深部調(diào)驅(qū)技術(shù)

石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院山東省油田化學(xué)工程技術(shù)研究中心二OO七年五月

目錄1

前言2深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀2.1弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)2.2膠體分散體深部調(diào)驅(qū)技術(shù)2.3“2+3”技術(shù)3活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑的室內(nèi)研究

4活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑的選井條件

5用量設(shè)計(jì)

6典型注入工藝1前言油井高含水對(duì)油田開(kāi)發(fā)帶來(lái)二個(gè)負(fù)面影響

大量的產(chǎn)出水對(duì)油田水處理系統(tǒng)造成壓力以及投入的增加

由于產(chǎn)水層往往是高壓層，產(chǎn)出的高壓水對(duì)低壓層的產(chǎn)油有抑制作用

調(diào)剖堵水可有效控制注入水沿高滲透層突進(jìn)并降低油井的含水率

－對(duì)調(diào)剖堵水認(rèn)識(shí)的五個(gè)階段20世紀(jì)60年代20世紀(jì)70年代初到80年代中期20世紀(jì)80年代末到90年代初20世紀(jì)90年代中期20世紀(jì)90年代末到目前

2深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的定義及分類(lèi)1.1定義1.1.1調(diào)剖和驅(qū)油的區(qū)別與聯(lián)系（1）調(diào)剖與驅(qū)油的定義調(diào)剖是通過(guò)化學(xué)劑或機(jī)械工具調(diào)整注水井吸水剖面的方法。調(diào)剖劑是能調(diào)整注水地層吸水剖面的物質(zhì)。驅(qū)油是通過(guò)驅(qū)油劑（水、氣、化學(xué)劑等）將地層原油驅(qū)替至油井的方法。驅(qū)油劑從注入井注入地層，將原油驅(qū)至采油井的物質(zhì)。

（2）調(diào)剖與驅(qū)油的區(qū)別●作用部位不同調(diào)剖作用于注水井近井地帶的高含水層，驅(qū)油作用于油層深部含油飽和度高的部位。●在地層中的形態(tài)不同調(diào)剖劑在地層中是不流動(dòng)，驅(qū)油劑在地層中流動(dòng)。●注入的量不同調(diào)剖劑注入量小（一般小于0.01Vp），驅(qū)油劑注入量大（一般大于0.15Vp）。●作用機(jī)理不同調(diào)剖劑通過(guò)提高注入水的波及體積起作用，驅(qū)油劑通過(guò)提高自身和（或）注入水的波及體積和（或）洗油效率起作用。

（3）調(diào)剖與驅(qū)油的聯(lián)系●目的相同●作用機(jī)理有重疊部分●調(diào)剖劑與驅(qū)油劑有重疊部分●調(diào)剖和驅(qū)油具有互補(bǔ)性大慶北區(qū)中塊聚合物提高采收率試驗(yàn)區(qū)的北46井實(shí)施注聚前調(diào)剖，北133井在注聚一年后實(shí)施調(diào)剖。結(jié)果表明，調(diào)剖后進(jìn)行注聚，井組內(nèi)油井見(jiàn)效時(shí)間比未調(diào)剖的井組見(jiàn)效晚兩個(gè)月，見(jiàn)效時(shí)注入聚合物量為83mg/l·PV，比對(duì)比井組見(jiàn)效時(shí)高42mg/l·PV。說(shuō)明調(diào)剖后，聚合物均勻推進(jìn)，地層中存量聚合物增多。北46井組見(jiàn)效后，比對(duì)應(yīng)井組日產(chǎn)油高65t，含水低32%，采聚濃度低97

mg/l。北133井，調(diào)剖后15個(gè)月，聚合物才從油井中產(chǎn)出。由此可看出，深度調(diào)剖極大提高了聚合物的均勻推進(jìn)速度，增加了聚合物驅(qū)油效果。

