聚合物驱在线混合调剖技术在海上油田的应用

王秀平 刘凤霞 陈维余 吴清辉 朱立国 彭齐国

（中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院，天津 300452）

聚合物驱在线混合调剖技术在海上油田的应用

王秀平 刘凤霞 陈维余 吴清辉 朱立国 彭齐国

（中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院，天津 300452）

调剖作为一种常规的控水技术，在水驱和聚驱油田广泛应用，但在海上油田由于平台空间限制，常规的调剖设备无法摆放，不能正常实施。为此，开展了利用聚合物驱流程实现在线混合调剖及地面配注工艺的研究，解决了常规调剖设备占地面积大的问题，并在渤海JZ9-3油田实施了单井先导性试验。结果表明：海上聚驱在线混合调剖技术工艺简单，占地面积小，安全可靠，解决聚窜问题，并取得了显著的增油减水效果，为同类聚驱封窜提供了可借鉴的方法。

海上聚驱油田；在线调剖；交联剂；在线混合工艺

海上油田由于存在平台使用寿命问题，为了在一定时间内采出更多的原油，多采用聚合物驱实现油田高效开发。2007年渤海海域在SZ36-1、LD10-l、JZ9-3等油田部分井进行注聚试验。由于受平台空间和承重能力的限制，海上油田不能照搬陆地注聚油田的模式，需采用高度集成的撬装式注聚配注系统，要求设备小型化、模块化、高效化。目前海上聚驱平台在保证聚合物溶液的配制质量满足注入要求的前提下，已将聚合物熟化时间缩短为40 min；在相同注入井数和配液能力下，系统占地面积减少21%［1］。

但是，由于聚驱油田的非均质性严重，导致JZ9-3油田出现聚窜现象，注聚见效井产出聚合物浓度最高达到689.2 mg/L。聚窜现象的发生不仅降低了驱油效果，浪费了聚合物，而且给产出液处理带来了一系列的问题，影响油田的正常生产。调剖技术可以有效改善注聚井的吸水剖面，遏制聚窜现象，是油田稳油控水重要手段之一，但由于受海上平台空间的限制，常规调剖技术不能在海上油田实施。为此开展了聚驱在线调剖技术的研究与应用。

1 聚驱在线调剖体系室内研究

1.1 实验药剂

聚合物：采用平台注聚SNF3640C聚合物，分子量3 000万，工业品；交联剂：①改性脲醛树脂，工业品；②有机交联剂，工业品；③水溶性酚醛树脂，工业品。促胶剂：①BHC-1，自制；②YS-1，工业品；③LMS-1，自制。

采用现场配液水进行药剂筛选实验。实验温度57 ℃（下同），实验结果见表1。

表1 药剂筛选结果

实验结果表明，由SNF3640C+改性脲醛树脂+促胶剂BHC-1组成的在线调剖体系黏弹性好，成胶黏度最大。故采用SNF3640C+改性脲醛树脂+促胶剂BHC-1配方进行调剖实验研究。

1.2 在线调剖剂配方优化

1.2.1 聚合物质量分数优化 采用平台注聚用聚合物SNF3640C，在改性脲醛树脂质量分数0.38%，促胶剂BHC-1质量分数0.12%时，变化聚合物质量分数，从而筛选出最佳聚合物质量分数范围。实验结果见图1，可以看出，随着聚合物质量分数的增加，黏度逐步增加，聚合物质量分数在0.15%～0.2%范围内，成胶黏度比较低，对窜流通道封堵较弱，聚合物质量分数在0.25%～0.4%范围内，成胶黏度较高。根据前期现场调剖经验，成胶黏度一般在40 000～80 000 mPa·s效果较好，考虑经济成本，认为聚合物质量分数在0.25%～0.35%范围内能达到调剖效果。

图1 SNF3640C质量分数优化实验结果

1.2.2 改性尿醛树脂质量分数优化 在聚合物质量分数0.25%，促胶剂BHC-1质量分数0.12%的条件下，变化改性脲醛树脂的质量分数，得到其最佳质量分数范围。实验结果如图2，改性脲醛树脂质量分数在0.38%～0.58%范围内成胶黏度较高，满足现场调剖要求。

图2 改性脲醛树脂质量分数优化实验结果

1.2.3 BHC-1质量分数优化 在聚合物质量分数0.25%，改性脲醛树脂质量分数0.38%条件下，变化BHC-1的质量分数，观察在线调剖体系成胶时间及成胶黏度。实验结果如图3，加入不同质量分数的BHC-1，体系的成胶黏度变化不大，促胶剂BHC-1主要影响体系的成胶时间，质量分数在0.08 %～0.20%范围内，在线调剖剂成胶时间在1～18 d，可根据设计用量、注入排量及段塞浓度，选择合理的BHC-1质量分数。

