渤海湾海上油田深部调剖技术应用现状

摘 要：随着海上油田开发规模不断扩大，如何进一步提高海上油田开发效益成为当前重要研究课题。渤海湾是我国近海主要油气聚集区，今年来渤海湾油田利用深部调剖技术取得显著成果，有效提高了油田提高采收率和采油速度。
主题词：海上油田 深部调剖 凝胶
前 言
随着我国经济的快速增长，能源供需缺口越来越大。我国近海有着丰富的油气资源，勘探开发结果表明:海洋油气资源是中国油气资源的战略接替区，如渤海油田占到近海油气地质储量的70%。目前我国海上油田水驱采收率一般为18~25%，而北海油田能达到50%，提升采收率潜力巨大。
深部调剖改善水驱、提高采收率技术，在陆上油田取得良好的应用效果，但针对海上油田的系统研究与应用才刚起步。海上油田的油藏环境和生产条件独特，如平台生产作业空间受限，缺乏淡水，环保要求高，绕丝筛管砾石充填防砂完井，大井距，长井段，一套井网多层合采，在平台寿命期限内(15～20年)为收回投资而采取的强注强采等措施既不利于水驱，又加剧油藏非均质及水指进程度。鉴于海上油田的上述特点，陆上油田现有成功应用的堵水调剖、深部调剖技术及经验不能满足海上油田作业要求，需深入开展适合海上油田特点的改善水驱技术研究，提高海上油田的采收率。
一、深部调剖技术现状
在水驱油藏中，随着注水开发的进行，非均质性日益严重，导致注入水的指进、舌进、甚至窜进；上世纪六十年代开始发展了调剖堵水技术，从无机类调剖剂发展到有机冻胶类调剖剂。九十年代后期开始加大剂量形成“大剂量调剖”，“深部调剖”，但因注入量小，处理半径小，严格说来还只是一种增产措施。近几年人们的认识到“深部调驱”和“整体深部调驱”不仅仅是一种增产措施，而且是提高水驱油藏原油采收率的重要技术支撑。近年来我国在深部调剖研究与应用方面取得了许多新进展，形成包括弱凝胶、胶态分散凝胶(CDG)、体膨颗粒、柔性颗粒等多套深部调剖技术，为我国高含水油田改善水驱开发效果、提高采收率发挥着重要作用。目前应用较多的主要有以下几类：
(一)聚合物凝胶调剖技术
聚合物凝胶体系是应用最广泛的一个体系。聚合物凝胶是在一定浓度聚合物（HPAM）溶液中加入交联剂，通过分子间（分子内）交联反应，形成局部三维网状结构的微弱凝胶团，大幅度地提高聚合物溶液的粘度和耐温抗盐能力。既有流度控制能力与驱替作用，又产生高的残余阻力系数。聚合物凝胶技术依据体系使用浓度、使用产品类型等的不同，可分为弱凝胶调驱技术、HSG深部封窜技术、液膜型微胶囊深部调剖技术、疏水缔合聚合物凝胶调驱技术、乳液聚合物调驱技术。
（二）聚合物微球调剖技术
聚合物微球深部调驱体系是由尺寸可调的纳米/微米球构成。根据地层孔喉调整微球尺寸大小，微球经过水化、溶胀后达到设计尺寸，有一定的强度。当微球尺寸大于地层孔喉尺寸或架桥封堵时，可满足“堵得住”的要求；微球具有弹性，在一定突变压力下变形而向前移动，实现逐级逐步液流改向，可满足“能移动”的要求，即聚合物微球可满足深部调驱剂应具有的特征。试验结果表明，聚合物微球对中低渗透储层封堵能力大于80%，对高渗透、特高渗透储层封堵能力小于30%。聚合物微球主要用于渗透率小于1.5μm2的储层封堵。目前聚合物微球在胜利油藏海洋油藏、永八区块等多个矿场应用，取得了很好的控水稳油效果。
（三）泡沫调剖技术
泡沫调驱技术包括三相泡沫调剖技术和两相泡沫调剖技术，三相泡沫的调剖机理是在地层中形成的泡沫，大部分气体被圈闭在孔隙中，圈闭的高饱和形成了较低的水相渗透率，依靠稳定的泡沫流体在注水层中迭加的气液阻效应－贾敏效应，改变吸水层中渗流方向和吸水剖面，从而扩大注入水的扫油面积，减缓主要水流方向的水线推进速度和吸水量，提高注入水的波及体积和驱油效率。两相泡沫技术不加入固体颗粒，稳定性差。目前泡沫调驱技术应用最多的是氮气泡沫调驱技术。
（四）含油污泥深部调剖技术
含油污泥是原油脱水处理过程中伴生的工业垃圾，主要成分是水、泥质、胶质沥青和蜡质。其基本原理为在含油污泥中加入适量添加剂，调配成粘稠的微米级的油/水型乳化悬浮液，当乳化悬浮液在地层达到一定深度后，受地层水冲释的作用，乳化悬浮体系分解，其中的泥质吸附胶质沥青和蜡质，并通过它们的粘联聚集形成较大粒径的“团粒结构”沉降在大孔道中，使大孔道通径变小，增加了注入水的渗流阻力，迫使注入水改变渗流方向，从而达到提高注入水波及体积、改善注水开发效果的目的。适用于纵向上渗透率差异大、有高吸水层段、启动压力低的注水井。在江汉、胜利老河口、辽河、河南、长庆等油田现场应用均取得了良好的效果。
（五）微生物深部调剖技术