1.1.2深部的概念深部是一個(gè)相對(duì)概念。但是對(duì)于“深”和“淺”至今沒(méi)有明確的量的界限，有人認(rèn)為處理半徑10－15m以上就算深了，有的則認(rèn)為深部調(diào)剖最佳用量要達(dá)0.2PV，有人認(rèn)為處理半徑要達(dá)到井距的1/3甚至是1/2。鑒于各種劃分方法均不統(tǒng)一，建議采用如下劃分方法：作用半徑大于20m的措施成為深部措施井壁周?chē)貛нh(yuǎn)井地帶地層深部≤0.5m0.5m～3.0m3.0m～20m≥201.1.3深部調(diào)驅(qū)的定義從注入井注入作用半徑大于20m的具有調(diào)剖和驅(qū)油雙重作用的物質(zhì)，用以提高原油采收率的方法。1.2分類(lèi)1.2.1按作用機(jī)理分類(lèi)●近驅(qū)遠(yuǎn)調(diào)機(jī)理（弱凝膠）●調(diào)驅(qū)共存機(jī)理（活性溶膠、CDG、乳化樹(shù)脂）●先堵后驅(qū)機(jī)理（2+3）1.2.2按使用的化學(xué)劑分類(lèi)●弱凝膠深部調(diào)驅(qū)●膠體分散體深部調(diào)驅(qū)●2+3技術(shù)2深部調(diào)驅(qū)的必要性

2.1調(diào)剖、驅(qū)油都可以提高采收率油區(qū)試驗(yàn)區(qū)試驗(yàn)時(shí)間可采儲(chǔ)量增加值，104t水驅(qū)采收率增加值，%中原衛(wèi)9597~98446.6中原濮城西區(qū)、南區(qū)96~97341.6勝利渤南五區(qū)93~9424.263.5勝利樁5294~9510.014.10勝利樁4594~950.720.3勝利萊3895~9616.42.3勝利埕4南塊96~974.921.2勝利盤(pán)2-2695~9623.07.6勝利盤(pán)2-23塊

15.04.4勝利草1395~9610.31.13勝利坨七斷塊沙二2+3主力單元

4.52.6玉門(mén)老君廟M層

9.572.8平均值

3.18驅(qū)油方式油區(qū)試驗(yàn)區(qū)試驗(yàn)時(shí)間采收率增值，%聚合物驅(qū)大港港西四區(qū)

10.4大慶葡I1-4單層

14.0大慶葡I1-4和薩II1-3雙層

11.6大慶北一區(qū)斷西葡I1-4層

13.62河南雙河油田

10.4平均值

12.0三元復(fù)合驅(qū)勝利孤東油田小井距試驗(yàn)區(qū)

13.4大慶中區(qū)西部、杏五區(qū)

20.0大慶杏二區(qū)

24.7大慶北一區(qū)斷西

25.0平均值

20.782.2調(diào)剖存在的問(wèn)題2.2.1多輪次調(diào)剖效果越來(lái)越差2.2.2對(duì)近井地帶造成不同程度的污染2.3三次采油存在的問(wèn)題2.4深部調(diào)驅(qū)的必要性GOGOGO回2.3三次采油存在的問(wèn)題2.3.1一次性投資大我國(guó)這些年所實(shí)施的每個(gè)三次采油礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，小的不到0.5km2，大到1－3km2，都要投資幾千萬(wàn)元甚至幾億元，耗資非常巨大。如：孤島油田中一區(qū)聚合物工業(yè)性實(shí)驗(yàn)，共注入聚合物干粉8688t，以每噸1.5萬(wàn)元計(jì)，藥劑投資為13032萬(wàn)元，地面建設(shè)和其它一些費(fèi)用為10860萬(wàn)元，共計(jì)人民幣23892萬(wàn)元。勝利油田ASP先導(dǎo)性試驗(yàn)，固定資產(chǎn)投資2.984×106元，ASP費(fèi)用4.106×106元，共計(jì)人民幣709萬(wàn)元。雙河油田II5層高溫聚合物實(shí)驗(yàn)，固定資產(chǎn)投資874萬(wàn)元，聚合物共注入388.6t，每噸2.5萬(wàn)元，藥劑費(fèi)用為971.5萬(wàn)元。

2.3.2注入周期長(zhǎng)

