国内油田深部调剖技术的研究进展.docx
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国内油田深部调剖技术的研究进展
国内油田深部调剖技术的研究进展[1]
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断块油气田
2009年
7月FAULT-BLOCK
OIL
&
GAS
FIELD
第
16卷第
4期
文章编号：
1005-8907（2009）04-068-04
国内油田深部调剖技术的研究进展
由庆
1于海洋
1王业飞
1张健
2杨光
2赵文森
2赵福麟
1
（1.中国石油大学石油工程学院，山东青岛
266555；2.中国海洋石油研究中心，北京
100027）
基金项目：
1.国家高新技术研究发展计划（863计划）“渤海油田聚合物驱提高采收率技术研究”（
2007AA090701-4）资助；
2.中国石油大学研究生创新基金“渤海油田聚合物驱深部液流转向组合技术研究”（
b2008-5）资助
摘要严重的油层非均质性致使水驱和聚合物驱油效果差，常规堵水调剖技术已不能满足油田正常生产需求。
因
此，近年来提出并发展了深部调剖技术（深部液流转向技术），在改善高含水油藏水驱和聚合物驱的开发效果方面取得了显
著效果。
通过全面分析我国深部调剖技术研究现状，提出了深部调剖技术的发展趋势，即在充分认识油藏现状的基础上，实
现对高含水油藏和聚合物驱油藏深部水流优势通道的干预，使液流转向，从而改善高含水油藏水驱和聚合物驱效率。
关键词深部调剖；新技术；进展；发展趋势
中图分类号：
TE358+.3文献标识码：
A
Technologies
of
in-depth
profile
control
in
China
You
Qing1
Yu
Haiyang1
Wang
Yefei1
Zhang
Jian2
Yang
Guang2
Zhao
Wensen2
Zhao
Fulin1
（1.School
of
Petroleum
Engineering,
China
University
of
Petroleum,
Qingdao
266555,
China;
2.Research
Centre,
CNOOC,
Beijing
100027,
China）
During
the
process
of
water
flooding
and
polymer
flooding,
the
displacement
efficiency
is
poor
because
of
the
heterogeneity
of
reservoirs,
conventional
technology
of
profile
control
and
water
shutoff
can
no
longer
meet
the
needs
of
constantly
production
demand
of
oilfield.
As
a
result,
an
in-depth
profile
control
technology
is
developed
in
recent
years,
and
a
significant
effect
is
gained
in
improving
the
development
effects
of
water
flooding
in
high
water-cut
reservoirs
and
polymer
flooding.
In
this
paper,
the
in-depth
profile
control
technology
is
widely
analyzed,
and
the
development
tendency
of
this
technology
is
proposed,
that
is,
a
complete
studies
of
in-depth
profile
control
and
polymer
flooding
should
be
developed
based
on
the
sufficient
understanding
of
reservoir
status,
advantage
channels
should
be
interposed
and
fluids
diverted,
and
the
displacement
efficiency
of
water
flooding
for
high
water-cut
reservoirs
and
polymer
flooding
would
be
improved.
Key
words:
in-depth
profile
control,
new
technology,
progress,
development
tendency.
由于油层非均质性严重，在水驱和聚合物驱过程量处理，因而仅能封堵近井地带，注入水很快绕过近井
中，注入水和聚合物溶液沿高渗透层不均匀推进，纵向封堵带进入高渗透带的水窜通道，有效期短。
因此，研
上形成单层突进，横向上形成舌进，造成注入水和聚合究并应用深部调剖技术是大势所趋。
近年来深部调剖
物溶液提前突破，致使中低渗透层波及程度低、驱油效已逐渐成为改善水驱和聚合物驱开发效果、稳油控水
果差，严重影响了水驱和聚合物驱的开发效果［1-2］。
要的一项重要技术。
从根本上解决这一问题，就必须采用调剖堵水的办法
来改善吸水剖面，提高水驱波及系数。
常规调剖有其局1研究进展
限性：
1）随着油田开发进入中后期，尤其是近井地带多我国堵水调剖工作已有
50
a的历史。
在经历了油
次重复封堵后，含油饱和度已经大大降低，特别需要深井堵水、注水井单井调剖、井组区块调剖、油藏整体调
部调剖封堵技术，进行深部挖潜；2）对于厚油层来说，剖
4个阶段的发展后，20世纪
90年代后期提出了调
普通的浅堵浅调已无法满足提高水驱波及效率的需
要，只能使短期的近井地带的液流转向，在油层深部因
注入水的重新绕流致使调剖有效期限大大缩短；3）对收稿日期：
2008-10-21；改回日期：
2009-05-12。
作者简介：
由庆，男，1980年生，在读博士研究生，主要从事提高
于常规交联聚合物调剖，由于成胶时间短、冻胶强度大采收率及油田化学方面的研究。
E-mail：
youqing_dandong@yahoo.