微生物用于注水井调剖最早始于美国，把能够产生生物聚合物的细菌注入地层，在地层中游离的细菌被吸附在岩石孔道表面后，开始形成附着的菌群;随着营养液的输入，细菌细胞在高渗透条带大量繁殖，繁殖的菌体细胞及细菌产生的生物聚合物等黏附在孔隙岩石表面，形成较大体积的菌团或菌醭;后续有机和无机营养物的充足供给，使细菌及其代谢产出的生物聚合物急剧扩张，孔隙越大细菌和营养物积聚滞留量越多，形成的生物团块越大。细菌的大量增殖及其代谢产出的生物聚合物在大孔道滞留部位的迅速聚集，对高渗透条带起到较好的选择性封堵、降低吸水量的作用，使水流转向增加中、低渗透部位吸水量，从而扩大波及区域、提高原油采收率。

二、海上油田应用成果
深部调剖技术在陆地油田应用中取得良好效果，近年来随着海上油田开发规模不断扩大，深部调剖技术在海上油藏开发中应用范围越来越广。
（一）中海油渤海油田深部调剖技术现状
渤海油田储层胶结疏松，水驱过程中极易形成大或特大窜流通道。地下原油粘度高，平均粘度70mPa.s；油层厚20-80m，吸水剖面测试显示层间吸水差异大，单层突进严重。示踪剂测试表明存在大孔道或高渗透带，储层非均质性强；平均注采井距500m，注采井距大；SZ36-1油田单井平均日注480m3/d，最高1050m3/d；JZ9-3油田单井平均日注584m3/d，最高760m3/d，单井注水量较大。
主要采用的调剖工艺主要包括：交联聚合物调剖剂与凝胶颗粒调剖剂交替注入工艺和以复合多段塞交联聚合物冻胶体系注入工艺。
2004年在相对集中的时间内，针对SZ36-1油田I期的7口注水井、28口受益井，以及JZ9-3油田的5口注水井、20口受益井，开展了调剖施工。SZ36-1油田平均单井注入剂量3327m3，施工时间17天，平均处理半径8.4m；JZ9-3油田平均单井注入剂量3098m3，施工时间12天，平均处理半径8.26m。SZ36-1油田调剖后，注入压力上升了1.6MPa，视吸水指数下降了32.9m3/(d.MPa)；JZ9-3油田调剖后，注入压力上升了2.8MPa，视吸水指数下降了85.7m3/(d.MPa)。2004年对SZ36-1油田7口注水井进行了调剖，受益的28口油井措施后增油降水效果明显。2004年对JZ9-3油田5口注水井进行了调剖，受益的20口油井措施后增油降水效果明显。
（二） 胜利海上埕岛油田深部调剖技术现状
埕岛油田馆陶组是在前第三系潜山背景上发育的大型披覆背斜构造，为河流相沉积的常规稠油高渗透高饱和岩性构造层状砂岩油藏。构造相对简单，主要断层为西南—东西走向的埕北大断层，对油气水分布起控制作用；区内分布几条北东走向的三级断层，对油气水分布起一定的控制作用；地层平缓，倾角1-2°。纵向上含油井段长达250～300m，含油小层多达52个，平面受构造和岩性的双重控制，横向变化大，连通性差。储层非均质严重，据岩心分析，渗透率变异系数0.76，突进系数5.49。地饱压差3.4MPa，边底水不活跃。
该区在开发过程中暴露出一些问题，主要体现在4个方面：①注水开发滞后，含水上升较快。②平面上开采不均衡，水淹存在差异。③油层非均质严重，层间矛盾突出。④层内吸水不均匀。
埕岛油田于2004-2010年在CB25A、CB11F等井组开展单井和井组冻胶、聚合物微球调剖实验，与调剖前相比，层段配注合格率显著提高，油井平均日油能力增加5.3t，含水降低4.4%，阶段增油1.0475×104t，在一定程度上改善了层间、平面矛盾。但由于措施有效期较短，且提高采收率和采油速度的效果远远达不到海上油田高速、高效开发需要，因此未在埕岛油田进行大规模推广应用。
三、发展趋势
一项工艺技术必须从油藏整体出发，与开发方式配套，以提高采收率为目标，才能获得广泛的、有工业性规模的应用。对调剖技术来说，必须进行对整体区块、油藏的处理，与注水开发配套，形成调、驱、采一条龙的配套工艺技术和措施程序，形成工业化规模，这样才能降低成本，最大限度提高原油采收率，实现经济效益最大化。
目前海上油田使用的调剖剂中，常规聚合物冻胶体系采用船载施工方式，受海况及天气影响，不能实现连续注入，并且聚合物干粉溶胀时间长，如果溶解不完全会产生“鱼眼”，容易造成井下滤砂管的堵塞；乳液聚合物冻胶体系由乳液聚合物+交联剂组成，室内试验表明，两种组分在地层运移过程中容易产生分离现象，影响体系的稳定性；聚合物微球体系一般适应于中低渗油藏，高渗透、非均质严重的储层容易窜出。因此今后针对海上油藏特点需要研制体系单一、体系溶解速度快、初始粘度低、抗剪切性能良好、成胶时间可控、强度较高的调剖药剂，以满足海上深部调剖的要求。
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（作者单位：山东省东营市胜利油田海洋采油厂）