胜利海上油田提升采收率技术思路探讨

龚 俊

（中国石化胜利油田分公司海洋采油厂，山东 东营257237）

0 引言

胜利海上油田连续四年产量超过300万吨，已成为胜利油田产量稳定和接替的重要阵地。海洋采油厂管辖埕岛油田和新北油田两个极浅海油气田，控制储量2.99亿吨，目前采出程度17.5%、采油速度1.09%，综合含水82.1%。与陆地油田相比，海上油田虽然具有较高的采油速度，但由于海上平台设计寿命仅有15～20年，考虑到平台延寿等因素，最终寿命预计在30～35年，而采油厂目前平台的平均寿命已接近15年。因此单纯依靠水驱，采油厂的采收率预计仅能达到35%左右，资源得不到充分利用，因此有必要优化开发方式以提高采油速度及采收率。

1 胜利海上油田提升采收率工艺现状

三次采油是提高采油速度和采收率的重要技术。化学驱是三次采油的主要实现方式，其中聚合物驱、二元复合驱、非均相复合驱等技术已经成熟配套，在陆上油田取得了良好的控水增油效果[1]。对比陆地油田，海上油田适合化学驱的储量约有2.0×108t，具有极大提高采收率的潜力。海上油田今年来也开展了堵水调剖、二元复合驱的先导试验，在取得一定效果的同时也发现诸多问题。

1.1 海上油田调剖开展情况

受海上生产环境限制，海洋采油厂自2004年开始先后利用船舶施工、在线注入和修采一体化平台施工的模式开展了以冻胶、聚合物微球为主的调剖施工，如表1所示。综合来看，在注水初期开展单井调剖取得了较好效果，但后期实施的整体调剖受施工条件和药剂影响，效果并不明显。

表1 海洋采油厂历年调剖情况统计表

1.2 海上油田二元复合驱开展情况

2012年，胜利海上CB1F井组开展二元复合驱先导实验，设计注入井4口，但至2014年由于注入黏度不达标停注。通过取样及测试和聚合物产品质量、配注采出水水质及水化学分析，确定了采出水中硫化物是聚合物溶液氧化降解的主要原因。室内筛选了几种水处理剂对现场采出水进行处理，并进行现场试验，效果不是很理想，因此该项目停止。

2017年，油田分公司再次启动海上油田化学驱项目，其技术思路为在陆地建聚合物配液站、海上建可移动式注入平台，通过船舶运输的方式将母液输送至注聚平台。注聚平台上将母液稀释、混配、加压后利用原有注水海管输送至注水井口。目前该方案正在编制，在方案设计过程中主要存在以下困难：

（1）该套方案实施需要改造和租用移动平台、陆地建站，同时所有注水井井下管柱需要重新更换，整个方案工作量大、投资大、风险大。

（2）方案设计日注入量为6 440 m3，聚合物母液日用量约为2 000 m3，对母液运输和储存量要求高，而海上船舶运行受气象、海况影响大，很难保证连续供给，影响聚合物注入的连续性。

（3）本方案设计利用现有注水海管输送聚合物溶液，由于现有注水海管投产已经超过10年，管线内存在结垢可能性较大，将对聚合物产生较大剪切。

（4）大量聚合物注入地层后，对油井见聚的生产产生较大影响，将导致油井躺井率上升和集输系统处理难度增大，影响海上生产稳定。

2 利用弱凝胶深部调驱提升采收率可行性分析

针对海上油田已开展的提升采收率的技术现状，同时结合海上生产特点，弱凝胶驱油[2]作为一种适合当前海上生产运行模式的提升采收率技术思路被提出。具体分析如下。

2.1 弱凝胶驱油原理和工艺特点

弱凝胶驱油体系是20世纪80年代后期国外针对非均质性严重、有裂缝和大孔道或层内渗透率相差较大的油层提出的一项技术，是一种具有聚合物弱凝胶堵水和油藏内部流体流度调节两种功能的方法。其特点是聚合物和交联剂使用浓度低、适用范围广；具有很好的抗温性和流动性，使用温度可达90℃，不易受油藏中矿物质物理化学作用的影响；凝胶强度易控制，可以长时间保持流动性和注入能力。它在地层中具有动态波及效果，并可扩大波及体积和提高驱油效率。

弱凝胶驱油体系的主要成分为聚合物和交联剂[3]。另外，根据需要添加延缓交联剂、稳定剂等。相比常规化学驱，弱凝胶驱油体系具有以下特点：

（1）有机交联弱凝胶驱油体系在部分水解聚丙烯酞胺浓度为200~600 mg/L、交联剂浓度为30~300 mg/L的范围内，可以代替普通聚合物驱。与普通聚合物驱相比，具有更好的耐温抗盐性能，是一种廉价高效的新型驱油剂。

（2）有机交联弱凝胶驱油体系成本上是普通聚合物驱的1/10~1/2，而成胶后体系的黏度则高出3倍以上（100~3 000 mPa·s）。在现场应用，不仅可以提高采收率，而且具有更好的经济效益。