等特点，无论是施工工艺还是经济上都不能进行大剂。
68
第
16卷第
4期
由庆，等：
国内油田深部调剖技术的研究进展
2009年
7月
驱的概念，近年来又提出了深部调剖技术（深部液流转
向技术），这一概念在理论上比调驱概念更严谨，在实
践上目标更明确。
该技术是介于调剖和聚合物驱之间
的改善地层深部液流方向、扩大水驱波及体积的新技
术，投入成本远远低于聚合物驱，尤其适合非均质油
藏中高含水时期用于改善水驱和聚合物驱开发效果。
目前，堵水调剖特别是深部调剖及相关配套技术
在高含水油田控水增产措施中占有重要地位，但是随
着油藏水驱或聚合物驱高含水问题的日益加剧，对该
技术要求越来越高，推动着深部调剖及相关配套技术
的不断创新和发展。
近年来，在深部调剖方面的研究与
应用取得了许多进展。
1.1黏土絮凝体系深部调剖技术
该技术是
20世纪
90年代以来石油大学（华东）与
胜利油田共同研究开发的一项实用新型技术［3］。
将钠
膨润土配制成悬浮体，利用膨润土水化后颗粒能与聚
合物形成絮凝体系，在地层孔喉处产生堵塞，起到调剖
的作用。
主要调剖机理有：
1）絮凝堵塞。
当钠土颗粒与
聚丙烯酰胺溶液相遇时，聚丙烯酰胺的亲水基团即与
钠土颗粒表面的羟基通过氢键产生桥接作用，形成体
积较大的絮凝体，封堵大孔道。
2）积累膜机理。
当用钠
土双液法封堵大孔道时，在砂岩孔道表面上，羟基先与
HPAM通过氢键结合，然后由
HPAM亲水基团与黏土
表面的羟基氢键结合，这样，可在孔道表面重复产生被
HPAM桥接起来的黏土黏附层，从而降低大孔道的渗
透率。
3）机械堵塞。
黏土颗粒本身对一定大小的孔道也
有封堵作用，当黏土颗粒的粒径大于
1/3地层孔径时，
产生颗粒架桥形成堵塞。
该技术在国内得到了大规模的应用，也取得了显
著的经济效益。
1.2泡沫深部调剖技术
该技术的作用机理是泡沫通过地层孔隙时，泡沫
的液珠发生形变，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，改变主要
水流方向的水线推进速度和吸水量，提高注入水的波
及体积［4］。
在水井调剖中使用的泡沫主要是二元复合
泡沫、三元复合泡沫、蒸汽泡沫、冻胶泡沫。
该类调剖剂
的优点是选择性强，缺点是有效期短、施工工艺复杂。
1.3弱冻胶深部调剖技术
弱冻胶是由低质量浓度的聚合物和交联剂通过分
子间交联形成。
一般选择聚丙烯酰胺作为交联主剂，质
量浓度为
800~3
000
mg·L-1。
交联剂主要有树脂、二醛
和多价金属离子类等［5］，美国使用最多的是醋酸铬、柠
檬酸铝和乙二醛，我国应用较多的为酚醛树脂预聚体、
醋酸铬、乳酸铬、柠檬酸铝等，形成的冻胶强度通常在
0.1~2.5
Pa，现场应用则根据地层及生产状况选择冻胶
强度。
这是目前国内外应用最广泛的深部调剖改善水驱
技术，在胜利、辽河等油田均得到了成功应用［6-7］。
1.4胶态分散体冻胶深部调剖技术
20世纪
90年代初，由美国
TIORCO公司提出的胶
态分散体冻胶（CDG）为聚合物和交联剂形成的非网络
结构的分子内交联冻胶体系，交联反应主要发生在分
子内的各交联活性点之间，以分子内交联为主，形成分
散的冻胶胶束［8］。
CDG体系中聚合物质量浓度可低至
100
mg·L-1，交联剂一般是多价金属离子，如柠檬酸铝、
醋酸铬等。
国内对
CDG也曾有过广泛重视，中国科学院化学
研究所、中国石油勘探开发研究院采收率所、大庆油田
等对该技术进行了大量的研究，并在大庆、河南等油田
进行了多项先导性现场试验。
但由于
CDG耐温耐盐性
能差、成冻条件苛刻、封堵程度低，目前国内外对该技
术的研究与应用几乎都处于停滞状态。
1.5体膨颗粒深部调剖技术
这是近年发展起来的一项新型深部调剖技术，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［9］。
体膨颗粒遇油体
积不变而吸水体膨变软（但不溶解），在外力作用下可
发生变形运移到地层深部，在高渗层或大孔道中产生
