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国内复合新型深部调剖体系研究与应用现状

范文

徐传奇付美龙敖明明

摘 ? ? ?要：深部调剖技术是油田高含水开发中后期用以控水增油、增产增注的重要手段。其中，深部调剖体系是一大关键。当前，油田常用的深部调剖体系可分为传统单一型与复合新型两种，以传统单一型体系为主。但随着油田开发逐渐深入，传统单一型深部调剖体系已越来越难满足现场生产需求，而复合新型深部调剖体系则显示出更强的适应性，极具商业价值与研究必要。简述了油田现场常用的单一型深部调剖体系，并综述了复合新型深部调剖体系的室内研究进展与应用现状，包括各类复合体系的深部调剖机理、协同机理研究，以及室内性能评价与现场试验情况等诸多方面，同时还对复合深部调剖体系的研究进行一定展望。

关 ?键 ?词：深部调剖体系;复合新型深调剖体系;研究进展;应用现状

中图分类号：TE 39 ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? 文章编号： 1671-0460（2019）12-2855-06

Abstract： In-depth profile control technology is a significant approach for fields to controlling water and increasing production in the intermediary-later production stage of oilfield with high water cut，and the in-depth profile modification agent is one crux of it. Currently，the in-depth profile modification agents applied commonly in oilfields include traditional simplex agents and new compound agents. However，it has become increasingly difficult for the traditional simplex agents to satisfy fields production demand ，while the compound in-deep profile modification agents perform greater adaptability， commercial value and research necessity. In this paper， the major simplex in-deep profile modification agents used in oilfields were introduced，and then the indoor research progress and application status of various compound agents were summarized， including the active mechanisms， synergistic reaction mechanisms， indoor performance evaluation and field test situation. And the development expectation of compound in-deep profile modification agents was discussed.

Key words： In-depth profile modification agents; Compound in-deep profile modification agents; Research progress; A pplication status

水井調剖是油田在高含水开发中后期用以调整地层吸水剖面，改善水驱效果与提高采收率的重要施工工艺。特别是深部调剖技术，更是解决传统调剖工艺作用半径小、施工作业后生产井增产期短、增产效果差等问题而发展起来的新技术[1]。大量研究与试验显示，窜流、绕流等矛盾均可通过深部调剖得到有效解决[2]。深部调剖技术是通过选用合适的深部调剖体系深入并封堵高渗透出水层位，迫使后续驱替液转向，进入受波及较轻的中、低渗透层，从而最大限度提高水驱波及系数与采收率的。由于深部调剖用的化学堵剂较传统堵剂能更加深入地层，封堵的位置更远，故液流绕过封堵区所需的时间更长，能更有效地延长油井增产期，改善注水开发效果。当前，油田常用的深部调剖体系可分为传统单一型与复合新型两种，以单一型体系为主。但随着油田开发不断深入，传统单一型深部调剖体系已经越来越难满足油田生产需要，研发新型深部调剖体系已是刻不容缓。作为一种方兴的新型深部调剖体系，复合型深部调剖体系克服了单一型体系的不足，油藏适应性更强。现场试验[3，4]证明，复合新型深部调剖体系能够较好地满足油田日益增长的生产需求，极具商业价值与研究必要。

