特高含水期差異化深部調剖技術研究

史樹彬，靳彥欣，衣 哲，王 濤，韋 雪

(中國石化勝利油田分公司，山東東營 257000)

特高含水期差異化深部調剖技術研究

史樹彬，靳彥欣，衣 哲，王 濤，韋 雪

(中國石化勝利油田分公司，山東東營 257000)

針對傳統調剖技術在特高含水階段效果變差的問題，開展了不同含水階段調剖作用機理研究，利用數值模擬方法對特高含水階段的儲層進行了水淹級別劃分，對不同的水淹級別制定了相應的技術對策。結果表明：調剖見效是波及體積擴大和壓力梯度波動共同作用的結果，中高含水階段見效快、持續時間長，兩者作用相當；特高含水階段見效快、持續時間短，主要是壓力梯度波動作用較大；高強度封竄治理特強水淹區是提高采收率的基礎，高強度流度調控治理強水淹區是關鍵，注入相滲調節劑驅治理中水淹區是核心。

特高含水期；深部調剖；數值模擬；技術對策

水井調剖是油田提高采收率的一項重要技術，60多年來在國內外各油田得到了大規模推廣應用，為油田的上產穩產做出了巨大貢獻，但油田進入特高含水期以后，該技術的油藏適應性越來越差，實施效果不理想。近年來，許多專家學者[1-5]對調剖技術的堵劑類型、用量以及注入參數等進行了改進和優化，取得了一定的效果。本文從不同含水階段的調剖作用機理認識出發，利用數值模擬方法對特高含水期儲層的水淹級別[6-8]進行了分類，對不同的水淹級別提出了針對性的技術對策，為特高含水期水驅油藏提高采收率、延長老油田經濟開發壽命期提供了技術支撐。

1 調剖作用機理研究

傳統調剖技術是從注水井注入堵劑封堵高滲透層，調整注水層段的吸水剖面[9-10]，其主要目的是擴大波及體積，提高油田采收率。室內實驗研究表明，提高注水倍數和壓力梯度均能提高采收率[11-12]。調剖技術的實施是在整體注水倍數不變的情況下進行的，后續水繞流僅提高了局部儲層的波及體積和壓力梯度，而且隨著含水階段的不斷變化，調剖后見效特點也不同，即在不同的含水階段，調剖作用機理發揮的程度是不同的。

1.1 數值模擬模型建立

為了能夠反映中高滲透油藏的基本特征和研究的準確性，建立了一套較細的51×51的直角網格系統，其中x、y方向的網格尺寸均為5.0 m，縱向上劃分為10個模擬層，各層厚度均為1 m的正韻律模型，油層埋深為2 000 m，滲透率為(1 000～10 000)×10-3μm2，孔隙度為30%，初始含油飽和度為65%，地層原油黏度為25mPa·s，注入水黏度為0.5 mPa·s，巖石壓縮系數為3.5×10-5MPa-1，定液量生產。

1.2 調剖數值模擬方案的制定

利用數值模擬軟件CMG的Stars模塊對調剖過程進行模擬，該模塊能夠實現聚合物與交聯劑的反應生成凍膠的過程。在模型中設置油、水、聚合物、交聯劑、凍膠、相滲調節劑六個組分，其中凍膠是聚合物與交聯劑反應生成。模擬水驅的含水率達到一定值時，注入一定量的聚合物溶液和交聯劑溶液，為保證生成的凍膠移動緩慢、強度高，達到改善吸水剖面的目的，在模擬過程中設置的注入濃度分別為4 000 mg/L、6 000 mg/L，生成凍膠的黏度為300 mPa·s，殘余阻力系數為20。注完聚合物和交聯劑溶液生成凍膠后，恢復正常的水驅，然后模擬調剖對后續水驅的影響程度，含水率達到98%時計算結束。最后，將調剖與不調剖模型計算的采收率進行對比，兩者之差為提高采收率幅度值。

