陳 哲，徐 鵬

(1.延長石油集團有限責任公司子長采油廠，陜西延安 717300；2.延長石油股份有限公司南泥灣采油廠，陜西延安 716000)

目前我國大多數(shù)油藏都進入水驅開發(fā)中后期，油井出水是油田開發(fā)中普遍存在的問題[1]。油田進入高含水期或特高含水期后，提高采收率的常用途徑是擴大注水波及體積和提高洗油效率[2-3]。目前，油田常用的深部調驅劑主要有無機水泥類調驅劑、樹脂類調驅劑、泡沫類調驅劑、凝膠類調驅劑、凍膠類調驅劑等[4]，通常弱凝膠調驅是改善油井出水的有效技術手段[5-6]，常規(guī)聚合物凝膠調堵劑由聚合物干粉+交聯(lián)劑+水組成，這類調堵劑是全球用量最大的調堵劑類型[7]。但由于弱凝膠強度有限，當遇到大孔道或者裂縫時，在后續(xù)水驅作用下仍不能較好地實現(xiàn)液流改向。因此本文考慮通過弱凝膠/預交聯(lián)顆粒復合調驅方式對存在大孔道或者裂縫的油藏的調驅問題進行改善。本文通過室內研究對該復合調驅體系進行了調驅效果評價，為存在大孔道或裂縫的油藏復合調驅現(xiàn)場施工提供了理論基礎。

1 試驗部分

1.1 化學藥品與試驗器材

聚合物：部分水解聚丙烯酰胺HPAM；交聯(lián)劑：有機鉻；原油：實測黏度為185.4 mPa·s；預交聯(lián)顆粒：膠體狀，固含量25%，由長慶油田研究院提供。

電熱鼓風恒溫干燥箱：CS1013型；巖心流動恒溫裝置，溫度設定70 ℃；保溫箱：控溫范圍20～120 ℃；驅替裝置：填砂管、平流泵、壓力表、中間容器。

1.2 試驗方法

試驗方法一：對單根填砂管飽和水、飽和油、水驅油至含水98%，記錄數(shù)據(jù)之后注入弱凝膠體系或弱凝膠/預交聯(lián)顆粒復合體系，停泵，最后進行后續(xù)水驅并記錄數(shù)據(jù)。

試驗方法二：對并聯(lián)填砂管飽和水、飽和油、水驅油至含水98%，記錄數(shù)據(jù)之后注入弱凝膠體系或弱凝膠/預交聯(lián)顆粒復合體系，停泵，最后進行后續(xù)水驅并記錄數(shù)據(jù)。

2 驅替機理研究

弱凝膠是由低濃度的聚合物和低濃度的交聯(lián)劑(聚合物濃度通常在800～1 500 mg/L之間)形成的、以分子間交聯(lián)為主及分子內交聯(lián)為輔的、黏度在100～10 000 mPa·s之間、具有三維網絡結構的弱交聯(lián)體系。從主要以分子間交聯(lián)的特性來看，弱凝膠可被認為是稀( 弱)的本體凝膠，與本體凝膠不同，弱凝膠被認為有一定的流動性[8-10]。一方面弱凝膠具有一定的強度，能對地層中的高滲透通道產生一定封堵作用，使后續(xù)注入水繞流至中低滲透層，起到調剖作用；另一方面，由于交聯(lián)強度不高，弱凝膠在后續(xù)注入水的推動下在該高滲透通道中還能緩慢向地層深部移動，產生像聚合物驅一樣的驅油效果，這種動態(tài)的波及效果要遠遠好于固定凝膠的波及效果，從而能更大限度地擴大波及體積和提高驅油效率[11]。

預交聯(lián)顆粒中含有大量的羧基、酰胺基等吸水基團，能吸收自身重量幾倍甚至幾十倍的水，并具有良好的保水性；可在體層中滯留，并且溶脹后的凝膠是彈性體，在壓力等作用下能變形，向地層孔隙中運移，達到調剖堵水的目的[12]。