流动阻力，使后续注入水分流转向，有效改变地层深部
长期水驱而形成定势的压力场和流线场，达到实现深
部调剖、提高波及体积、改善水驱开发效果的目的。
该
技术具有以下特点：
1）体膨颗粒由地面合成、烘干、粉
碎、分筛制备形成，避免了地下交联体系不成冻、抗温、
抗盐性能差等弊端，具有广泛的适应性，耐温（120
℃）、
耐盐（不受限制）性能好；2）体膨颗粒粒径变化大（微
米—厘米级）、膨胀倍数高（30~200倍）、膨胀时间快
（10~80
min）；
3）体膨颗粒吸水体膨变软，在外力作用
下可在多孔介质中运移，达到深部调剖的目的；4）体膨
颗粒深部调剖施工工艺简单、灵活、无风险；5）体膨颗
粒可单独应用，也可与弱冻胶体系复合应用于注水开
发油藏深部调剖改善水驱作业，又可用于聚合物驱前
及聚合物驱过程中的深部调剖；6）体膨颗粒适宜存在
大孔道、高渗带的高含水油藏深部调剖改善水驱效果。
该技术在大庆、大港、中原等油田得到了成功应用，取
得了良好的社会和经济效益。
2009年
7月断块油气田
第
16卷第
4期
1.6含油污泥深部调剖技术
含油污泥是原油脱水处理过程中伴生的工业垃
圾，主要成分是水、泥质、胶质、沥青质和蜡质。
作为调
剖剂，与其他化学调剖剂相比，含油污泥具有良好的抗
盐、抗高温、抗剪切性能，便于大剂量调剖挤注，是一种
价格低、调剖效果好的堵剂，同时也解决了含油污泥外
排问题，减少了环境污染和含油污泥固化费用，具有较
好的应用前景。
基本原理是：
在含油污泥中加入适量添
加剂，调配成黏稠的微米级的油/水型乳化悬浮体，当
乳化悬浮体在地层达到一定的深度后，受地层水稀释
的作用，乳化悬浮体遭到破坏，其中的泥质黏连聚集形
成较大粒径沉降在大孔道中，使孔道通径变小，增加了
注入水的渗流阻力，迫使注入水改变渗流方向，从而达
到提高注入水波及体积、改善注水开发效果的目的［10-13］。
该技术在江汉、胜利老河口、辽河、河南、长庆等油田现
场应用均取得了良好的效果。
1.7微生物深部调剖技术
微生物用于注水井调剖最早始于美国，把能够产
生生物聚合物的细菌注入地层，在地层中游离的细菌
被吸附在岩石孔道表面后，开始形成附着的菌群；随着
营养液的输入，细菌细胞在高渗透条带大量繁殖，繁殖
的菌体细胞及细菌产生的生物聚合物等黏附在孔隙岩
石表面，形成较大体积的菌团；后续有机和无机营养物
的充足供给，使细菌及其代谢产出的生物聚合物急剧
扩张，孔隙越大，细菌和营养物聚积滞留量越多，形成
的生物团块越大。
细菌的大量增殖及其代谢产出的生
物聚合物在大孔道滞留部位的迅速聚集，对高渗透条
带起到较好的选择性封堵、降低吸水量的作用，使水流
转向，提高原油采收率［14］。
天津工业微生物研究所和南开大学筛选出了适应
油田地层条件并具有良好调剖作用的多株微生物。
南
开大学在大港油田先后进行了
5口井的试验，效果良
好。
胜利、辽河、大庆等油田分别进行了室内评价及井
下试验，均取得预期效果［15］。
1.8无机凝胶涂层深部调剖技术
塔里木油田井深大（4
500~6
000
m）、地层温度高
（120~140
℃）、矿化度高（15×104~21×104
mg·L-1），对于
类似油藏条件下的调剖作业，交联聚合物类调剖剂由
于盐敏、热敏及多价离子的絮凝使其应用范围受到限
制，水泥及无机颗粒或沉淀类调剖剂具有较好的耐温
耐盐性能，但因其在多孔介质中的进入深度有限而不
适宜深部处理。
为此，中石油勘探开发研究院采油工程
研究所提出了一种无机凝胶涂层调剖剂（WJSTP）。
该
70
调剖剂与油藏高矿化度地层水反应形成与地层水密度
相当的无机凝胶，通过吸附涂层，在岩石骨架表面逐渐
结垢形成无机凝胶涂层，使地层流动通道逐渐变窄形
成流动阻力，从而使地层流体转向，扩大波及体积。
2006年
3月，该技术在塔里木轮南油田
LN203井进行
的现场试验中获得了成功，处理后注水压力升高，吸水
剖面明显改善，初步获得了增油降水效果［16］。
1.9聚合物微球深部调剖技术
这是近年来发展起来的一种新型深部调剖堵水技
术［17-18］，具有受外界影响小、可用污水配制、耐高温高