三次采油的注入周期一般在1年到10年之間。2.3.3采出液后處理困難油水分離變慢

大慶油田中區(qū)西部注聚采出水中聚合物濃度變化從0－735mg/l，與其相應(yīng)的水相粘度變化從0.6－3.22mPa·S，在注聚合物濃度最高時(shí)，水相粘度增加5.37倍，若考慮水相粘度增加的影響，油、水分離速度將減慢5.37倍。原油破乳效果變差聚合物濃度達(dá)到200mg/l時(shí)，破乳劑用量比水驅(qū)是增大1倍左右，但效果不如原來(lái)的，并且顯示出繼續(xù)增大投藥量，破乳效果不再改善。

存在中間混合乳化層由w/o和o/w型兩種乳狀液混合而成，因其乳化強(qiáng)度增高，所以破乳更困難。它的存在給油、水界面控制帶來(lái)了困難，延長(zhǎng)了處理時(shí)間。電化學(xué)脫水難度增大

采出液中聚合物的存在會(huì)使得電脫水的水脫除率下降，若保持水脫除率不變，則脫水電壓升高，脫水電流增加，作用時(shí)間延長(zhǎng)。

水質(zhì)變差

產(chǎn)出液含聚合物后，含油污水處理的總體效果變差，處理后的水質(zhì)達(dá)不到原有的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，油含量和懸浮固體含量嚴(yán)重超標(biāo)。

2.3.4易引發(fā)其它問(wèn)題

結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題處理后的回注污水中含有一定濃度的聚合物，使得結(jié)垢腐蝕速度加快，含聚污水的腐蝕速度比普通污水高1倍，喇12－2722井1999年1月作業(yè)換新油管，同年10月發(fā)現(xiàn)全井結(jié)垢嚴(yán)重，垢狀球形，最大直徑5毫米。注入井堵塞問(wèn)題加劇了大孔道的形成2.3.5三次采油后新型采油技術(shù)的接替沒(méi)有技術(shù)接替關(guān)井后引發(fā)社會(huì)問(wèn)題回2.4深部調(diào)驅(qū)的必要性經(jīng)濟(jì)效益的要求投資限制對(duì)原油產(chǎn)量的需求機(jī)理的全面性回3深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外深部調(diào)驅(qū)技術(shù)主要有三類(lèi)方法：弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)膠體分散體深部調(diào)驅(qū)技術(shù)2+3技術(shù)3.1弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)

弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)：凝膠堵水技術(shù)弱凝膠定義：粘度在100mPa.s～10000mPa.s的凝膠體系調(diào)驅(qū)機(jī)理：充分利用了弱凝膠的可動(dòng)性，同時(shí)具有聚合物凝膠堵水機(jī)理和油藏內(nèi)部流體流度調(diào)節(jié)機(jī)理。技術(shù)的應(yīng)用：勝利、大慶、遼河、河南、克拉瑪依油田等且取得了較好的效果。

3.2膠體分散體深部調(diào)驅(qū)技術(shù)膠體分散體深部調(diào)驅(qū)技術(shù)主要有3類(lèi)：CDG：膠態(tài)分散體凝膠PG：預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒AS：活性溶膠ER：乳化樹(shù)脂（1）CDG（膠態(tài)分散凝膠）

膠態(tài)分散凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)是八十年代中期由國(guó)外提出并發(fā)展起來(lái)的一種深部調(diào)驅(qū)技術(shù)。該技術(shù)利用了膠態(tài)分散體凝膠的特性，因此它也同時(shí)具有聚合物凝膠堵水和油藏內(nèi)部流體流度調(diào)節(jié)這兩種技術(shù)特點(diǎn)。美國(guó)TIORCO公司已進(jìn)行了35次礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，并取得經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的成功。國(guó)內(nèi)大慶、勝利、遼河等油田也進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。

（2）PG（預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒）

預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒深部調(diào)驅(qū)技術(shù)是由國(guó)內(nèi)研究并發(fā)展起來(lái)的一種深部調(diào)驅(qū)技術(shù)。該技術(shù)是向地層中注入已交聯(lián)的顆粒，由于膠凝作用是在注入以前就完成了，所以預(yù)交聯(lián)顆粒技術(shù)較好地解決了地下交聯(lián)凝膠體系進(jìn)入地層后因稀釋、降解、吸附及PH值的變化等因素造成的不成膠問(wèn)題。該技術(shù)目前已經(jīng)在勝利油田、中原油田進(jìn)行了應(yīng)用。

