單家寺稠油熱采井調剖技術研究與應用

郭勇

摘? 要：針對單家寺稠油的油藏條件，利用可視化物理模擬實驗和油藏數值模擬技術，詳細研究了不同原油粘度下各調堵措施與滲透率極差關系，確定了氮氣泡沫及耐溫凝膠的適用條件。研究結果表明：超稠油范圍內，單純泡沫封堵不具備適應條件，應使用強度高的凝膠類或復合類調堵劑，特稠油范圍泡沫適應范圍為3倍級差以下，普通稠油泡沫適應范圍為3-10倍級差。氮氣泡沫+凝膠復合驅具有優(yōu)良的封堵調剖能力，能很好地改善非均質性稠油油藏的開發(fā)效果。

主題詞：稠油;可視化實驗;數值模擬;復合調剖;

目前國內稠油開采方式主要是蒸汽吞吐和蒸汽驅。在蒸汽驅油過程中，由于稠油與蒸汽密度和粘度的差異、儲層非均質性等，易產生蒸汽超覆和汽竄，造成儲層動用不均衡，使蒸汽體積波及系數降低，從而影響最終采收率[1]。氮氣泡沫調剖具有提高波及系數和驅油效率的雙重作用，延緩氣體的突破時間，從而提高采收率和氣體的利用率[2-3]。凝膠調驅技術主要依靠凝膠改向作用及粘彈作用提高微觀波及效率及微觀驅油效率，從而提高采收率。研究此類技術的適用界限及參數優(yōu)化，對于實現稠油調剖技術大規(guī)模商業(yè)應用具有重要的指導意義。

1.調剖措施滲透率級差界限研究

1.1概念模型的建立

根據單家寺稠油油藏特點建立數值模擬三維理論模型，縱向上分為低滲，隔層，高滲3個層，通過改變理論模型的上下層滲透率來實現滲透率級差的模擬，進而分析滲透率級差與波及系數的關系，為以下的不同原油粘度下滲透率級差實驗提供一定的理論依據。

數模結果表明，含油飽和度的波及范圍隨著滲透率級差的增加而減小，所以實驗設置標準為低滲層產液量占總產液量10%的點所對應的級差為極限滲透率級差。所謂極限滲透率級差，即兩層間的滲透率級差超過一定值之后，注入的流體只進入高滲透層，而低滲層得不到動用。

1.2滲透率極差界限研究

不同原油粘度下各調堵措施與滲透率極差實驗結果表明：隨著原油粘度的增加，極限滲透率級差減小，而后逐漸平穩(wěn);即原油粘度越大，要動用低滲層則所需的極限滲透率級差越小;將實驗數據進行匯總，得到不同原油粘度下各種調堵措施的滲透率極差適應性圖版：①超稠油范圍內（>50000mPa·s），單純泡沫封堵不具備適應條件，應使用強度高的凝膠類或復合類調堵劑;②特稠油范圍內（10000-50000mPa·s），泡沫適應范圍為3倍級差以下;③普通稠油范圍內（<10000mPa·s），泡沫適應范圍為3-10倍級差。

2.物理模擬實驗

2.1凝膠封堵強度實驗

優(yōu)選廉價、耐高溫及交聯時間可調的HB-1型高強度凝膠堵劑進行實驗。

2.1.1堵劑成膠突破壓力

利用40-120目玻璃珠制備不同滲透率填砂模型，實驗溫度為90℃，注入不同長度的段塞;候凝成膠后，后續(xù)注水，測定體系的封堵強度，獲得封堵強度隨注入體系量的關系。影響堵劑封堵強度的因素包括堵劑的粘度（強度），堵劑的注入量和多孔介質的滲透率。實驗結果表明，相對較小的注入量即可達到較高的突破壓力梯度，因此堵劑體系凝膠對于竄流通道具有較好的封堵作用。

2.1.2堵劑成膠耐沖刷性能

選擇長度為100cm，填砂滲透率為3.7μm2單管模型，注入堵劑段塞長度為30cm，注汽速度（CWE）為1.0ml/min，測定后續(xù)注汽量為0.5PV、1PV、2PV、3PV、4PV、5PV、10PV下的壓力變化，折算成殘余阻力系數，實驗表明，當注蒸汽沖刷10PV時，殘余阻力系數達到120以上，表明封堵段塞位于井眼附近具有較好的耐沖刷能力。

2.2 凝膠調堵可視化實驗

利用可視化機理模型研究一次驅油后向地層中注膠以及后續(xù)驅替對于改善水驅及蒸汽驅開發(fā)效果的機理。先將單層可視平板模型飽和原油，然后蒸汽驅至生產井突破，注入0.2PV的HB-1型耐溫凝膠體系，后續(xù)再進行蒸汽驅。

通過平面網格計算可以得出，注采井間汽竄時，蒸汽平面波及系數僅為43.16%。注入0.2PV凝膠溶液，平面波及范圍增至50.99%，實施后續(xù)注蒸汽波及系數達到80.14%，提高了29.15%。同時，通過實驗中拍攝的定點高清顯微圖可以看出，膠溶液進入孔隙中將孔隙占據，成膠后將原來的竄流通道進行封堵，使得再次驅替時的蒸汽和熱水發(fā)生繞流，使得之前未被動用的原油被驅動。固化后的凝膠沒有運移，說明成膠效果良好。

2.3現場實施

2014.9月，結合研究結果和現場生產實際，針對單56-12-10井組開展了高溫凝膠+氮氣泡沫調剖現場實驗。分4個段塞共擠入HB-1耐高溫凝膠450m3，泡沫劑5t。措施前該井組平均注汽壓力9.8MPa，汽竄通道5條，措施后平均注汽壓力提高4.1MPa，且井組未發(fā)生汽竄。單井累計增油613t，油汽比由0.21提高到0.36。調剖效果明顯，達到了封堵汽竄通道、調整吸汽剖面、提高驅替波及系數的目的。

3.結論

（1）地層原油粘度超過5000mPa·s后，單純蒸汽的極限滲透率級差為2左右，泡沫的極限級差為3左右。特稠油至超稠油范圍，單純泡沫的封堵效果較差，普通稠油泡沫封堵具有一定適應性。

（2）由于注入的凝膠溶液與原油的粘度相差較大，注膠的過程與蒸汽和熱水驅過程相似，注膠后續(xù)蒸汽驅的過程中，由于成膠封堵作用使得竄流通道中阻力較小的孔道被封堵，主流通道兩側的未被動用的原油被驅替出來，極大地提高了原油的采出程度。

（3）該高溫凝膠堵劑的注入性能良好，在多孔介質中的吸附損耗較小，體系受多孔介質的剪切后，對堵劑的動態(tài)成膠性能影響很小，對于竄流通道具有較好的封堵作用，能夠有效的封堵蒸汽優(yōu)勢滲流通道，迫使蒸汽驅掃未波及區(qū)域，改善蒸汽注入剖面，提高采收率。

參考文獻

[1]廖廣志，李立眾等.常規(guī)泡沫驅油技術[M].北京：石油工業(yè)出版社，l999：239-256.

[2]Tanzil D，Hirasal G J，MiIer C A.Mobilty of foam in heterogeneous media：Flow parallel and perpendicular to stratification[c]. In：SPE Annual Technical Conference. Dallas：SPE，2000：437-448.

[3]呂廣忠，劉顯太，尤啟東，等.氮氣泡沫驅熱水驅室內實驗研究[J].石油大學學報，2003，27（5）：50-53.