非均质储层解调联作一体化技术在渤海油田的应用

张丽平，邹 剑，刘长龙，高 尚，兰夕堂

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

渤海油田多数区块为非均质性油藏，储层厚、小层多，渗透率级差大。随着注采开发进入中后期，储层能量不能得到有效释放，层间层内矛盾日益加剧，在油、水井酸化过程中酸液总是优先进入高渗透层，从而造成一系列不利因素。对油井而言，多层酸化，高渗透层吸酸过多，沟通水层，易造成酸化后增液不增油。过多的酸量必然造成返排困难，从而引起储层的二次伤害，降低酸化效果。对注水井而言，酸液优先进入高渗层，导致注水井吸水剖面矛盾加剧。同时，单纯油井酸化与堵水无法同时实现油井的降水与增油，单纯的水井酸化与调剖无法同时实现水井的增注与减小层间矛盾。为此，笔者所在研究团队开展了解调联作一体化技术的研究，建立一套解调联作选井选层决策方法，研究优选出一套调堵酸化联作体系，现场单井实验效果良好，具有较好的应用及推广价值。

1 解调联作选井选层决策

随着渤海油田的油、水井酸化解堵和调剖堵水作业次数的增加，效果均越来越差。油藏非均质性强，小层多，各井层物性差异大，需要在解调联作作业前优选井层。目前针对调剖与解堵在选井上缺乏科学理论依据，通过建立解调优化选井选层决策方法，在地质构造、储层特征、储层物性及孔喉特征、流体性质、油藏温度压力系统、油水井生产动态及高含水油井出水规律等方面充分认识的基础上[1-3]，结合油田开发、单井生产历史等，考虑在实际生产中某些参数难以录取，采用基于变权的模糊层次分析法，建立一套适宜于目标区块油水井解调联作的选井选层方法。

1.1 皮尔逊相关系数

皮尔逊相关系数是一种线性相关系数，用来反映两个变量程度的统计量。相关系数用r表示，其中m为样本量，ai、bi和分别为两个变量的观测值和均值。r描述的是两个变量间线性相关强弱的程度。r的取值在-1与+1之间，若r＞0，表明两个变量是正相关，即一个变量的值越大，另一个变量的值也会越大；若r＜0，表明两个变量是负相关，即一个变量的值越大另一个变量的值反而会越小[4]。r的绝对值越大表明相关性越强。

依据目标油田以往作业施工数据，水井解调作业以增注量为目标函数，油井堵酸作业以增产量为目标函数，分析各影响因素与目标函数的相关性，以此为依据，确定因素间的重要性关系，该方法可以减小层次分析法中标度的主观性。

1.2 变权模糊层次分析法

模糊层次分析法（FAHP）是在层次分析法（AHP）的基础上提出的，二者的步骤基本一致。AHP是通过求解判断矩阵的特征值、特征向量及标准化等计算，得出层次单排序及总排序，获得方案层次对于目标的重要性数据序列，即权重求解过程复杂烦琐。而FAHP是通过各因素权重和模糊一致矩阵元素之间存在的内在联系，建立求解权重的关系式，将求解权重问题转化为求解有约束的规划问题，计算过程简捷快速，综合比较FAHP方法更具有优势。

由于实际问题的复杂性，以及目前技术条件的限制，在实际生产中往往无法取得某些参数的值，这样如果仍然按照常权的评判方法进行决策会使决策结果偏离真实情况，决策的合理性会受到影响。因此，为了让结果更接近实际情况，在缺失资料的情况下，应该采用变权的方法进行决策。常权评判时，权重集λ={λ（1），λ（2），…，λ（n）}，满足以下条件：（1）归一化条件：1；（2）非负条件：λ 在 0～1。当某井的一些评价参数缺少时，参数个数小于n，设为k，这时，，从而会导致所有区块的最终评判结果偏小，偏离实际情况。因此，需要用变权方法来做评判。变权以最佳权重为基础，求出一个待评价井的变权权重向量[5，6]。

