河南油田化学驱已形成油藏工程、驱油剂配方研发、地面工程设计等方面技术,在26个单元开展了化学驱工业化应用,油藏化学驱类型包括Ⅰ、Ⅱ类并探索了Ⅲ类油藏,技术方法涵盖了聚合物驱、复合驱、非均相驱等,化学驱已成为油田稳产或延缓产量递减的主体技术。随着优质资源的全面动用,目前面临着优质化学驱资源匮乏、化学驱项目效益下降、化学驱技术发展与创新的挑战。应对挑战的对策是做实基础工作,调整技术路线,强化技术攻关研究,深化注采工艺支撑和研发配套撬装化地面注聚系统,优选性价比高驱油剂,降低生产运行成本和地面投资,提升化学驱效果和效益,提高化学驱储量动用率,实现化学驱储量有序接替。

随着我国对石油的需求量不断增加,对油气田的进一步挖潜显得至关重要。化学驱技术是提高采收率的重要技术之一,而聚合物驱作为最主要的化学驱提高采收率方法,在矿场上已经得到了广泛应用,并取得良好的驱油效果。该文通过对聚合物驱的基本原理以及各种驱油用聚合物的发展现状进行综述,对聚合物驱的矿场应用效果进行总结,展望了聚合物驱在高温高盐等苛刻油藏环境下的发展方向。通过综述可以看出,虽然耐温抗盐共聚物、速溶聚合物、两亲聚合物等功能型聚合物已成功研发,但应用于矿场的聚合物类型仍然有限,如何将新型聚合物的研发成果应用于现场提高采收率是重点发展方向。随着不同聚合物类型的研发,对聚合物驱油机理的研究需要继续深入。

王集油田王17块是国内首个在低中渗油藏开展的多级非均相调驱段塞聚合物驱提高采收率试验,目的是形成小断块、低中渗油藏化学驱配套技术,引领示范动用河南油田剩余的3 512×10⁴tⅠ类、Ⅱ类化学驱储量,油藏技术关键是驱剂与油藏的适应性、有效封堵极端耗水层、井网调整技术。从聚合物、黏弹颗粒驱油剂（PPG）与油藏相适应入手,重点研究了黏弹颗粒驱油剂的粒径分布,分析了影响黏弹颗粒吸水溶胀的因素,表征了抗盐性、抗剪切性、热稳定性,同时对形成的非均相体系颗粒数与浓度关系、注入性、驱油效率及分流率进行评价,优选的非均相驱油体系与低中渗油藏适应性较好,矿场应用取得了增油降水效果,为低中渗油藏提高采收率提供了技术支撑,具有借鉴意义。

针对长庆油田某区块中温高矿化度低渗透的油藏条件,设计合成了不同十二烷基烯丙基二溴化四甲基乙二铵（TDAD）含量的耐温抗盐型低相对分子质量（720.42×10⁴ ~ 982.55×10⁴）疏水缔合聚合物（HAWSP系列）,通过红外光谱确认了聚合物分子结构,在该区块条件下考察了HAWSP系列的溶液性能和应用性能适应性,并在该区块现场开展矿场验证试验。结果表明,与抗盐部分水解聚丙烯酰胺HPAM相比,HAWSP系列具有更优的增黏性和相当的老化稳定性（60 d老化黏度保留率大于85 %）;在气测渗透率为50×10^-3 μm²的油藏条件下,缔合聚合物HAWSP-850在兼具良好注入性和传导性时,还能在4倍渗透率极差（低渗为25×10^-3 μm²）的非均质岩心中有更强的波及能力,可多提高采收率3.29个百分点。矿场试验表明,耐温抗盐低相对分子质量缔合聚合物的现场适应性较好,相比常规聚丙烯酰胺驱油体系,具有明显的降压增注提高采收率效果,在低渗油藏化学驱中具有重要的推广意义。

就地聚合凝胶是改善油藏非均质性的重要手段之一。针对就地聚合凝胶体系成胶时间过快,以聚乙烯醇缩丁醛为壁材,乙醇与水混合液为溶剂,采用界面沉淀法制备了以过硫酸铵为活性芯的微囊延迟成胶剂,并对微囊调控就地聚合凝胶体系成胶时间的性能进行研究。将0.05 %聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液与含有过硫酸铵和0.6 %复配稳定剂（OP-10和吐温80）的水溶液按体积比7:3混合,可制得平均粒径0.7~1.5 μm的微囊引发剂,其中水中过硫酸铵的最佳质量浓度为0.2 %~0.4 %。在40~90 ℃条件下,通过调节微囊引发剂加量,可使就地聚合凝胶体系成胶时间大于30 h。岩心评价实验表明,微囊引发剂能顺利注入平均渗透率为50×10^-3 μm²的岩心中,并引发就地聚合凝胶体系聚合成胶,产生有效封堵;非均质驱油实验表明,凝胶封堵后可提高采收率20.24 %。