盐等优点。
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。
该技术的特点是：
1）由于聚合物微球机械封堵位
置为渗水通道的孔喉，大幅度提高微球的使用效率；2）
由于聚合物微球的初始尺寸小，且水相中呈溶胶状态，
是稳定体系，可以实现进入地层深部；3）聚合物微球具
有较好的弹性，在形成有效封堵的同时，在一定压力下
可以发生变形而运移，而且不会被剪切，可以形成多次
封堵，具有多次工作能力和长寿命的特点；4）通过各种
不同尺寸和不同性质聚合物微球的优化组合，可以实
现对不同渗透率、不同地质条件的有效封堵。
目前该技
术已经在胜利、大港、青海、长庆和大庆等油田得到了
成功应用。
1.10柔性调剖剂深部调剖技术
由于预交联体膨颗粒在油田应用中存在稳定性差
和易破碎等问题［19-26］，刘玉章等人［27］提出了柔性调剖
剂深部调剖技术的思路。
该技术借助于柔性调剖剂改
变油藏的定势流线场，从而实现深部液流转向。
柔性调
剖剂制备过程为：
在特制的反应器中，特定温度下，由
柔性单体、特种共聚单体及增韧剂，由过氧化二苯甲酰
引发聚合及交联得到柔性调剖剂胶体，然后将胶体挤
入特制造粒机形成粒径为
1~8
mm的颗粒，放入含防
黏剂的冷水中，迅速终止聚合与交联反应，最终获得柔
性调剖剂。
该柔性调剖剂具有韧性好、可任意形变、不
易破碎断裂、化学稳定性高等特点。
通常用水配制成质
量分数为
50%的悬浮体，目的是便于油田现场存放和
注入施工。
吉林、大庆和大港等油田进行了该技术的现
场试验，效果较好。
2发展趋势
随着油田的开发，油藏特征及环境不断变化，尤其
是进入高含水开采期后，现有深部调剖技术，特别是能
有效应用的技术总是落后于油田开发的需要。
一些特
第
16卷第
4期
由庆，等：
国内油田深部调剖技术的研究进展
2009年
7月
殊条件油田，需要针对性地研发相关新技术以适应改
善水驱和或聚合物驱的需要，如高温深井油藏、厚油层、
海上油田、特高渗大孔道油田深部调剖技术等。
2.1精细深部调剖技术
该技术是以精细地质研究成果为依据，在充分认
识油藏现状的基础上，重点开展地层大孔道、高渗透带
的识别及地下流体场、压力场的描述，有针对性地实现
挖掘各类油层剩余油目的的深部调剖技术方法。
它作
为机械细分注水工艺和机械堵水工艺的补充手段，在
深化稳油控水技术、提高储量动用程度、改善油田开发
效果、提高经济效益等方面起到积极作用，为高含水后
期挖掘剩余油潜力提供了新的技术手段。
2.2组合深部调剖技术
随着油田高含水问题日趋复杂，单一技术的应用
受到限制或效果不理想，各种技术组合广泛地应用于
深部调驱改善水驱或聚合物驱开发效果上。
通过技术
组合可以克服单一技术的不足，发挥组合技术的协同
效应，如对存在大孔道或裂缝的水驱油藏采取弱冻胶+
体膨颗粒的技术组合，既可实现对高渗通道的封堵，也
可实现深部液流转向；在对高渗、大孔道的厚油藏进行
聚合物驱过程中聚窜严重，采取聚合物
+体膨颗粒调剖
技术组合，可有效改善聚窜问题，体膨颗粒在大孔道中
形成堵塞，使流动阻力增加，通道渗流能力降低，限制
聚合物溶液流动，从而转向进入相对低渗透层带，既减
少了聚合物溶液窜流，又提高聚合物驱效果。
此外，还
有其他技术组合，如含油污泥与弱冻胶的组合等。
结束语
经过近些年的发展，深部调剖技术已形成了适应
不同油藏条件的控水稳油、改善水驱和（或）聚合物驱
开发效果的有效技术。
但随着我国油田普遍进入高含
水开发期，油藏深部非均质矛盾加剧，一些高温高盐、
裂缝大孔道、厚油层、深井油藏、海上油藏、水平井开采
油藏等特殊油田的高含水问题日益严重，使控水稳油、
改善水驱和聚合物驱等技术面临极大的挑战。
为适应
这些高含水油藏改善水驱和聚合物驱的要求，需进一步
研发和完善与之相适应的深部调剖技术，为提高我国高
含水油田后期开发效果提供可靠、有效的技术保障。
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