七中區礫巖油藏聚表二元驅調剖技術研究

陳寓興 聶振榮

(1.中石油機關服務中心北京華油科隆開發公司 北京 100724； 2.中國石油新疆油田分公司勘探開發研究院 克拉瑪依 834000)

克拉瑪依油田七中區克下組礫巖油藏1959年3月投入開發，2007年10月在油藏東部通過井網調整，形成150m井距18注26采五點法井網的二元驅試驗區，面積1.21平方公里，地質儲量120.8萬噸。2010年6月水驅末綜合含水95.0%，采出程度42.9%。之后進入二元驅開發，部分井出現含水高、產劑濃度高、地層壓力高的“三高”現象，開發形勢未能到達預期效果。

1 儲集層及動態變化特征

1.1 儲集層特征

克拉瑪依油田七中區克下組儲集層平均孔隙度16.7%，平均滲透率69mD，屬于中孔中滲的礫巖儲集層。該油藏屬于典型的沖積扇沉積，儲集層巖性復雜，主要為小礫巖、含礫砂巖、砂礫巖、含礫不等粒砂巖和砂質礫巖；巖石碎屑為顆粒支撐，呈線接觸和點—線接觸；顆粒分選為中等—差，以棱角狀—次棱角狀為主；填隙物中雜基主要成分有自生粘土礦物、碳酸鹽礦物和黃鐵礦等。

1.2 水驅后儲集層孔隙結構變化特征

儲集層在注水開發過程中，發生了較大的變化，動態上反映比較明顯，其主要原因在于儲集層中與流體(原油、地層水)性質不同的注入水長期對儲集層浸泡、沖刷，對儲集層進行改造，使儲集層的微觀屬性發生物理、化學作用，致使儲集層參數發生變化。另一方面是各種滲流差異導致的流體向某一局部區域流動，這種流動長期進行就導致在局部產生優勢滲流，以致演化為大孔道。

七中區克下組礫巖儲層為典型復模態結構，儲層填隙物除粘土礦物以外，還包括細粉砂級及粉砂級碎屑顆粒，主要分散充填粒間，降低孔隙度，增大喉道迂曲度；長期水驅后，填隙物中的顆粒發生運移，粘土、粉砂等微粒均被沖洗干凈，孔隙空間增大，含量明顯降低，孔喉變粗，孔喉連通性得到改善。

七中區克下組儲集層粘土礦物以高嶺石占優，以蠕蟲狀、書頁狀集合體充填于粒間(圖1a)，是微粒運移主要顆粒源。長期水驅高嶺石微結構遭受破壞后呈分散狀分布于孔隙

角隅或呈分散、零亂狀堆積于孔隙中間(圖1b)。運移結果是主流喉道和與其連通的孔隙半徑增大，連通性進一步改善，注入水容易沿高滲透通道突進。

圖1 原狀及水驅后高嶺石晶形

1.3 水流優勢通道的變化特征

七中區克下組油藏經過長期的注水開發后，儲集層的發生了一定的變化，加劇了儲集層孔隙結構的非均質程度，致使儲集層形成高滲帶及特高滲帶，即優勢通道[3]。隨著二元體系的注入，由于注入流體的粘度增大，滲流阻力加大，優勢通道在平面和剖面上發生了很大的變化。

通過七中區克下組水驅和二元驅不同開發的井間示蹤劑監測分析，二者示蹤劑產出曲線的形態、見劑時間及見劑的濃度發生了變化（圖2）。水驅階段示蹤劑監測曲線以寬對稱峰為主，推進速度慢，示蹤劑產出峰值濃度、采出率低，優勢通道所占比例相對較高，而二元驅階段以窄尖峰為主，推進速度快，示蹤劑產出峰值濃度、采出率高，優勢通道所占比例相對較低（表1）。由此說明二元體系注入儲集層后，約占儲集層孔隙體積5%的優勢通道，造成竄流，導致見化學劑早、產劑濃度高。

