【正文】 ......................................................................... 80 1 1 項目概要 問題的提出 油藏概況 長慶油田采油四廠 作業(yè)區(qū)主要 位于陜西省的靖邊縣和安塞縣境內(nèi)，包括 化子坪區(qū)、白于山區(qū)、盤古梁東區(qū)、 大路溝一區(qū) 、 大路溝 二 區(qū) 、 大路溝 三 區(qū) 、 大路溝 四 區(qū) 、 新 14井區(qū) 等。 油田為中等溫度、高鹽、中低滲透率，主要以巖性控制為主，屬三角洲前緣沉積體系控制下的巖性低飽和油藏。 表 111 長慶油田采油四廠基本物性表 區(qū)塊 化子坪 白 于 山 盤古梁東區(qū) 大路溝一區(qū) 大路溝二區(qū) 大路溝三區(qū) 大路溝四區(qū) 新 14 井區(qū) 溫度（ ℃ ） 孔隙度（ %） 滲透率 （ 103μm2） 安塞油田化子坪區(qū)位于安塞縣化子坪鄉(xiāng)境內(nèi)。主力油層是三疊系延長組長 213 層，儲層巖性以灰白色中、細(xì)粒巖屑質(zhì)長石砂巖為主，長石含量 %，石英含量 %，巖屑含量 %，其它碎屑含量 %。 儲層 平均孔隙度 %，滲透率 103μm2。 靖安油田白于山區(qū)位于靖邊縣大路溝鄉(xiāng)境內(nèi)，構(gòu)造上位于陜北斜坡西傾單斜背景上發(fā)育的局部東西向鼻狀隆起。平均油層厚度為 ，油水層厚度為 。本區(qū)裂縫（高滲帶）發(fā)育，具有多向性，給油藏開發(fā)管理帶來困難。 靖安油田盤古梁東區(qū)油藏為三疊系延長組長 6，位于靖邊縣大路溝鄉(xiāng)境內(nèi)，構(gòu)造為一組西傾的鼻狀隆起。 靖安油田大路溝一區(qū)位于靖邊縣大路溝鄉(xiāng)和五里灣鄉(xiāng)境內(nèi)， 構(gòu)造上位于陜北斜坡北 2 東－西南向的鼻狀構(gòu)造。含油層系單一，油層較薄，平均單井油層厚度 ，油水層厚度 。 靖安油田大路溝二區(qū)三疊系長 6 油藏為典型的低滲油藏，位于陜北斜坡中北部，油藏主要受上傾方向致密層與砂體側(cè)變帶所形成的圈閉所控制，為典型的彈性溶解氣 驅(qū)油藏。平均砂體厚 ，有效厚度 ，油藏原始地層壓力 ，飽和壓力 ，地面原油粘度 ，比重 ，瀝青質(zhì)含量 %，凝固點(diǎn)℃ ，原始?xì)庥捅?。儲層河道砂體發(fā)育，呈北東西 南向展布，平面上為條帶網(wǎng)狀，剖面上為頂平底凸的透鏡狀。其中長 213 平均單井油層厚度，油水層厚度 ，油層平均原始含水飽和度 %； 長 221 平均單井油層厚度，油水層厚度 ，油層平均含水飽和度 %， 原始地層壓力 ，油藏屬彈性弱水壓驅(qū)動。該區(qū)長 2 油藏主要儲層河道砂體發(fā)育，屬于平緩西傾單斜上的鼻隆背斜與巖性組合構(gòu)成的巖性 － 構(gòu)造油藏，呈東北西南向展布，平面上為條帶狀，剖面上為頂平底凸的透鏡狀。 綏靖油田 新 14 井區(qū)位于靖邊縣楊米澗鄉(xiāng)境內(nèi)，構(gòu)造上在陜北斜坡中東部楊米澗鼻褶帶背景上形成的北東 － 西南向的鼻狀構(gòu)造。儲層以灰白色細(xì)、中粒長石質(zhì)巖屑砂巖為主，石英含量 %，長石 %，巖屑 %，云母 %，填隙物 %，以高嶺石、水云母、硅質(zhì)及鐵白云母為主。 開發(fā)過程中存在的問題及對策 長慶油田采油四廠 的各區(qū)塊均 以 注水開發(fā) 為主 ，在許多井區(qū)，注水開發(fā)后，含水波動大且上升速度快，含水 率升高， 產(chǎn)量 遞減 。 