[科普中國]-深部調(diào)剖技術(shù)

簡介

由于油藏的非均質(zhì)性, 注入水將優(yōu)先沿高滲透層和大孔道形成指進(jìn)流動(dòng), 使油田迅速進(jìn)入高含水或特高含水開發(fā)期。而且, 隨著水驅(qū)年限的延長, 由于注入水對(duì)地層的沖刷,油藏的非均質(zhì)狀況進(jìn)一步惡化, 使得地層的孔隙度和滲透率越來越大, 形成所謂的“ 次生大孔道”。這時(shí), 單純的近井地帶封堵, 已克服不了注入水的繞流(繞過封堵層位而進(jìn)入高滲層) , 降水增油效果越來越差, 進(jìn)行油藏深部調(diào)剖已是必然趨勢。所謂深部調(diào)剖, 就是采用大劑量調(diào)剖劑深入油藏內(nèi)部封堵高滲透帶, 迫使液流轉(zhuǎn)向,使注入水波及以前未被波及到的中、低滲透區(qū), 改善驅(qū)替效果, 提高采收率。

由于深部調(diào)剖所需的調(diào)剖劑用量大, 所以不僅要求其堵塞性能好, 還要求貨源廣泛、價(jià)格低廉、易于泵送, 注入流程能夠長時(shí)間連續(xù)工作。經(jīng)過長期科研攻關(guān), 勝利油區(qū)目前已形成了多種類型(主要有粘土和弱凍膠兩大類)、幾十種適于深部調(diào)剖的調(diào)剖劑配方,并開發(fā)研制了兩種配套注入設(shè)備和流程———撬裝式注入流程和固定站式注入流程。1

研究進(jìn)展我國堵水調(diào)剖工作已有50多年的歷史，在經(jīng)歷了探索研究階段、油井堵水和機(jī)械堵水、注水井調(diào)剖后，到20世紀(jì)90年代后期提出了國內(nèi)油田深部調(diào)剖技術(shù)的研究進(jìn)展驅(qū)的概念。近年來深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展迅速。該技術(shù)是介于調(diào)剖和聚合物驅(qū)之間的改善地層深部液流方向，成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于聚合物驅(qū)，可大規(guī)模用于改善水驅(qū)和聚合物驅(qū)開發(fā)效果。國外主要應(yīng)用無機(jī)或有機(jī)交聯(lián)劑交聯(lián)水溶性聚合物制備凝膠型調(diào)剖堵水劑。

從1965年起，國外長期應(yīng)用聚合物類凝膠堵劑，美國系統(tǒng)地研究了油基水泥、水玻璃、生物聚合物等調(diào)剖堵水劑，并針對(duì)不同地層物性制定出相應(yīng)的調(diào)剖工藝；德國研制出比聚丙烯酰胺穩(wěn)定性更好的聚糖類調(diào)剖堵水劑，如聚糖G和HST。國外還提出了沉淀型、膠態(tài)分散型、微生物類凍膠等深部調(diào)剖劑，并對(duì)其機(jī)理及相關(guān)配套技術(shù)進(jìn)行了探索。目前，由于油藏含水問題的日益加劇，對(duì)深部調(diào)剖技術(shù)的要求越來越高，推動(dòng)著深部調(diào)剖及相關(guān)配套技術(shù)的發(fā)展。它主要針對(duì)不同油藏特性，采用不同配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)長時(shí)間、大規(guī)模地改變深部地層的液流轉(zhuǎn)向。近年來，國內(nèi)外在深部調(diào)剖技術(shù)的研究與應(yīng)用取得了眾多進(jìn)展。2

技術(shù)方法粘土顆粒深部調(diào)剖技術(shù)由于鈉土在水中易膨脹、分散, 對(duì)水有很強(qiáng)的稠化能力, 所以用于深部調(diào)剖的粘土主要是鈉土。將粘土與水配成懸浮漿液注入地層, 粘土顆粒將進(jìn)入不同孔徑的地層孔喉中,堵塞出水孔道, 達(dá)到深部調(diào)剖目的。