图3 BHC-1质量分数优化实验结果

1.3 在线调剖剂性能评价

1.3.1 成胶时间 在线调剖剂的成胶时间直接影响堵剂的注入与封堵效果，室内进行了在线调剖体系成胶时间实验，结果见图3，可以看出，通过变化BHC-1质量分数，可以调节成胶时间，质量分数在0.08%～0.20%范围内，成胶时间在1～18 d。

1.3.2 热稳定性 采用2种配方开展了在线调剖体系热稳定性实验。配方1：0.35%SNF3640C+0.45%改性脲醛树脂+0.12%BHC-1；配方2：0.25%SNF3640C +0.38%改性脲醛树脂+0.12%BHC-1。实验结果见图4，可以看出，2种配方均有良好的热稳定性，3个月黏度保留率均高于90%。

图4 交联体系稳定性评价实验

1.3.3 抗剪切性 使用Waring搅拌器在不同的剪切速率下对配制好的交联体系（配方：0.25%SNF 3640C+0.45%改性脲醛树脂+ 0.12%BHC-1）进行剪切，实验结果见图5，可以看出，在各种剪切速率条件下在线调剖体系都可以成胶，能较好地适应海上油田筛管砾石充填防砂完井的要求。

图5 交联体系剪切性能评价实验

1.3.4 封堵率 用2根长度30 cm、直径3.8 cm的填砂管模拟地层条件做平行实验，测定封堵前的水相渗透率k1，以2 mL/min的速度注入0.2 PV在线调剖剂，放置57 ℃烘箱5 d后取出，测定封堵后的水相渗透率k2，计算封堵率，实验结果见表2，可以看出，1#和2#填砂管注入在线调剖剂后水相渗透率大幅下降，封堵率达到95%以上，表明在线调剖剂对高渗透层具有较高的封堵性。

表2 封堵率实验结果

2 在线调剖地面配注流程改造

根据“充分利用聚驱配注工艺流程，尽量少占用平台空间”的设计原则，经过在平台实际调研，在已有的聚合物母液配注流程不变的情况下，增加一个交联剂配注撬和一个静态混合器。交联剂配注撬（包括溶解罐和高压计量泵）出口接到高压水管线上，静态混合器直接连接在高压水管线上，连接位置在聚合物母液和交联剂配注撬出口之后，使调剖剂溶液（聚合物母液与交联剂溶液）在高压水管线初步混合后，再通过静态混合器充分混合，达到调剖剂的配制要求。改造后的聚驱在线调剖流程见图6。

图6 聚驱在线调剖地面配注工艺流程示意图

3 先导试验及推广应用

JZ9-3油田属层状饱和油藏，储层非均质性较强，W4-2井与W4-3井在Ⅰ油组上存在严重的注聚单层突进现象，作为聚驱在线调剖目标井进行先导试验。

3.1 工艺设计

3.1.1 注入量 注入孔隙体积计算公式为

式中，r为注采井距，m；h为调驱井段平均厚度，m；φ为调驱井段平均孔隙度；K垂直为垂直调驱处理系数：K平面为平面调驱处理系数。

W4-2井与W4-3井距离为350 m，Ⅰ油组平均厚度8.2 m，平均孔隙度29.3%，垂直和平面调驱处理系数均为25%。室内物模实验显示，注入0.2 PV凝胶效果最佳，经计算得0.2 PV=1 900 m3。根据动态资料分析，认为W4-2主要受益井为W4-3，劈分注入量按40%计算，要使调剖剂有1 900 m3能进入W4-3井，调剖剂总量应该为4 800 m3。

3.1.2 施工排量及压力 W4-2井组日注量500 m3，井口压力10.8 MPa，按照选择性注入理论设计，在线调剖注入排量最大不能超过500 m3/d，施工压力小于管线承压。因此，设计排量12～14 m3/h，施工压力≤14 MPa。

3.1.3 段塞设计 段塞组合的数值模拟结果和物模实验结果都证实多段塞的调驱效果好于单段塞［2-3］。因此，根据聚驱在线调剖体系不同浓度及成胶时间设计了3个段塞注入，第1段塞成胶时间3～5 d，成胶强度50 000 mPa·s左右；第2段塞成胶时间2～3 d，成胶强度为60 000 mPa·s左右；第3段塞成胶时间1～2 d，成胶强度为75 000 mPa·s左右。成胶时间主要通过控制BHC-1的质量分数来实现。