2） 部分層位不吸水，需剖面改造 。 由此造成的后果 ： 水驅(qū)儲量動用程度低， 注水沿著主砂體帶方向、能量較低部位突進(jìn)，造成主向部分油井水淹，含水上升速度快，而側(cè)向油井注水不見效。 同時油藏進(jìn)入 中 高含水期， 原始地層存在的天然裂縫和溶洞 以及 在開發(fā)過程中產(chǎn)生的人為誘導(dǎo)裂縫，以及強(qiáng)采強(qiáng)注引起的地層出砂、膠結(jié)物大量流失、膠結(jié)結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致了地層出現(xiàn)高滲透層、大孔道、裂縫，注入水竄進(jìn)，注入水平面上單向突進(jìn)和剖面上的尖峰狀吸水比較普遍 。 調(diào)： 調(diào) 整 滲透率級差， 在中高滲透層段，主砂體帶方向，采用強(qiáng)度適中的調(diào)剖劑，抑制注入水推進(jìn)速度，改變滲流路徑，提高波及體積。 為 實(shí)現(xiàn)這一治理思路，研究適合 長 慶油田采油四廠 各區(qū)塊 油藏條件的 深部 調(diào) 剖 體系是關(guān)鍵。 深部調(diào) 剖 技術(shù)研究現(xiàn)狀 根據(jù) “ 堵調(diào)驅(qū)相結(jié)合 ” 的治理思路 ， 研究適合 長慶油田采油四廠 油藏條件 的調(diào) 剖 體系，有必要 對深部調(diào) 剖 技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行全面 調(diào)研 ，為 長慶油田采油四廠 中低滲透油藏深部 調(diào)剖 體系研究 提供 參考 。 早期利用水基水泥和封隔器進(jìn)行分層卡堵水。前蘇聯(lián)試驗(yàn)了叔丁基酚和甲醛合成樹脂，環(huán)烷酸皂尿素甲醛樹脂等化 4 學(xué)劑。 20 世紀(jì) 70 年代以來， Needham 等人指出利用聚丙烯酰胺在多孔介質(zhì)中的吸附和機(jī)械捕集效應(yīng)可有效地封堵高含水層，從而使化學(xué)堵水調(diào)剖技術(shù)的發(fā)展上了一個臺階。近年來 又 發(fā)展了深部流體改向技術(shù)等新方法。 20 世紀(jì) 90 年代初， C S Mccooi等對聚丙烯酰胺 /Cr3+凝膠體系引起的滲透率下降機(jī)理進(jìn)行了室內(nèi)研究。通過試驗(yàn)證明弱凝膠作為調(diào)驅(qū)劑，其封堵強(qiáng)度高，堵水效率可達(dá) 99%以上。加拿大的 F G. Cusack 等人培養(yǎng)出了超微細(xì)菌（ UMB）進(jìn)行 深部調(diào)剖 堵水處理 。 還有很多油田在深部調(diào)剖方面也取得了較大成就。而弱凝膠體中運(yùn)用較多的延緩交聯(lián)體系是聚合物 /檸檬酸鋁延緩交聯(lián)體系，有關(guān)該體系性質(zhì)較全面研究的是由 Ghazali等人報告的，他們對凝膠形成條件作了初步探討。 開始時使用 的是 水泥漿堵水，而后發(fā)展了油基水泥、石灰乳、樹脂、活性稠 油等， 20 世紀(jì) 60 年代以樹脂為主， 20 世紀(jì) 70 年代水溶性聚合物及其凝膠開始在油田應(yīng)用，從此，油田調(diào)剖技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段，調(diào)剖劑品種迅速增加，處理井次增多，經(jīng)濟(jì)效果也明顯提高。