2 解调联作调堵及解堵体系研究

2.1 调堵剂性能评价

解调联作措施是通过酸化来解堵，因此要求堵剂具有耐酸性，地层水具有较高的矿化度，因此要求堵剂具有耐盐的作用；目前文献报道的所有能实现地层调堵的产品有泡沫、固相微粒、聚合物类凝胶、黏弹性表面活性剂、树脂、水玻璃凝胶等；泡沫稳定性差只能实现短暂封堵作用，因此通常用做施工助排剂；黏弹性表面活性剂用量大、成本高，不能实现长效封堵；固相微粒、树脂和水玻璃凝胶易造成永久性堵塞，后期很难解除；因此推荐使用聚合物凝胶类堵剂。

经过调研、合成初选共价键交联，共价键交联是指在地层温度下二次交联剂与SA-P中的官能团反应形成新的共价键，与配位交联形成的堵剂性能相比，经过共价键交联形成的堵剂抗盐性及稳定性增强，这一反应过程（见图 1、图 2）。

图1 SA-P生成堵剂反应过程

图2 堵剂成胶过程

SA-P是一种线性高分子化合物，高分子化合物的特点就是相对分子质量大，相对分子质量分散，因此不同相对分子质量SA-P形成的凝胶性质肯定会有差异，包括耐盐、耐酸性、成胶强度等。首先对不同相对分子质量SA-P是否能形成凝胶的能力进行初步优选，再对可成胶SA-P进行进一步的实验评价。

调-酸联作工艺需要酸性交联SA-P凝胶，在不确定交联剂的最优添加浓度之前，实验加入过量交联剂以保证能完全成胶。调堵剂的酸性催化剂可以通过pH调节（见图 3～图 5）。

图3 成胶堵剂耐酸耐盐实验图

图4 堵剂黏度保持率

图5 堵剂封堵率

表1 各种螯合剂对Ca2+、Mg2+、Fe3+的螯合情况

通过实验发现堵剂的耐温耐盐性能较好，从实验结果说明70℃，调堵剂凝胶稳定性好没有出现脱水现象，且胶体完好，说明在储层温度70℃下形成的调堵剂凝胶性能稳定。6个月的长时间下两种凝胶黏度保持率都高于85%。在达到突破压力之后，体系压力降低，当注一段时间水后压力达到稳定，此时的压力就是被水驱后剩余在岩心中的堵剂凝胶产生的压力梯度，说明成胶后的凝胶堵剂具有较好的耐冲刷性能。

2.2 高效酸液体系性能评价

针对“高孔、高渗、疏松”的砂岩储层，储层以原生粒间孔为主，油层孔喉半径大，随着生产的进行，更容易堵塞；其次在多次或重复酸化后，近井地带储层酸化可溶之物越来越少，酸化解堵半径越来越大。以往单一的酸液体系不适合深部、多次重复酸化后的油、水井作业情况。在酸化过程中，为取得更好的酸化效果，必须对酸液提出更高的要求，即必须提高酸液体系的溶蚀能力，提高酸液的缓速性能，实现深部解堵，有效防止二次沉淀伤害，提高储层渗透率，降低腐蚀速率等酸液性能（见表 1、图 6～图 8）。

通过实验形成一套新型的低伤害、深穿透高效酸，高效酸能缓慢释放氢离子，与岩心反应的有效作用时间较长，表现出较强的缓速性能，有利于深部酸化；高效酸对 Ca2+、Fe3+、Mg2+的螯合值分别是 520 mg/g、190.15 mg/g、470.5 mg/g，能螯合金属离子，能有效防止酸化过程中可能生成的二次、三次沉淀。高效酸体系对目标油田加垢伤害岩心渗透率改善倍数为3.2，加油伤害岩心改善倍数为3.82。

3 解调一体化研究及效果评估

图6 酸岩反应长效作用时间评价

图7 高效酸对含垢岩心酸化效果曲线

图8 高效酸对含油岩心酸化效果曲线

3.1 室内岩心流动模拟实验

为验证解调一体化效果，开展室内岩心流动实验开展工艺组合模式研究及探索，分别采取解-调及调-解的工艺组合模式开展研究（见图9、图10）。

“调-解”实验后低渗岩心渗透率改善倍比为1.52，高渗岩心渗透率改善倍比为0.29。“解-调”实验后低渗岩心渗透率改善倍比为0.9，高渗岩心渗透率改善倍比为0.22。不管是“调-解”工艺还是“解-调”工艺最终高渗岩心都被封堵，“调-解”工艺最终使低渗岩心有较好改善效果，“解-调”工艺最终使低渗岩心没有改善效果。双岩心流动实验表明“调-解”工艺相比“解-调”工艺最终对储层改善效果好。