1 ?国内深部调剖体系研究与应用现状

选择合适的深部调剖体系是油田深部调剖取得成功的重要因素之一[5]。不同深部调剖体系性质有所区别，但每一种深部调剖体系都必须具备以下三点：

①进得去。进得了地层是调剖剂都应具备的最基本属性，这是深入并封堵地层的基本前提。

②堵得住。水井调剖就是为了能长期、有效封

堵地层中的主流通道以调整地层吸水剖面，改善油田注水开发效果。这是最基本要求。

③移得动。深部调剖体系具备一定的运移能力，才能于后续作业中愈加深入地层。这是深入地层的重要保证。

1.1 ?传统单一型深部调剖体系

（3）聚合物溶液类

聚合物溶液亦可用于體系复合，且类型多样，如脲醛树脂-FeSO4单液法复合体系等[26-29]。其中，疏水聚合物类复合体系最常见。疏水聚合物是一种分子量较高、分子链上有些许憎水基的亲水聚合物。其分子链可在一定条件下自发缔合，形成三维立体网状空间结构，故较常规高分子溶液更耐剪切。疏水缔合聚合物可与凝胶复合，亦能与颗粒、微球复合，特别是颗粒与微球。其中，颗粒类包括无机颗粒类，如粘土颗粒[30]，亦包括有机颗粒，特别是预交联体膨颗粒[31-34]。疏水聚合物与颗粒、微球复合，既可抑制自身窜流，又能增强颗粒、微球地层选择性，同时，还能依靠胶结作用减轻地层水对离散颗粒、微球的水力洗带，增强其耐冲刷性与封堵强度。此外，聚合物与颗粒、微球的复合体系还兼具颗粒、微球的“调剖”与聚合物溶液“驱油”两种作用机理。颗粒、微球可有效封堵地层主流通道，强化聚合物溶液、凝胶深部改向能力，扩大后续驱替液波及体积，提高原油采收率效果优于使用单一体系。

①疏水聚合物-预交联颗粒。2008年，南北杰、张志强等[35]针对靖安油田大路沟二区与白于山区油井含水上升快等问题，将“预交联颗粒+PL调剖剂+疏水聚合物AP- P3+水驱改向剂”复合体系用于12口试验井调剖作业，并获得了成功。作业后，注水井平均压力由之前的6.5 MPa升至8 MPa，平均吸水厚度亦从81 m增至96.5 m，见效采井60口，日增油量22.2 t，总计增油量3 193 t，减水量6 069 m3，平均含水下降7.7%，实现了对该区块高渗透地层长期、有效封堵，显著改善了地层吸水剖面，解决了油井水淹、注水开发效果差等问题;

②疏水聚合物-微球[36，37]。杨俊茹、谢晓庆等[38]曾就渤海S油田聚合物驱后吸水剖面不理想、油井含水较高等问题，对交联聚合物微球-疏水聚合物复合体系进行室内物理模拟，研究表明交联聚合物微球-疏水聚合物复合体系在目的层具有较好的增黏性、封堵性与剪切稳定性;地层孔隙中，聚合物微球既可深入地层封堵主流通道，又能与疏水聚合物产生良好的协同作用，强化聚合物耐温性能与转向能力，延缓聚合物单向突破并增加波及范围，显著提高聚合物驱采收率8%～10%，符合该油田高渗透储层的要求。

（4）微球类

①聚合物微球是一种新型单液法堵剂。可于地层吸水膨胀，又能在一定压差下弹性变形，逐级深入并封堵地层主流通道，迫使后续液流转向，扩大后续液流驱替范围，改善地层吸水剖面，主要用于含中小裂缝的低渗透油藏。但由于其粒径较小、地层选择性较差等，故多与凝胶、泡沫、聚合物溶液等体系复合。此外，最新研究还指出微球与表面活性剂、预交联颗粒也具有较好的配伍性。

微球-表面活性剂复合体系。微球-表面活性剂复合体系是一种兼微球、表面活性剂双重优势的新型深部调剖体系，国内一些中低渗油藏已广泛使用表面活性剂提高原油采收率，但有关微球-表面活性剂的应用实例还不多[39，40]。2015年，王崇阳、蒲万芬等人[41]针对西达里亚油田水驱开发效果不佳的问题，将耐温抗盐性较好的低界面张力表面活性剂体系SA与室内研制的聚合物微球Z10复配，并通过物理模拟调驱实验研究了该体系在复合调驱过程中压力与阻力的变化特征。室内研究显示，该体系兼聚合物微球与表面活性剂的“调剖”、“洗油”双重作用，当油层渗透率与微球颗粒粒径相匹配时，可有效封堵高温高盐油藏高渗层，即便是非均质低渗透油藏，该体系仍具有较强的适应性，能有效启动低渗透层中的原油，提高采收率效果10%以上;

②微球-颗粒复合体系。如微球-预交联体膨颗粒体系，二者亦具一定配伍性，能够产生良好的协同作用。2014年，黄德胜、齐宁等[42]就高温油藏层间、层内矛盾严重，注水开发效果差等问题，以物模实验研究了预交联颗粒-聚合物微球复合体系。实验表明，在“先颗粒，后微球”的注入方式下该复合体系深部调剖效果明显优于“先微球，后颗粒”。原因是地层条件下，当预交联颗粒先于微球深入高渗透地层，由于其吸水膨胀后的粒径远大于微球，因此后至的微球只能转向进入中、低渗透层，故而“先颗粒，后微球”的注入方式能更有效地增加堵剂对地层的封堵范围，扩大后续驱替液波及体积。此体系可提高非均质油藏采收率20%以上。

