聚合物微球迈入新时代 长庆油田油藏深部调驱稳油控水技术解析
陇东镇北油田镇二转聚合物微球集中注入
纳米聚合物微球调驱机理示意图
陇东华庆油田庆七接聚合物微球集中注入
长庆油田聚合物微球调驱与自然递减关系图
调驱全过程智能监控平台主界面
长庆油田聚合物微球历年实施井数。数据截至2021.9.27
张峰 吴天江 刘虹秀
截至9月28日，长庆油田聚合物微球调驱技术自“十三五”规模应用以来，已累计实施突破1.5万井次，达到15972井次。这是继2020年11月应用突破1万井次后又一次跨越新高度，应用井数再次刷新石油行业纪录。
至此，长庆油田已建成中国石油首个低渗透油田规模应用示范区，成为国内外石油行业里，聚合物微球调驱改善水驱技术开发应用效果最明显的油田。
长庆油田油气工艺研究院副院长杨海恩介绍说：“聚合物微球调驱技术经过12年的试验机理研究和产品研发历程，在长庆低渗和特低渗油藏已全面推广应用。通过机理突破、产品研发、工艺创新、配套技术四驱融合发力，达到了改善水驱矛盾，提高注水开发的效果，有效破解了油藏的综合开发难题，成为油田高质量发展的主要科技利器。”
自主研发
瞄准调驱机理新课题
鄂尔多斯盆地油藏主要为低渗、特低渗透油藏。随着油田注水开发时间延长，含水上升加快，纵向及平面矛盾突出，水驱动用储量低，稳产面临诸多挑战。如何提高低渗透油藏注水开发效果，对技术提出了创新需求。聚合物微球调驱技术，从苗芽初放，到枝繁叶茂，再到开花结果，这是长庆油田聚合物微球调驱技术走过的时间历程。从2010年探索性的先导试验，2014年进入革新性的扩大试验，2017年模式化的工业推广，科研人员勇于担当，以持续攻关为己任，实现了技术突破与规模应用的量变到质变。
资料显示，长庆油田储层致密，非均质性强，水驱开发过程中含水上升速度较快。与中高渗透油田在高含水阶段可以通过提液实现增产不同，低渗透油田高含水阶段依靠提液增产的潜力非常有限，尽可能延长中低含水采油期是低渗透油田持续稳产的关键。因此，立足水驱，做好一次井网条件下的改善水驱显得尤为重要。
长庆油田油气工艺研究院一级工程师何治武介绍，科研团队在12年的研发中，科研人员面对理念、技术、管理的壁垒。迎难而上，针对高粘度、大粒径与低粘度、小粒径的调驱体系选择。如何匹配适应低渗透、高矿化度油藏的调驱体系，如何解决“注得进”与“堵得住”的技术瓶颈，通过良好的注入性实现深部调驱。长庆油田油水井数量多、地形地貌起伏大，传统单井调驱施工组织与运行带来了较大的管理难度，调驱施工质量可控性不强等瓶颈。开展深入细致调研，从油藏、工艺、现场管理、效益等方面，与现场人员、专家进行深入细致交流，围绕长庆水驱面临的关键问题探讨技术发展方向。结合长庆油田储层特点和生产实际，提出了“改善水驱、简化工艺、规范技术、提高效益”的思路，明确了聚合物微球深部调驱技术的攻关方向。
长庆油田所开发的油藏是坚硬无比典型的“磨刀石”，地上是沟壑纵横的“黄土塬”。面对复杂的地下和地上双重挑战和瓶颈，科研人员通过广泛的技术调研交流，研读大量专注文献，以多孔介质渗流物理、胶体与表面化学原理等经典著作为理论指导，创造性地提出了增大优势通道比表面积降低渗透率的理论，研发了适应长庆高矿化度油藏环境的高强度抗盐型聚合物微球。针对低渗透、特低渗透和超低渗透油藏，依次研发适配了300纳米、100纳米和50纳米的聚合物微球粒径，通过理论创新，研发了适应油藏的调驱体系，攻克了低渗致密砂岩油藏调驱注入性和优势通道匹配两大关键问题。既解决了致密砂岩储层深部调驱注入性及运移性基本问题，又解决传统的孔喉匹配调驱剂粒径的注得进与堵得住的技术矛盾。
2010年以来，长庆油田油气工艺研究院通过吸收、探索、实验、创新等深化过程，不断加大新技术、新产品、新工艺的研发力度。持续攻关，突出地质与工艺结合，深化机理研究，坚持自主研发，逐步创新发展了聚合物微球深部调驱技术。
模式革新
攻克技术瓶颈上水平
为实现从常规“堵水调剖”向地层“深部调驱”转变，提高注水波及体积，更好地动用储层深部剩余油，技术团队持续深化“向注水井要油”的理念，积极推进“注—驱—采”系统工程升级转变，按照区域整体调剖思路，加强瓶颈技术攻关，把握关键环节控制，通过低渗透油藏特征诊断、聚合物微球深部调驱机理、纳米级微球研发、工艺决策等技术研究，使纳米级聚合物在低渗透油层深部“进得去、堵得住”，最终实现老油田稳产和降递减目标。
长庆油田地处梁峁交错的陕甘宁黄土高原，油水井数量多且高度分散，单井单泵调驱注入所需设备多、人员多，带来的结果是注入费用高、人工成本高，还不利于施工管理。集中注入，单井注入成本降低。施工质量受控运行，管理压力简化。技术人员根据油藏改善水驱的治理需求，利用纳米微球水分散液粘度低、注入性好的优点，革新工艺模式，将传统单井调驱优化为注水干线集中注入，先后在靖安、安塞、绥靖、西峰、姬塬等主力油藏扩大试验，最终定型了适用低渗透油田黄土塬地貌的“小粒径、低浓度、集中注”聚合物微球在线工艺模式，有效释缓了调驱施工注入带来的管理压力。
