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1、低成本深部调剖药剂开发与配套技术研究葛虹江 刘念英 刘希君 齐玲 于永利（中国石油大港油田公司300280）播 要：本文针对深部调剖成本高的问题，分析了调剖成本构成，确立了降低调剖药剂成 本的研究思路。通过引入疏水型单体、降低合成原料成本、改进加工工艺降低水膨体成本20%, 采用Cr6*无机常氧化还原体系和工业副产品为还原剂，将交联剂的整体成本降低40%$采用聚 氨酯颗粒替代橡胶颗粒降低颗粒来降低其成本。研究了调剖药剂的优化设计方法。在保证调剖 效果略好的前提下，将调剖剂单方药剂平均成本降低259%。本项技术的研究与应用，为大港 油田降低深部调剖成本提供了经济可行的技术手段，也为中国陆上中东部
2、油田开展低成本深部 调剖、改善开发效果提供了借鉴。关键词：低成本调剖研究应用大孔道作者简介：葛红江，男，1971年10月出生.高级工程师.2000年毕业于西南石油学院获博士学位，现在大港油田公司 采油工艺研究院从事油田化学和油水井措施工艺技术研究工作.任大港油田公司技术专家、采油工艺研究院 副总工程师。详细地址：天津大港大港油田公司采油工艺研究院300280联系电话：022-25922704, 13820552556,E-mail： ghjlny1概述大港中北部油田为一典型的疏松砂岩油田。经历 了近40年的注水开发，各个区块都已进入了高含水、 离采出程度开发阶段，层间及平面矛盾非常突出.很 多
3、油水间存在注水大孔道、高渗透条带和严重亏空. 例如：羊从19井在调剖时注入了 40吨2到4逢米的 橡胶颗粒，井口注入压力仍然为零西14-14-2井 注入了4吨的3到5毫米的水膨体颗粒调剖剂，其中 3吨多从对应油井产出，产出的颗粒完整如初，几乎 没有被破坏。这些问题严重影响了注水开发效果。为了提高开 发效果,2000年以来大港油田逐步加大了深部调剖技术的实施力度，并取得了显著的效果。但由于目前深 部调剖投人较高，造成深部调剖实施规模一直徘徊不 前。第一是探调实施规模小。大港油田的目前年深部 调剖工作量只有50 口井左右，远远不能满足现阶段 油田开发生产的需求。第二是单井调剖剂用址不能满 足地下挖
4、潜的实际需求，虽然深部调剖平均单井用疑 从2000年的1600nP已上升到今年的3890m但其 增幅还无法满足现阶段地层进一步深部挖潜需要，一 定程度上影响了部分井组的增油效果和有效期。因此 开发研制低成本深部调剖技术，逐步降低调剖剂成 本，对进一步扩大深部调剖技术推广规模、提高疏松 砂岩油田开发效果具有十分重要的意义。2低成本深部调剖技术研究21技水思路经过统计分析发现现行调堵措施的直接成本(不 包括施工以外、设计问题等其它因索带来的成本增 加)构成可以分为三部分见表表1现行调堵措施成本构成SO-*6030-40设人工费用 运顽*10-20抬施*包91金定無表2各种调剖材料性能和价格/MPa
5、興压力也厦IPS价幅的可粒性JIA第 PAM)BO-2-10交朕讯术侔500KW20ff)10-20200010100水 -100020-500几乎没有12002-S-2002f-通过以上分析可知,降低调堵作业直接成本的主 要途径是降低调堵材料成本。那么在各种调堵材料 中应当降低哪几种呢？表2列出了大港油田现在和 曾经使用的主要调堵材料的成本情况。其中PAM, 水泥、膨润土、粉煤灰、水玻璃、氯化钙这几种材料 经过近100年的研究和发展，就目前的技术手段和研 究水平而言，已经几乎没有进一步从技术上降低成 本的可能。高水材料作为一种新型材料.目前在调堵 中的应用很少。这些都不作为本项目的研究目标。
6、交联剂、水膨体、橡胶颗粒是大港油田和其它东 部油田都大fit使用的调堵材料，也是最有希望通过 技术手段降低成的几种材料.这几种材料将是本项 目研究的重点.22降低水序体成*的研究一.引入疏水型单体、降低合成原料成本可引入的疏水性单体有醋酸乙烯酯、(甲基)丙 烯酸甲酣、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、丙烯脑筹。 这些单体的价格大多数比丙烯酰胺低。可降低原料成 本。此外引入疏水型单体还可以改进水膨体的性能.图1疏水性水膨体的分子结构根据水膨体结构参数和膨胀倍数之间的关系，即 Flory方程：9* H 式中：Q 聚合物吸水倍率.Ve/V 一交 联密度.S 一外部溶液的电解质的离子强度. 一聚合物对水的亲和
7、力.i / V 固定在树脂上的电荷浓空$在没有疏水性单体的情况下，可供调节的影响吸 水量的因素只有交联密度。为了得到校小的吸水量, 只有提高交联密度，然而提高交联密度得到的水礙 胶的弹性降低、脆性增加。显然这样不可取.根据 Flory方程，引入疏水性单体，降低聚合物对水的亲 和力，也能降低吸水能力，但不降低水膨体的弹性。为了进一步降低成本，聚合物主链可以采用淀 粉、纤维素等，形成接枝共聚产物。另外也可以用粘 土等充填在聚合物中间，增大体积降低成本。改进加工工艺、降低加工费用：(1) 采用低温引发、低温聚合技术，使得整个生 产过程不在需童加热.省去常规/煽体中的枷费用，直接使凝瞬。 新研制的水膨
