－9井注入壓力與注入調剖劑量關系曲線

第二個深部調剖試驗井組是大港南部風化店油田的棗1218－1井組，注水層位：棗Ⅳ和棗V油組。棗1218－1井組目前含水率87.7%，采出程度僅為13.8%，可采儲量采出程度66.7%，井組剩余可采儲量4.78×104t，井組剩余油潛力較大。生產現狀：日注120 m3；油壓：14.6 MPa。對應一線受益油井5口（棗1218－2H、棗1218－5L、棗41、和棗1212－2和棗1218）。

棗1218－1井組調剖前存在的主要問題是，V1層中的14、15號層是強吸水層。為了緩解井組層內、平面矛盾，抑制注入水突進，對該井組進行復合深部調剖。

棗1218－1井組調剖劑3500 m3，聚合物濃度3500 mg／L，交聯劑濃度2000 mg／L，穩定劑濃度50 mg／L。注入完成后關井5天，預計調剖劑在地下成膠后黏度在25000 mPa·s左右。從注入壓力與累計注入調剖劑關系曲線表明，經過40天施工結束，注入壓力升高了4 MPa，以后的6個月觀察期也基本保持上述水平，該井組投入生產后6個月累計增油600 t。

4 結論

交聯劑和聚合物配成調剖體系形成的弱凝膠適合高溫高鹽油藏深部調剖，成膠時間與成膠強度可以控制。隨著交聯劑和聚合物濃度的升高，成膠時間越短，黏度增大；在交聯劑和聚合物溶液高于臨界成膠濃度時，弱凝膠體系是以分子間交聯為主，弱凝膠的黏度較高。分流實驗結果說明，弱凝膠在巖心深部有較強的封堵性，抑制高滲透層流量，增加低滲透層液量，可達到擴大波及體積提高驅油效果的目的。在大港南部油田高溫高鹽油藏兩個井組深部調剖試驗表明，注入調剖體系結束后，注入壓力升高4 MPa以上，相應的受益油井增油明顯。

［1］王剛，許元澤，范學勍，等.水凝膠體系交聯過程織構變化的流變學研究［J］.高等學校化學學報，2008，29（9）：1908－1913.

［2］楊健茂，曹緒龍，張坤玲，等.水溶性高分子弱凝膠體系凝膠化過程的 Monte Carlo模擬［J］.高等學校化學學報，2006，27（3）：579－582.

［3］徐宏明，侯吉瑞，趙鳳蘭，等.非均質油藏封竄及化學復合驅技術研究［J］.油田化學，2013，30（1）：87－91.

［4］陳鐵龍，周曉俊，唐伏平，等.弱凝膠提高采收率技術［M］.北京：石油工業出版社，2006.

［5］朱懷江，譚中良，繩德強.油田用聚合物凝膠相對強度表征方法研究［J］.油田化學，2001，18（3）：255－259.

［6］周輝.雙河油田V1－10層系聚驅后二元復合驅配方篩選與評價［J］.石油地質與工程，2013，27（2）：130－133，136.

［7］強星，徐麗娜，易曉輝，等，蔚學彬.顆粒與泡沫復合調剖組合優選與應用效果［J］.石油地質與工程，2013，27（3）：129－131..