復合交聯堵劑深部調驅技術研究

肖 鵬，黃巖松

(延長油田股份有限公司志丹采油廠，陜西 延安 716000)

油田開始注水開發以后，由于油藏天然的地質構造、地層物非均質性，以及井網的布置、注水政策等多種因素的綜合影響[1-3]，使得油井水淹速度快，平面和層內非均質嚴重，注水單向突進，波及效率低，最終造成采收率低，開發效果差的情況。弱凝膠調驅是這一時期穩油控水的有效手段。目前國內外弱凝膠復合調驅技術主要有三大類：1)預交聯顆粒-弱凝膠復合深部調驅技術；2)弱凝膠-表面活性劑復合深部調驅技術；3)弱凝膠-微生物復合深部調驅技術[4-5]。

凝膠顆粒調剖劑是具有一定性能的多元共聚合高分子化合物柔性體，在水中能延遲膨脹而不溶于水。交聯聚合物是一種弱凝膠，具有一定的黏度和流動性。二者結合，即為預交聯顆粒-弱凝膠復合調驅技術。

弱凝膠-表面活性劑復合調驅技術先注入弱凝膠，后注入表面活性劑。弱凝膠和表面活性劑具有很好的協同作用，在殘余油集中區域，發揮高效驅替作用，實現堵水和驅油的雙重目的。

弱凝膠-微生物復合調驅技術先注入一定量弱凝膠，待注入壓力上升并保持穩定一定的時間后，再注入一定濃度的微生物發酵液，通過微生物的驅油及代謝產物的表活劑的化學性質對儲層油氣進行驅替。但是微生物的存貨和代謝對環境的要求比較苛刻。

本文針對延長油田某油區油藏水淹速度快、含水高、采收率低、開發效果差、平面和層內非均質嚴重，造成注水單向突進、波及效率低這些油藏特征和開發現狀，開展了復合交聯堵劑調驅技術的實驗研究，對預交聯顆粒和聚合物凝膠注入順序、段塞濃度、段塞尺寸、注入時機等因素進行了系統性的實驗分析，通過填砂模型評價了驅油效率和提高采收率效果。

1 實驗準備

1.1 實驗條件

實驗溫度：油藏溫度 50 ℃；

配液體系：地層水離子組成見表1。

1.2 實驗器材

1)黏度計：布氏黏度計；2)電熱鼓風恒溫干燥箱：CS1013型；3)精密天平：Sartorius，最大量程為 200 g，最小精確度10～4 g；4)調速攪拌器：S7401-II型電動攪拌器；5)磨口燒瓶、燒杯、滴管、玻璃棒、移液管、量筒等；6)巖心流動恒溫裝置，溫度設定 50 ℃；7)烘箱：控溫范圍20～120 ℃；8)驅替裝置：填砂管、平流菜、壓力表、中間容器。

表1 地層水離子分析組成表

1.3 實驗藥劑

聚合物凝膠體系的配方。主劑-1500 mg/L(聚合物)+100 mg/L(交聯劑)+300 mg/L(穩定劑)。

預交聯顆粒體系的配方。選擇1#顆粒(粒徑1～5 mm)和2#顆粒(粒徑0.1～1 mm)以1∶1組合。

2 室內模擬

通過比較不同注入參數設計后的剖面改善率和提高采收率，優化出調驅的注入段塞順序、濃度、尺寸、時機等工藝參數。

2.1 段塞注入順序

方案一：凝膠體系 0.2 PV(PV指孔隙容積)+預交聯顆粒 0.2 PV；方案二：預交聯顆粒 0.2 PV+凝膠體系 0.2 PV。

對比剖面改善率和提高釆收率，先預交聯顆粒后凝膠改善效果優于先凝膠后預交聯顆粒，采收率提升幅度更大。機理原因為預交聯顆粒對高滲通道具有較好的封堵效果，擴大后續注入凝膠的波及體積，發揮深部調驅作用，協同作用明顯。因此，優選先預交聯顆粒后凝膠的注入順序。