3.2 效果分析

W4-2井施工期间共注入调剖剂4 856.59 m3，施工压力上升1.0～1.8 MPa。

（1）注聚在线调剖后Ⅰ油组相对吸水量由93.1%下降为31.9%，原先不吸水的Ⅲ油组开始吸水，相对吸水量为26.1%，启动了低渗层，吸水剖面也得到改善。

（2）注聚突进油井W4-3井调剖前聚合物浓度监测最高达689.2 mg/L，2009年将Ⅰ油组关闭，调剖后重新打开，井口聚合物浓度监测比较平稳，平均为226.8 mg/L，同比调剖前聚合物浓度降低37.69%。

（3）W4-2井组对应5口受益油井均有不同程度的增油降水，井组见效率100%。措施后一个月W4-3井作为直接受益油井，其产油量由调剖前的18.67 m3/d提高至40.0 m3/d，平均日增油21.33 m3，含水由90%下降到80%。截止2010年底，井组措施有效期630 d，受益油井累增油34 618 m3，累降水57 619.5 m3。

3.3 推广应用

鉴于先导试验取得的良好效果，2011—2013年在SZ36-1和JZ9-3聚驱油田聚窜明显的21个井组进行了在线调剖技术的推广应用，平均单井注入量6 486 m3，注入压力7～13.5 MPa。实施后注水井视吸水指数下降了21.35 m3/（d·MPa），注入压力提高了

2.3 MPa，对应油井增油降水效果显著。截至2013年7月30日，井组措施最长有效期达481 d，累计增油112 059.8 m3，累计降水136 150.3 m3，目前大部分井组继续有效。

4 结论

（1）聚驱在线调剖技术工艺简单，施工方便，占地面积小，安全可靠，可以满足海上油田调剖需求。

（2）现场应用结果表明，该技术可以改善注聚井吸水剖面，有效遏制聚合物窜流问题，提高聚驱效率，措施有效期长，井组增油降水效果显著，可在类似聚窜井组推广应用。

［1］刘宗昭，刘福海，易飞，等.海上油田聚合物驱配套技术研究［J］.中国工程科学，2011，13（5）：50-52.

［2］楚红霞，刘文梅，秦涛，等.调驱段塞组合方式的数值模拟研究［J］.断块油气田，2005，12（6）：56-58.

［3］王秀平，王进宝，张磊，等.高温可动凝胶调驱技术研究［J］.石油钻采工艺，2006，28（S0）：46-48.

［4］周守为.海上油田高效开发新模式探索与实践［M］.北京：石油工业出版社，2007.

［5］王秀平，王凤清，吴刚，等.在线混合调驱剂GFS-1及配套工艺技术研究［J］.石油钻采工艺，2008，30（2）：115-117.

［6］王聪，张冬会，李福军，等.乳液在线调剖体系的研究与应用［J］.断块油气田，2009，16（2）：109-110.

（修改稿收到日期 2014-06-12）

〔编辑 朱 伟〕

Application of on-line mixing profile control technology of polymer flooding in offshore oilfields

WANG Xiuping,LIU Fengxia,CHEN Weiyu,WU Qinghui,ZHU Liguo,PENG Qiguo
（Drilling &Production Research Institute,CNOOC Energy Technology &Services Limited,Tianjin300452,China）

As a conventional water control technology,profile control is widely used in water flooding and polymer flooding oilfields,but due to space limitation on the drilling platform in offshore oilfield,the conventional profile control equipment cannot be laid out on the platform and cannot be used normally.Hence,research was carried out on using polymer flooding process to realize profile control by on-board mixing and surface mixing and injection technology,which addressed the problem of conventional profile control equipment occupying large area and was pilot tested in individual well in JZ9-3 Oilfield in Bohai.The results show that the profile control technology of polymer flooding on-board mixing offshore is a simple technique,occupying small area,safe and reliable,addressing the problem of polymer channeling,and achieving significant increase in oil production and reduction in water production,providing a reference method for plugging similar polymer channeling.

offshore polymer flooding oilfield;on-line profile control;crosslinking agent;on-line mixing technology;pilot test

王秀平，刘凤霞，陈维余，等.聚合物驱在线混合调剖技术在海上油田的应用［J］.石油钻采工艺，2014，36（4）：101-104.

TE357.4

：B

1000–7393（2014）04–0101–04

10.13639/j.odpt.2014.04.025

王秀平，1964年生。毕业于石油大学（华东）石油工程专业，长期从事油田化学及三次采油工艺技术研究与应用工作。电话：022-66907204。E-mail：wangxp2@cnooc.com.cn。