强碱三元复合驱深度调剖不同体系适应性探究

刘 苓，刘志明

（大庆油田有限责任公司第四采油厂，黑龙江 大庆 163511 ）

摘  要：注入井深度调剖已成为三采开发区块注剂初期控制高渗层突进的重要调整手段，本文通过对比强碱三元复合驱注剂初期不同药剂体系深度调剖实施效果，探究不同药剂深度调剖主要特点，确定出适应性最佳的强碱三元复合驱深度调剖体系，为强碱三元复合驱注剂初期深度调剖体系选择提供坚实依据。

关键词：强碱三元复合驱；深度调剖；注剂初期；适应性

 引  言

三采开发区块注剂初期注入井深度调剖已成为控制高渗层突进一项重要的开发技术手段[1]，但目前常用的调剖体系，在强碱性环境下适应性差，均不能成胶[2-3]，因此需要开展三元复合驱调剖技术研究，优选与强碱三元体系配伍性好的调剖剂配方，优化调剖段塞设计、开展矿场应用试验，评价调剖效果。

1 耐碱颗粒调剖剂现场应用情况

1.1研究区基本情况

A区分为A∣、AⅡ、AⅢ、AⅣ四个三元复合驱开发区块，区块面积14.99km2，目的层均为葡Ⅰ3油层，孔隙体积2625.9×104m3，地质储量1280.7×104t，平均单井发育砂岩、有效厚度分别为8.7m、6.6m，平均有效渗透率0.534mm2。

1.2 耐碱聚合物微球颗粒调剖剂

耐碱颗粒调剖剂为粒径可调的抗碱聚合物类颗粒调剖剂，其合成方式是在原有聚合物合成方式的基础之上降低了丙烯酰胺的用量，增加了不可水解单体、疏水单体和 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐(AMPS) 的用量，通过对丙烯酰胺的接枝聚合改性,使聚合物微球具有更强抗碱性能。

将耐碱聚合物微球颗粒浸泡在三元液中的微球颗粒与清水浸泡的颗粒相比，强度没有明显降低，同时，颗粒浸泡后的三元体系界面张力的数量级仍然维持在10-3mN/m,无明显变化，三元液的粘度增加20%，证明其抗碱性强且与三元液配伍性能好。

1.3 多元络合凝胶型调剖剂

通过文献资料凝胶调剖剂岩心封堵压力评价经验[3-4]，结合室内试验论证，最终确定现场凝胶型调剖剂采用多元络合凝胶型调剖剂。多元络合凝胶型调剖剂，主要由聚丙烯酰胺、高效交联剂、碱性控制剂复配而成，在适当的温度和碱性条件下，在交联剂和碱性控制剂的引发下，发生加聚、交联等聚合反应，生成网架结构的高强度聚合体，可有效地封堵高渗透层，达到改善吸水剖面、提高波及体积的目的。其中高效交联剂通过优化反应物配比、体系pH值，优选复配剂等方法，控制二聚体、三聚体及线性三聚体的含量，进一步增加体系中活性较高的线性三聚体含量，达到提高交联剂的反应活性，增强体系性能。

1.4 颗粒、凝胶调剖剂段塞组合特点

耐碱聚合物微球颗粒调剖剂与凝胶型调剖剂段塞组合进行封堵实验。实验方案：水驱—1.0PV三元复合驱—1.0PV段塞组合－后续水驱。

实验结果表明，将聚合物微球颗粒调剖剂与凝胶型调剖段塞以组合方式注入，不仅提高了调剖后水测突破压力梯度而且其封堵率也明显好于单独使用的方案，颗粒用量比例在30%-50%之间，可以取得较好的封堵效果。

为保证确定最优段塞组合考察调剖剂的调剖能力，采用平行三管实验装置进行调剖能力测定。实验方案：水驱-0.57PV三元驱-0.3PV调剖剂段塞组合-水驱。实验结果表明：通过在三元复合驱调剖过程中注入颗粒调剖剂段塞，再注耐碱凝胶深度调剖剂的段塞组合封堵方式，对高渗透岩心的堵塞率较大，具有较好的调剖能力，调后高渗透率岩心的分流量下降35.32%，中、低渗透率岩心分流量分别提高27.52%、7.8%。

