文 ‖張 峰 劉云龍 杜 嘉

聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)破解了長(zhǎng)慶油田低滲特低滲油藏有效控遞減、降含水的開發(fā)難題。

截至11 月15 日，中國石油長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院研發(fā)的新型納米聚合物微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)，在陜北姬塬主力油藏開展20 個(gè)井組試驗(yàn)后，自然遞減率下降1.8 個(gè)百分點(diǎn)，綜合含水率下降3.2個(gè)百分點(diǎn)。這標(biāo)志著低滲透油田納米聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了由1.0體系向2.0體系的迭代升級(jí)。

“聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)經(jīng)歷了12 年攻關(guān)研究與探索實(shí)踐，在長(zhǎng)慶低滲特低滲油藏已全面推廣應(yīng)用。通過機(jī)理研究尋求突破、產(chǎn)品研發(fā)迭代升級(jí)和工藝技術(shù)集成配套，達(dá)到了提高注水開發(fā)效果的目的，破解了低滲特低滲油藏有效控遞減、降含水的開發(fā)難題，成為油田高質(zhì)量發(fā)展的主要科技利器。”長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院院長(zhǎng)陸紅軍介紹說。

自主研發(fā)

鄂爾多斯盆地油藏主要為低滲、特低滲透油藏，而且隨著注水開發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)，含水上升加快，穩(wěn)產(chǎn)面臨諸多挑戰(zhàn)。立足水驅(qū)，提高低滲透油藏注水開發(fā)效果，做好一次井網(wǎng)條件下的改善水驅(qū)顯得尤為重要，對(duì)技術(shù)提出了創(chuàng)新要求。

從2010 年探索性的先導(dǎo)試驗(yàn)，到2014 年進(jìn)入革新性的擴(kuò)大試驗(yàn)，再到2017 年模式化工業(yè)推廣，科研人員勇于擔(dān)當(dāng)，以持續(xù)攻關(guān)為己任，實(shí)現(xiàn)了聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)的突破與規(guī)模應(yīng)用的量變到質(zhì)變。

“在12 年的研發(fā)中，面對(duì)理念、技術(shù)、管理壁壘，我們迎難而上，針對(duì)高黏度、大粒徑與低黏度、小粒徑的調(diào)驅(qū)體系選擇，開展深入細(xì)致調(diào)研，提出了‘改善水驅(qū)、簡(jiǎn)化工藝、規(guī)范技術(shù)、提高效益’的思路，明確了聚合物微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的攻關(guān)方向?！遍L(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院堵水調(diào)驅(qū)技術(shù)研究所所長(zhǎng)鄭力軍說。

通過廣泛進(jìn)行技術(shù)調(diào)研交流，研讀大量專著文獻(xiàn)，以多孔介質(zhì)滲流物理、膠體與表面化學(xué)原理等經(jīng)典著作為理論指導(dǎo)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性提出了增大優(yōu)勢(shì)通道比表面積降低滲透率的理論，研發(fā)了適應(yīng)長(zhǎng)慶高礦化度油藏環(huán)境的高強(qiáng)度抗鹽型聚合物微球。針對(duì)低滲透、特低滲透和超低滲透油藏，依次研發(fā)適配了300 納米、100 納米和50 納米的聚合物微球粒徑。

通過理論創(chuàng)新，研發(fā)了適應(yīng)油藏的調(diào)驅(qū)體系，攻克了低滲致密砂巖油藏調(diào)驅(qū)注入性和優(yōu)勢(shì)通道匹配兩大關(guān)鍵問題。這樣一來，既解決了致密砂巖儲(chǔ)層深部調(diào)驅(qū)注入性及運(yùn)移性基本問題，又解決了傳統(tǒng)孔喉匹配調(diào)驅(qū)劑粒徑注得進(jìn)與堵得住的技術(shù)矛盾。

2010 年以來，長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院通過吸收、探索、實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新等深化過程，不斷加大新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝的研發(fā)力度，逐步創(chuàng)新發(fā)展了聚合物微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)。

模式革新

長(zhǎng)慶油田地處梁峁交錯(cuò)的陜甘寧黃土高原，油水井?dāng)?shù)量多且高度分散，單井單泵調(diào)驅(qū)注入所需設(shè)備多、人員多，因此注入費(fèi)用高、人工成本高、管理難度大。

技術(shù)人員根據(jù)油藏改善水驅(qū)的治理需求，利用納米微球水分散液黏度低、注入性好的優(yōu)點(diǎn)，革新工藝模式，將傳統(tǒng)單井調(diào)驅(qū)優(yōu)化為注水干線集中注入，先后在主力油藏?cái)U(kuò)大試驗(yàn)，最終定型了適用低滲透油田黃土塬地貌的小粒徑、低濃度、集中注聚合物微球在線工藝模式，有效緩解了調(diào)驅(qū)施工注入帶來的管理壓力。

