黃純金，陳 斌，段夢(mèng)奇，曹 婷，薛 靜

（中國石油長(zhǎng)慶油田分公司第十采油廠，甘肅慶陽 745600）

1 油藏基本情況

元427 區(qū)為三角洲前緣亞相沉積，主要沉積微相為水下分流河道，砂體呈東-西向展布。2015 年投入開發(fā)，開發(fā)層系長(zhǎng)91，有效厚度11.9 m，平均孔隙度11.96%，平均滲透率1.33 mD，井網(wǎng)形式為菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)，井距480 m，排距130 m。截至2020 年底動(dòng)用含油面積9.36 km2，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量581.25×104t，動(dòng)用可采儲(chǔ)量98.81×104t。

1.1 開發(fā)形勢(shì)

元427 區(qū)采取滯后注水政策，初期以彈性能量驅(qū)動(dòng)為主影響，雖然不斷優(yōu)化注水技術(shù)政策，地層壓力仍有所下降，目前年自然遞減達(dá)39.5%、含水上升率1.1，開發(fā)形勢(shì)較差。與2020 年同期相比，水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度保持平穩(wěn)。

1.2 開發(fā)矛盾

元427 區(qū)主要開發(fā)矛盾：（1）平面上地層壓力分布不均；長(zhǎng)9 層原始地層壓力較高（21.8 MPa），開發(fā)初期以溶解氣驅(qū)動(dòng)為主，階段遞減55.6%，投產(chǎn)一年后地層壓力下降至86.2%。由于油藏平面儲(chǔ)層物性差異較大，導(dǎo)致不同區(qū)域見效差異較大，油藏西北部地層壓力保持水平80.1%、東南部地層壓力保持水平90.2%。（2）縱向上吸水不均突出；縱向滲透率差異較大、小層間非均質(zhì)性較強(qiáng)，剖面吸水能力差異較大。吸水剖面資料顯示共有吸水不均井12 口（占42.9%，已控制尖峰吸水層注水量），增大了油井見水風(fēng)險(xiǎn)。

2 聚合物微球驅(qū)油原理與驅(qū)油特點(diǎn)

2.1 聚合物微球驅(qū)油原理

聚合物微球以丙烯酰胺單體為主，加入多種表面活性劑及其他化學(xué)劑通過特定的工藝形成聚合物微球，然后分散于白油中形成乳液。具有凝膠核、交聯(lián)聚合物層、水化層三層結(jié)構(gòu)（見圖1），其中內(nèi)部凝膠核的強(qiáng)度較高，中間是不同交聯(lián)比控制的聚合物層，控制微球膨脹的時(shí)間，最外部為水化層，保證微球在水中分散均勻。

圖1 聚合物微球結(jié)構(gòu)圖

以乳液聚合原理得到的球狀的聚合物材料在一定程度上克服了傳統(tǒng)線性或網(wǎng)狀聚合物的弱點(diǎn)，對(duì)低滲油藏改善水驅(qū)具有較好的優(yōu)勢(shì)。

微球的封堵過程（見圖2）：在注入初期，微球尺寸僅為納、微米級(jí)，遠(yuǎn)小于孔喉的尺寸，此時(shí)微球隨注入水順利進(jìn)入儲(chǔ)層；隨著注入時(shí)間的持續(xù)，微球不斷水化膨脹并運(yùn)移，依靠架橋作用，逐步堵塞不同尺寸的儲(chǔ)層孔喉，實(shí)現(xiàn)注入水微觀轉(zhuǎn)向；由于微球是彈性球體，當(dāng)封堵壓差大于某一臨界值時(shí)，微球發(fā)生彈性變形，突破喉道，繼續(xù)向油層深部運(yùn)移。聚合物微球在儲(chǔ)層孔隙中的運(yùn)移、封堵、變形、再運(yùn)移、再封堵的特性，使注入流體在儲(chǔ)層中不斷改變流動(dòng)方向，逐級(jí)向油井推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)深部逐級(jí)封堵，調(diào)整改善水驅(qū)狀況，擴(kuò)大注入流體的波及體積，提高采收率[1-4]。

圖2 微球的封堵過程

2.2 聚合物微球驅(qū)油特點(diǎn)

（1）注得進(jìn)：聚合物微球是將丙烯酰胺、丙烯酸用微乳液聚合方法進(jìn)行聚合，初始粒徑為納米，粒徑遠(yuǎn)小于地層的孔喉粒徑，在水中為穩(wěn)定的凍膠分散體系。注入過程中水中溶解性好、耐高溫高鹽、注入無黏度，注入時(shí)遵循“最小流動(dòng)阻力原則”，優(yōu)先進(jìn)入大孔道。

