油田深部调剖技术的研究进展

性［２２］。一般选 择 聚 丙 烯 酰 胺 或 黄 原 胶 与 高 价 金 属离子、二醛 或 树 脂 等 交 联 制 备 凝 胶 体 系。 我 国 使用 较 多 的 是 乙 酸 铬、乳 酸 铬、酚 醛 树 脂 预 聚 体； 美国以柠檬酸铝、乙 酸 铬 和 乙 二 醛 作 为 交 联 剂 使 用 。 ［２３－２５］ 针对地层 物 性 及 生 产 现 状，现 场 会 选 择 不同的凝胶体系。由于弱凝胶在水驱的作用下会 缓 慢 地 整 体 “飘 移 ”，同 时 具 有 调 剖 和 驱 油 的 作 用 。
含 水 油 藏 和 聚 合 物 驱 油 藏 深 部 液 流 的 转 向 ，从 而 提 高 水 和 聚 合 物 的 驱 油 能 力 。
关 键 词 ：深 部 调 剖 ；进 展 ；驱 油 效 率
中 图 分 类 号 ：ＴＥ ３９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００８－０５１１（２０１５）０５－００７５－０５
泡沫深部调剖的作用机理是泡沫通过孔道窄 口时，泡 沫 遇 阻 形 变，而 对 液 体 流 动 产 生 阻 力，即 贾 敏 效 应 ，这 种 阻 力 可 以 叠 加 ，从 而 使 目 的 层 发 生 堵塞，水 流 方 向 发 生 改 变，速 度 和 吸 水 量 增 大，从 而提高注入水的波及体积 。 ［１６］
摘 要：在长期水驱的影响下，地层孔隙、孔喉、孔道逐步扩大，油田出现了严重的 水 驱“短 路”现 象， 常规调剖堵水技术已不能满足现场需求，近些年来报道并发展了深调技术（深部液流转 向 技 术），它 对 油
层改善效果明显。分析了国内外深部调剖技术的研究进展，旨在充分认识油藏现状的 基 础 上，实 现 对 高
（华 东 ）与 胜 利 油 田 共 同 研 究 开 发 的 一 项 实 用 新 型 技术 。 ［１１］ 具体方法是将钠 膨 润 土 配 制 成 悬 浮 液， 利用水化后膨润土颗粒可以与聚合物形成一种絮
作者简介：赵晓非（１９６６－ ），男，黑 龙 江 哈 尔 滨 人，东 北 石 油大学化学化工学院教授，主 要 从 事 油 田 化 学 剂 的 开 发、
的应用，取得了较 好 的 堵 水 效 果 和 显 著 的 经 济 效 益。但是它也存 在 着 局 限 性，譬 如 调 剖 剂 自 然 选 择性 较 差、对 设 备 要 求 高、大 剂 量 的 注 入 性 较 差等。 １．２ 多 相 泡 沫 深 部 调 剖 技 术
多相泡沫深部调剖技术分为两相泡沫调剖和 三相泡 沫 调 剖 。 ［１４－１５］ 两 相 泡 沫 是 水 相 通 过 表 面 活 性 剂 作 为 界 面 膜 将 气 相 包 裹 其 中 ，稳 定 性 较 差 。 三相 泡 沫 调 剖 体 系 是 由 气、液、固 三 相 组 成，固 相 多为易形变的凝胶微球。
DOI:10.16664/j.cnki.issn1008-0511.2015.05.019
对水驱油田，由 于 地 层 的 非 均 质 性 和 油 水 黏 度差异，会造成注 入 水 沿 着 注 水 井 和 生 产 井 之 间
深部调剖技术的研究进展驱的概念。近年来深部 液流转向技术发展迅速。该技术是介于调剖和聚
弱凝胶 是 由 低 质 量 浓 度 （通 常 在 ８００～２ ０００ ｍｇ／Ｌ）的 聚 合 物 和 低 浓 度 的 交 联 剂 形 成 的、以 分 子间交联为主、分子内交 联 为 辅 的、粘 度 在 １００～ ３００ｍＰａ·ｓ、具 有 三 维 网 络 结 构 的 弱 交 联 体 系。 它被认为是稀（弱）的 本 体 凝 胶，具 有 一 定 的 流 动
应用及工业催化剂研制开发。
收 稿 日 期 ：２０１５－０７－１１
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凝 体 系 ，封 堵 地 层 孔 喉 ，起 到 调 剖 的 作 用 。 该技术的调剖 机 理 是 絮 凝 堵 塞、积 累 膜 机 理