在復合調驅過程中，顆粒注入，由于其吸水膨脹作用能有效封堵大孔道，液流改向能力增加，使得后續(xù)弱凝膠能進入更深部地層進行驅替，從而達到更好的驅替效果。

3 試驗結果與討論

3.1 單一弱凝膠體系調驅評價

3.1.1 弱凝膠注入殘余阻力系數(shù)評價

殘余阻力系數(shù)是評價體系能否達到預期封堵效果和提高采收率效果最直接的評價方法，殘余阻力系數(shù)為填砂管原始水測滲透率與調驅后填砂管的水測滲透率之比，即

FRR=Kw/Kf

(1)

式中FRR——殘余阻力系數(shù)，mD/mD；

Kw——填砂管原始水測滲透率，mD；

Kf——調驅后填砂管的水測滲透率，mD。

試驗用兩組不同滲透率單根填砂管進行分析，填砂管基本參數(shù)見表1。

表1 殘余阻力系數(shù)測定所用填砂管參數(shù)Table 1 Parameters of sand filling pipe for measuring residual resistance coefficient

試驗采用試驗方法一，共注入0.5 PV的弱凝膠，水驅注入速度為1 mL/min，試驗結果如圖1所示。

圖1 弱凝膠注入后水驅壓力變化Fig.1 Change of water drive pressure after weak gel injection

通過后續(xù)壓力的變化可以看出弱凝膠在地層中能夠使地層壓力得到明顯且穩(wěn)定的抬升。1號填砂管后續(xù)注水穩(wěn)定壓力為0.15 MPa左右，計算出的殘余阻力系數(shù)為9.3；2號填砂管后續(xù)注水壓力穩(wěn)定在0.06 MPa左右，計算出的殘余阻力系數(shù)為12.8。同時，1號填砂管弱凝膠調驅后出油體積為6 mL，提高采收率9.7%；2號填砂管弱凝膠調驅后出油體積為9 mL，提高采收率12.7%。說明弱凝膠體系具有良好的封堵性能和驅油效果。

3.1.2 弱凝膠調驅后填砂管吸水剖面改善率

試驗通過并聯(lián)填砂管驅替考察弱凝膠調驅的吸水剖面改善率η，η可用調驅后高低滲透層吸水比的差與調驅前高低滲透層吸水比的商表示[13]，即

η=(Qhb/Qib-Qha/Qia)/(Qhb/Qib)×100%

(2)

式中Qhb——高滲透層調驅前的吸水量，mL；

Qha——高滲透層調驅后的吸水量，mL；

Qib——低滲透層調驅前的吸水量，mL；

Qia——低滲透層調驅后的吸水量，mL。

試驗采用試驗方法二，共注入0.3 PV的弱凝膠。試驗結果見表2。

試驗結果表明，在進行弱凝膠調剖前后，填砂管的吸水能力發(fā)生了明顯變化，剖面改善率達到90%左右，而且高低滲透率的級差越大，剖面的改善

能力越明顯，說明弱凝膠體系具有很強的選擇性。巖心的滲透率級差越大，低滲透巖心進入的弱凝膠溶液越少，剖面的改善效果越好。

表2 弱凝膠調整吸水剖面能力Table 2 The ability of weak gel adjusted water absorption profile

3.2 復合調驅體系評價

當遇到大孔道或者裂縫時，單一弱凝膠調驅體系不能有效地實現(xiàn)液流改向，因此考慮弱凝膠與預交聯(lián)顆粒復合調驅。通過對弱凝膠/預交聯(lián)顆粒復合調驅體系評價，并與單一弱凝膠調驅效果對比，考察復合調驅體系的封堵效果以及剖面的改善效果。

三十四團地處塔克拉瑪干與庫姆塔格大沙漠的夾縫中，每年六級到八級的大風多達九次以上，因災害造成的損失近2000萬元，惡劣的氣候與惡化的生態(tài)環(huán)境嚴重，制約著團場的發(fā)展，自2001年至今，該團共計實施退耕還林工程3.95萬畝，完成防風治沙項目面積0.52萬畝，完成封沙育林面積九萬畝，人工種植梭梭林0.22萬畝，從2008年開始，團場每年投入200余萬元進行城鎮(zhèn)區(qū)域的綠化建設。

