A區塊復合離子調剖劑調驅方案優化及其應用

王鳳春

中國石油大慶油田有限責任公司 第十采油廠 （黑龍江 大慶 163500）

0 引言

A區塊（圖1）儲層位于中生界白堊系下統姚家組—青山口組地層中，包含薩Ⅱ組和葡Ⅰ組等多個儲層。其中葡Ⅰ3層內含豐富分流平原相河道砂，是聚合物驅的主要目的層。區塊油層溫度45℃，地層水總礦化度8 167 mg/L，氯離子含量2 453 mg/L，水型以NaHCO3型為主。平均單井射開砂巖厚度及有效厚度分別為10.97 m和7.50 m，地下孔隙體積829.95×104m3，地質儲量 432.6×104t，平均滲透率243 ×10-3μm2，油層滲透率變異系數為0.52，原始地層壓力11.14 MPa，注聚前地層壓力為9.90 MPa，平均地層破裂壓力14.1 MPa。

A區塊自20世紀80年代開始開發，先后經歷自噴生產、水驅等開發階段，2002年進入空白水驅階段，2009年開始注聚。注聚前區塊經過7年的空白水驅開發，油層高水淹比例達90%，含水高達97.4%。注聚后部分井注入強度大，注入濃度高，而注入壓力低，采出端受效差，含水下降幅度小，采聚濃度高。與提效率試驗區對比（表1），A區塊滲透率高，注入濃度高，注聚兩年后聚合物用量795mg/L·PV，比提效率試驗區高212 mg/L·PV，高出27.2%；且噸聚增油比提效率試驗區低6 t，聚驅效益較差。

圖1 A區塊井位圖

地質研究表明，正韻律油層中，由于底部水淹層阻力小，聚合物注入后，更容易突進，注入聚合物不能有效驅油，形成無效注入[1-3]。有必要在注聚時對高滲層和低滲層吸液剖面進行調剖施工，提高低滲透層吸液比例，降低高滲透層吸液比例，提高聚合物整體驅油效果。

表1 A區塊與提效率試驗區效益對比表

1 調剖劑選取及作用機理

復合離子聚合物調剖劑來自大慶某化工有限公司，由部分水解聚丙烯酰胺和有機鉻離子交聯劑混合并添加高效穩定劑制成。根據油層物性和動態狀況，3種主要成分的濃度可調，組成不同的組合方式[3-9]。主要成分選擇：聚合物濃度和分子量越高，調剖體系黏度越高、黏彈性越大、成膠強度越大，為了提高調剖劑的成膠強度，選擇2 000 mg/L分子量 2 000萬的水解聚丙烯酰胺聚合物；聚交比越高，成膠時間越長，為延長調剖有效期，前置段塞和封口段塞優選聚交比20:1，主段塞22:1；采用800 mg/L濃度穩定劑，調剖體系黏度增加52.6%。

采用聚交比22:1加入交聯劑和800 mg/L的穩定劑組成復合離子聚合物調剖劑，將其放入45℃的恒溫烘箱，60 d的黏度保留率95%左右，180 d凝膠黏度保留率80%左右，調剖劑穩定性良好；在（200～1000）×10-3μm2滲透率巖心上的封堵效果均在95%以上，且在注水沖刷5 PV以后，封堵率仍然保持在90%以上，該鉻離子調剖劑具備較強的耐沖刷性能。

2 優化聚驅調剖方案設計

2.1 單井調剖半徑個性化設計

單井調剖劑用量通過調剖的孔隙體積公式[9-12]計算。

式中：V為調剖劑用量，m3；Hi為調剖厚度，m；Si為調剖面積，m2；Φ為調剖層段的孔隙度；F為方向系數。

五點法井網為規則的面積井網，其驅油面積S≈πR2，R為調剖半徑。因此，確定了調剖半徑也就確定了調剖劑用量。根據現場試驗及歷年調剖經驗，調剖半徑為注采井距的1/3～1/2時封堵效果最理想[12-15]。調剖半徑R設計時宜采用井組注采井距與其他相關參數相乘得出（式（2）），其他相關影響參數主要包括調剖井組的吸水、見聚、含油飽和度和滲透率等。

式中：α、β、γ、ω為權重系數；P、H、T、U分別為區塊平均見聚濃度mg/L、含油飽和度%、視吸水指數m3/（d·m·MPa）和滲透率mD；Pi、Ti為對應井組值；Hi為調剖井對應值；Ui為調剖層對應值。

