河南油田聚合物地面分质分压注入工艺技术

沈 威，马宏伟，李 洲，焦明远，杨康敏，王新志



河南油田聚合物地面分质分压注入工艺技术

沈 威，马宏伟，李 洲，焦明远，杨康敏，王新志

（中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳 473132）

随着注聚区块的不断开发，河南油田注聚井况越来越复杂，油藏非均质性严重，层间矛盾突出，渗透率级差大，因此，研究应用了聚合物地面分质分压注入工艺技术。通过同心双管分注管柱封隔地层，形成三个独立的注水通道，对高渗透地层安装低剪切配注器，产生节流压差，控制流量；对低渗透层安装定量剪切配注器，增加聚合物黏损率，降低聚合物分子量，使聚合物分子量与地层渗透性能匹配；试验表明，注聚工艺不仅简化了测试调配工艺、缩短了测试时间、降低测试费用，还真正做到了测试调配的及时、准确，保证了地质方案的时效性，提高了聚合物分注的驱油效果。

河南油田；聚合物驱；分质分压注入工艺

聚合物驱油技术作为一种改善油水流度比、提高注水波及系数的有效方法，已在许多油田得到大规模推广应用[1]。河南油田随着注聚区块的不断开发，注聚井况越来越复杂，目前，注聚单元大多为二、三类储量油藏，油藏非均质性严重，层间矛盾突出，渗透率级差大[2]。裴晓含[3]等认为聚合物驱分质分压注入可实现对注入量和相对分子质量的双重调节， 在不降低高渗透层聚驱效果的同时，能有效增加聚合物分子进入低渗透油层孔隙体积，从而提高聚驱控制程度， 提高聚驱总体开发效果。

目前国内的多种聚合物分质分压注入工艺技术都有一定的局限性[4-5]。聚合物井下分注工艺存在的问题主要是工具的设计空间受限制，随着层间压差的增加，聚合物的剪切率相应地会增大；并且停注时，返吐物很容易堵塞工具，导致投捞测试遇阻、吊卡等问题。

技术对比表明，聚合物地面分注工艺更适合河南油田的注聚现状。因此，针对河南油田聚合物地面分注技术中存在的不足，开展了聚合物地面分质分压注入工艺技术的研究，为聚驱区块精细调整，实现长期稳产提供技术支持[6-8]。

1 聚合物地面分质分压注入工艺原理

河南油田聚合物地面分质分压注入管柱结构见图1。

井下管柱：同心双管分注管柱，通过插管密封器密封双油管环空、封隔器封隔地层，形成三个独立的注水通道。

定量剪切配注器：针对低渗层，增加聚合物黏损率，降低聚合物分子量，使聚合物分子量与地层渗透性能相匹配，达到计划配注。

低剪切配注器：针对高渗层，在低黏损率的前提下，产生较大节流压差，控制高渗层的注入量。

图1 聚合物地面分质分压注入管柱

2 注入设备的结构原理和特点

2.1 低剪切配注器

2.1.1 结构原理

马宏伟[9]等提出聚合物溶液有较强的触变性， 极易在节流部位发生剪切降解， 因此， 配注器产生高压差并保留聚合物的黏度非常重要。结合目前地面低剪切配注器存在的易沉积、尺寸大的问题，设计了竖直安装的锥形环状降压槽式低剪切配注器，对应高渗层注入，可降低注入压力，限制注入量。配注器采用锥形管内套锥形波纹芯结构，利用螺旋传动方式，通过转动手轮，将锥形波纹芯上提或下放，调节锥形管和锥形波纹芯环空间隙大小，从而控制流量。聚合物溶液通过锥形波纹芯和锥形管之间的环形空间时，经过多个均匀分布的环形圆弧凹槽后，流动形态发生了改变，导致流体和刚体的接触面积增大，使涡流增加了过流阻力，在进口和出口之间形成累积压差，起到控制流量的目的。环形连续扩缩管环空面积较大，单位聚合物的流速低，剪切速率低，使得聚合物黏度得到有效保留。

2.1.2 结构特点

配注器结构特点：①整体为锥形结构，流量调节范围大，工具尺寸小，便于在井口竖直安装，解决了配注器水平安装时易在环形降压槽内沉积聚合物、堵塞工具、需要频繁调配的问题；②可在地面安装，消除了地层返吐物堵塞聚合物配注工具的隐患，同时内管可拆卸清洁更换，保证了工具的有效期；③可通过手轮旋转调配，调节灵活可靠，减少了钢丝投捞测试的工作量，提高了工作效率，并且对各层计量准确。

2.2 定量剪切配注器

2.2.1 结构原理

定量剪切配注器采用赵政玮[10]等提出的机械降解原理，适应于低渗层注入；配注器设计为节流盲板多孔结构，可通过调节丝杠旋转节流盲板，控制过流间隙大小，调节聚合物分子量。