3.2.1 復合段塞殘余阻力系數(shù)評價

復合段塞的設計，旨在對地層大孔道進行有效封堵，應對復雜的地層條件，通過殘余阻力系數(shù)的評價，可以直觀驗證復合段塞的封堵能力。為了能更好地與單一弱凝膠調驅體系殘余阻力系數(shù)對比，填砂管所用砂采用同一類砂體，滲透率與1、2兩組填砂管接近。填砂管參數(shù)見表3。

表3 復合調驅殘余阻力系數(shù)測定所用填砂管參數(shù)Table 3 Parameters of sand filling pipe for measuring residual resistance coefficient of compound regulating drive

試驗采用試驗方法一，先注入0.2 PV顆粒，然后注入0.5 PV弱凝膠，水驅注入速度為1 mL/min。試驗結果如圖2所示。

圖2 復合調驅后繼續(xù)水驅壓力變化Fig.2 Change of water drive pressure continued after the compound regulating drive

從圖2可以看出，復合段塞后續(xù)水驅3號管在注入1 PV后壓力穩(wěn)定到0.38 MPa左右，殘余阻力系數(shù)為20.3；4號管注入1 PV后壓力穩(wěn)定在0.31 MPa左右，殘余阻力系數(shù)為46.4。滲透率越高，殘余阻力系數(shù)越高，說明顆粒+弱凝膠的復合段塞能有效封堵高滲層，有效提高整體注入壓力。

3.2.2 復合調驅后填砂管吸水剖面改善率

為了對比復合段塞與單一弱凝膠調驅剖面改善能力的差異，試驗采用試驗方法二考察復合調驅體系的剖面改善能力。驅替過程中，注入0.2 PV的預交聯(lián)顆粒與0.3 PV的弱凝膠。試驗結果見表4。

表4 復合段塞改善吸水剖面能力Table 4 The ability of composite slug in improving water absorption profile

由表4可以看出，復合調驅體系的調驅剖面改善率能達到97.0%，相比單一弱凝膠調驅能提高7.0%，而且滲透率極差越大，效果越好。

因此，對于存在明顯裂縫和較大水竄通道、單注弱凝膠難以抬升壓力的井組，應使用復合段塞調驅進行優(yōu)化。

3.2.3 復合體系注入方式優(yōu)化

考察兩種注入方式對采收率的影響：

(1)含水90%時，先注入0.5 PV預交聯(lián)顆粒，后注入0.5 PV弱凝膠體系，再進行后續(xù)水驅至不出油，計算最終采收率。

(2)含水90%時，先注入0.5 PV弱凝膠體系，后注入0.5 PV預交聯(lián)顆粒，再后續(xù)水驅至不出油，計算最終采收率。

兩種注入方式下的采收率見表5。

表5 注入方式對采收率的影響Table 5 Effect of injection mode on recovery rate

由表5可以看出，先注入預交聯(lián)顆粒的注入方式提高采收率的幅度高于先注入凝膠的注入方式，且前者的最終采收率比后者高出5.5個百分點。

4 結論

(1)使用弱凝膠調驅，水驅殘余阻力系數(shù)為10左右，說明其具有良好的封堵性能；提高采收率10%左右，說明其具有較好的增油效果；剖面改善率達到90%，說明其剖面改善率較高。

(2)采用復合調驅，水驅殘余阻力系數(shù)高達20以上，較單一弱凝膠調驅高出10以上；剖面改善率高達97%以上，相比單一弱凝膠調驅提高7%。復合調驅體系改善液流方向能力更強，更適合具有大孔道或者裂縫的油藏。

(3)復合調驅過程中，先注入預交聯(lián)顆粒的注入方式更有利于提高采收率。