（3）乳化樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑乳化樹(shù)脂是油溶（或醇溶）型樹(shù)脂在高溫條件下乳化成穩(wěn)定的水包油乳狀液。乳化樹(shù)脂中的樹(shù)脂常溫下以微小固態(tài)顆粒形式存在，在底層溫度下可軟化、聚結(jié)。乳化樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑可用于高含鹽地層和高溫地層（小于120度）（4）活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑后作詳細(xì)敘述。目前的深部調(diào)驅(qū)劑的缺點(diǎn)由于深部調(diào)驅(qū)劑大多是由聚丙烯酰胺類(lèi)的聚合物轉(zhuǎn)化而來(lái)，因此，在使用上受到兩方面的限制：使用溫度受限制：須低于93℃。礦化度也限制了它的使用，低于40000mg/L。3.32+3技術(shù)（1）概述2+3技術(shù)是在20世紀(jì)末期由石油大學(xué)（華東）提出并發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)深部調(diào)驅(qū)技術(shù)，該技術(shù)是在充分調(diào)剖的基礎(chǔ)上注入一定量的洗油劑，是調(diào)剖堵水與活性劑驅(qū)的結(jié)合。（2）2+3技術(shù)的應(yīng)用該技術(shù)目前已在勝利油田、二連油田、中原油田、克拉瑪依油田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果未見(jiàn)報(bào)道。4活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑3.1活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑概述3.2活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑的技術(shù)指標(biāo)3.2.1主要物化參數(shù)3.2.2不同鹽濃度下調(diào)驅(qū)劑的粘度3.2.3調(diào)驅(qū)劑的表面張力3.2.4調(diào)驅(qū)劑的水不溶物3.2.5調(diào)驅(qū)劑的耐溫性能3.2.6調(diào)驅(qū)劑的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)4.1活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑概述活性溶膠活性樹(shù)脂深部調(diào)驅(qū)劑是由合成樹(shù)脂和高分子表面活性劑復(fù)配而成，在堿水中可形成穩(wěn)定的溶液。當(dāng)調(diào)驅(qū)劑溶液進(jìn)入地層后，由于堿的消耗，pH值減小，溶液變得不穩(wěn)定，或遇到高含鹽地層水時(shí)，由于水中鹽的作用，溶液中的樹(shù)脂和活性劑會(huì)形成小的顆粒從溶液中析出，這時(shí)溶液就成為溶膠，但仍然可以流動(dòng)。由于溶液中高分子物質(zhì)分子鏈長(zhǎng)且柔順，析出的顆粒在溶液中易于構(gòu)成骨架，通過(guò)整個(gè)溶液形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。鹽的存在，使帶電粒子的雙電層受到壓縮，部分粒子相互聚結(jié)，形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，體系失去流動(dòng)性，形成凝膠。當(dāng)調(diào)驅(qū)劑的濃度較低時(shí)，從溶液中析出的顆粒不能形成骨架，而是產(chǎn)生了沉降，這時(shí)鹽的作用，將使顆粒完全聚結(jié)，形成水不溶物。從微觀上講，調(diào)驅(qū)劑的作用過(guò)程是空間網(wǎng)絡(luò)的形成過(guò)程，或是水不溶物的形成過(guò)程；從宏觀上講，調(diào)驅(qū)劑的作用過(guò)程體現(xiàn)在體系的粘度不斷增大。活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑的

－調(diào)驅(qū)機(jī)理活性溶膠的深部調(diào)驅(qū)劑是一種真正意義上的遇水堵水，遇油驅(qū)油的化學(xué)劑。提高波及系數(shù)提高洗油效率一定濃度的調(diào)驅(qū)劑，在地層中遇到礦化度大于20000mg/L地層水時(shí)可發(fā)生部分聚結(jié)形成凝膠；當(dāng)調(diào)驅(qū)劑的使用濃度較低時(shí)，調(diào)驅(qū)劑在地層中遇到礦化度大于20000mg/L地層水時(shí)可聚結(jié)形成水不溶物。調(diào)驅(qū)機(jī)理－提高波及系數(shù)這些凝膠或水不溶物都可有效地堵塞高含水層，提高波及系數(shù)。