（2）堵得?。何⑶蝮w系遇水逐漸膨脹粒徑增大，初始粒徑在100 nm 左右，在地層條件下逐漸發(fā)生膨脹，15～20 d 內(nèi)粒徑增加到5 μm 左右，之后基本穩(wěn)定，在微球運(yùn)移過程中，由于微球體積膨脹作用，逐步堵塞不同尺寸的儲(chǔ)層孔喉，實(shí)現(xiàn)注入水初步封堵。

微球體系膨脹后為多種粒徑微球的混合體系，微球封堵原則遵循等梯度滯留原則，無論是單個(gè)微球封堵孔喉，還是多個(gè)微球架橋封堵，其在孔喉處產(chǎn)生的壓力梯度與地層壓降梯度相等時(shí)，就會(huì)在此滯留。

（3）能移動(dòng)：聚合物微球是彈性球體，當(dāng)微球在孔喉處封堵產(chǎn)生的壓力梯度小于地層壓降梯度時(shí)，微球發(fā)生彈性形變，就會(huì)穿過孔喉，產(chǎn)生突破，向深部繼續(xù)運(yùn)移。

（4）再次封堵：微球突破運(yùn)移后，當(dāng)在下一個(gè)孔喉滯留時(shí)產(chǎn)生的壓力梯度與地層壓降梯度相等時(shí)，就會(huì)再次封堵，微球突破，運(yùn)移，再次封堵，產(chǎn)生逐漸擴(kuò)大波及體積的深部調(diào)剖作用。

通過加入不同的活性劑后可實(shí)現(xiàn)多個(gè)小球在地下的黏彈堆積和物理連接，封堵更大的孔道或微裂縫。

（5）注入工藝簡(jiǎn)單：僅需加一個(gè)小型加藥泵，從分水器后的單井管線中注入即可，不受時(shí)間和氣溫等外界環(huán)境因素影響，可以連續(xù)長(zhǎng)期施工。

（6）不受剪切作用的影響：地面已經(jīng)聚合成小球體，避免了聚合物線性大分子不耐剪切的缺點(diǎn)。

3 聚合物微球試驗(yàn)配套

3.1 加藥設(shè)備結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

加藥設(shè)備主要構(gòu)成部件有：0.5 m3儲(chǔ)液罐1 具、60 L/min 25 MPa 計(jì)量加藥泵1 臺(tái)、上料泵1 臺(tái)、小型加藥分水器1 臺(tái)（包含單流閥、阻尼器、安全閥、壓力表）、攪拌機(jī)1 臺(tái)、加熱系統(tǒng)1 套。

該加藥裝置將藥品投加、藥品儲(chǔ)存、藥品注入、系統(tǒng)加熱、系統(tǒng)控制有效集合為一體，具有降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度、冬季防凍效果好、操作控制簡(jiǎn)單、占地面積小、計(jì)量準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

3.2 加藥方式及其特點(diǎn)

元427 區(qū)聚合物微球試驗(yàn)采用站內(nèi)注水干線純藥投加方式。該投加方式化學(xué)藥品存放點(diǎn)、投加點(diǎn)均設(shè)在站內(nèi)，由站內(nèi)員工負(fù)責(zé)化學(xué)藥品投加制度執(zhí)行及設(shè)備巡護(hù)。相比現(xiàn)場(chǎng)直接注入藥品的投加方式有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）有效的保障了微球的注入質(zhì)量，嚴(yán)格按照注入政策進(jìn)行實(shí)施；（2）注水干線整體調(diào)驅(qū)，有效節(jié)省設(shè)備投資成本及人員管理成本，降低了化學(xué)藥品的管理風(fēng)險(xiǎn)；（3）站內(nèi)員工日常巡護(hù)，確保了設(shè)備冬季的正常運(yùn)行，降低了設(shè)備冬季運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

4 聚合物微球試驗(yàn)效果評(píng)價(jià)

元427 區(qū)對(duì)22口注水井開展聚合物微球調(diào)驅(qū)試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)采油井82 口，注水井日配注328 m3，聚合物微球加藥濃度0.1%，開展試驗(yàn)135 d，累計(jì)注入聚合物微球39 t。

開展試驗(yàn)前年自然遞減達(dá)38.9%、含水上升率8.7，截止2020 年12 月年自然遞減率36.4%、含水上升率6.2，整體實(shí)施效果較好。

