井網(wǎng)連通性對(duì)三元復(fù)合驅(qū)調(diào)剖效果的影響

丁汝杰，張世東，張麗梅，呂 杭，李 萍，祝傳增

(1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江大慶 163453；2.黑龍江省油氣藏增產(chǎn)增注重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163453)

目前，以大慶油田為代表的老油田逐漸進(jìn)入高含水開發(fā)階段，注水井調(diào)剖技術(shù)成為老油田進(jìn)一步挖潛的主要增產(chǎn)措施之一[1]。大慶油田主力油層聚合物驅(qū)產(chǎn)量逐年下降，迫切需要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的接替[2-3]。與主力油層相比，二類油層具有油層更薄、層數(shù)更多、滲透率更低、平面上相變頻繁、連通關(guān)系復(fù)雜、縱向?qū)娱g差異大等特點(diǎn)[4]。實(shí)踐表明，二類油層聚合物驅(qū)工業(yè)化較水驅(qū)提高采收率10%以上，而二類油層三元復(fù)合驅(qū)可提高采收率20%以上[5-7]。因此，需要研究二類油層三元復(fù)合驅(qū)，形成適應(yīng)于二類油層地質(zhì)特征的復(fù)合驅(qū)配套技術(shù)[8]。隨著三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣應(yīng)用，三元復(fù)合驅(qū)化學(xué)劑用量增大，開發(fā)成本增加，三元復(fù)合驅(qū)低效無(wú)效循環(huán)問(wèn)題逐漸突出，需要對(duì)注采井組實(shí)施深度調(diào)剖措施[9-10]。為了設(shè)計(jì)高效三元復(fù)合驅(qū)深度調(diào)剖方案，需要開展影響注入井調(diào)剖效果敏感因素分析實(shí)驗(yàn)[11]，明確不同條件對(duì)調(diào)剖效果的影響，使注采井深度調(diào)剖措施應(yīng)用效果最佳，從而提高油田采收率[12-13]。

以大慶油田三元復(fù)合驅(qū)二類油層為研究對(duì)象，從注采井連通關(guān)系角度出發(fā)，針對(duì)膠結(jié)的“1注4采”平板巖心模型開展三元復(fù)合驅(qū)調(diào)剖實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行調(diào)剖效果分析。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 實(shí)驗(yàn)用模擬地層油和模擬地層水

測(cè)出所用的模擬原油在地層溫度45 ℃條件下的黏度約為10 mPa·s、密度為0.851 g/cm3，將不同黏度的煤油和地層原油按照一定比例混合并充分?jǐn)嚢瑁?dāng)脫水原油與航空煤油的比例為12.2時(shí)，達(dá)到模擬地層溫度下的黏度和密度；地層模擬水配方如表1所示。

表1 地層模擬水配方

1.2 實(shí)驗(yàn)方案及流程

1.2.1 模型設(shè)計(jì)

針對(duì)設(shè)計(jì)的7塊“1注4采”平板巖心模型開展實(shí)驗(yàn)，圖1中紅色圓圈代表非均質(zhì)點(diǎn)(滲透率為300×10-3μm2)，中間綠色圓點(diǎn)為注水井，四周黑色圓點(diǎn)為采油井，空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)即注入方案中未采取調(diào)剖措施，各模型設(shè)計(jì)如圖1所示，平板巖心物性參數(shù)見表2。

圖1 “1注4采”平板巖心模型示意圖和實(shí)物照片

表2 平板巖心物性參數(shù)

1.2.2 流程及方案設(shè)計(jì)

對(duì)平板巖心檢查氣密性后，抽真空、飽和地層水，飽和模擬油后利用高溫高壓液相驅(qū)替實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開展平板巖心水驅(qū)油模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)采用恒流驅(qū)替，具體步驟如下：①實(shí)驗(yàn)流量設(shè)定為0.5 mL/min，含水率達(dá)到95%時(shí)停止水驅(qū)；②按照0.5 mL/min的速度注入0.1 PV的主段塞三元復(fù)合體系(2 000 mg/L聚合物+1.2%堿+0.3%表面活性劑)；③恒速注入0.3 PV凝膠體系(一向、兩向、三向連通模型注入凝膠0.3 PV；四向連通模型、優(yōu)勢(shì)通道和主流線模型注入凝膠0.1 PV)，候凝48 h至成膠；④恒速注入0.2 PV的主段塞三元復(fù)合體系；⑤按照0.5 mL/min的速度注入0.4 PV的副段塞三元復(fù)合體系(1 800 mg/L聚合物+1.0%堿+0.2%表面活性劑)；⑥開展后續(xù)水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，含水率達(dá)98%時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

2 調(diào)剖效果分析

2.1 調(diào)剖前、后不同模型分流量變化

記錄調(diào)剖前后各連通情況下各角井分流量變化，從表3可以看出，調(diào)剖后，高滲流方向(角井1)分流量大幅度下降，通過(guò)調(diào)剖可以有效抑制驅(qū)替流體沿高滲流方向竄流。以一向連通的井網(wǎng)關(guān)系為例，措施前角井1、角井2、角井3和角井4對(duì)應(yīng)的分流量分別為62.3%、12.9%、12.2%和12.5%，措施后各角井對(duì)應(yīng)的分流量分別為18.7%、28.1%、26.5%和26.7%，表明凝膠對(duì)平面突進(jìn)方向具有較好的封堵效果，高滲透方向(角井1)分流量比措施前下降了70.0%(圖2)。其他連通情況的角井分流量變化也具有相同的規(guī)律，兩向連通高滲透層(角井1和角井3)分流量比措施前下降60.3%和60.7%；三向連通高滲透層(角井1、2和3)分流量與措施前相比，分別下降了33.2%、33.2%和35.3%；優(yōu)勢(shì)通道高滲透層(角井1)分流量與措施前相比下降了71.1%。可以看出，隨著連通方向的增加，高滲透層分流量下降幅度減小。