8、体已经于2003年7月完成中试生 产.生产的产品已经投入现成应用，并销售到辽河、 胜利等油田。23降低交联剂成本的研究降低交联剂成本的思路是：(1) 采用无机钻体氧化还原系。目前的交联体系 有:酚醛树脂类，其特点是用址大成本高、成胶后强 度低、但热稳從性好：错盐、钛盐体系，价格昂贵。辂 盐体系.价格适中，性能好。其中有机珞价格校无机 幣高.但延缓性能好。无机絡价格低廉，其延缓交联 时间控制技术要求高.因此本项目采用无机锯体系.(2) 采用工业副产品为主要还原剂无机钻的延缓交联反应其本质是无机辂的氧化还 原反应.凡是可以和无机钻盐发生缓慢氧化还原反 应的物质都可选用。关键是选择反应速度适中、价格
9、 低廉的还原剂。本项目优选了一种工业副产品为还 原剂，价格很低，但反应速度非常慢。为此选择了合 适的催化剂，用量不到0.01%,而且价格同样比有机 辂低廉。因此可将交联剂的整体成本降低40%。24降低橡贱穎粒成本的思路橡胶颗粒(主要是汽车轮胎废橡胶颗粒)是将工业废料用于调堵的典型例子。但橡胶颗粒存在密度 大，单位体积成本高的不足。降低橡胶颗粒价格的思 路主要是寻求力学性能类似橡胶，但密度更低的材 料。这一思路也将指导我们进一步开发寻求新的调 堵材料。根据这一思路我们认为聚氨酯颗粒比橡胶 颗粒更适用于调堵。不同来源橡胶和聚氨酯的主要 性能和价格如表3所示。表3不同来源橡胶和聚氨酯的主要性能和价格
10、力学性紀性能 r具实疋度1g/c*目KJ肝元八毎方成*1元/汽车伦呛禅性小1501.81000J80C最大其它檬胶Jt性大1301.512001800大性大1201. 1415001710三种目标设计岀的用量可能相差较大。2.8 应用情况近2年来，以上技术在大港油田现场实际应用了 39井次。39 口井合计注入调剖剂234000川，在丙烯 酰胺等原料价格上涨和保证调剖效果的前提，体系 的单方成本(包括材料费和施工费)平均为98.9元, 比03年的132.6元降低了337元，降低幅度25.9%, 约减少投入788.6万元。事躬名称方吊场产品目箫产&方 *,用/kg方费用/kg毎方费用YPAM2.0
11、16 032. 01.632 00 02.012.024.03.87.616.4水体5.0IZO50.0840.010.010.0L818.01.7itoL0合计114.086.627. (241)表4对调剖体系合成本的降低程度3结论和建议1、经过大港油田长期研究实践得岀的“交联聚合物+橡胶颗粒+水膨体”调剖体系，在经过低成2.5训剖液综合成本的降低调剖药剂大多不单独使用，而是配成混合体系 使用，采用以上思路对调剖液综合成本的降低程度 见表4。2.6调剖材科的优选方法研兗为了降低低成本，必须合理地选择使用药剂或 材料。把价格高的材料或药剂用在不需要的地方也 会提高成本高。系统地提出了用分布压力
12、差选择调剖材料的方 法。即采用存在高渗透条带(或者大孔道)和不存在 高渗透条带(或者大孔道)时的渗流压力差A P来 选择调剖材料。也就是说调剖材料的某项强度，抗拉 或者抗压强度必须大于AP。根据这一原则列选择 的调剖材料接近实际情况。2.7基于数值模拟的调剖药剂用畳优化设计 方法研究合理各种药剂设计用量也可以控制正本。设计 优化原则为只追求波及体积的提高，不考虑洗油效 率。有以下三种可能的优化目标：(1) 一定调剖液用量范围内，以单位调剖液提高 的最大波及体积为目标。(2) 提高一定波及体积的最少调剖液用量。(3) 在提高一定波及体积的前提下，以单位调剖 液提高的波及体积最大为目标。本改进后，
13、增强了封堵注水大孔道和高渗透条带的 效果，更能适应大港油田实际需求。3寻求、开发试验更为廉价的天然物质、工业副产品、边角料作为调剖材料将是一项长期持续性的工 作，也是进一步开发新的调堵材料一种很实用途径。 也是解决工业副产品、废弃物污染环境的方法之一。4 “低成本”只是阶段性的、相对的。受到市场 供求关系、技术进步等多种因素的影响。虽然可以通 过技术手段降低单位调剖药剂的成本，优化调剖药 剂的用量，但是调剖规模不断扩大和总成本不断上 升的趋势是不可逆转的。因此从长远考虑应当进行 以下几方面的研究和试验工作：(1) 某些地层的孔道尺寸和亏空程度已经大到 了常规理论难以解释的程度。港西油田的一口井调 剖时，有3吨左右3-5mm的水膨体颗粒从对应油井 产出。产岀的水膨体几乎没有造到破坏。因此建议深 入开展疏松砂岩大孔道、地层亏空的认识方法研究。(2) 深入开展封堵疏松砂岩大孔道的有效方法 研究，和地层亏空的低成本充填材料和方法研究。相 对于疏松砂岩大孔道和地层亏空的认识方问题，如 何封堵大孔道显得更为重要。(3) 目前大港油田的不少井，已经进行了多轮次 的调剖，新一轮调剖时上一轮的药剂已经基本失效, 因此应进行长效、深部调剖研究和应用。低成本深部调剖药剂开发与配套技术研究于永利作者：离缸江,刘念英,刘希君,雷齐玲,作者单位：中国石油大港油闪公司300280
