缔合聚合物调剖体系在渤海某油田中的应用研究

赵文森 高建崇 崔盈贤 杨 光 刘长龙 王业飞

(1.海洋石油高效开发国家重点实验室，北京 100027;2.中海油研究总院，北京 100027;3.中国石油大学(华东)，山东青岛 266555;4.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452)

由于渤海某油田渗透率高、纵向上层系多、渗透率级差大、非均质严重［1］，加之长期的注水开发，加重了储层的非均质性，导致开发过程中，注入水沿高渗透条带突进，含水上升迅速。为了确保开发效果，有必要对吸液剖面进行调整。大量研究表明，以缔合聚合物为主剂的交联聚合物，使缔合作用和化学交联作用相结合，形成比缔合聚合物更加强大的空间网络结构，具有更好的高效增黏、抗温、耐盐、耐剪切等性能［2］，能够满足对该油田非均质性严重储层的剖面调整要求［3－10］。结合油藏条件，确定了缔合聚合物调剖体系配方(0.4%缔合聚合物+0.8%交联剂)，并对其使用性能进行了评价研究。

1 室内实验研究

1.1 实验条件

(1)聚合物和交联剂:缔合聚合物(工业品，固含量93.40%)，酚醛树脂预聚体(工业品)。

(2)实验用水:油田现场注入水，用0.45 μm的醋酸纤维滤膜过滤。

(3)实验用油:油田脱气原油加入适量煤油配制成模拟油，65℃条件下表观黏度72 mPa·s。

(4)实验温度:油田地层温度(65℃)。

(5)实验设备:HQY多功能化学驱物理模拟系统;填砂管(φ2.8×40 cm)。

1.2 调剖体系的使用性能评价研究

1.2.1 流变性评价

采用Physica MCR301流变仪测定了调剖体系和0.4%的缔合聚合物溶液在65℃，剪切速率为0.5 s－1时剪切应力随时间的变化，结果见图1。

图1 调剖体系和聚合物的剪切应力随时间变化曲线

由图1可知，调剖体系的剪切应力随剪切时间的增加而降低，表明调剖体系在剪切作用下具有假塑性流体的剪切稀释性，使其在现场应用时具有较好的注入性。

在恒定剪切速率作用下，在相同剪切时间里调剖体系的剪切应力比聚合物溶液的剪切应力高一数量级，证明了调剖体系通过缔合作用和化学交联作用形成的结构比聚合物溶液单纯的缔合作用更加强大。在现场应用时，能够实现对高渗透条带的有效封堵。

1.2.2 黏弹性评价

采用Physica MCR301流变仪扫描频率范围为0.1～10 Hz，应力为0.2 Pa时对调剖体系的储能模量G'和损耗模量G″进行了测定，结果见图2。

图2 调剖体系的模量随剪切频率变化曲线

由图2可知，随剪切频率增加，调剖体系的G'和G″均增加，说明调剖体系具有黏弹性流体的性质。随着扫描频率的增大G'增加，则调剖体系的可变形性、变形后回复能力及维持整体性的能力增加，抗御冲击和局部破坏的能力也相应增强;随着扫描频率的增大G″增加，则调剖体系的内摩擦阻力增大，在岩石孔隙中移动难度增加，抗冲刷性［11－12］。调剖体系的黏弹性增加，有利于减少在其地层中运移时的机械捕集，降低在地层运移过程中的损失，有利于增加调剖深度，实现油藏深部调剖，改善调剖效果［13］。

1.2.3 老化稳定性能评价

调剖体系的老化稳定性常用强度保留率来表征。强度保留率为一定温度下经过老化时间后冻胶强度与成胶初期的强度比值，该体系老化稳定性实验结果见图3。

图3 调剖体系的老化稳定性实验结果

随着老化时间的延长，调剖体系的强度保留率降低。在老化120 d后，调剖体系的强度保留率仍在80%以上，说明其具有较好的老化稳定性。

1.2.4 耐冲刷性能评价

采用填砂管单管模型，考察调剖体系成胶后在动态条件下的稳定性。将0.3PV待成胶调剖体系分别注入到2根渗透率为3×10－3μm2左右的填砂管中(1#和 2#)，注入速度 1 mLmin，成胶后再以1 mLmin的速度进行水驱，观测其封堵率的变化情况，结果见表1。

表1 调剖体系的耐冲刷性实验结果

调剖体系对填砂管的封堵率均在90%以上，说明该体系能够有效地扩大波及体积，改善聚合物驱效果。随着注水量的增加，封堵率开始下降，并逐渐稳定。两支填砂管经过50PV的冲刷后封堵率仍高于90%，说明该调剖体系具有很好的耐冲刷能力。

1.2.5 提高采收率能力

针对目标油田渗透率级差大，非均质性严重的特点，采用填砂管双管模型(基本参数见表2)对该调剖体系提高采收率的能力进行了实验研究。先对填砂模型进行水驱，水驱至98%时，注入0.3PV的待成胶调剖体系，成胶后进行后续水驱，后续水驱至含水98%，实验结果见表3。

表2 填砂模型基本参数表

表3 各驱替阶段提高采收率实验结果

由于高渗层和低渗层的渗透率差别较大，在水驱过程中，注入水沿着高渗透层突进严重，造成高渗层采收率达51.2%时，低渗层的采收率仅为5.7%;进行调剖以后，低渗层的采收率大幅度上升，最终达到47.3%，高渗层的采收率也有所提高，最终达到63.6%。这说明注入的调剖体系主要进入高渗层，封堵了高渗层的水流通道，迫使大量的后续水进入剩余油较高的低渗层，启动了低渗层的开发;同时，有少量的调剖体系进入高渗层，调整了高渗层中的液流剖面，进一步扩大了高渗层的波及体积，使高渗层的采收率进一步提高。

2 现场试验及效果

2.1 调剖井概况

B井是2001年由生产井转注水井，期间采取过多次的调剖和酸化作业。该井采用分段注水开发，其中第一段有2个注入层，2008年通过对该井吸液剖面测试发现该井吸液非常不均匀，95%的水进入2小层，仅有5%左右的水进入1小层。与该井对应的生产井，2小层的含水出现上升。为了改善储层的吸液剖面，控制注水沿高渗层突进，2011年5月采用缔合聚合物调剖体系对该井实施了调剖作业。

2.2 现场施工简况

现场施工分4个段塞，第1个段塞，注入400 m3浓度0.4%的聚合物溶液作前置段塞;第2个段塞，注入3270 m3的0.4%A+0.8%Y调剖体系主段塞;第3个段塞，注入1090 m3的0.4%A+1.0%Y作封口段塞;第4个段塞，注入60 m3浓度0.4% 的聚合物溶液作保护段塞。现场注入排量800 m3d，爬坡压力2.3 MPa。

2.3 实施效果

施工后资料表明，该井调剖后不仅满足配注要求，而且注水压力上升了1.3 MPa，调剖后压降曲线变缓，PI由调剖前的5.86上升到调剖后的6.32，说明该井调剖后，原来的高渗透层段得到了治理。与该井对应的7口油井中有4口井见到了效果，评价单井增油量在20 m3d，平均含水降低5%。证明该调剖体系有效地封堵了与该井连通的高渗透条带，扩大了后续注水的波及体积。

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