3.2 现场应用

图9 调-高效酸流动实验效果曲线

图10 高效酸-调流动实验效果曲线

旅大10-1油田A23井于2005年1月28日投产，普通合采管柱，Ⅱ油组为主力油组，共分两个防砂段。于2005年11月25日开始注水，单注东二下段Ⅱ油组，储层射开有效厚度（垂厚）为63.3 m，前期注水量600 m3/d左右。2015年3月11日进行吸水剖面测试。测试解释结论表明：Ⅱ油组一段防砂，大厚层内吸水差异比较大。Ⅱ油组注水层厚度（斜厚）103.6 m，仅有6 m的层吸水，其中一段2 m的厚度吸水量占全井的77.10%，其余大段都不吸水。2016年1月3日～8日测吸水剖面，测试资料再次表明各层吸水差异比较大，主力大厚层不吸水，仅3 m厚的两小层吸水。2018年4月15日测吸水剖面，其中Ⅱ油组1小层（井段：2 379 m～2 381 m）2 m的厚度吸水654 m3/d，占全井的100%，其余大段都不吸水，层间层内非均质严重。针对此类问题，对A23井注Ⅱ油组进行解调联作一体化作业。首先进行调剖作业，采用0.2 m3/min～0.25 m3/min排量注入凝胶调剖剂，施工压力控制在12 MPa以下，第一阶段注入810 m31 000 mg/L～2 500 mg/L的交联聚合物，第二阶段注入1 000 m32 000 mg/L～4 500 mg/L的交联聚合物，第三阶段注入5 189 m32 500 mg/L～6 000 mg/L的交联聚合物。继续注入复合解堵剂进行解堵，采用多段塞注入方式共注入前置酸20 m3，处理酸80 m3，解聚液 50 m3，暂堵液 5 m3，施工排量 0.5 m3/min～1.5 m3/min，施工压力7.5 MPa～15 MPa。作业完后测吸水剖面，Ⅱ油组1小层29.4 m厚储层吸水85.8%，2小层32.5 m厚储层吸水8.5%，3小层11.6 m厚储层吸水5.7%，明显改善吸水剖面。

4 结论

（1）采用皮尔逊相关系数法计算各因素与增注/产比的相关系数，并以此为依据确定各因素间的标度，结合模糊层次分析法确定各因素的权重，采用变权的方法处理井参数缺少的情况，使决策结果更为客观合理。

（2）形成一套解调联作技术，堵剂体系具有耐盐好、稳定性好，封堵率达到94%～99%、突破压力大于5 MPa，耐冲刷性能较好，对钙、镁、铁等具有较好的螯合能力，有效的防止二、三次沉淀，缓速性能优。

（3）通过室内双岩心流动实验研究发现“调-解”工艺相比“解-调”工艺最终对储层改善效果好。

（4）解调联作一体化技术兼顾调剖、解堵作用，对非均质储层能够实现封堵大孔道，解堵不吸水层，改善吸水剖面，现场试验取得了良好的效果，具有一定的应用及推广价值。

T-1000级超高强度碳纤维技术获突破

近日，中国科学院山西煤炭化学研究所研究员张寿春团队围绕T-1000级超高强度碳纤维制备，承担的中国科学院重点部署项目所制备的聚丙烯腈基超高强度碳纤维顺利通过验收，成功开发出聚丙烯腈基新型中空碳纤维。

张寿春团队采用干喷湿纺路线，开展了前驱体链结构优化设计、纺丝液流变性调控、纤维微纳米结构控制及关键装备技术系统研究，实现了干喷湿纺关键核心技术的突破。所制备的T-1000级超高强碳纤维兼具高拉伸强度和高弹性模量特征，经第三方机构检测，性能指标均达到业内先进水平。该研究将有助于我国高性能碳纤维多品种、系列化发展，对结构轻量化和多功能化应用具有积极意义。

（摘自中国化工信息2019年第5期）