圖2 水驅和二元驅階段示蹤劑監測曲線

表1 七中區井間示蹤劑監測分析特征參數表

2 礫巖油藏二元驅調剖體系的性能要求

2.1 體膨顆粒轉向劑封堵優勢通道

七中區克下組油藏經過長期的注水開發形成了大量的水流優勢通道，注入聚表二元體系后，抑制了中高滲通道的滲流速度，加劇了特高滲層的竄流速度。從動態、現場監測分析，特高滲儲集層所占比例小，滲流速度快，導致化學劑無效循環。因此，必須選擇高強度的體系進行封堵。

體膨顆粒轉向劑是有機單體聚合并同時交聯生成的吸水性凝膠樹脂顆粒，經干燥粉碎成最終產品。體膨顆粒能夠吸水體積快速膨脹，膨脹后的顆粒具有一定的強度和彈性，在外力的作用下可以發生可逆形變。體膨顆粒形變(或破碎)進入地層優勢通道后，對高滲層流動通道的孔喉形成物理堵塞，迫使后續水流轉向擴大水驅波及體積。通過填砂管試驗，不同滲透率的人造巖心，用1000mg/L的聚合物溶液攜帶常規體膨顆粒以2mL/min速度注入巖心，連續對注入壓力進行監測。實驗表明體膨顆粒對于高滲透率的巖心有較好的封堵能力(圖3)。

圖3 體膨顆粒封堵性試驗

2.2 二次成膠增加沿程阻力

七中區克下組屬于二類礫巖儲集層，為中大孔中細喉孔隙結構，顆粒分選差，以孔隙～壓嵌型膠結為主，接觸方式為點～線接觸。七中區克下組恒速壓汞實驗分析(圖5)孔隙半徑主要分布在80～200μm之間，而喉道半徑主要分布在0.5～5μm之間，平均孔喉半徑比200左右。這種礫巖儲集層導致體膨顆粒轉向劑在通過細小喉道后顆粒破碎，對儲集層深部失去封堵能力。因此需要在單一顆粒堵劑中加入強凝膠，在儲集層深部二次成膠，形成顆粒凝膠整體，提高封堵強度，避免后續流體突破。

圖4 七中區克下組恒速壓汞實驗分析孔喉半徑分布曲線

單一體膨顆粒和凝膠攜帶體膨顆粒耐沖刷性實驗結果表明，初期兩者的注入壓力相當，隨著時間的推移，凝膠攜帶體膨顆粒的耐壓高于單一體膨顆粒，說明凝膠體膨顆粒更加適合封堵儲集層深部的大孔道。

3 礫巖油藏二元驅調剖設計

根據礫巖油藏水驅開發后儲集層的變化特征及二元驅開發的特性，提出“墊堵調封頂”的設計思路，采取復合多段塞體系，即前置段塞—顆粒+強凝膠—中弱凝膠—強凝膠—頂替段塞(表2)。

表2 七中區克下組油藏二元驅調剖設計一覽表

4 應用效果

七中區克下組油藏于2011年8開始二元驅試驗，注入0.2PV后，試驗區日產液343m3、產油36.2t，產聚濃度782mg/L，產表濃度244.9mg/L。取得一定效果，但存在產劑濃度高、存劑率低的問題。

2012年11月試驗區針對劑竄比較突出的7個井組開展調剖，單井平均注入量5900m3，其中：前置段塞500m3，調堵段塞1100m3，調驅段塞3200m3，封口段塞600m3，頂替段塞500m3。

調剖后，平均注入壓力由調前的13.0 MPa 上升到14.7MPa，升幅13.1%。有一定的控水效果，綜合含水下降2%，但增油效果不明顯。產聚濃度大幅度下降，調剖井組的產聚濃度由調剖前的664mg/L下降至168mg/L。典型井T72237井產聚濃度由1600mg/L下降到880mg/L，降幅為45%，產表濃度由645mg/L下降到380mg/L，降幅為41%，含水由98%下降到93%，下降了5%，油量1.0t/d增加到1.5t/d，控水封竄增油效果非常明顯。

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