2.2 注入預交聯顆粒段塞濃度

設計方案：分別注入質量分數為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的PPG溶液，每組實驗使用高滲透和低滲透的兩組填砂管。結果見表2～表4。

從表4中可知，質量分數0.1%～0.3%階段，注入預交聯顆粒質量分數越高，剖面改善率越高，釆收率提高幅度越大。質量分數大于0.3%時，剖面改善率和采收率提高趨于平穩，考慮經濟效益情況，預交聯顆粒段塞的最佳質量分數優選0.3%。

表2 方案一驅替結果

表3 方案二驅替結果

表4 不同質量分數預交聯顆粒段塞驅替結果

2.3 注入預交聯顆粒段塞尺寸

分別注入段塞體積為0.1、0.2、0.3、0.4 PV 的 0.3%PPG溶液，每組實驗使用高滲透和低滲透兩組填砂管。結果見表5。

從表5中可知，注入段塞尺寸越大，剖面改善率越大，提高釆收率幅度越大。較大段塞尺寸的預交聯顆粒調驅效果較好。段塞尺寸大于 0.2 PV 時，調驅效果改善趨于平穩，考慮經濟效益，該段塞尺寸優選為 0.2 PV。

2.4 注入凝膠段塞尺寸

分別注入凝膠段塞尺寸為0.1、0.2、0.3、0.4 PV 的聚合物凝膠段塞，每組實驗使用高滲透和低滲透兩組填砂管。結果見表6。

隨著注入段塞尺寸的增大，體系驅替效果，改善效果提高，注入段塞超過 0.2 PV 后增長幅度變緩，考慮經濟等因素，確定凝膠最佳注入量為 0.2 PV。

表5 不同尺寸預交聯顆粒段塞驅替結果

表6 不同尺寸凝膠段塞驅替結果

2.5 注入時機

每組實驗使用高滲透和低滲透兩組填砂管，不同飽和程度水，含水率分別是20%、50%、70%、90%、98%，注入 0.2 PV 預交聯顆粒+0.2 PV 聚合物凝膠溶液。實驗結果見表7。

表7 注入時機優選動態實驗驅替結果

從表7看出，注入時機對釆收率影響較為顯著。當含水率大于70%時，采收率的提高程度逐漸降低，且調驅的時間越早，采收率的提高程度越高。綜合以上的調驅時機實驗數據，當含水率達到70%～80%時，調驅的效果最好，且此時的最終采收率較佳。

2.6 復合體系輪次選擇

采用注入量 0.1 PV 預交聯顆粒和 0.1 PV 聚合物凝膠進行單輪次注入和二輪次注入高滲透率和低滲透率的填砂管模型，分別測試剖面改善效率和采收率提高程度，結果見表8。

以表8看出，第二輪調驅也有效地提高了采收率，提高采收率為14.8%。相對比單輪次調驅，二輪次注入復合調驅劑調驅效果更明顯，且注入輪次的增加，調驅效果弱化，因此選擇采用二輪次調驅。

表8 單輪次與多輪次調驅動態實驗驅替結果比較

3 總結

1)針對延長油田某區塊油藏的特點，優選適合該油藏條件和開采現狀的預交聯顆粒-凝膠深部調驅體系，聚合物凝膠配方為聚合物(1000～1500 mg/L)+交聯劑(50～100 mg/L)+穩定劑(300 mg/L)。預交聯顆粒選擇兩種粒徑1∶1進行組合封堵，具有更有效的封堵效果。2)結合油藏的開采現狀和提高采收率的經濟效益，油藏的調驅時機選擇含水率在70%～80%為最佳時機。3)根據室內模擬實驗，綜合采出程度和經濟效益，預交聯顆粒段塞尺寸和聚合物凝膠段塞用量為 0.2 PV 時，調驅采收率的提高值最高且合理。4)相較于單輪次調驅，二輪次調驅可以獲得更好的調驅效果，采收率得到更大的提升。