随着陆上油田开发的延续和调剖轮次的增加，单一段塞调剖暴露出有效期短、措施增油量递减快和调剖失效快的矛盾[1-2]。准东油田所属的沙南油田已进入高含水期，开采难度大。目前，沙南油田沙丘5井区含水上升快，产量递减幅度快。其原因是，油藏的平面矛盾、剖面矛盾突出，并且由于层间吸水启动压差较大，导致水井分注难以实现。近5年的数据显示，采油速度从2006年底的0.9%下降到2011年5月的0.3%。用递减法标定采收率，预测采收率从2006年的22.3%下降到18.9%，低于方案设计的23.3%。综合含水率由2007年的59%上升到2011的78%；年绝对油量递减由2007年的13%上升至2011年的16.4%。目前，常规调剖对控制该井区高含水、递减快的效果有限。因此，有必要开展新的调驱技术的研究，达到减缓递减、稳油控水的目的。赵福麟教授提出的“2+3”调驱技术，即在充分调剖的基础上，后续再注入一定量的驱油剂，是以既能提高水驱油藏波及系数，又能提高洗油效率为出发点而研发出的一项技术[3]。
根据沙南油田的油藏特性，采用耐温耐盐的膨胀凝胶进行调剖[4]。膨胀凝胶由改性超高分子量的抗盐聚合物与有机树脂活性中间体交联，在稳定剂、调节剂的控制下，于50~85 ℃的温度范围内成胶、固化，形成膨胀型流动凝胶[5]。反应时间7天以上，完全成胶后，该膨胀凝胶呈乳白至浅黄色，具有较好的黏弹性、变形性和膨胀堵塞性。根据具体地层温度和水的矿化度，该凝胶通过改变主剂、交联剂加量调节胶体强度，最高可达15 000 mPa·s, 沙南油田储层条件下封堵强度＞3 MPa。较长的反应时间能够使堵剂在完全成胶前向地层深部运移，达到深部调剖的目的，有效地改善注水效果和提高原油采收率[6]。
有机颗粒在常规状态下是白色颗粒状固体，粒径介于5~10 mm之间，遇水发生膨胀，膨胀后具有较好的弹性，在一定的压差下能够发生形变并运移。有机颗粒在有机单体的水溶液中加入交联剂和分散剂，而后加入无机物微粒和引发剂，使之发生交联聚合反应。该交联聚合物经粉碎、造粒、烘干、筛分、包装而成产品。
按照1.1节中的方法制备一系列凝胶，观察其成胶特性，结果见表 1。结果表明，凝胶的基液黏度和最终成胶强度与聚丙烯酰胺和交联剂的质量浓度成正比，与初凝时间和终凝时间成反比。交联剂浓度越高时，释放自由基的速度越快，能使成胶反应加速[7]，并且由于缩合反应更加彻底，使得生成的凝胶具有更高的强度[8]。将制备好的凝胶于80 ℃、矿化度20 000 mg/L条件下，放置在电子恒温干燥箱中恒温3个月后，无脱水现象，胶体强度不变。
(1) 耐矿化度试验。对于颗粒调堵剂，主要评价在高温高矿化度条件下的稳定性。选取3种性能不同的有机颗粒(代号分别为TL、SL、OL)放入不同矿化度(蒸馏水、1.0×104 mg/L、1.5×104 mg/L、2.0×104 mg/L、2.5×104 mg/L、3.0×104 mg/L、4.0×104 mg/L)水样中, 密封放置于75 ℃烘箱, 实验至90天时，比较吸水后3种样品的膨胀倍数，结果见图 1。
实验结果表明，随着溶液矿化度升高, 调剖剂膨胀倍数变小。当矿化度小于1.5×104 mg/L时，颗粒的膨胀倍数变化比较明显，膨胀倍数由在蒸馏水中的60%~80%降低为20%。当矿化度大于1.5×104 mg/L时，3种颗粒的膨胀倍数变化减缓，基本保持在18%~20%。实验表明，TL和SL两种颗粒的耐矿化度性能要优于OL。