2.2.2 结构特点

配注器结构特点：①配注器设计为节流盲板多孔结构，节流孔从中心向四周的直径逐渐增大，提高了配注器对聚合物的剪切率，同时增加了剪切率的控制范围；②配注器可在地面安装，消除了地层返吐物堵塞聚合物配注工具的隐患，内管可拆卸清洁更换，保证了工具的有效期；③配注器通过手轮旋转调配注入量，调节灵活可靠，减少了钢丝投捞测试的工作量，提高了工作效率，且对各层计量准确。

3 现场应用情况

3.1 低剪切配注器试验

调节不同排量、不同过流间隙，观察聚合物黏损率情况。排量在100 m3/d内，配注器在1/6，2/6，3/6，4/6，5/6全开状态下进行工作参数试验。低剪切配注器试验显示，调节过流间隙大小后，排量在100 m3/d内，节流压差可达到5~8 MPa，聚合物黏损率小于15%。

3.2 定量剪切配注器试验

在调节不同排量、不同过流间隙情况下，观察聚合物黏损率情况。排量为20~50 m3/d，配注器在1/4，2/4，3/4全开状态下进行工作参数试验。高剪切配注器试验显示，控制过流间隙大小后，排量在50 m3/d内，聚合物黏损率可达到50%，最高压降可以控制在1 MPa以内。

4 结论

（1）聚合物地面分质分压注入工艺的随测随调的优点是其他分层管柱不可比拟的。管柱无投捞作业风险，调配和测试均在地面进行，避免了钢丝投捞遇阻、遇卡的风险，节省了人力、物力，降低了劳动强度，提高了工作效率。

（2）简化了测试调配工艺，缩短了测试时间，降低了测试费用，真正做到了测试调配的及时、准确，保证了地质方案的时效性，同时弥补了现有的聚合物地面分质分压注入工艺的不足；配套工具尺寸小，调节范围大，解决了配注器水平安装易沉积聚合物堵塞工具、需要频繁调配的问题，进一步提高了聚合物分注的驱油效果。

[1] 付美龙，熊帆．河南油田聚合物驱地层堵塞机理研究[J]．钻采工艺，2009，32（4）：77–79．

[2] 李海成．大庆油田聚合物驱分注工艺现状[J]．石油与天然气地质，2012，33（2）：296–301．

[3] 裴晓含，段宏，崔海清，等．聚合物驱偏心分质注入技术[J]．大庆石油地质与开发，2006，25（5）：65–66．

[4] 王玲，梁福民，高润林，等．聚合物单管多层分质分压注入技术[J]．石油钻采工艺，2007，29（2）：73–75．

[5] 单晶，马宏伟，袁云，等．聚合物驱井下单管多层分注工艺[J]．石油钻采工艺，2005，27（3）：35–37．

[6] 胡荣，刘科伟，申秀丽，等．新型聚合物三层分注技术研究与应用[J]．石油地质与工程，2011，25（3）：125–127．

[7] 郑伟林．单泵同心双管分层注聚工艺的理论分析及应用[J]．西南石油大学学报，2010，25（3）：41–45．

[8] 赵文民，刘科伟，杨柏阳，等．聚合物地面分注工艺的研究与应用[J]．石油机械，2009，37（6）：65–67．

[9] 马宏伟，单晶，申秀丽，等．聚合物低剪切井下配注器的研制及应用[J]．石油机械，2005，33（8）：33–34．

[10] 赵政玮，刘兴君．井下聚合物分子量调节器试验研究[J]．中国石油和化工，2009，20（7）：74–76．

Technology of polymer surface injection by mass and pressure separation in Henan oilfield

SHEN Wei, MA Hongwei, LI Zhou, JIAO Mingyuan, YANG Kangmin, WANG Xinzhi

(Petroleum Engineering Research Institute of Henan Oilfield Company, SINOPEC, Nanyang, Henan 473132, China)

with the continuous development of polymer injection blocks, the situation of polymer injection wells becomes more and more complex. At present, most of the polymer injection units are second level or third level reservoirs with serious reservoir heterogeneity, prominent inter-layer conflicts and large permeability differential. Therefore, the technology of polymer surface mass and pressure separation injection is equipped to meet the requirements of the polymer mass and pressure separation injection in the second level and third level oil reservoirs. The formation is sealed by concentric dual injector string, forming three independent water injection channels, and low shear injector is installed in the ground face of high permeability formation to produce throttling pressure difference and control flow rate. The quantitative shear injector is installed in the low permeability layer to increase the viscosity loss rate of the polymer and reduce the molecular weight of the polymer, so that the molecular weight of the polymer matches the permeability of the formation. It not only simplifies the test preparation process, shorts the test time and reduces the test cost, but also makes the test deployment timely and accurate, ensures the timeliness of the geological plan, and makes up for the shortcomings of the existing ground mass and pressure injection process, and further improves the oil displacement effect of polymer injection.

Henan oilfield; polymer flooding; separate mass and pressure; injection process

1673–8217（2019）02–0116–03

TE357

A

2018–04–10

沈威，工程师，1989年生， 2011年毕业于西南石油大学工程装备与控制工程专业，现主要从事机械采油方面的工作。

编辑：赵川喜