聚合物多级偏心分注工艺技术研究及应用

邢德钢，马宏伟，沈 威，范钰玮，苗钰琦，王 丹

（1.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳 473132；2.中国石化河南油田分公司采油二厂，河南南阳 473132）

河南油田注聚单元储层物性差异较大，聚合物注入时层间压差大，需要采用分层注聚工艺，保证注聚效果[1–2]。现有注入工艺均存在一定的局限性，一是聚合物井下分质分压注入工艺，压力调节范围小，难以满足河南油田高压差分注的需求[3–4]；二是聚合物同心分注工艺，压力调节范围小，测试工作量大，需自上而下逐层投捞，且投捞负荷较大，投捞成功率较低[5]；三是聚合物地面分质分压注入工艺，可满足三层以内分注需求，地面计量调配精准，但为双层油管结构，工艺管柱较为复杂，多用于油套分注[6–9]。

受油藏条件及注入工艺的限制，聚合物注入效果逐渐变差。以某区块为例：

（1）层间非均质性严重，各层吸聚差异较大，其中不吸水层82层，吸水差层6层，吸水中层38层，吸水好层37层。

（2）层间非均质性严重，聚合物注入后，对应油井见效率较低，油井见效差异大。聚驱对应油井41口，见效井共14口，见效率仅为34.1%；纵向上见效差异较大，E3h3V2、E3h3V3层见效率为34.0%，E3h3V4、E3h3V5层见效率为7.0%。硼中子寿命监测剩余油饱和度结果表明，E3h3V32、3层物性好，吸水好，是强水淹层，动用程度相对较高。

现有技术存在不足，而油田开发过程中生产需求较大，通过研究形成了聚合物多级偏心分注工艺，解决了高渗层注入量控制难、低渗层无法动用的问题，现场应用效果较好。

1 聚合物多级偏心分注工艺管柱

1.1 工艺管柱组成及原理

聚合物多级偏心分注工艺采用注聚封隔器将不同渗透性的油层分开，桥式偏心配注器分别对应各油层，在桥式偏心配注器内可投入压力调节器或分子量调节器，利用现有偏心投捞测试技术，实现注聚井分层投捞、测试、调配（图1），具体功能如下：

图1 聚合物多级偏心分注管柱

注水封隔器：是一种可洗井封隔器。为后续不动管柱由注聚转注水时，提供洗井功能。

桥式偏心工作筒：具有防返吐功能，可投入分子量调节器或压力调节器。

分子量调节器：包含不同尺寸，降低注入聚合物的黏度，提高低渗层的注入量。

压力调节器：包含不同尺寸，聚合物注入时产生节流压差，既能控制高渗层的注入量，又能保证聚合物的黏度。

控制洗井阀：密封管柱底部洗井通道，可将阀芯捞出后洗井。

1.2 工艺过程

（1）配注器均投死嘴堵塞器，随管柱下入，打压坐封封隔器。

（2）通过投捞器将死嘴堵塞器全部拔出，按总配注量试注，压力稳定后，下流量计测各层吸水量。

（3）根据各层吸水量，投入合适尺寸的压力调节器，控制超注层注入量。

（4）控制后若低渗层仍达不到配注，对低渗层投入分子量调节器，剪切提高注入量。

（5）转注水时，捞出调节器，投入堵塞器，实现注聚转注水。

1.3 工艺特点

（1）采用偏心式分注管柱，分注层数不受限制，可分层投捞测试，大大降低了同心式管柱逐层投捞测试的工作量。

（2）管柱整体为密闭式结构，可防止停电、降压测试、管线穿孔时，地层返吐堵塞管柱。

（3）可实现注聚、注水任意转换，满足转注不动管柱的需求。

2 桥式偏心配注器

2.1 桥式偏心工作筒结构特点

（1）具备防返吐功能。注入时开启出液通道，停注时自动关闭。配合控制洗井阀，停注时使管柱处于全密闭状态，防止因停电、管线穿孔等原因地层反吐堵塞配注器、管柱的问题。

（2）具有桥式注入通道。当投捞器通过中心通道时，可分流液体，消除液流阻力。

（3）偏孔结构与配水器结构相同，注水堵塞器投入后可实现注水，不动管柱实现了注聚、注水任意转换（图2）。

图2 桥式偏心工作筒

2.2 压力调节器结构特点

（1）调节范围大。通过改变阻流块的数量及内径进行压力调节，压力调节范围大，控压能力与国内同等技术相比提高了1倍以上。

（2）压力调节器尺寸小，密封点比注水堵塞器少，投捞力100～150 N，比同心分注工艺投捞力减少了一半以上。

（3）采用内阻流结构，不易沉积堵塞，便于清洁。而外阻流结构间隙小、易堵塞，一旦工作筒内壁粘滞有聚合物，将无法清洗且有效期短（图3）。

图3 压力调节器

2.3 分子量调节器结构特点

具有两级降解功能，利用喷嘴使聚合物分子链拉长断裂，进行一级降解，冲击靶板后产生涡流使分子主链断裂，进行二级降解[10]（图4）。

图4 分子量调节器

3 模拟试验及现场应用

3.1 地面模拟试验

聚合物桥式偏心配注器进液口与注聚井井口来液管线连接，配注器出液口与井口注入管线连接，进液口前端与出液口后端均安装有取样口和压力表，分别用于监测配注器进出口的黏度变化和压力变化。在母液与清水的比例相同的情况下进行聚合物注入，测试不同排量下配注器产生的节流压差及黏损率。试验结果表明：①提高了压力调节器技术指标，流量40 m3以内可产生3.5 MPa以上节流压差，黏损率控制在10%以内，压控能力比国内同等技术提高1倍以上；②分子量调节器技术指标达到国内同等水平，排量在100 m3/d内，能够组配出黏损率在20%～50%的分子量调节器，压力损失可控制在1.5 MPa以内。

3.2 现场应用

现场共应用10口井，投捞测试成功率100%，各层均达到配注，最长有效期已超过1年，阶段增注1.3×104m3，取得较好的效果。例如：古4408井、古4110井改成三层分注后，吸水状况得到明显改善（图5、图6）。

图5 古4408井吸水剖面变化

图6 古4110井吸水剖面变化

4 结论

聚合物多级偏心分注工艺技术有效地解决了聚合物地面分质分压注入工艺分注层数受限的问题。工艺管柱简单可靠，满足了多级多段细分注入的需求，实现了注聚转注水不动管柱。同时，研制出聚合物压力调节器，在控压方面的性能比国内同类技术提高了一倍，较好地解决了聚驱区块层间渗透率级差大的问题。目前应用井次较少，在井下投捞测试、流量调配方面还处于摸索阶段，主要用于三层分注井，调配时间需要1～2 d才能使各层达到配注，测试效率还有提升空间，下步还需进一步扩大现场试验规模，总结摸索流量调配经验，为四到五级分注高效测试调配打下基础。