(2) 热稳定性实验。取样品TL、SL、OL放入蒸馏水和2.0×104 mg/L矿化度水样中, 密封放置于75 ℃的烘箱中, 比较水膨体吸水后的热稳定性。3种颗粒热失重曲线如图 2所示。试验结果表明，颗粒TL在蒸馏水中90天后，热失重率为2.5%, 在地层水中90天热失重率达15%。颗粒SL和OL在地层水中90天后，失重率分别为20%和25%。75 ℃地层条件下, 水膨体稳定性随着时间延长逐渐下降。通过试验表明，TL和SL两种颗粒的热稳定性要优于OL。
通过室内实验发现，3种供试的水膨型颗粒的耐温耐盐性能呈现相同的趋势，但是又各自有所不同。在高矿化度水中膨胀速度较慢, 膨胀倍数较低，较低的膨胀倍数能保证颗粒的强度。适应油藏低渗高矿化度的特点，也适应现场实施速度较缓，时间较长的特点，可以实现油藏深度调剖。结果还表明，TL和SL两种颗粒的热稳定性和耐矿化度性能均要优于OL。在现场试验中，优先选择这两种颗粒进行现场应用。
用注入水配制0.1%(w)、0.2%(w)、0.3%(w)、0.4%(w)和0.5%(w)的驱油剂溶液，使用天然岩心做驱油实验，与水驱作对比，测试驱油剂的驱油性能[9]，实验结果见表 2。
从表 2可知，不同质量分数的驱油剂均能不同程度地提高采收率，随着驱油剂质量分数的提高，提高采收率的程度也逐渐提高。原因是，驱油剂质量分数越高，降低油水界面张力的能力就越强，原油更容易从地层表面被洗下来[10]。当驱油剂的质量分数超过0.3%时，采收率提高的程度逐渐变缓，考虑到经济效益，现场实施的驱油剂质量分数为0.3%。
采用4种方案进行提高采收率实验[9]，实验结果见表 4。实验结果表明，水驱至含水达到98%后，转注0.2 PV不同体系配方，驱油效果不同。先用凝胶体系进行调堵后进行驱油剂驱油的效果最好，化学驱油效率提高了21.91%。其次是凝胶体系驱，再次是0.3%(w)的驱油剂驱，化学驱油效率分别提高了16.93%和7.34%。方案4说明，通过凝胶调堵改善了油层非均质性，改变了驱油剂在油层中的流动方向，增加了驱油剂的波及体积，使得中低渗透层内原油得到了动用，调剖和驱油协同作用，最大程度地提高了采收率。
2009年至2010年，在沙南油田沙丘5井区进行了三轮调驱试验，共实施14井次。2009年第一轮实施完毕后，取得了一定的增油效果。但是，水井的提压效果不明显，其原因可能是单纯的凝胶堵塞强度不够造成的。因此，2010年调整了工艺方案，在膨胀凝胶中加入了有机颗粒，同时加大了驱油剂用量。
井组经过调剖治理之后，井口注入压力均有不同程度升高(表 4)，证明调剖后，原来的主要水窜通道得到了一定程度的封堵，降低了高渗透层的渗透率。
调驱工艺在沙南油田沙丘5区块共实施14井次，可对比14井次，有效12井次，有效率85.7%，累计增油3 069.6 t，降水4 275.2 t，有效天数865天(表 5)。
为更好地评价该项工艺技术在沙丘5井区的应用效果，计算了工艺应用期间实验区和非实验区的水平综合递减情况(表 6)。通过计算结果可以发现，实验区的水平综合递减明显小于非实验区，说明调驱措施对控制递减起到了明显的作用。
(1) 使用改性超高分子量抗盐聚合物与有机树脂活性中间体交联，在稳定剂、调节剂的控制下，制备的膨胀型流动凝胶具有较好的热稳定性和耐盐性。用该种凝胶与有机颗粒复合用做调剖剂，能够解决沙南油田注水开发所面临的平面及纵向非均质矛盾严重、注入水单向突进等问题。
(2) 驱油剂具有较好的驱油性能。凝胶体系+0.3%(w)驱油剂的组合提高采收率的幅度最大。
(3) 从油井整体生产状况看，体现出了调剖封堵作用与驱油剂的驱油效果，调剖复合驱油的工艺方法起到了稳油控水的作用，有效地控制了实验区井组的递减。
2015, Vol. 44 Issue (1): 79-82
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