针对渤海油田中高渗储层（渗透率为（200~1 000）×10^-3μm²）,在模拟油藏条件下,对3种聚驱用聚合物（线性聚合物、疏水缔合聚合物、聚表剂）,开展了流变性、热稳定性、黏弹性和运移性研究。流变性测试结果显示,在低剪切速率下（模拟油藏深部,5.88~14.42 s^-1）,疏水缔合聚合物和聚表剂黏度较大;在高剪切速率下（模拟近井地带,149.9~223.4 s^-1）,3种聚合物的黏度均较低。振荡频率测试结果表明,疏水缔合聚合物和聚表剂弹性较大,储能模量高于损耗模量。传导性实验结果显示,线性聚合物和聚表剂在多孔介质中的传导性较好,疏水缔合聚合物的传导性较差。透射电镜和激光粒度仪表征结果表明,疏水缔合聚合物的聚集体尺寸较大（1.22 μm）,线性聚合物（0.28 μm）和聚表剂（0.52 μm）与油藏孔喉（4 μm）的配伍性优于疏水缔合聚合物。研究结果表明：对于目标储层,聚表剂与储层的适应性更好,其次为线性聚合物,疏水缔合聚合物与该储层的适应性较差。海上储层聚驱用聚合物的筛选,需要将聚合物的流变性能与油藏适应性及分子微观结构结合考虑,建立一种多尺度的聚合物筛选评价方法。该研究对海上油田聚驱用聚合物的筛选具有一定的参考意义。

为摸清水驱后残余油的形成机理及分布情况并挖掘残余油潜力,基于N-S方程建立了并联孔隙微观模型,运用相场法追踪驱替过程中的相界面,研究不同壁面润湿条件下的水驱后残余油分布特征,并通过聚合物驱改善流度比、表面活性剂改变界面张力或发生润湿反转等方法挖潜水驱后残余油,研究流度比及界面张力等参数对水驱后并联孔隙内残余油微观流动规律的影响。结果表明,当岩石表面表现为亲水时,水驱后残余油主要滞留在并联孔隙的大孔道内,通过聚合物驱改善流度比可以将孔道内的残余油有效动用,表现为残余油被整体驱动。当岩石壁面为亲油时,水驱后残余油主要滞留在并联孔隙的壁面以及小孔道内,改善流度比对小孔道内形成的残余油很难达到动用的目的,但通过表活剂改变润湿性后,残余油被拉伸成油滴并聚并,最终降低残余油饱和度;流度比或界面张力越小,驱油效率越高。该研究揭示了并联孔隙内水驱后残余油分布及动用机理,为水驱油藏有效开发提供了重要的理论依据。

为了改善聚丙烯酰胺在高温高盐油藏条件下溶液的增黏性能,常用的方法是在合成过程中引入缔合类和抗盐类单体,但随着单体合成技术的发展,出现了一些温敏型共聚物,目前对这类聚合物驱油性能的研究较少。为此选择了常规AM-NaAA二元共聚物和AM-NaAA-RTM温敏型三元共聚物,对比了两种聚合物的基本物化性能、增黏性、耐温性和黏弹性,结果表明,引入温敏型单体后,温度低于60 ℃时,AM-NaAA-RTM共聚物黏度随温度的增加仍然降低,但在温度高于60 ℃时,黏度随温度的增加逐渐提高,在85 ℃时,AM-NaAA-RTM共聚物的黏度相对AM-NaAA二元共聚物提高1倍以上,有利于高温油藏扩大波及体积,且AM-NaAA-RTM共聚物黏弹模量高于常规AM-NaAA聚合物,因此,温敏型聚合物驱油效果好于常规AM-NaAA聚合物,有望应用在高温高盐油藏化学驱中。

新疆九₆区稠油油藏埋深浅、强非均质性,在蒸汽驱后期存在高含水、低油汽比、蒸汽超覆和窜流严重、波及效率和原油采收率低的问题。为进一步提高原油采收率,研究了就地凝胶体系在蒸汽驱后期的深部调驱效果。首先采用频率—弹性模量扫描、电镜扫描、热重分析法（TG-DTG）分别评价了凝胶的成胶强度、微观结构和耐温性,其次开展三维物理模拟实验研究了凝胶的调驱效果。实验结果表明：原体系中添加增稠型纤维素,凝胶弹性模量由95.6 Pa提高至316 Pa,凝胶强度大大增强;凝胶的微观网状结构更加紧密,交联更牢固,稳定性增强;当温度升至160 ℃,凝胶的质量保留率达到90 %以上,抗温能力提高。在蒸汽驱后期向高渗透层注入凝胶溶液并就地成胶后,注入压力和油汽比明显提高,含水率大幅度下降。波及系数和原油采收率分别提高了31.96 %和14.07 %。该就地凝胶能够胶结油砂,封堵高渗透层汽窜通道,有效地抑制了蒸汽汽窜和超覆。后续注入的蒸汽易进入低渗透层驱扫原油,波及效率和采收率大幅度增加,深部调驱效果显著。