和机械 堵 塞 。 ［１２－１３］ 它 在 胜 利 油 田 得 到 了 大 规 模
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化 工 科 技 第 ２３ 卷
２００１年，在大庆杏北油 田 曾 进 行 了 体 膨 颗 粒 深部调剖实验，施 工 前 后 均 采 用 同 位 素 示 踪 剂 检 测和电位法测井 对 吸 收 剖 面 进 行 测 试，并 优 化 施 工工艺。２年 内 实 验 ３ 口 井，调 剖 后 注 水 压 力 均 明显 升 高，生 产 井 产 液 量 不 变，产 油 量 增 加，含 水 率下降几个百分点 。 ［２９］ 目 前，体 膨 颗 粒 调 剖 剂 除 在大 庆 油 田 实 验 过，也 在 大 港、中 原 等 油 田 试 用， 效 果 并 不 理 想 ，其 表 现 在 作 用 时 间 短 ，注 水 压 力 下 降 快 ，因 此 ，在 油 田 不 能 广 泛 应 用 。 １．７ 含 油 污 泥 深 部 调 剖 技 术
美国 ＴＩＯＲＣＯ 公 司 在 ２０ 世 纪 ９０ 年 代 初 期 研制出胶态分散凝胶（ＣＤＧ）［１８］，该 凝 胶 由 聚 合 物 与交联剂进行分子内交联形成分散凝胶线团。交 联剂一般 是 多 价 金 属 离 子［１９］（如 乙 酸 铬、柠 檬 酸 铝等）与 低 浓 度 （可 低 至 １００ｍｇ／Ｌ）聚 合 物 交 联 而成。
深调的主要作 用 机 理：将 调 剖 剂 或 颗 粒 注 入 油层深部封堵高 渗 层 水 流 通 道，改 变 注 入 水 在 油 藏 中 流 向，提 高 波 及 系 数，从 而 提 高 原 油 采 收 率［４］。
１９６５年起，国外 长 期 应 用 聚 合 物 类 凝 胶 堵 剂，美 国 系 统 地 研 究 了 油 基 水 泥 、水 玻 璃 、生 物 聚 合 物 等 调剖堵水剂，并针 对 不 同 地 层 物 性 制 定 出 相 应 的 调剖工艺；德国研 制 出 比 聚 丙 烯 酰 胺 稳 定 性 更 好 的聚糖类调剖堵水 剂，如 聚 糖 Ｇ［６］和 ＨＳＴ［７］。 国 外还提出了沉 淀 型、胶 态 分 散 型［８－９］、微 生 物 类 冻 胶等深部调剖剂，并 对 其 机 理 及 相 关 配 套 技 术 进 行 了 探 索 。 目 前 ，由 于 油 藏 含 水 问 题 的 日 益 加 剧 ， 对深部调剖技术 的 要 求 越 来 越 高，推 动 着 深 部 调 剖及相关配套技术的发展。它主要针对不同油藏 特性，采 用 不 同 配 套 技 术，实 现 长 时 间、大 规 模 地 改变深部地层的液流 转 向 。 ［１０］ 近 年 来，国 内 外 在 深部调剖技术的研究与应用取得了众多进展。
体膨颗粒调剖 是 一 种 新 型 调 剖 技 术，主 要 是 针对非均质性强、高 含 水 大 孔 道 发 育 的 油 田 改 善 水驱开发效果而研发的创新技术。它是由有机单 体与粘土颗粒复 合 而 成，可 附 着 在 相 对 较 大 的 孔 喉、孔 道 表 面，吸 水 后 膨 胀 变 软，增 大 渗 流 阻 力［２８］。在 驱 动 力 较 大 时，可 整 体 运 移，起 到 驱 油 作 用 。 体 膨 颗 粒 制 备 简 单 ，现 场 施 工 方 便 ，适 用 于 高 温 、高 矿 化 度 的 高 渗 油 层 深 部 调 剖 。
我国 两 相 泡 沫 调 剖 技 术 主 要 采 用 氮 气 泡 沫 。 ［１７］ 另外在河南油田采 油 二 厂 现 场 应 用 １０ 口 防 气 窜 调 剖 井 ，其 中 ９ 口 井 调 剖 效 果 良 好 ，井 组 日 产油 量 上 升，含 水 率 下 降，７ 个 月 内 增 产 原 油 １ ５１９．６ｔ。 １．３ 胶 态 分 散 体 冻 胶 深 部 调 剖 技 术
题，必须用调剖堵水技术来改善吸水剖面，增大水 联水溶 性 聚 合 物 制 备 凝 胶 型 调 剖 堵 水 剂 。 ［５］ 从