為此在 20 世紀(jì) 80 年代中后期提出了深部調(diào)剖技術(shù)，該技術(shù)主要通過大劑量深部 處理， 提高驅(qū)油效率，增加 采出程度。北京石油勘探開發(fā)研究總院、萬莊分院、大慶油田、 長慶 油田、大港油田、勝利油田、遼河油田、新疆油田、吉林油田以及石油大學(xué)、西南石油 大學(xué) ，大慶石油學(xué)院等單位都開展了室內(nèi)研究。目前我國各大油田使用的較為頻繁的調(diào)剖劑主要是凝膠類調(diào)剖劑，經(jīng)過多 年的研究和實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用常規(guī)的小劑量、近井地帶凝膠處理很難解決許多油藏中存在的層內(nèi)繞流和層間竄流問題，這些問題嚴(yán)重影響了注水開發(fā)和原油采收率的提高。 到“八五”期間我國深 部 調(diào)剖技術(shù)己初具規(guī)模，并 形 成了 兩種主要的工藝技術(shù)，即顆粒類 大 劑 量深 部 調(diào)剖技術(shù)和延遲交聯(lián)聚合物深 部 調(diào)剖技術(shù)。該技術(shù)在勝利、江漢、華北等油田得到了廣泛的 應(yīng)用 。該技術(shù)在大港、遼河等油田取得了良好的效果。湛凡更等人利用前一類交聯(lián)劑研制出了 MS– 881 油藏深部調(diào)剖劑，馬廣彥等人也對這類交聯(lián)劑進(jìn)行過研究。由于甲醛和苯酚是有毒和有刺激性的物質(zhì)，一些學(xué)者研制了以六次甲基四 胺和對羥基甲酸甲脂為主的替代物，這兩種物質(zhì)在高溫下分解出甲醛和苯酚，與聚丙烯酰胺反應(yīng)生成交聯(lián)物質(zhì)。該類交聯(lián)體系主要包括聚合物 – 有機(jī)鈦 – 羥乙酸、聚合物 – 檸檬酸 – 脂、聚合物 –有機(jī)鋯酸鹽 – 醛、聚合物 – 檸檬酸鋁 – 堿金屬陽離子和鰲 合陰離子鹽、 聚合物 – 檸檬酸鈦等。鰲合劑一般為檸檬酸、酒石酸、醋酸、 EDTA、三聚 磷酸、偏磷酸等，以檸檬酸較多使用。在實(shí)際應(yīng)用中，檸檬酸鋁 – 聚合物體系曾經(jīng)經(jīng)歷了層狀交聯(lián)和體相交聯(lián)。早期的礦場均采 用 Cr6+/還原劑體系，還 原劑體系一般以硫脲為主 。目前多采用的有機(jī)鉻交聯(lián)體系 Cr3+/配位絡(luò)合物，該體系適應(yīng)性較強(qiáng)，但該體系在堿性油藏中吸附和滯留嚴(yán)重，在 pH 為 的油藏條件下能穿過的距離 6 僅為 10m左右，影響了常規(guī)有機(jī)鉻交聯(lián)體系在深部油藏堵水和驅(qū)油方面的應(yīng)用。但是，有機(jī)鋁交聯(lián)劑在高溫條件下易水解生成沉淀，而且僅適用于低 pH 值條件下，在堿性油藏條件下不能有效生成凝膠。弱凝膠是指聚合物溶液在一定條件下形成的特殊分散體系，其中膠體顆粒或高聚物分子互相部分聯(lián)結(jié)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此分散體系不具有流動性，顯示出固體的力學(xué)性質(zhì)，如具有一定的彈性、強(qiáng)度等。