稠油油藏化学驱因原油黏度较高和储层非均质性严重,使得驱替液往往通过优势渗流通道而出现早期突破甚至无效循环,最终导致采收率较低,需要研究在低黏度下能够高效建立阻力能力而实现较好流度控制且能显著调整非均质性的驱油剂及体系。在相近黏度下,以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为对比,较为系统地研究了缔合聚合物（HAWSP）的阻力系数、均质流度控制能力和非均质性调整能力。相近黏度下,渗透率范围在（300~2 000）×10^-3 μm²,缔合聚合物的阻力系数约为300×10^-3 μm²下HPAM所建立的4倍,且缔合聚合物对110.7 mPa·s原油有明显稳定的驱替前缘和更高的提高采收率值;均质条件下,缔合聚合物与HPAM有类似的产聚表现和存聚率,而在非均质下,前者的存聚率（63.4 %）显著高于后者（5.2 %）;4倍渗透率级差下,缔合聚合物在高低渗层中的分流表现出明显的交替移动且能够使后续水驱在较长时间内保持较高的低渗层分流率;5倍渗透率级差下,缔合聚合物能驱替簇状模型中高低渗区域的大部分残余油,且在外围大流道中可观察到“拉丝”和“油路桥接”现象。结果表明：缔合聚合物有显著的流度控制和非均质调整能力,这也从海上油田缔合聚合物驱现场的应用得到证实,因此,缔合聚合物在稠油油藏的开发中具有较大应用潜力。

针对双河油田强边水小断块油藏聚驱后期递减持续增加的问题,研究了影响聚驱后期开发效果的因素,主要包括：①边水能量强,边部油井见效率低;②聚驱井网不规则,聚窜严重;③地层堵塞油井的产液量降幅大等。为了改善聚驱后期开发效果,进一步提高采收率,开展了强边水小断块油藏的改善开发效果技术对策研究。运用数值模拟技术研究不同注采参数条件下边部井组聚驱驱替效果,界定强边水油藏边部井组合理注采比,拟合小井距聚驱井网不同注采方式对单井点窜流的抑制作用,明确了抑制单井点聚窜的最佳方式,运用油藏工程方法研究不同聚驱阶段油井堵塞半径,提出聚驱后期堵塞油井治理对策,现场应用取得了较好的效果。

聚合物驱后油藏储层非均质矛盾加剧,剩余油分布更加分散,常规化学驱进一步提高采收率难度大。针对双河油田北块Ⅱx层系聚驱后中高渗透率砂砾岩油藏特点,设计一种由聚合物、黏弹颗粒驱油剂PPG和高效表面活性剂组成的非均相复合体系,开展了驱剂优选、热稳定性评价及注入方式优化。实验结果表明,得到的P/PPG/S非均相复合体系具有高黏弹、超低界面张力的优异性能,热稳定性能良好,能够有效改善储层非均质性,扩大波及体积,同时提高驱油效率。岩心驱油实验表明,模拟油藏条件下,采用P/PPG与P/PPG/S非均相复合体系组合驱替的方式,聚驱后进一步提高采收率27.8 %,从而为双河油田聚合物驱后油藏有效提高采收率提供了一种技术方法。

非均相复合驱是提高聚合物驱后油藏采收率的开发技术,而合理的井网调整是提高非均相复合驱增油效果的主要手段。通过数值模拟,对双河油田Ⅳ1-3层系井网调整的井网形式、井距大小、流线转变角度等开展了系统研究,并从技术、经济方面进行了综合对比论证。研究结果表明：注入体系与原油的黏度比、地层的非均质性对井网流线调整效果具有决定性影响。对于双河油田Ⅳ1-3层系,在充分利用老井的前提下,采用五点法面积井网、井距150~300 m,较大幅度地调整流线角度,能够进一步提高非均相复合驱的降水增油效果。

针对王集油田王17断块中低渗断块油藏非均质严重,注入水沿高渗透条带突进,采出程度低,水驱提高采收率能力有限的问题,开展了化学驱提高采收率技术研究,评价筛选了聚合物、黏弹颗粒驱油剂（PPG）,应用物模技术对复配形成的非均相驱油体系段塞结构、驱油效率及分流率进行评价,应用数模技术,优化了段塞量及结构,预测王17块采用多级非均相调驱段塞聚合物驱可提高采收率8.25个百分点,现场应用已初见成效,该技术成果已在下二门油田B238块聚合物驱项目借鉴推广应用。