表3 各連通情況下分流量變化情況

圖2 “一向連通”模型分流量變化曲線

2.2 一向連通模型含水率和采出程度變化

由圖3a可以看出，一向連通模型(注凝膠)與空白模型(未注凝膠)對(duì)應(yīng)的含水率最低值分別為64.8%和80.4%，含水率下降15.6%；由圖3b可以看出，調(diào)剖前、后最終采出程度分別為57.59%、60.62%，采用凝膠調(diào)剖后采出程度提高了3.03%，說(shuō)明采取調(diào)剖措施能夠有效控制平面內(nèi)注水井不同方向的吸水剖面，降低含水率并最終提高井區(qū)采出程度。

圖3 “一向連通”模型與對(duì)照模型含水率與采出程度曲線

2.3 不同模型調(diào)剖前、后含水率及采出程度變化

一向、兩向、三向連通模型均注入0.3 PV的凝膠，而四向連通模型、優(yōu)勢(shì)通道和主流線模型注水井附近連通均質(zhì)，注入0.3 PV凝膠體系候凝后，對(duì)應(yīng)注入壓力迅速升高，超過(guò)平板模型承壓極限，因此四向連通模型、優(yōu)勢(shì)通道和主流線模型注入凝膠體系為0.1 PV。從圖4可以看出，實(shí)施調(diào)剖措施后，隨著注入量的增加，各向連通模型含水率逐漸降低，優(yōu)勢(shì)通道含水率比其他連通情況的低，僅為58.1%，后續(xù)水驅(qū)時(shí)含水率在86.2%～92.5%波動(dòng)。隨著注入量的增加，采出程度增長(zhǎng)趨于平穩(wěn)。

圖4 不同連通條件下含水率與采出程度曲線

從圖5可以看出，措施前四向連通模型對(duì)應(yīng)的采出程度最高，為48.74%，優(yōu)勢(shì)通道模型采出程度最低(42.28%)，這是由于注入凝膠前，優(yōu)勢(shì)通道模型隨著水驅(qū)進(jìn)行，形成大孔道過(guò)早見水導(dǎo)致采出程度降低。措施后四向連通模型對(duì)應(yīng)的采出程度增幅最低(12.77%)，雖然優(yōu)勢(shì)通道模型注入凝膠體系為0.1 PV，但采出程度增幅最高(23.54%)，這是由于注入凝膠后，凝膠封堵了優(yōu)勢(shì)通道和高滲透層，擴(kuò)大了低滲透層動(dòng)用程度并提高了采出程度。

圖5 不同連通條件下采出程度變化

從表4可以看出，優(yōu)勢(shì)通道模型最終采出程度最高(65.82%)，采出程度增量最大，調(diào)剖階段可提高23.54%，一向連通模型最終采出程度最低(60.62%)，說(shuō)明最終采出程度是由儲(chǔ)層連通情況決定的，但開發(fā)工藝也起了至關(guān)重要的作用，在進(jìn)行水驅(qū)的同時(shí)需要配合其他工藝才能最大限度地提高儲(chǔ)層采出程度。通過(guò)對(duì)比優(yōu)勢(shì)通道模型與四向連通均質(zhì)模型可以看出，四向連通模型調(diào)剖采出程度僅提高12.77%，說(shuō)明調(diào)剖效果也與模型連通情況有直接關(guān)系，模型連通情況差異性越大，調(diào)剖效果越好。

表4 階段采出程度變化趨勢(shì)

3 結(jié)論

(1)調(diào)剖措施可有效抑制驅(qū)替流體沿高滲流方向竄流，調(diào)剖后，高滲流方向分流量大幅度下降。對(duì)于不同連通情況模型分流量，單向連通與兩向連通突進(jìn)分流量接近，三向連通分流量下降幅度明顯降低，所以建議選擇連通方向在兩向以內(nèi)的注入井進(jìn)行三元復(fù)合驅(qū)深部調(diào)剖。

(2)調(diào)剖措施有效的控制了平面內(nèi)注入井不同方向的分流量。相同用量下，隨著儲(chǔ)層的連通方向數(shù)增加，調(diào)剖措施提高采出程度的幅度降低。模型連通差異性越大，調(diào)剖提高采出程度的幅度越高。優(yōu)勢(shì)通道模型措施后采出程度的提高幅度較不同連通方向數(shù)的模型高5.00%～6.00%。

(3)通過(guò)對(duì)比0.1 PV優(yōu)勢(shì)通道模型和0.3 PV不同連通方向數(shù)調(diào)剖效果，優(yōu)勢(shì)通道采用較小的劑量進(jìn)行調(diào)剖即可達(dá)到相同的調(diào)剖效果，且優(yōu)勢(shì)通道與其他連通模型相比，措施后提高采出程度增幅更大，說(shuō)明調(diào)剖對(duì)于優(yōu)勢(shì)通道、竄流嚴(yán)重的注入井，更能大幅提高采出程度，解決三元復(fù)合驅(qū)過(guò)程中的竄流和后續(xù)注水快速指進(jìn)的問(wèn)題，進(jìn)一步擴(kuò)大波及體積，實(shí)現(xiàn)油田高效開發(fā)。