在生產(chǎn)應(yīng)用中，針對(duì)點(diǎn)多面廣、施工周期長(zhǎng)、化工料用量大、人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理有限等諸多不利因素，科研團(tuán)隊(duì)充分利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)及自動(dòng)化技術(shù)，建立了集化工料供應(yīng)全程跟蹤、運(yùn)輸線路實(shí)時(shí)掌控、現(xiàn)場(chǎng)施工全方位監(jiān)督于一體的調(diào)驅(qū)全過程智能監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。

“同時(shí)，充分整合融合多方力量，打造了有效的企業(yè)內(nèi)部‘技術(shù)開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用’一體化快速創(chuàng)新應(yīng)用新模式，讓小微球在生產(chǎn)中不斷發(fā)揮大作用。”鄭力軍說。

持續(xù)深化“向注水井要油”理念，從常規(guī)堵水調(diào)剖向地層深部調(diào)驅(qū)轉(zhuǎn)變，積極推進(jìn)注—驅(qū)—采系統(tǒng)工程升級(jí)轉(zhuǎn)變，按照區(qū)域整體調(diào)剖思路加強(qiáng)瓶頸技術(shù)攻關(guān)，使納米級(jí)聚合物在低滲透油層深部進(jìn)得去、堵得住，提高注水波及體積，技術(shù)團(tuán)隊(duì)最終實(shí)現(xiàn)了老油田穩(wěn)產(chǎn)和降遞減的目標(biāo)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)已在長(zhǎng)慶油田年均實(shí)施3000 井次以上，投入產(chǎn)出比達(dá)到1 ∶2.6，全力助推長(zhǎng)慶油田自然遞減率由13.4%下降至11.2%，改善水驅(qū)效果顯著。

迭代升級(jí)

目前，長(zhǎng)慶油田整體油藏已進(jìn)入中高含水開發(fā)階段，改善水驅(qū)的技術(shù)需求越來越高。

“針對(duì)三疊系油藏存在的孔喉細(xì)小、裂縫發(fā)育非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，常用有機(jī)或無機(jī)材料存在抗鹽抗剪切能力差、地下成膠效率低、難以到達(dá)地層深部等不足?！标懠t軍指出。

●小微球在生產(chǎn)中不斷發(fā)揮大作用。供圖/長(zhǎng)慶油田

科研人員持續(xù)攻關(guān)研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝，發(fā)揮聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)的無限潛力。

通過采用先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)手段，創(chuàng)新應(yīng)用新型材料，相繼研發(fā)出了不同規(guī)格的6 種粒徑聚合物微球，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品研發(fā)、合成生產(chǎn)、裝備配套、優(yōu)化設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、質(zhì)量控制全過程自主配套，形成了小粒徑、低濃度、長(zhǎng)周期的施工工藝，確保了這項(xiàng)工藝在油田工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用。

結(jié)合實(shí)際不斷優(yōu)化技術(shù)，創(chuàng)新提出“延遲膨脹、深部運(yùn)移”的技術(shù)思路，從產(chǎn)品配方優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上下功夫，優(yōu)選聚合單體、交聯(lián)劑等關(guān)鍵原材料，采用多重交聯(lián)的方式合成出了互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型納米微球，顯著提升了在低滲透油藏深部運(yùn)移擴(kuò)大水驅(qū)波及的能力。

“新型納米微球延遲膨脹的時(shí)間比上一代產(chǎn)品顯著增加，有效解決了在微孔細(xì)喉?xiàng)l件下持續(xù)深部運(yùn)移的技術(shù)難題。同時(shí)，科研人員從關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)見效全過程推進(jìn)，為低滲透油藏納米微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的迭代升級(jí)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。”長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院堵水調(diào)驅(qū)技術(shù)研究所副所長(zhǎng)吳天江介紹說。

經(jīng)過12 年的規(guī)模應(yīng)用，聚合物微球技術(shù)系列已獲得國家授權(quán)發(fā)明專利12 件、實(shí)用新型專利15 件，獲得省部級(jí)成果獎(jiǎng)6 項(xiàng)?！暗蜐B透油田聚合物微球改善水驅(qū)技術(shù)與工業(yè)化應(yīng)用”榮獲中國石油2019年科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，“納米聚合物微球”獲中國石油自主創(chuàng)新重要產(chǎn)品認(rèn)證。