如 1995 年，我國一些科研院 （所） 開始共同對 深 部 調(diào)剖技術(shù) 進(jìn)行了研究，到 1996年該新技術(shù)達(dá)到較成熟階段， 1997 年注水井延緩交聯(lián)弱凝膠體系的深部調(diào)剖技術(shù)在吉林油田推廣應(yīng)用 220 井次，年增產(chǎn)能力 22329t，噸聚合物增油能力 124t，投入產(chǎn)出比達(dá) 1∶； 1998 年遼河油田利用聚合物弱凝膠深部調(diào)剖技術(shù)在興 209 斷塊實(shí)施了注水井調(diào)剖，調(diào)剖 后相關(guān)井含 水 量 普遍下降，增油效果明顯。同年，大慶油田在其北部地區(qū)進(jìn)行了注聚合物前凝膠深部調(diào)剖的試驗(yàn)研究；新疆克拉瑪依油田應(yīng)用了延遲交聯(lián)深部調(diào)剖技術(shù)；大慶第六采油廠喇嘛甸油田注聚合物前進(jìn)行了復(fù)合離子深部調(diào)剖，結(jié)果注入壓力緩慢上升，流動阻力增大，調(diào)剖效果顯著。 我國各主要油田從 20 世紀(jì) 70 年代開始研究 并應(yīng)用注水井調(diào)剖技術(shù)， 目前己 研制 成功并 投入應(yīng)用 的 調(diào)剖劑有如下一些類型： （一）水溶性聚合物凝膠類調(diào)剖劑 水溶性聚合物 凝 膠是 20 世紀(jì) 70 年代 以來 我國 研究最多應(yīng)用最廣的一種堵水調(diào)剖劑。 水溶性聚合物包括合成聚合物、天然改性聚合物、生物聚合物等。聚合 物凝膠在堵水調(diào)剖中的作用機(jī)理是它們在地層多孔介質(zhì)中產(chǎn)生物理堵塞作用、吸附作用、殘余阻力或改變水油流度比。根據(jù)聚合物、交聯(lián)劑及其 它 添加劑的 7 不同又可分成許多品種。部分水解聚丙烯 酰 胺也可與 Cr3+交聯(lián)形成 凝 膠，所用交聯(lián)劑是六價 鉻經(jīng)氧化還原反應(yīng)得到的新生態(tài)三價無機(jī)鉻離子，在體系中添加不同的熱穩(wěn)定劑及其 它 添加劑又可得到中溫、高溫鉻 凝 膠及混合型 凝 膠等多種產(chǎn)品。聚丙烯 酰 胺還可與其 它 高價有機(jī)金屬有機(jī)鹽，如檸檬酸鋁、檸檬酸 鉻 等，通過交聯(lián)而形成凝膠，一般采用雙液法注入工藝施工。此外，以 鋯 離子為交聯(lián)劑的 HPAM/Zr4+調(diào)剖劑，以雙液法注入，形成的 凝 膠與砂粒間有良好的粘附性。 聚丙烯 酰 胺與可溶性樹脂組成的調(diào)剖體系，在各油田的應(yīng)用取得了較好效果。聚丙烯 酰 胺與酚醛樹脂、 脲 醛樹脂等組成的 HPAM/PIA 系列堵水調(diào)剖劑，通過配方組成的變化，形成了適用于 20~130℃不同地層溫度的系列產(chǎn)品，已 在遼河、華北、吉林、 中原等油田大面積推廣應(yīng)用。 HPAM 乳液 /可溶性樹脂 /鉻調(diào)剖劑，通過水溶性酚醛樹脂與鉻離子共同交聯(lián)，提高了熱穩(wěn)定性，可用于 150℃以下地層，型號為 TDGIR， WF981 的產(chǎn)品在油田堵水調(diào)剖中已有廣泛應(yīng)用。根據(jù)引發(fā)劑及其 它 添加劑的不同形成了用于環(huán)境溫度至 120℃的系列產(chǎn)品。 ③ 水解聚丙烯睛 （ HPAN） 調(diào)剖劑 國內(nèi)用睛綸廢絲的堿性水解產(chǎn)物。另一種是以樹脂為交聯(lián)劑的凝膠型調(diào)剖劑，如勝利油田應(yīng)用的 HPAN/苯酚 /甲醛高溫堵水調(diào)剖劑，是利用苯酚與甲醛在高溫地 8 層中生成可溶性酚醛樹脂，然后再與 HPAN 交聯(lián)生成能耐 130℃左右的凝膠。 