1.3 調剖作用機理研究

建立滲透率級差分別為2，3，5，8，10的模型進行模擬。模擬分為兩個階段：①水驅至含水率達到80%，90%，97%時，注入調剖劑，處理半徑在高滲層為35 m；②繼續水驅至含水率達到98%結束。根據高滲層和低滲層分區模擬結果，統計了不同調剖時機下滲透率級差與高滲層分流率下降百分數之間的關系(圖1)，并對各情況下不同滲透率級差與提高采收率幅度之間的關系進行了對比分析(圖2)。

圖1 不同調剖時機下滲透率級差與高滲層 分流率下降幅度之間的關系

圖2 不同調剖時機下滲透率級差與 提高采收率幅度之間的關系

由圖1可知，在不同滲透率級差下，調剖后高滲層分流率均大幅度降低，吸水剖面發生明顯的改善，但在同一含水率和滲透率級差下，高滲層的分流率下降幅度相差很小，這說明了在不同含水階段進行調剖所引起的吸水剖面改善程度是基本相同的。

由圖2可知，盡管不同的含水階段進行調剖所引起的吸水剖面改善程度相當，但是含水率越高，由后續水繞流增加的水驅油效率越低。以滲透率級差5為例，含水達到80%時，調剖有效期為1.2年，提高采收率幅度為1.35%；但含水達到97%時，調剖有效期僅為0.32年，提高采收率幅度僅為0.34%，可見在不同的含水階段調剖作用程度是不相同的。

在含水率小于90%的中高含水階段，調剖的主要作用區域為近井地帶50 m左右。調剖后，注入水繞流能夠迅速波及到含油飽和度大于45%的剩余油富集區，增油降水效果明顯、有效期長。該階段調剖的特點是壓力傳播速度快、見效快，波及體積擴大明顯，有效期長。在特高含水階段，注水井強水淹區達到50 m～100 m，剩余油普遍分布、局部富集，調剖的主要作用區域為含油飽和度小于30%的貧油區，后續水繞流無法波及到剩余油富集區，增油降水效果差、有效期短，該階段調剖的特點是壓力傳播速度快、見效快，但擴大波及體積有限導致有效期短。因此，傳統調剖技術只能改善近井地帶吸水剖面，無法使地層深部的剩余油得到動用，提高采收率效果不明顯。

2 特高含水期深部調剖技術對策研究

在特高含水階段，整體注水倍數不變的情況下，如何提高剩余油普遍分布區壓力梯度是調剖技術提高采收率的主要途徑。利用上述滲透率級差為5的模型對特高含水階段不同水淹情況進行了統計分類，并針對不同的水淹級別制定相應的技術對策。

2.1 不同水淹級別劃分

利用模型研究綜合含水率達到97%時不同波及區域的水淹程度，根據含油飽和度的大小對水淹級別進行了劃分，并對不同水淹區下含水率、吸水指數比以及厚度比進行了統計，其中吸水指數比是指不同水淹區吸水指數與平均吸水指數之比，厚度比是指不同水淹區厚度與總厚度之比，具體統計結果見表1。

表1 不同水淹區的含水率、吸水指數比及厚度比統計

從表1可以看出，特強水淹區厚度僅占5%，但該區域吸水指數是平均吸水指數的7.11倍，含水率達到了99.96%，基本只剩殘余油，調剖潛力小；強水淹區和中水淹區含水率比較高，所占厚度比例也比較大，是調剖提高采收率的"主要陣地"；弱水淹區含水率僅為87.51%，含油飽和度大于45%，剩余油富集，位于正韻律油藏的頂部，不是調剖的重點。

2.2 不同水淹區技術對策研究

根據不同水淹區的吸水情況和剩余油飽和度制定了一套技術對策，其中對于特強水淹區采取深部封竄對策，提高近井壓力梯度，遏制無效竄流；強水淹區采取高強度流度控制對策，提高遠井端的壓力梯度，擴大波及體積；中水淹區采取微觀液流轉向對策，提高剩余油飽和度高區域的壓力梯度，增強洗油效率。三個對策依次進行，共同提高整個油藏的壓力梯度，達到提高采收率的目的。

