聚合物微球在油井堵水工藝中的應(yīng)用

畢亮（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

聚合物微球在油井堵水工藝中的應(yīng)用

畢亮（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

葡萄花油田儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重，注水開發(fā)驅(qū)油效率低，無效水循環(huán)現(xiàn)象普遍，以往應(yīng)用的化學(xué)堵水技術(shù)封堵半徑有限，且封堵效果逐漸下降。聚合物微球可遇水膨脹，具有注得進、堵得住、能深部運移的特點，且成本較低，應(yīng)用聚合物微球進行油井堵水可以增大封堵半徑，進而有效地封堵高滲透油層，改善產(chǎn)液剖面，提高注水開發(fā)效果?，F(xiàn)場應(yīng)用5口井，累積增油699.7t，累積降液2.083×104t，應(yīng)用效果較好。

聚合物微球；油井；增油

近年來，隨著油田的不斷開發(fā)，層間矛盾日益加劇，地層水竄通道越來越多，類型越來越復(fù)雜，導(dǎo)致油井封堵措施隨之增多。為了更好地控制地層出水，化學(xué)堵水工藝成為一項重要治理措施。全廠每年都有30余口高含水井需要進行化學(xué)堵水治理，因此，如何提高化學(xué)堵水治理效果，延長有效期，成為一項非常重要的工作。

1 化學(xué)堵水工藝技術(shù)現(xiàn)狀

化學(xué)堵水措施經(jīng)過多年的應(yīng)用和完善，已發(fā)展為成熟工藝，目前應(yīng)用的化學(xué)堵水工藝主要有復(fù)合封堵[1]和水泥封堵兩種，復(fù)合封堵工藝藥劑以聚丙烯酰胺交聯(lián)劑+膨潤土復(fù)合為主，尾部用水泥漿封口，防止藥劑突破，該工藝雖有較好的封堵強度，但受膨潤土顆粒性質(zhì)的影響，藥劑難以進入到地層深部，封堵半徑短，導(dǎo)致有效期短，效果不理想；水泥封堵工藝用水泥漿作封堵主劑，易造成注入壓力高[2]，注入困難等現(xiàn)象。2014年共實施化學(xué)堵水39口井，其中有17口井目前已失效，這17口井施工前平均單井日產(chǎn)液34t，日產(chǎn)油1t，施工后初期單井日產(chǎn)液24.5t，日產(chǎn)油1.3t，目前單井日產(chǎn)液43.2t，日產(chǎn)油1.4t，平均有效期僅為102天。因此，需進一步改善化學(xué)堵水工藝，延長有效期，提高封堵效果。

2 聚合物微球堵水技術(shù)

2.1 聚合物微球結(jié)構(gòu)

聚合物微球微觀結(jié)構(gòu)（圖1）由外向內(nèi)分3層：水化層、交聯(lián)聚合物層、凝膠核。

圖1 聚合物微球結(jié)構(gòu)示意圖

水化層：在最外層，增強微球親水性能，使微球在水中易于懸浮，不易發(fā)生沉降，不需要聚合物攜帶；交聯(lián)聚合物層：使聚合物微球具有彈性及變形性，在一定壓力下可產(chǎn)生變形與突破，具有在更深地層形成封堵的特性；凝膠核：增加微球膨脹封堵時的強度。

2.2 封堵機理

由于聚合的微球粒徑只有納米或微米級，且遇水可膨脹，因此可以實現(xiàn)對地層孔喉的封堵（圖2）。在注入初期，由于微球的原始尺寸只有納米級，遠遠小于地層孔喉尺寸，因此可以隨著注入水順利進入地層深部。隨著注入時間的不斷延長，微球不斷水化膨脹，最終膨脹體系可達初始體積的1000倍，從而堵塞大孔道或高滲透層，改善產(chǎn)液剖面。

2.3 穩(wěn)定性評價

在100℃溫度下和礦化度為1.3×104mg/L的聯(lián)合站污水配置微球溶液，聚合物微球水化2h及30天，由顯微鏡下觀察（圖3）可以看出，聚合物微球經(jīng)過30天溶脹后膨脹，該實驗證實在高溫高礦化度下，聚合物微球仍具有較好的膨脹性，無分解現(xiàn)象，表明該微球體系具有較好穩(wěn)定性能[3-4]。而采油七廠地層溫度最高達90℃，礦化度達1.1×104mg/L，在采油廠地層聚合物微球具有良好的封堵穩(wěn)定性。

圖2 微球封堵孔喉示意圖

圖3 高礦化度下微球穩(wěn)定性實驗

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 藥劑成本降低

目前，在用的化堵工藝藥劑費用約9萬元，且施工用藥種類多，用量大，單井用藥量高達4～6t，常需大量的人力進行藥劑搬運，且配制、攪拌、注入等用時較長，單井注入時間達8～10h。

聚合物微球堵劑僅用微球一種藥劑，按濃度5000mg/L、單井用藥量350m3計算，微球用量為1.75t，根據(jù)成本價1.2萬元/t計算，單井藥劑費用僅為2.1萬元，單井可節(jié)約費用6.9萬元。

3.2 施工安全系數(shù)提高

化學(xué)堵水工藝受堵劑性質(zhì)影響，注入壓力較高，老區(qū)一般在12～15MPa，外圍區(qū)塊則高達20MPa，施工風(fēng)險較大，井筒內(nèi)易留塞，增加磨塞工作量，且注入后堵劑返吐會影響油井正常生產(chǎn)。聚合物微球堵劑在極低的初始黏度下注入，降低泵入壓力，微球在地層膨脹封堵孔隙，藥劑不會殘留井筒，使施工安全系數(shù)提高。

3.3 應(yīng)用效果

現(xiàn)場應(yīng)用聚合物微球堵水工藝施工5口井，施工前平均單井日產(chǎn)液51.6t，日產(chǎn)油1.5t，施工后平均單井日產(chǎn)液下降至36.1t，日產(chǎn)油上升至2.6t，累計增油699.7t，累計降液2.083×104t，有效期達到370天，應(yīng)用效果較好。

4 結(jié)論

1）聚合物微球具有較好的懸浮性，無需添加輔助藥劑，可在水中完全懸浮，還具有良好的膨脹性能，能夠滿足封堵地層孔隙的要求。

2）聚合物微球溶液初始黏度低[5]，易于泵入地層，膨脹后性能穩(wěn)定，可有效封堵高含水油井。

3）聚合物微球堵水技術(shù)將復(fù)雜的藥劑配方簡化，只有聚合物微球一種藥劑，且配制簡單，既大大降低成藥劑成本，又能保證封堵強度，為實現(xiàn)低成本堵水提供技術(shù)支持。

[1]王志超.多段塞復(fù)合堵水技術(shù)的應(yīng)用[J].石油知識，2009（4）：22-23.

[2]劉宏偉.化學(xué)堵水工藝改進與完善[J].工業(yè)，2015（5）：52.

[3]張紅梅.聚合物微球復(fù)合堵水技術(shù)[J].化工管理，2015（6）：97.

[4]馬智國，王永鶴，康宏元，等.一種交聯(lián)聚合物微球的合成及性能評價[J].西安石油大學(xué)學(xué)報，2014，29（4）：84-88.

[5]曹彩鳳.低滲透油田選擇性化學(xué)堵水技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2015（7）：172-175.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.09.007

畢亮，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)），從事采油工程生產(chǎn)及管理工作，E-mail：biliang@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠敖包塔作業(yè)區(qū)，163517。

2017-05-09

（編輯賈洪來）