4.1 注水井壓力上升

元427 區(qū)聚合物微球注入前后對(duì)比，平均注水壓力由措施前13.25 MPa 上升至13.72 MPa，平均壓力上升0.47 MPa，效果顯著。

元457-59 由9 月開始注入聚合物微球后壓力緩慢上升（由15.1 MPa 上升到16.0 MPa），10 月底聚合物微球發(fā)生突破，再次運(yùn)移，壓力突降至14.2 MPa，之后壓力逐步提升，目前壓力已提升至14.4 MPa。

元451-57 自開展聚合物微球驅(qū)后，壓力出現(xiàn)波浪式上漲階段（由11.7 MPa 下降到10.5 MPa 再上升到12.0 MPa）和階梯式上漲階段（由12.0 MPa 上升到13.6 MPa）。注入初期由于聚合物微球膨脹體積較小，在近井地帶的不斷封堵、突破、運(yùn)移，逐步向深部推進(jìn)，造成注水壓力的波浪式上漲；當(dāng)聚合物微球膨脹至較大體積時(shí)，聚合物微球在深部封堵地層，注入水流向改變，注入壓力逐步上升。

4.2 吸水剖面改善

自元427 區(qū)開展聚合物微球以來，吸水剖面逐步改善，水驅(qū)波及體積及動(dòng)用程度有所增加，吸水能力下降，高滲透層得到有效封堵，注水效果逐步向好。

元453-55 實(shí)施聚合物微球調(diào)驅(qū)3 個(gè)月后與措施前吸水剖面進(jìn)行比較，措施后上層尖峰狀吸水得到改善，下層吸水能力增強(qiáng)，吸水厚度由13.4 m 增加至14.0 m，水驅(qū)動(dòng)用程度由83.7%增加至87.5%。

4.3 油井遞減趨勢(shì)減緩

自開展聚合物微球調(diào)驅(qū)以來，元427 區(qū)注水量基本保持平穩(wěn)，對(duì)應(yīng)油井平均動(dòng)液面略有上升，日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量基本保持平穩(wěn)，綜合含水略有上升，遞減趨勢(shì)有所減緩。

從標(biāo)定遞減來看，措施后標(biāo)定自然遞減率與標(biāo)定綜合遞減率曲線運(yùn)行明顯好轉(zhuǎn)，均在平均線下方運(yùn)行，12 月標(biāo)定自然遞減率為9.8%，相比平均值10.2%低了0.4%，標(biāo)定綜合遞減率為7.3%，相比平均值7.7%低了0.4%，開發(fā)形勢(shì)較好。

4.4 見效特點(diǎn)分析

（1）由于聚合物注入時(shí)間較短，累計(jì)注入量較小，目前見效特點(diǎn)體現(xiàn)為：距離較小的側(cè)應(yīng)力方向?qū)?yīng)井先受效，其次主應(yīng)力方向井受效。

（2）元457-55 側(cè)向?qū)?yīng)井元457-54、元457-56受效明顯，其余油井未見明顯效果。注水井受效特點(diǎn)主要表現(xiàn)為不斷封堵、突破循環(huán)的波浪式壓力上漲；采油井受效特點(diǎn)主要表現(xiàn)為綜合含水逐步下降及產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、綜合含水的波動(dòng)式上漲。

5 結(jié)論

（1）聚合物微球的調(diào)驅(qū)機(jī)理是“注得進(jìn)、堵得住、能移動(dòng)、可以再次封堵”的逐步封堵孔喉，擴(kuò)大波及體積的深部調(diào)驅(qū)的過程。

（2）聚合物微球在元427 區(qū)長(zhǎng)9 油藏注入后，引起側(cè)向井液量、含水下降，主向油井見效的特點(diǎn)，表明它在低滲透油藏隨注入水進(jìn)入地層，膨脹后封堵高滲流通道，從而使注入水發(fā)生轉(zhuǎn)向，啟動(dòng)低滲段，具有深部調(diào)驅(qū)的作用。

（3）從聚合物微球的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以看出，注入微球后水井吸水剖面會(huì)發(fā)生明顯改善，注入井壓力上升，對(duì)應(yīng)油井含水下降及波動(dòng)式的含水、液量變化，該項(xiàng)技術(shù)適用于低滲透油藏的調(diào)驅(qū)。

（4）注入微球后部分油井液量或含水表現(xiàn)出了波動(dòng)特點(diǎn)，表明微球進(jìn)入孔喉后產(chǎn)生膨脹和聚集作用，堵塞原來水流通道，由于聚合物微球是一種彈性球體，在一定壓力下能夠被突破，繼續(xù)向前移動(dòng)，形成多級(jí)封堵。