在遼河等油田應(yīng)用，取得明顯效果 的 FT213 調(diào)剖劑，是丙烯 酰 胺和陽離子烯丙基單體在氧化還 原體系引發(fā)劑存在下聚合而成的兩性離子聚合物。 在勝利孤島等油田獲得了廣泛應(yīng)用的 CAN－ 1 調(diào)剖劑，該 調(diào)剖 劑為交聯(lián)的陰、陽、非離子三元共聚物，以凝膠微粒擠入高滲透出水層，遇水膨脹，產(chǎn)生機(jī)械堵塞，實(shí)驗(yàn)室堵水率達(dá) 95%以上。根據(jù)地層孔隙喉道選擇微粒尺寸，微粒尺寸為地層孔隙喉道半徑的 1/3~1/7 較為適宜。 在中原油田進(jìn)行了工業(yè)推廣應(yīng)用的 PANPFR 高溫抗鹽調(diào)剖劑，聚合物是丙烯睛（ AN） 與丙烯 酰 胺 （ AM） 的共聚物，交聯(lián)劑為水溶性酚醛樹脂。該凝膠耐高溫高鹽，適用溫度 70~130℃ ，耐礦化度 150000~350000mg/L 的地層水，成膠時間 5~48h 可控，凝膠粘度 （ 3~8） 。 （二） 天然高分子改性產(chǎn)物調(diào)剖劑 ① 木質(zhì)素類堵水調(diào)剖劑 木質(zhì)素是廣泛 存在與植物中的一大類天然高分子化合物，該類調(diào)剖劑來源于造紙廠紙漿廢液 。這類木質(zhì)素常與聚丙烯 酰 胺混用，以重鉻酸鈉或水玻璃為交聯(lián)劑。主要用于調(diào)剖，也可用于堵水。草本木質(zhì)素主要由愈創(chuàng)木 基丙基、紫丁香基丙基、 4羥 基苯丙基為主要骨架構(gòu)成。 ② 改性淀粉堵水調(diào)剖劑 淀粉經(jīng)熟化后以丙烯睛或丙烯 酰 胺接 枝 改性可用于油田堵水調(diào)剖。膠凝后粘度最高可達(dá)50，熱 穩(wěn)定性好，適于 60~120℃ 高滲透地層油田堵水調(diào)剖。 此外，屬于林業(yè)化工產(chǎn)品的 栲 膠經(jīng)改性交聯(lián)也可生成凝膠，用于油田堵水調(diào)剖。 （三） 生物聚合物調(diào)剖劑 生物聚合物中 常 用 的 調(diào)剖產(chǎn)品主要是黃原膠，又稱黃單 孢 桿菌膠或黃 孢 膠， 利 用黃單 孢 桿菌將蔗糖或淀粉發(fā)酵而產(chǎn)生的水溶性聚多糖，其化學(xué)結(jié)構(gòu) 如圖 111 所示 。 圖 111 黃 原膠分子結(jié)構(gòu) 黃原膠分子中的 羧 基與交聯(lián)劑在適當(dāng)溫度作用下結(jié)合而形成凝膠。后兩種鉻離子反應(yīng)較緩和，生成的凝膠穩(wěn)定性較好。生物聚合物的缺點(diǎn)是容易受到微生物侵蝕而發(fā)生降解， 加入甲醛或氯代酚殺菌劑 可防止 生 物降解。該堵劑用于注水井調(diào)剖己 得到工業(yè) 化 應(yīng)用。在生產(chǎn)井堵水時容易發(fā)生返排，因此使用較少。三相泡沫比二相泡沫穩(wěn)定得多，故現(xiàn)場多使用三相泡沫。 克拉瑪依油田用起泡劑烷基苯磺酸鹽，穩(wěn)定劑鈉 羧 甲基纖維素，膨潤土為固相配制 10 泡沫調(diào)剖劑，在現(xiàn)場進(jìn)行了一百多井次現(xiàn)場應(yīng)用，取得良好的增油降水效果。 （五） 顆粒類堵水調(diào)剖劑 顆粒類堵水調(diào)剖劑品種較多，油田使用的品種可分為以下幾個小類 ： （ 1） 非體膨性顆粒 ： 果殼粉、青石粉、蚌殼粉、石灰乳等。 （ 3） 礦物類 ： 包括膨潤土、粘 土、黃河土、安丘鈉土、夏子街鈉土以及 P