粘土顆粒深部調(diào)剖技術(shù)已在許多油田大面積推廣應(yīng)用, 收到較好的增油降水效果。常用的幾種有:

①粘土懸浮體??聚合物雙液法封堵劑, 采用10% (質(zhì)量分?jǐn)?shù), 下同) 的濰坊鈉土懸浮體為A 液, 以質(zhì)量濃度為400 mg/ L 的HPAM 水溶液為B 液, 以水為隔離液, 由注入水將它們推至地層深處相遇, 絮凝沉入大孔道中, 達(dá)到深部調(diào)剖的目的。

②粘土懸浮體??凍膠雙液法封堵劑, 采用10%濰坊鈉土懸浮體為A 液, 以凍膠堵劑(如鉻凍膠堵劑、醛凍膠堵劑) 為B 液, 以水為隔離液, 由注入水將它們推至地層深處相遇,絮凝膠結(jié)在一起, 較牢固地封堵地層深部的大孔道。③ 粘土單液法堵劑, 采用10% 左右的濰坊鈉土懸浮體, 或10%左右的濰坊鈉土、鈣土混合懸浮體, 以單液形式注入地下封堵大孔道。

為了防止粘土懸浮體從油井產(chǎn)出, 需在注入前對(duì)生產(chǎn)井采用較高強(qiáng)度的堵劑進(jìn)行封堵。為了減少粘土堵劑在注水井入口受到?jīng)_刷, 或在關(guān)井時(shí)反吐, 可在注完粘土堵劑之后, 注入少劑量高強(qiáng)度堵劑作封口劑, 堵住大孔道入口。

弱凍膠深部調(diào)剖技術(shù)弱凍膠深部調(diào)剖劑是由聚合物并加入少量緩交聯(lián)型交聯(lián)劑制成。聚合物溶液注入地層后, 優(yōu)先進(jìn)入油藏的高滲透區(qū), 在地層溫度條件下緩慢產(chǎn)生輕度交聯(lián), 形成粘度較大的交聯(lián)聚合物段塞, 使高滲透部位流動(dòng)度明顯下降, 使注入水分流或轉(zhuǎn)向, 達(dá)到深部調(diào)剖的目的。

(1) 弱凍膠的形成。弱凍膠主要由聚合物和交聯(lián)劑組成。聚合物主要為聚丙烯酰胺或部分水解聚丙烯酰胺, 使用濃度一般為0 . 2%～0 . 5% ; 交聯(lián)劑多為鉻鹽或鋁鹽的絡(luò)合體系, 使用濃度一般為0 . 02%～0 . 15%。成膠時(shí)間隨兩種物質(zhì)濃度的增加和溫度的升高而縮短。

(2) 弱凍膠的作用機(jī)理。弱凍膠從注水井注入目的層后, 在近井地帶形成凍膠體。由于弱凍膠具有可運(yùn)移性, 在繼續(xù)注水的過程中, 可在注水壓差的作用下, 進(jìn)入油層深部,形成堵塞, 迫使液流轉(zhuǎn)向, 提高波及效率。同時(shí), 在其運(yùn)移過程中發(fā)生驅(qū)替作用, 提高驅(qū)油效率。

(3) 弱凍膠的特性。弱凍膠有很好的選擇性進(jìn)入能力。在并聯(lián)雙管巖心驅(qū)替試驗(yàn)中,90%以上的弱凍膠進(jìn)入高滲透巖心管, 進(jìn)入低滲透巖心管的弱凍膠則不足10%。在注弱凍膠調(diào)驅(qū)劑的過程中, 生產(chǎn)井含水和產(chǎn)液下降而產(chǎn)油上升, 并延續(xù)一段時(shí)間,說明弱凍膠有調(diào)剖和驅(qū)油雙重作用。