驱 波 及 系 数 。 但 是 ，油 田 开 发 进 入 中 后 期 ，尤 其 是 近井区域 由 于 多 次 封 堵 导 致 含 油 饱 和 度 明 显 降 低。同时，针对厚 油 层 的 普 通 浅 堵 浅 调 已 不 能 满 足生产要求。 非 均 质 性 严 重 的 油 层，注 入 液 避 开 封堵区窜到 高 渗 区，增 产 不 明 显。 大 量 的 室 内 实 验和现场实 验 表 明 深 部 调 剖 的 必 要 性 。 ［２－３］ 研 究 应用油层的深部调剖技术迫在眉睫。近年来深部 调剖已逐渐成为决定水驱和聚合物驱开发效果、 稳油控水的一项重要技术。
目前，交联聚 合 物 凝 胶 是 国 内 外 应 用 最 广 的 调剖（调驱）技术，它具有成本低、适应 ｐＨ 值和温 度范围 广、抗 稳 定 性 好、施 工 方 便 等 特 点。 在 胜 利、辽河等油田均应用成功 。 ［２６－２７］ １．５ 聚 合 物 微 球 深 部 调 剖 技 术
近年来发展起来的一种新型深部调剖堵水技 术 。 其 优 点 是 可 用 污 水 配 制 、受 外 界 影 响 小 、耐 高 温高盐。它的 调 剖 机 理 是 依 靠 纳 米／微 米 级 聚 合 物微球遇水膨胀和吸附来逐级封堵地层孔喉实现 其深部调剖堵水的目的。聚合物微球具有较好的 弹 性 ，在 一 定 压 力 下 ，可 以 形 成 有 效 封 堵 且 能 发 生 变 形 而 运 移 ，重 要 特 点 是 不 会 被 剪 切 ，能 够 形 成 多 次封 堵，具 有 现 场 施 工 方 便、封 堵 时 间 长 等 特 点。 若通过各种不同尺寸和不同性质聚合物微球的优 化组合，可对 不 同 非 均 质 地 层 进 行 有 效 封 堵。 在 胜 利 、大 港 、青 海 、长 庆 和 大 庆 等 油 田 已 成 功 应 用 。 １．６ 体 膨 颗 粒 深 部 调 剖 技 术
ＣＤＧ 深部调驱技术在美国洛基山 ２９ 个 油 藏 应用，并 有 ２２ 个 项 目 获 得 增 产。 但 从 施 工 段 塞 ＨＰＡＭ 浓度看，ＣＤＧ 仍然是弱凝胶调剖 。 ［２０］
国内对 ＣＤＧ 也 曾 有 过 广 泛 重 视，西 南 石 油 学院在 华 北 油 田 马 ２１ 断 块 间 １４５ 井 组 进 行 胶 态 分散凝胶调驱矿场实 验［２１］，取 得 显 著 效 果。 中 国 科学院化学研究所和中国石油勘探开发研究院采 收率所以及大庆 油 田 等 进 行 了 多 次 现 场 实 验，但 聚合物浓度 较 大，ＣＤＧ 成 胶 范 围 窄，胶 体 性 能 较 差 ，目 前 国 内 外 对 此 技 术 未 能 有 所 突 破 。 １．４ 交 联 聚 合 物 弱 凝 胶 深 部 调 剖 技 术
高渗透处突进或指进，引起生产井提前见水，高渗 合物驱之间的改 善 地 层 深 部 液 流 方 向，成 本 远 远
层水 淹，中、低 渗 层 封 堵 失 败，从 而 降 低 了 水 的 利 用效率、波及 效 率 和 水 驱 效 果 。 ［１］ 为 了 解 决 这 难
低于聚合物驱，可 大 规 模 用 于 改 善 水 驱 和 聚 合 物 驱开发效果。国外主要应用无机或有机交联剂交
含油污泥是油田生产过程中伴生出的废物，
１ 研 究 进 展
我 国 堵 水 调 剖 工 作 已 有 ５０ 多 年 的 历 史 ，在 经 历 了 探 索 研 究 阶 段 、油 井 堵 水 和 机 械 堵 水 、注 水 井 调剖后，到 ２０ 世 纪 ９０ 年 代 后 期 提 出 了 国 内 油 田
１．１ 黏 土 絮 凝 体 系 深 部 调 剖 技 术 该 技 术 是 ２０ 世 纪 ９０ 年 代 以 来 中 国 石 油 大 学
综述专论
化 工 科 技 ，２０１５，２３（５）：７５～７９ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
油田深部调剖技术的研究进展
赵 晓 非 ，杨 明 全 ，章 磊 ，刘 立 新
（东北石油大学化学化工学院 石油与天然气化工省重点实验室 ，黑龙江 大庆 １６３３１８）