调剖熟化罐交联剂加药点改进研究与应用

华科良，徐浩，石端胜，张志军

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

调剖作业作为一项比较重要的稳油控水的措施，已经广泛应用于各大油田，相关的工艺设备及技术也日趋成熟，但目前调剖熟化罐交联剂加药方式较为简单，就是将一条两寸管线固定在熟化罐的加药口，用隔膜泵往熟化罐抽交联剂，造成交联剂与聚合物混合极不均匀，造成局部药剂较快产生成胶化学反应，因此实施过程中需要频繁的清理滤网，从而影响正常注入，也造成药剂的浪费[1-4]。

为解决熟化罐交联剂加入时与罐中原有聚合物等药剂混合不均匀的现象，使交联剂进入熟化罐时能与聚合物充分接触并混合，避免局部药剂浓度过高成胶较快产生堵塞物，本文开展了调剖熟化罐交联剂加药点改进研究并进行了现场应用。

1 目前调剖熟化罐加药点存在问题

目前渤海油田最常用的调剖流程如图1所示，调剖施工过程中，通过调剖控制集装箱，控制聚合物的注入，该过程已经实现全自动化，只需要在调剖控制间中的电脑上设置好聚合物目标溶液的浓度就可以实现聚合物的全自动下料与配液，配液完成后聚合物溶液会被自动抽到熟化罐中进行熟化[5-7]。通过交联剂罐，控制交联剂的注入，该过程目前还未实现全自动化控制，需要提前计量好交联剂的用量并使用隔膜泵将交联剂抽到熟化罐中与之前配好的聚合物进行混合，调剖熟化罐的交联剂加药点位置如图2所示。现场施工过程中，一般情况下是将两寸管线固定在熟化罐的加药点，然后使用隔膜泵往熟化罐抽交联剂[8-10]。但这种交联剂的加药方式存在以下几个问题：

图1 目前渤海油田常规调剖流程

1）交联剂在加入调剖熟化罐后，与调剖熟化罐中原有的聚合物溶液混合不均，造成局部的交联剂浓度过高，出现与聚合物的交联成胶反应，易形成堵塞物[5]。

2）产生堵塞物后，滤网处易发生堵塞，造成不过液的现象，施工人员需要频繁的清理滤网（现场施工过程中大约每一个小时就得对滤网进行清理），从而影响施工进程。

3）产生的堵塞物不但造成调剖药剂的浪费，还不易处理，处理不当易造成环境污染，且返厂处理费用较高。

2 加药点优化设计

2.1 不同加药方式室内实验验证

针对上文中目前调剖熟化罐交联剂的加药点加药方式所存在问题，本文采用实验方法对不同的加药方式进行了室内实验验证[9-10]，实验分为以下三部分的内容：

1）直接向聚合物溶液中倒入交联剂，观察产生的不溶物的量。

2）采用不带针头的注射器向聚合物溶液中加入交联剂，观察产生的不溶物的量。

3）采用带针头的注射器向聚合物溶液中加入交联剂，观察产生的不溶物的量。

实验结果如图2所示。由图所知，直接向聚合物溶液中倒入交联剂后，会产生较多的不溶物质。采用不带针头的注射器向聚合物溶液中加入交联剂后，会产生少量不溶物质。采用不带针头的注射器向聚合物溶液中加入交联剂后，溶液均匀，基本未产生不溶物质。

图2 不同加药方式的室内实验验证结果

2.2 技术思路

针对上文中目前调剖熟化罐交联剂加药点存在问题，本文的研究思路是在现有加药点的基础上增加一个类似浴室喷淋头的装置并与原有的两寸管线对接，当交联剂进入喷头时，提升出液速度，起到增压的效果，使交联剂加入熟化罐时较为均匀地喷洒于罐中，从而增大交联剂入罐时与熟化罐中聚合物溶液的接触面积[6-8]。此装置的目的是尽可能减少堵塞物的产生，既能节省药剂不对环境造成污染，又可以减少施工过程中滤网的清理次数，达到降本增效环保的目的。

2.3 交联剂加药点改进设计

本设计借鉴浴室的喷淋头装置，在交联剂的加药点增加一个可快速拆卸增压喷头装置并与原有的两寸管线对接，当交联剂进入喷头时，外界的空气压力迫使液流提速出液，从而提升出液速度，起到自动增压的效果，从而增大药剂入罐时的覆盖面面积。该喷淋头接头设计为调剖最常用的两寸管线快接头，所设计的喷头装置侧视图及俯视图见图3、图4。

图3 喷头装置侧视设计图

图4 喷头装置俯视设计图

2.4 现场应用及效果

2020年5月-6月，渤海某油田E16 井进行调剖作业，在调剖实施的过程中同时对改进的加药点进行了现场试验，该井施工曲线如图5所示。

图5 渤海某油田E16 井调剖作业注入曲线图

由于实施前几天发现过滤器中的堵塞物较多，导致该井的调剖注入压力爬升较快，同时排量呈逐步下降的状态。基于上述情况，本文所研究的加药点改进也得到了应用的机会。从注入曲线图可以看出，自加药点改进后，注入压力在排量保持基本稳定的情况下也逐步趋于稳定，最终该井的调剖作业得以比较顺利的实施。

加装喷头后药剂混合均匀，产生的堵塞物大大减少，滤器状态较之前有了较大的改进（滤器状态对比见图6）。由此可见，交联剂加药点改进后，既可以避免药剂的浪费，又能减少滤网的清理次数（由原来的每天至少清理10 余次减少为少于5 次），极大地提高了工作效率，交联剂加药点改进前后各项参数对比见表1。

图6 滤器状态对比

表1 交联剂加药点改进前后各项参数对比表

3 结论

1）本研究可解决调剖熟化罐交联剂加入时与罐中原有聚合物等药剂混合不均匀的现象，避免局部药剂浓度过高成胶较快产生堵塞物。

2）调剖熟化罐交联剂加药点改进实施后，每井次可以节省1%～5%的调剖药剂用量的同时减少了滤网的清理次数，有效提高了工作效率，达到降本增效的效果。

3）针对作业过程中两种混合后可产生反应的药剂（如酸化液、固井液、钻完井液等），也可采用此种方法进行加药。