其他深部調(diào)剖技術(shù)除了粘土類和弱凍膠類深部調(diào)剖技術(shù)外, 還有多項(xiàng)其他類型的深部調(diào)剖工藝。例如最近提出的多類型多段塞深部堵調(diào)技術(shù)、多段塞多輪次深部堵調(diào)技術(shù)等。多類型多段塞深部堵調(diào)技術(shù)是針對(duì)油藏選用不同類型、性能有所差異的多種調(diào)剖劑,分成幾個(gè)不同段塞注入地層, 起到深部堵塞的效果。多段塞多輪次深部堵調(diào)技術(shù)是指在第一次調(diào)剖進(jìn)行一段時(shí)間后, 再進(jìn)行第二次調(diào)剖(有的井也許還要進(jìn)行第三次、第四次施工, 這要視具體情況而定) , 后來注入的調(diào)剖劑將前面注入的調(diào)剖劑推向地層深部, 達(dá)到深部堵調(diào)目的, 提高深部堵調(diào)效果。1

發(fā)展趨勢隨著油田的開發(fā)，油藏的不均質(zhì)性嚴(yán)重，在開發(fā)后期出現(xiàn)高含水現(xiàn)象，已有的深部調(diào)剖技術(shù)已不能完全滿足油田開發(fā)的需要。針對(duì)一些特殊條件的油田如高溫深井油藏、厚油層、海上油田、特高滲大孔道等，需要針對(duì)性地研發(fā)相關(guān)新技術(shù)以適應(yīng)改善水驅(qū)和或聚合物驅(qū)的需要。

1、 精細(xì)深部調(diào)剖技術(shù)

精細(xì)化學(xué)調(diào)剖技術(shù)是指在精細(xì)地質(zhì)研究的指導(dǎo)下，制定具有針對(duì)性的化學(xué)調(diào)剖技術(shù)。針對(duì)性具體表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）根據(jù)高滲透層的分布情況，適時(shí)改變調(diào)剖劑成分及濃度。

（2）根據(jù)高滲透層的厚度，需要針對(duì)薄層進(jìn)行化學(xué)調(diào)剖。

（3）根據(jù)沉積單元間吸水差異，適時(shí)調(diào)整層內(nèi)矛盾大的高吸水層的吸水剖面。

（4）根據(jù)高吸水層縱向分布差異，有針對(duì)性地選擇調(diào)剖方法。

（5）根據(jù)剩余油分散不均勻，有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整調(diào)剖方案。

只有在充分認(rèn)識(shí)油藏現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)的開展地層大孔道、高滲透帶的識(shí)別及地下流體場、壓力場的描述，才能更好的發(fā)揮以上多種深度調(diào)剖技術(shù)的優(yōu)勢。

2、組合深部調(diào)剖技術(shù)

事實(shí)證明，單一調(diào)剖技術(shù)已經(jīng)不能達(dá)到生產(chǎn)需要，復(fù)合深部調(diào)剖技術(shù)已成為現(xiàn)場應(yīng)用的主流技術(shù)。

長慶油田在2011年采用了組合調(diào)剖技術(shù)，通過多段塞復(fù)合，實(shí)現(xiàn)深部不同竄流通道的封堵，達(dá)到調(diào)整吸水剖面和提高采收率的目的。大港、大慶等油田也先后采用聚合物與體膨顆粒體剖的技術(shù)組合，有效地增大了高滲透層的滲流阻力，改變液流轉(zhuǎn)向，提高驅(qū)油效率。

通過技術(shù)組合可以克服單一技術(shù)的不足，發(fā)揮組合技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)。如對(duì)存在大孔道或裂縫的水驅(qū)油藏采取預(yù)交聯(lián)凝膠、締合聚合物等段塞結(jié)合，

既可實(shí)現(xiàn)對(duì)高滲通道的封堵，也可實(shí)現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向。在對(duì)高滲大孔道的厚油藏采取聚合物+體膨顆粒調(diào)剖技術(shù)組合可有效改善聚竄問題。主要是因?yàn)轶w膨顆粒在大孔道中形成堵塞，增加流動(dòng)阻力，限制聚合物溶液流動(dòng)，從而液流轉(zhuǎn)向較低滲透層。此外，還有泡沫驅(qū)與弱凝膠的組合等。2