中国东部油田长期注水开发,油藏高耗水条带发育,导致注水效率降低。为了明确高耗水条带发育的影响因素,以南阳双河北块为研究对象,分别分析了注入速度、渗透率级差、渗透率变异系数、地层系数四个因素对发育高耗水条带的影响,结合正交实验比较四个因素的影响因素相对大小。研究得出渗透率高、注入速度小、渗透率变异系数和渗透率级差高,更容易发育高耗水条带并导致水驱开发效果变差;在地层系数、注入量一定的情况下,渗透率高,更容易发育高耗水条带。通过正交试验,确定了渗透率变异系数对发育高耗水条带的影响最大,渗透率级差以及地层系数的影响次之,注入速度影响最小,为油田后期生产调整提供一定的参考。

针对准噶尔盆地SN-1井区油藏存在的油井普遍高含水、部分井注水受效差以及清污混注后油水井渗透率下降等问题,开展了SN-1井区油藏水驱采收率影响因素研究。通过开展水质对岩心的伤害、岩心驱替及注水水质指标分析等室内实验和注水优化数值模拟,分别从微观尺度、岩心尺度和宏观尺度,对注入水造成的储层伤害进行了研究,揭示了导致油水井渗透率下降的伤害机理,认识到注入水中固相堵塞造成的储层伤害是导致水驱采收率低的主控因素,发现固相堵塞不仅影响微观驱油效果,还会使流度比增加,降低波及效率。因此,SN-1井区油藏回注水质不达标是注水受效差的主要因素,应将悬浮固体质量浓度作为首要水质控制指标。多尺度评价方法提高了结果的可靠性,对提高油田水驱开发效果具有指导性,可为油田稳产开发提供技术储备。

运用实验室自主研发的高温高压热跟踪补偿仪器开展了吉七稠油在近绝热条件下的低温氧化实验,分析了初期温度、石英砂、岩屑和介质比表面对油样低温氧化热释放的影响。实验结果表明：温度是影响原油低温氧化放热的重要因素,随着初期温度的增加,耗氧能力显著增加,氧化放热量增加,系统压力降低。在初期温度为160 ℃时,前26 h内温度升高10.7 ℃,系统压力降低2.26 MPa,产出气中氧气体积分数仅为2.5 %,这表现出稠油明显的低温氧化热效应。介质比表面的增加与石英砂和岩屑的加入均能有效促进油样低温氧化热效应,但介质比表面效应对稠油低温氧化放热的贡献较小。

针对塔河油田强底水砂岩油藏开发后期井间剩余油难动用,常规提高采收率方法不适用的难题,探索开展了强底水砂岩油藏CO₂驱技术的可行性研究。利用室内实验、数值模拟和常规油藏工程相结合的方法,开展了底水砂岩油藏CO₂驱机理研究,确定了塔河底水砂岩油藏 CO₂的最小混相压力为29.6 MPa,初步明确了CO₂驱具有膨胀作用、扩大横向波及作用等主要机理。CO₂在油水中的溶解分配比为4:1左右,CO₂驱可以提高采收率12.5 %,明确了底水砂岩油藏CO₂驱具有较好的可行性。研究结果为塔河底水砂岩油藏CO₂驱先导试验提供了技术支撑。

QT地区层间多次波发育,干扰有效信号,导致地震资料信噪比降低,影响成像精度。该区层间多次波与一次地震波的波组特征相似,且剩余时差较小,导致其压制困难,因此,成为制约精细勘探的难点之一。基于层间多次波与一次波的差异,首先从CMP（共中心点）道集、速度谱、叠加剖面等方面综合分析多次波的特点,确定其来源、速度及存在范围,然后采用高精度Radon变换法对多次波进行压制。实际应用表明,高精度Radon变换法对QT地区地震资料中的层间多次波具有较好的压制效果,对提高该区地震资料成像精度具有重要意义。

传统的煤层气自动化控制容易出现超调和滞后的现象,使煤层气开采自动化控制技术停留在数据采集和简单远程控制。讨论传统PID控制算法在煤层气自动化排采控制中存在的问题,分析产生超调和滞后现象的原因,提出了煤层气井筒流动规律模型与PID控制算法相结合的松耦合自动化排采控制技术,在上位机采用数字模拟多参数耦合降低自动化控制难度,初始化用户指令,在松耦合算法中引用数字模拟的参数作为误差范围值,提高PID控制效率有效地弥补了传统PID控制算法的不足之处。松耦合自动化控制避免单参数控制破坏性开发,适用于煤层气的定套压缓慢降流压、定产量缓慢降流压、稳流压缓慢降套压等多种煤层气独特生产方式。在煤层气自动化排采中有较高的推广价值。