2.2.1 數值模擬方案的制定

對于正韻律油藏來說，特強水淹區位于油藏的底部，強水淹區和中水淹區居中，弱水淹區在最上部，因此模擬過程分為三步：①在對特強水淹區進行深部封竄時，注入聚合物和交聯劑參數與調剖的過程類似，體系濃度大、強度高，能保證最大量地注入特強水淹區；②在對強水淹區進行流度調控時，在封竄的基礎上注入高濃度的聚合物溶液(5 000 mg/L)，在注入過程中卡封其他射孔部位，保證定點注入；③在對中水淹區實施措施時，在上述措施的基礎上注入相滲調節劑(濃度3 000 mg/L)，注入過程中卡封其他射孔部位，保證體系最大限度地進入中水淹區。各項措施結束后，統計油水井主流線上壓力梯度的變化情況，分別確定各個措施的提高采收率效果。

2.2.2 特強水淹區技術對策效果研究

對于含油飽和度小于25%的特強水淹區，驅油效率已達到61.5%，無論現場實踐還是室內實驗研究證明，提高采收率的空間很小，設計封堵半徑為40 m，實施后主流線上油水井之間的壓力梯度變化曲線如圖3所示。

圖3 深部封竄前后對主流線上油水井間壓力梯度變化曲線

由圖3可知，深部封竄前后主流線的壓力梯度在水井周圍50 m以內明顯提高，50 m以外變化不明顯，剩余油普遍分布區沒有得到有效驅替。雖然該技術對策沒有使地層深部的壓力梯度得到提高，但是封竄是遏制后續注入體系竄流的基礎。從數值模擬結果來看，封堵前與封堵后特強水淹區的分流量分別為43.6%和5.6%，遏制竄流明顯。

2.2.3 強水淹區技術對策效果研究

含油飽和度為25%～30%的強水淹區具有一定的剩余油潛力，應在深部封竄的基礎上，注入高強度流度控制段塞，提高遠井地帶的壓力梯度。設計注入量為強水淹區的0.02 PV，體系注入后主流線上油水井間壓力梯度變化曲線如圖4所示。由圖4可知，注入高強度流度控制段塞后，近井周圍壓力上升明顯，隨著后續水的不斷注入，壓力波動逐漸向地層深部運移，有效啟動了地層深部的剩余油，提高采收率幅度達到0.83%。

圖4 高強度流度控制后主流線上油水井間壓力梯度變化曲線

2.2.4 中水淹區技術對策效果研究

對于含油飽和度為30%～45%的中水淹區，所占厚度為55%，是提高采收率的主要區域，應在上述措施的基礎上，注入相滲調節劑進一步提高遠井地帶的壓力梯度。設計注入量為中水淹區的0.10 PV，體系注入后主流線上油水井間壓力梯度變化曲線如圖5所示。由圖5可知，上述綜合措施實施后近井地帶壓力梯度提高明顯，隨后續水的注入，油井端壓力梯度也快速上升，剩余油得到普遍驅替，提高采收率達到3.26%。

圖5 注入相滲調節體系后主流線上油水井間壓力梯度變化曲線

上述措施綜合考慮了各種水淹級別同時存在的情況，在實際應用中可以根據不同的水淹情況進行優選。

3 結論

(1)明確了傳統調剖技術在不同含水階段的作用機理和特點，中高含水階段提高采收率主要特點是波及體積擴大和壓力梯度波動共同作用的結果；特高含水階段提高采收率主要是壓力梯度波動作用的結果。

(2)對特高含水階段儲層的水淹情況進行了劃分，并針對不同的水淹級別制定了相應的技術對策，為特高含水期油藏深部調剖提高采收率提供了技術支撐。

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編輯：王金旗

1673-8217(2017)01-0100-04

2016-08-26

史樹彬，工程師，碩士，1983年出生，2007年畢業于中國石油大學(華東)石油工程專業，現主要從事堵水調剖和三次采油方面的科研工作。

國家科技重大專項課題子課題“特高含水油田高效采油工程技術”(2016ZX05011-004)。

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