遇水堵水調(diào)驅(qū)機(jī)理－提高波及系數(shù)深部調(diào)驅(qū)劑提高波及系數(shù)與常規(guī)調(diào)剖堵水提高波及系數(shù)的不同：常規(guī)深部常規(guī)：調(diào)堵半徑小，只能改善井筒附近的產(chǎn)層結(jié)構(gòu)。深部：調(diào)堵半徑大，充分提高了調(diào)驅(qū)劑的波及程度調(diào)驅(qū)機(jī)理－提高洗油效率遇油驅(qū)油由于調(diào)驅(qū)劑中的高分子表面活性劑和堿在地層中遇到油時(shí)，可降低油水界面張力，并乳化原油，使油易于流動(dòng)。活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑的優(yōu)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)表明：活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑可在150℃下長(zhǎng)期使用。由于調(diào)驅(qū)劑的調(diào)驅(qū)作用主要是靠活性溶膠的，因此地層水的礦化度在這里成了一個(gè)有利的條件，礦化度越高，越有利于調(diào)驅(qū)劑的作用。4.2活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)外觀棕黑色粉末密度／g·cm-3(20℃)≥1.85

粒徑（小于10μm的百分?jǐn)?shù)）≥90

油水界面張力/mN·m-1(30℃)≤0.1

表1主要物化參數(shù)不同鹽濃度下調(diào)驅(qū)劑的粘度在50℃條件下，分別測(cè)定了5%調(diào)驅(qū)劑在不同鹽濃度下的體系粘度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。圖1鈣離子濃度對(duì)調(diào)驅(qū)劑粘度的影響圖2氯化鈉濃度對(duì)調(diào)驅(qū)劑粘度的影響

調(diào)驅(qū)劑的表面張力

30℃條件下，測(cè)定了不同鹽含量和不同pH值時(shí)5%調(diào)驅(qū)劑的表面張力，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2調(diào)驅(qū)劑的表面張力調(diào)驅(qū)劑的水不溶物

表3調(diào)驅(qū)劑的水不溶物注：在30℃下，測(cè)定不同鹽含量和不同PH值時(shí)5％調(diào)驅(qū)劑的水不溶物。調(diào)驅(qū)劑的耐溫性能表4調(diào)驅(qū)劑的耐溫性能注：150℃條件下，1%調(diào)驅(qū)劑的油水界面張力和5%調(diào)驅(qū)劑在800mg/L

鈣離子濃度下的粘度。

調(diào)驅(qū)劑的驅(qū)油試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)條件平板模型：250mm×250mm×20mm

巖心平均滲透率530×10-3μm2，平均空隙體積305cm3；試驗(yàn)溫度：65℃；驅(qū)替速度1cm3/min；

試驗(yàn)用油：未稀釋的面十四聯(lián)合站原油原油粘度：150mPa·s

（65℃）驅(qū)油試驗(yàn)的流程圖實(shí)驗(yàn)步驟：巖心飽和鹽水（100000mg/LNaCl+1000mg/LCaCl2）；(2)巖心飽和油；(3)用上述鹽水水驅(qū)油至含水率達(dá)到98％；(4)注驅(qū)油體系；(5)用上述鹽水水驅(qū)油至含水率再次達(dá)到98％，結(jié)束試驗(yàn)。

驅(qū)油劑效果評(píng)價(jià)

測(cè)定了3%調(diào)驅(qū)劑在注入不同孔隙體積倍數(shù)時(shí)的采收率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖4調(diào)驅(qū)劑的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.3活性溶膠深部調(diào)驅(qū)劑的選井條件

油層厚度大于3m，且采出程度較低（一般<30%）。

地層水的礦化度大于20000mg/L。注入井與較多油井有好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且對(duì)應(yīng)的油井應(yīng)有較高的產(chǎn)液量（一般要求大于10m3·d-1）,