  1.5 段塞设计确定

在段塞设计上，由于所选取的调剖井非均质性较强，层内、层间矛盾较为突出，单一调剖段塞无法满足实际封堵需求，所以采用了多轮次调剖段塞设计：采用四个端实施调剖，其中第一段塞采用大颗粒段塞，封堵高渗透带，第二段塞采用凝胶段塞，提高地层渗流阻力，第三段塞采用小颗粒段塞，对次高渗透带调驱，第四段塞采用凝胶段塞，控制调剖段塞整体流动性，保证调剖效果。

1.6 注入参数匹配性及段塞参数的确定

室内用φ3.8cm×10cm石英砂人造岩心模型，进行了不同粒径（大于80目、60~80目、30~40目）聚合物微球的岩心封堵评价实验。

实验方案为：水驱—1.0PV三元驱—1.0PV耐碱聚合物微球驱—后续水驱。实验结果表明：渗透率0.5μm2的岩心，驱替大于80目的聚合物微球，岩心封堵效果较好。渗透率1.5μm2 的岩心，驱替大于80目和60~80目的聚合物微球，水驱稳定压力明显高于注三元压力，说明微球在岩心中能运移并形成有效封堵。渗透率3.5μm2 的岩心，从突破压力和稳定压力对比来看，驱替30~40目的聚合物微球驱替封堵效果最为理想。

段塞设计结果：段塞整体选择“30%微球调剖剂＋70%凝胶调剖剂”的段塞设计，根据多轮次不同段塞的调剖对象，将整体段塞分解为“15%聚合物微球调剖剂+45%凝胶调剖剂+15%聚合物微球调剖剂+25%凝胶调剖剂”。第一段塞为颗粒段塞，根据室内颗粒调剖剂与岩心渗透率匹配关系试验结果，结合现场调剖经验，先注入浓度5000mg/L、粒径20～60目（以40目左右为主）的颗粒调剖剂（用浓度为1000 mg/L的聚合物溶液携带），结合注入压力变化情况，适当调整颗粒浓度。第二段塞为凝胶段塞，注入浓度为2500 mg/L的聚合物凝胶调剖剂。首先注入1500mg/L的凝胶调剖剂，若注入压力上升快（5天内压力上升大于0.2MPa），首先降低注入量，其次降低凝胶浓度，注入1000mg/L的凝胶调剖剂；若注入压力上升慢（10天内压力上升小于0.2 MPa），适当增加注入浓度，这样的变化注入量及注入浓度使注入压力达到缓慢上升为止。第三段塞为提高次高渗层渗流阻力段塞，注入浓度为5000mg/L，粒径为40～120目（以60～80目左右为主）的颗粒调剖剂（用浓度为1000 mg/L的聚合物溶液携带）。第四段塞为保护段塞，注入浓度为3000 mg/L的聚合物凝胶调剖剂，对整个调剖剂进行保护封堵。

1.7 调剖剂用量确定

在调剖剂用量上，主要依据单井调剖剂用量计算公式：

Q=N·S·H·φ·Ev·βn/4

式中：  Q—调剖剂用量     S—调剖面积    N—权重系数    H—调剖厚度       φ—孔隙度        Ev—波及系数      βn—调剖方向数

调剖方向的确定：一是注采井间为同一河道砂体；二是同一层段内存在高渗透条带；三是连通采出井含水大于90%；四是连通采出井见剂浓度高。

调剖半径的确定：一是零散井或边角井，设计为注采井距的一半；二是基础井网注水井排附近井，设计为注采井距的一半；三是集中井区，设计为注采井距的三分之一。

权重系数的确定：基础井网主流线上井组，权重系数1.0；边部及发育连通差井组，权重系数1.1~1.3；注入强度吸水指数高井组，权重系数1.1。

另外，依据调剖井与基础井网的关系，调剖井所处的位置及发育连通状况，空白水驱阶段的动态变化进行分类，个性化设计单井的注入参数，其中基础井网主流线上井组，提高交联剂浓度；边部及发育连通差井组，加大调剖用量，降低颗粒粒径；注入强度吸水指数高井组，加大用量，提高凝胶体系强度。