A區塊井距150 m，權重系數α、β、γ、ω 分別取0.3、0.3、0.2、0.2，優化設計得到調剖半徑45.2～55.7 m。實際中，對于見聚濃度高、滲透率較高井可適當加大藥劑注入量。

2.2 調剖段塞優化設計

調剖主劑為聚丙烯酰胺，成分與目前注聚井所注聚合物基本一致，因此二者有較好相容性；另外，高濃度聚合物本身就是一種較好的調驅劑，因此，考慮將調剖劑和聚合物交替注入，可在不影響調剖效果的同時縮減藥劑用量。

通過統計整體和交替注入效果發現，調剖半年后二者注入壓力上升基本一致（整體注入為0.44 MPa，交替注入為0.45 MPa），動用厚度增加，且交替注入中主吸水層吸水比例降低更顯著（表2）。相比整體注入，交替注入調剖用固體顆粒每口井可節約9.45 t，顆粒按照1.44萬元/t計算，單井可節約費用13.61萬元。

表2 注入效果對比

2.3 調剖劑注入方式優化

與籠統調剖相比，分層調剖可避免注入藥劑污染非調剖層，調剖劑注入更有針對性，在減少藥劑投入降低投資的同時，更大地提高中、低滲透層的采收率。利用靜態資料（如滲透率、孔隙度、含油飽和度等）建立均質油層模型，在CMG組分模型中加入調剖劑成分、濃度、調剖方式等對不同滲透率的均質儲層進行提高采收率分析。分別預測了600×10-3μm2、400×10-3μm2和200×10-3μm2的高、中、低滲透層的提高采收率值，對低滲透率層，分層調剖比籠統調剖采收率值高0.6%（表3），效果更好。

表3 數值模擬調剖效果

實際中，從已實施的8口分層調剖井調剖后的吸水狀況來看，調剖層段內分層調剖后主吸液層的吸水量下降43.6%，而籠統調剖主吸液層位吸水量下降23.0%。從全井看，分層調剖后主吸液層吸水量下降41.4%，籠統調剖主吸液層吸水量下降38.7%，分層注入對剖面改善效果更好。

2.4 合理調剖時機研究

利用CMG組分模型對區塊進行模擬（模擬過程同上），數值模擬計算結果（表4）表明：在聚合物注入體積為1.6 PV左右條件下，相同用量調剖段塞在注聚前深度調剖效果好于注聚后深度調剖效果[1-13]，此時的采出程度最高，隨著調剖時機越往后，聚驅階段結束時的采出程度下降，調剖后的提高采收率值越低。

從現場應用效果來看，注聚早期調剖井的注入壓力幅度大，吸液厚度提高比例比注聚后期多13.8個百分點，采出井受效井數比例可達到95.7%。從采出端開采曲線來看，早期調剖井調剖后含水從92.6%下降到74.4%，下降了18.2%，取得較好的調剖效果。與注聚中后期調剖比，注聚早期調剖可獲得較高的注入壓力上升值、吸液厚度提高比例和連通采出井受效井數比例（表5）。綜合考慮，調剖時機越早越好。

表4 數值模擬不同注入時機調剖對聚驅開發效果的影響

3 方案實施

通過從調剖半徑優化單井調剖劑用量、調剖過程中對主段塞的的優化、注入方式的優化、以及對整個調剖時機的分析，優化后的調剖方案無論從單井的層內矛盾、還是油層間動用差異矛盾，都針對性較強，節約成本的同時，改善開發效果（表6）。

A區塊在注聚前和注聚中期實施兩次深度調剖。注聚中期對7口調剖井方案進行了優化，實施后調剖井區連通48口油井見到了較好的增油降水效果，平均單井增油2.9 t，比非調剖井區多增油1.9 t（表7），7個調剖井組周圍采出井受效后累積增油6 640 t。若按2017年噸油價格3 175元/t，噸油成本926.18元計算，可獲得產出效益1 493.22萬元，扣除調剖劑費用及施工費總投入402.196 2萬元，可獲得經濟效益1 091.02萬元，投入產出比1:3.71。

表5 A開發區聚驅調剖有效率統計

表6 調剖方案優化前后對比

表7 A區塊調剖效果對比

4 結論

1）利用見聚濃度、含油飽和度、視吸水指數和滲透率資料有利于得出更為準確的調剖半徑，優化設計。

2）相比整體注入，交替注入節約調剖用固體顆粒，實現降本增效。

3）對具備分層的井實施分層調剖，調剖的目的性增強，注入剖面改善效果明顯。