（3）有机交联弱凝胶驱油体系成胶条件受水质影响小，无论是清水还是采出水，都具有优良的成胶性能，可以解决采出水回注的重大技术难题。

（4）岩芯物模实验结果表明，有机交联弱凝胶驱油体系在岩芯内成胶能力强，且有一定的流动性，并具的很高的阻力系数、残余阻力系数和较强的剖面改善能力。

（5）有机交联弱凝胶驱油技术现场注入工艺简单，各组分浓度使用范围较宽，现场便于控制和操作，适用于边缘区块和海上油田。

2.2 弱凝胶驱油在国内外的应用实例

根据检索资料，国内在“九五”“十五”期间先后在胜利油田、吉林油田、大庆油田等使用弱凝胶驱油技术，取得了明显的增油降水效果。孤岛油田渤19断块交联聚合物驱试验结果表明：与聚合物驱相比，交联聚合物在油藏中更容易吸附和滞留，可抑制聚合物窜流，改善油藏的非均质性，提高原油采收率，含水由注聚前91.3%下降到84.6%，日产油由201 t上升到364 t。河南油田1997年1月至2007年10月，在9个区块开展微凝胶驱先导试验和工业化应用，平均注入微凝胶0.20 PV，成本低于聚合物驱的条件下，增油好于聚合物驱。使用聚合物浓度400 mg/L、交联剂150 mg/L，采出水配置，体系黏度在50 mPa·s以上，室内实验提升采收率20%（相比注聚提高3%~5%），且3年后油井采出聚合物浓度不到原注聚区块的1/3。

国外20世纪80年代即开始弱凝胶驱油技术研究，Maralthon公司针对Wyoming北部油田有中等发育裂缝，注水开发中有“早窜”现象等问题实施了两次流体转向技术的矿场试验。第一次处理17口水井，12口油井，每口油井平均增产油848 m3，每吨聚合物增油130 m3，处理每口水井增加可采储量34 400 m3，取得了明显的效果。第二次为扩大试验，处理了26口水井，8口油井及45口水平井，共增加可采储量约20×l04m3。1983-1993年，美国ITORCO公司共实施了29个弱凝胶驱油矿场试验，其中19个取得了经济上的成功，占66%；3个在技术上取得成功，但经济上没有明显的效果，占10%；7个项目未成功，占24%。其中怀俄明州Rainbow开发单元注入弱凝胶0.11 PV，提高采收率8%以上。19个成功项目的共同特点是：油层非均质严重，渗透率变异系数在0.6~0.9之间，渗透率1~8 500 mD，含水饱和度65.6%~80%，原油黏度1~4 mPa·s。累积注入凝胶体系量0.1%~1.58%PV，累积注水量18.1%~125.3%PV，提高采收率幅度为1.3%~18.2%。

2.3 对比海上化学驱，弱凝胶驱优势分析

优势分析：

（1）适用油藏条件基本一致，而且弱凝胶驱在注弱凝胶和注水相互切换时，对开发效果影响较小，更适合海上油田三次采油需要；

（2）配注弱凝胶溶液可以使用采出水配置，减少了陆地配液站建设投资和运输费用投资，且能够更好地保障持续注入；

（3）弱凝胶溶液抗盐、抗高温、抗剪切性能更好，对海上工艺流程适应性更好，而且通过论证可以减少注入井检管作业工作量，减少投资；

（4）弱凝胶驱使用聚合物总量远少于化学驱（1/4左右），而且后期采出液含聚低（不足1/3），对油井检泵周期和采出液处理影响较小；

（5）弱凝胶驱油一般设计为弱凝胶驱和水驱间歇注入，一个注入周期为0.2 PV（3年）。在平台转后续水驱期间，移动注聚平台可去其他区块施工，提高设备利用效率。

存在问题分析：

（1）弱凝胶体系在稀释前黏度较大，可能存在堵塞静混器、地面管线的可能；

（2）相比聚合物驱，微凝胶体系渗流阻力大、渗流速度慢、驱替能力相对较弱；

（3）弱凝胶系统在海上和陆地油田应用较少，其强度、用量和油藏的匹配性需要深入研究。

3 海上油田利用弱凝胶调驱方案设计

根据上述弱凝胶调驱的技术优势，同时结合胜利油田海上采油作业特点，提出给予弱凝胶的调驱方案如下所述（见图1）。

图1 海上平台弱凝胶驱油工艺流程设计

（1）药剂配置方案：利用船舶向注聚平台上聚合物干粉和交联剂、表活剂等，利用平台设备和采出水现场配置注入熟化罐，通过搅拌、熟化后利用低剪切泵注入流程。

（2）采出水处理方案：注聚平台建采出水罐和采出水处理系统，对采出水曝氧、加药处理后进入熟化罐，与药剂混合、配置，同时利用大排量采出水泵对采出水加压后与配置好母液混合，然后再注入。

（3）药剂上料方案：注聚平台设置干粉间，利用吨袋上聚合物干粉，现场设计分散、溶解、熟化装置，实现药剂快速溶解。由于弱凝胶驱使用药剂量较少，一次上药剂可以维持7~10 d，在保障注入的连续性的同时，减少了人工工作量。

（4）药剂注入方案：配套低剪切注入泵和低剪切地面流程。

（5）其他内容：为保障油藏整体驱替的均匀性，在无法实现利用现有管网注聚的零星小平台上实施聚合物微球在线调驱（见图2），已作为弱凝胶驱的补充。

图2 海上平台冻胶微球在线调驱工艺流程设计

4 结论和展望

弱凝胶驱是海上开展三采采油的一个新思路，相比聚合物驱替具有用量少、建设成本低、操作简易、适应性强等优点，建议根据海上实际情况选择实施。进一步地，可根据下述防范改进调驱效果。

（1）药剂筛选：由于弱凝胶驱应用实例较少，其性能参数、与油藏配伍性分析资料较少，需要根据海上油藏特征，研制适合海上的聚合物和交联剂；

（2）注入参数设计：根据药剂性能和油藏特征，需要开展不同区块的注入强度、压力等参数的设计和论证；

（3）配套技术攻关：降压增注技术、高效解除聚合物堵塞技术等配套技术研究。