在生产应用中，聚合物微球调驱针对点多面广、施工周期长、化工料用量大、人工现场监督管理有限等诸多不利因素，科研团队充分利用现代物联网及自动化技术，建立了调驱集化工料供应全程跟踪、运输线路实时掌控、现场施工全方位监督于一体的全过程智能监控平台，实现了实时远程在线监控。在聚合物微球调驱剂出厂时设计防伪防盗包装，喷涂防伪识别的二维码产品身份证。在产品运输过程中，利用GPRS车辆定位追踪系统，实时监控车辆路径信息，确保按时达到指定库点和场站。形成了“方案执行、动态跟踪、过程调整”的技术决策闭环管理。
同时，科研团队充分整合融合多方力量，打造了有效的企业内部“技术开发、成果转化、现场应用”一体化快速创新应用新模式，让小微球在生产中不断发挥了大作用。
据统计，进入“十三五”以来，聚合物微球调驱技术已在长庆油田年均实施2500井次以上，覆盖地质储量12.9亿吨，累计少递减原油达到168万吨，投产比达到1∶2.6的倍率，全力助推长庆油田自然递减由13.4%下降至11.4%，改善水驱效果显著。据测算，预期采收率将提高3至5个百分点，有效实现了经济可采储量的增加和完全成本的控降，也成为油田改善油藏水驱的特色主体技术，实现了关键技术自主研发，调驱工艺模式革新，改善水驱示范引领的既定目标。
长庆油田油气工艺研究院采油二室副主任易萍介绍，2021年，长庆油田计划通过规模实施聚合物微球调驱5668口，全力支撑自然递减11.2%的年度控降目标。
示范引领
持续稳油控水增效益
在低渗透油田国家工程实验室，技术人员给记者展示了聚合物微球调驱的机理原理：在清澈透明的注入水中，加入质量浓度1‰的聚合物微球乳液，玻璃棒轻轻地搅拌就快速变成了乳白色的半透明状液体，像极了牛奶。生产现场应用人员形象地把聚合物微球调驱称为“给油藏喂牛奶和油藏调理剂”。
目前，长庆油田整体油藏已进入中高含水开发阶段，水驱矛盾日益突出，改善水驱的技术需求越来越高。针对三叠系油藏存在的孔喉细小、裂缝发育非均质性强等特点，常用有机或无机材料存在抗盐抗剪切能力差、地下成胶效率低、难以到达地层深部等不足。科研人员持续攻关研发新技术、新产品、新工艺，发挥聚合物微球调驱技术的无限潜力，通过采用激光散射粒度分析仪、光学显微镜、透射电子显微镜、组织粉碎机等先进设备和技术手段创新应用新型材料，相继研发出不同规格的6种粒径聚合物微球，实现了从产品研发、合成生产、装备配套、优化设计、现场施工、质量控制全过程自主配套，形成了“小粒径、低浓度、长周期”的施工工艺，确保了这项工艺在油田工业化的规模应用。
长庆油田油气工艺研究院采油二室主任吕伟介绍说，新研发的聚合物微球技术系列具有良好的注入性，可实现在线注入，决定了其在注入设备投资及管理、劳动成本方面有很强的优势，方便推广实施，注入设备由高压单井设备向集成式多井橇装化改进升级，能适应不同施工条件，进一步降低了劳动强度，节约了运行成本。
长庆油田第五采油厂工艺研究所副所长李曼平说：“深部调驱就像油藏调理剂一样，根据油藏水驱不均状况开出适配的治理处方，使油藏紊乱的水驱变成均匀水驱了，油井产量递减变小了、含水上升速度也变缓了。深部调驱技术使陕北姬塬油区耿60等多个油藏已实现了负递减、硬稳产，已累计增油达到16余万吨。”
长庆油田油气工艺研究院采油专家解析，聚合物微球调驱技术的应用和实践得出，只有通过理论创新，关键调驱材料的研发、性能提升和工艺优化，纳米尺度的聚合物微球，才是实现不同油藏深部调驱，改善水驱通道和有效封堵的核心所在。
目前，聚合物微球技术系列经过12年的规模应用，已获得国家授权发明专利12件、实用新型专利15件，获得省部级成果奖6项，发布企业技术标准4项。“低渗透油田聚合物微球改善水驱技术与工业化应用”荣获中国石油2019年科技进步一等奖，“纳米聚合物微球”获集团公司自主创新重要产品认证。“低渗透油田聚合物微球改善水驱技术攻关团队”荣获2021年中国石油科技创新团队。
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。长庆油田针对油藏改善水驱提高采收率的新技术和新标准，紧密结合鄂尔多斯盆地的油藏地质构造和生产实际，加大科研攻关力度，不断优化完善聚合物微球调驱技术体系，让特色技术不断发挥威力，全面整体提高油田采收率，助力油田持续稳产和上产的步伐，也为国内同类油藏提高注水开发效果提供了示范引领作用。
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