1.2.2 ?三元复合型深部调剖体系

三元复合型深部调剖体系是另一类复合新型深部调剖体系。当前，由于单一型深部调剖体系间的协同机理尚未完全明确，特别是三元复合体系，协同调驱机理更加复杂，故此类体系的研发较二元复合体系较为缓慢，类型也相对单一，远不如二元复合体系类型多样。

现阶段，三元复合型深部调剖体系主要有凝胶-颗粒-聚合物体系、凝胶-颗粒-微球复合体系。

①凝胶-颗粒-聚合物体系，如凝胶-疏水聚合物-钠土颗粒体系。2010年，宫毓阳，刘伟等[43]为解决国内JS油田注水开发过程中由强非均质地层引起的严重水窜、注水开发效果差等问题，将由钠土颗粒、疏水聚合物与凝胶三大体系组合成的有机-无机复合段塞用于JS油藏深部调剖。凝胶注入性良好，可对高渗透地层进行有效封堵，但由于其耐剪切性较差，长期稳定性也较差，故将之与适量的疏水聚合物复合，既能降低交联剂用量与交联体系的脆性，同时还可增强体系弹性、长期稳定性以及封堵强度。此外，钠土与地层水间的配伍性也较好。地层条件下，钠土遇水膨胀后会以絮凝态高度分散、悬浮于地层水中，增强体系携带能力;同时，还能通过吸附作用于高渗透地层深处形成封堵，协同有机调剖体系调驱。室内研究结果表明，该三元复合体系段塞能有效封堵JS油藏高渗透层，提高后续水驱压力，迫使后续液流转向，启动中、低渗透层中的原油，扩大驱替液作用范围。

②凝胶-颗粒-微球复合体系，如弱凝胶-预交联体膨颗粒-纳米微球复合段塞。地层中，弱凝胶与水化膨胀后的预交联颗粒形成的复合凝胶可优先封堵地层高渗透水流通道，迫使微球随后续注入水进入中低渗透层。当微球于地层深处吸水膨胀，并在孔喉形成桥堵时，便能进一步迫使后续液流改向，再次扩大注入水驱替范围，提高注入水对中低渗透层的启动程度，强化水驱效果。2006年至2010年期间，欢西油田曾多次以此类复合体系对主力注水区块深部调剖，成功地解决了由强非均质地层引起的层间、层内矛盾尖锐，注水开发效果逐年变差等问题[44]。期间，进行施工的井组共22个，对应油井102口，共计注液11 000 m3，作业后共计增油20 399 t，减水106 586 m3，综合含水从作业前的95.45%减至93.9%，创经济效益4 487.48万元，有力地改善了欢西油田主力注水区块井况差造成的影响。

2 ?结论

復合深部调剖体系是深部调剖体系发展至一定阶段的必然结果，是油田开发不断深入、生产需求日益提高的必然选择。故研发与应用复合深部调剖体系时，应注意：

（1）任何复合深部调剖体系都不具有普适性，不应就其控水增油能力与油藏适应性较单一体系更佳而无视其局限，应用过程中要根据现场实际情况正确选择体系类型。

（2）复合深部调剖体系的最大优势在于利用了单一型体系间的配伍性，使彼此间产生了良好的协同作用。也因此，在复合体系的研发过程中，深入研究单一型体系是基础，明确协同机理是关键。

（3）当前，复合型深部调剖体系的发展还较为初步。值此有利时机，应积极开拓思维，多角度、创新发展复合型深部调剖体系，不应局限于既有的体系复合传统模式。例如，在研发与弱凝胶相关的复合体系时，也可从交联剂方面着手，创新发展多交联剂型复合深部调剖体系。

（4）复合新型深部调剖体系的研发和应用与单一型堵剂密切相关，但二者也有一定区别，故在体系研发的同时也应同步发展其配套工艺。

（5）适用于苛刻条件油藏的廉价、长效型体系仍是发展深部调剖体系的重要方向，而特殊性深部转向体系的研究（如微生物体系）依旧是发展新型深部调剖体系的重要突破点。

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