1.8 耐碱颗粒调剖剂实施效果及存在问题

研究区共选取49口耐碱颗粒调剖井，主要分布A区Ⅰ、Ⅲ块，调剖后注入压力升幅明显，高渗层封堵性较好，低渗层动用程度大幅提高，周围采出井受效状况好。但进入三元中后期部分井出现了注入困难情况，同时没有有效的增注措施，影响区块开发效果。

2 新型调剖剂特点及实施效果

通过室内对比筛选，现场新应用2种颗粒调剖剂，分别为自胶结型、多尺度凝胶分散体型。

2.1 低成本自胶结型颗粒调剖剂

借鉴凝胶类、颗粒类调剖剂的优缺点，筛选了低成本、环保型的低成本自胶结型调剖剂。该调剖剂密度在 0.96～1.04g/cm3，当温度升高时，颗粒塑性增大，粘性减小，由固体或半固体逐渐软化，变成粘性液体；当温度降低时，颗粒的粘性增大，塑性减小，由粘流态变为固态，通过改变颗粒调剖剂的合成配方，使其具有不同的软化点，在地层温度与颗粒软化点匹配时，颗粒软化粘结，在油层中形成“柱体 或墙体”来封堵大孔道，实现改变注入液流动方向，扩大注入液波及体积的目的。其优点是可选择性调剖，封堵强度高，不受注入液PH值、矿化度的影响，可满足水驱、聚后水驱、三元复合驱的堵水需要，可通过化学方式解堵，避免油层堵塞后没有针对耐碱颗粒没有有效措施手段的难题。

2.2 多尺度凝胶分散体颗粒调剖剂

实验结果表明，多尺度凝胶调剖剂封堵效率相对较低，但可以起到高渗层分流作用。

表4-1  多尺度凝胶分散体颗粒调剖剂单管岩心封堵实验结果

表4-2  多尺度凝胶分散体颗粒调剖剂双管岩心分流实验结果

2.3 新型调剖剂实施效果分析

研究区试验实施低成本自胶结型调剖体系2口井，多尺度凝胶型调剖体系4口井，实施后，新型调剖体系与耐碱颗粒调剖剂对比，调剖井区具有以下特点：

从初期效果看：自胶结型调剖剂初期压力升幅较高，视吸水指数降幅较大，多尺度凝胶型调剖剂压力升幅较小。从后续压力变化看：自胶结颗粒调剖井注入压力调剖后保持稳定，未出现快速上升趋势。 多尺度凝胶调剖井受自身调剖特性影响，调剖后初期压力出现下降，后期保持平稳上升。从剖面吸水状况看：注入剖面得到有效改善，高渗层吸水比例降低。从调剖后试井曲线看：两种新型调剖体系调剖后保持了较好的渗流能力。从采出井受效看： 多尺度凝胶调剖体系调剖后含水出现下降趋势，低成本自胶结剖体系调剖后含水保持长期低稳运行。

3 结论

一是调剖是三采开发过程中控制层间、层内矛盾的有效手段，合理的调剖体系选择与段塞设计是保证调剖效果的基础。

二是耐碱颗粒调剖体系对高渗通道调剖效果较好，有利于提高区块三元复合驱开发效果，但后期易出现注入困难，且没有较好的增注措施，不利于区块后续开发调整。

三是从新调剖体系初期效果看，调剖井调剖后注入能力保持稳定，保持平稳上升，剖面得到有效改善，周围井受效较好，取得了较好的开发效果，对强碱三元复合驱具有较好的适应性，但由于新型调剖剂调剖周期较短，后续效果还待进一步观察。

参考文献

[1] 宋玉龙，优势通道综合识别方法描述方法研究[D].中国石油大学（北京），2013.

[2] 丁玉敬，调剖技术优化设计[D].大庆石油学院，2005.

[3] 李国娟，测井技术识别大孔道的方法研究[J].油气田地面工程，2008,27（9）

[4] 蒲万芬，新型胶态分散凝胶在多孔介质中的调驱实验研究[J].油藏评价与开发，2017,7

[5] 王克亮，三元复合驱调剖剂驱油效果物理模拟实验[J].大庆石油学院学报，2005,29（1）