聚合物纳米微球调驱技术在低渗透油田的应用及效果

郑明科，沈焕文，王碧涛，赵 辉，陈弓启，杨学武，王晓辉，张 鹏，王贵文

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

低渗透油田五里湾长6油藏平均有效孔隙度12.69%，平均渗透率 1.81×10-3μm2，开发至今已有 15年，目前已进入中高含水开发阶段，随着开发时间的延长，平面、剖面矛盾加剧，油藏水驱状况日益复杂，水驱油效率降低，剩余油分布状况日趋复杂，挖潜难度增大，油藏控水稳油形势日益严峻，调驱或三次采油技术储备严重不足。标定采收率24.1%，远低于国内中高渗透水驱油藏标定采收率36.0%，进一步提高采收率有较大潜力和空间，因此，在借鉴东部油田成功案例，结合低渗透油藏储层特征及室内实验基础上，在五里湾长6油藏开展聚合物纳米微球调驱技术先导性矿场试验，旨在建立低渗透油藏提高采收率技术体系，对低渗透油藏持续稳产具有举足轻重的战略意义。

1 聚合物纳米微球调驱技术研究

1.1 调驱机理

由于微球的原始尺寸远小于地层孔喉的尺寸，因此可以随注入水进入到地层深部，随着注入时间不断延长，微球不断水化膨胀（见图1），直到膨胀到最大体积后，依靠架桥作用在地层孔喉处进行堵塞，从而实现注入水微观改向。同时由于微球是一个弹性球体，在一定压力下会突破，在油层中具有封堵、变形、运移、再封堵的特性，具有深部调剖和驱油的双重作用，最大限度提高注入水的波及体积，从而实现从水井到油井的长效全过程驱油，以提高最终采收率。

1.2 膨胀特性研究

通过室内研究表明（见图2），微球的初始粒径为纳米至微米级，在水中通过膨胀或者膨胀聚并后粒径可以达到几十微米甚至几百个微米。说明聚合物纳米微球在水中的膨胀效果明显，能够有效封堵地层中的大孔道，同时通过膨胀堆积作用能有效驱替低渗层段孔隙中的残余油，从而达到深度调剖和驱油的双重功效。

1.3 耐盐性评价

选取分散于矿化度10×104mg/L的模拟污水中的2 000 mg/L聚合物微球样品，在55℃温度下烘烤20天后，其形貌仍然为类球形（见图3），芯部较烘烤10天的变小，表现出一定的水化膨胀。

1.4 抗剪切性评价

选用分散于由矿化度为53 219.57 mg/L的模拟地层水配制成的2 000 mg/L溶液中的聚合物微球样品，在55℃条件下烘烤10天后，采用组织粉碎机，分别在转速为 0.500 r/min、1 000 r/min、2 000 r/min、5 000 r/min条件下，持续剪切15 min后，通过透射电子显微镜观察其形貌仍然为类球形（见图4）。

1.5 驱油实验

室内实验结果表明（见表1），注入微球溶液时，采收率均有较大的提高，其中低渗管采收率的提高幅度较大，主要是由于微球优先进入并封堵高渗管，有效启动了低渗层，改善了储层的非均值性，因此总采收率的提高主要来自低渗层的动用。

表1 聚合物微球提高采收率室内岩芯实验结果对比表

2 矿场应用及效果

2.1 试验区概况

试验井组位于靖安油田五里湾油藏南部，8个井组对应油井39口，平均单井油层有效厚度14.2 m，目前井均累计采油2.001 4×104t，日产油3.77 t，含水36.1%，采出程度13.3%。一方面随着采出程度的加大，油藏含水上升速度加快（见图5），稳产形势加剧，另一方面受储层非均质性影响，水驱弱势方向平面、剖面剩余油仍然富集程度较高，目前注采调整手段挖潜难度大。

2.2 试验进展

2010年6～10月，分两个段塞（见图6），以变加药浓度的方式先后在五里湾油藏南部柳94-34、柳94-36、柳92-36三个井组实施聚合物活性微球性深部调驱试验。在此基础上，2011年优化注入参数，在柳92-38、柳 94-38、柳 96-36、柳 96-38、柳 98-36 五个井组扩大试验范围开展聚合物活性微球调驱试验。

2.3 实施效果

表2 五里湾长6油藏聚合物活性微球深部调驱统计表

2.3.1 注入压力缓慢上升 与正常注水压力相比，注入微球后，注水井油压由10.1 MPa上升到10.5 MPa，套压由10.1 MPa上升到10.7 MPa，上升幅度在0.5 MPa之间，说明微球进入地层后封堵了部分孔道，使水流方向发生改变，低渗层得到动用，从而提高波及体积。

2.3.2 纵向剖面改善效果显著 对比注入前后的剖面吸水情况得出，实施聚合物微球注入后，吸水剖面由典型的正韵律底部吸水强，逐渐变成上下均匀吸水，局部高渗层段吸水变均匀，说明高渗带得到封堵，低渗带吸水变强，水驱动用程度增加，水驱状况变好，改善剖面吸水状况效果明显。

2.3.3 增油效果明显且见效范围逐步扩大 见效特征：部分油井在注入阶段动态表现为液量或含水表现出突降和上升的特点，说明微球进入孔喉后产生膨胀和聚集作用，堵塞原来水流通道，随后又被突破，造成液量和含水波动。

见效范围：由主向井向侧向井逐步扩大，说明注入微球后注入水流向发生改变，水驱波及体积增大。对应34口油井有12口见效，日增油8.76 t，含水下降6.5%，累计增油986 t，整体井组阶段递减由2.12%下降到0.20%，含水上升率由0.36%下降到0.02%，其中12口见效井阶段递减由3.79%下降到-2.23%，含水上升率由0.43%下降到0.03%，井组油井含水上升的速度得到有效减缓，控水稳油效果较明显（见图7）。

表3 五里湾一区聚表活性纳米微球调驱井组生产动态变化统计表

表4 聚合物纳米微球调驱注入前后采收率对比表

2.3.4 平面流线场变均匀 根据井组动态分析，运用数值模拟手段划分出的高渗带处流线很密集，注微球后，整体高渗带处的流线变的均匀，说明储层非均质性得到有效改善。

2.3.5 采收率得到有效提高 根据目前见效井见效特征、见效范围，应用“陈元千公式法”计算调驱前后采收率变化表明，注入微球后，井组水驱特征曲线出现拐点，表明水驱状况得到有效改善，采收率得到明显提高。

3 认识与结论

（1）聚合物纳米微球深部调剖和驱油效果显著，有效封堵高渗层段，动用了低渗层段剩余油，提高了最终采收率。

（2）有效改善了剖面水驱效果，降低井组油井含水上升速度，提高了水驱油效率。

（3）鉴于先导性试验取得的效果，下步将扩大聚合物纳米微球驱油试验范围，为低渗油藏提高采收率技术实现工业化推广提供技术储备。

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