七中區(qū)礫巖油藏聚表二元驅(qū)調(diào)剖技術(shù)研究

陳寓興 聶振榮

(1.中石油機(jī)關(guān)服務(wù)中心北京華油科隆開發(fā)公司 北京 100724； 2.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院 克拉瑪依 834000)

克拉瑪依油田七中區(qū)克下組礫巖油藏1959年3月投入開發(fā)，2007年10月在油藏東部通過井網(wǎng)調(diào)整，形成150m井距18注26采五點(diǎn)法井網(wǎng)的二元驅(qū)試驗(yàn)區(qū)，面積1.21平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量120.8萬噸。2010年6月水驅(qū)末綜合含水95.0%，采出程度42.9%。之后進(jìn)入二元驅(qū)開發(fā)，部分井出現(xiàn)含水高、產(chǎn)劑濃度高、地層壓力高的“三高”現(xiàn)象，開發(fā)形勢(shì)未能到達(dá)預(yù)期效果。

1 儲(chǔ)集層及動(dòng)態(tài)變化特征

1.1 儲(chǔ)集層特征

克拉瑪依油田七中區(qū)克下組儲(chǔ)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(chǔ)集層。該油藏屬于典型的沖積扇沉積，儲(chǔ)集層巖性復(fù)雜，主要為小礫巖、含礫砂巖、砂礫巖、含礫不等粒砂巖和砂質(zhì)礫巖；巖石碎屑為顆粒支撐，呈線接觸和點(diǎn)—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(qū)后儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)變化特征

儲(chǔ)集層在注水開發(fā)過程中，發(fā)生了較大的變化，動(dòng)態(tài)上反映比較明顯，其主要原因在于儲(chǔ)集層中與流體(原油、地層水)性質(zhì)不同的注入水長期對(duì)儲(chǔ)集層浸泡、沖刷，對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行改造，使儲(chǔ)集層的微觀屬性發(fā)生物理、化學(xué)作用，致使儲(chǔ)集層參數(shù)發(fā)生變化。另一方面是各種滲流差異導(dǎo)致的流體向某一局部區(qū)域流動(dòng)，這種流動(dòng)長期進(jìn)行就導(dǎo)致在局部產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)滲流，以致演化為大孔道。

七中區(qū)克下組礫巖儲(chǔ)層為典型復(fù)模態(tài)結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)層填隙物除粘土礦物以外，還包括細(xì)粉砂級(jí)及粉砂級(jí)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(qū)后，填隙物中的顆粒發(fā)生運(yùn)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(qū)克下組儲(chǔ)集層粘土礦物以高嶺石占優(yōu)，以蠕蟲狀、書頁狀集合體充填于粒間(圖1a)，是微粒運(yùn)移主要顆粒源。長期水驅(qū)高嶺石微結(jié)構(gòu)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(yùn)移結(jié)果是主流喉道和與其連通的孔隙半徑增大，連通性進(jìn)一步改善，注入水容易沿高滲透通道突進(jìn)。

圖1 原狀及水驅(qū)后高嶺石晶形

1.3 水流優(yōu)勢(shì)通道的變化特征

七中區(qū)克下組油藏經(jīng)過長期的注水開發(fā)后，儲(chǔ)集層的發(fā)生了一定的變化，加劇了儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)程度，致使儲(chǔ)集層形成高滲帶及特高滲帶，即優(yōu)勢(shì)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(yōu)勢(shì)通道在平面和剖面上發(fā)生了很大的變化。

通過七中區(qū)克下組水驅(qū)和二元驅(qū)不同開發(fā)的井間示蹤劑監(jiān)測分析，二者示蹤劑產(chǎn)出曲線的形態(tài)、見劑時(shí)間及見劑的濃度發(fā)生了變化（圖2）。水驅(qū)階段示蹤劑監(jiān)測曲線以寬對(duì)稱峰為主，推進(jìn)速度慢，示蹤劑產(chǎn)出峰值濃度、采出率低，優(yōu)勢(shì)通道所占比例相對(duì)較高，而二元驅(qū)階段以窄尖峰為主，推進(jìn)速度快，示蹤劑產(chǎn)出峰值濃度、采出率高，優(yōu)勢(shì)通道所占比例相對(duì)較低（表1）。由此說明二元體系注入儲(chǔ)集層后，約占儲(chǔ)集層孔隙體積5%的優(yōu)勢(shì)通道，造成竄流，導(dǎo)致見化學(xué)劑早、產(chǎn)劑濃度高。

圖2 水驅(qū)和二元驅(qū)階段示蹤劑監(jiān)測曲線

表1 七中區(qū)井間示蹤劑監(jiān)測分析特征參數(shù)表

2 礫巖油藏二元驅(qū)調(diào)剖體系的性能要求

2.1 體膨顆粒轉(zhuǎn)向劑封堵優(yōu)勢(shì)通道

七中區(qū)克下組油藏經(jīng)過長期的注水開發(fā)形成了大量的水流優(yōu)勢(shì)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(dòng)態(tài)、現(xiàn)場監(jiān)測分析，特高滲儲(chǔ)集層所占比例小，滲流速度快，導(dǎo)致化學(xué)劑無效循環(huán)。因此，必須選擇高強(qiáng)度的體系進(jìn)行封堵。

體膨顆粒轉(zhuǎn)向劑是有機(jī)單體聚合并同時(shí)交聯(lián)生成的吸水性凝膠樹脂顆粒，經(jīng)干燥粉碎成最終產(chǎn)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(qiáng)度和彈性，在外力的作用下可以發(fā)生可逆形變。體膨顆粒形變(或破碎)進(jìn)入地層優(yōu)勢(shì)通道后，對(duì)高滲層流動(dòng)通道的孔喉形成物理堵塞，迫使后續(xù)水流轉(zhuǎn)向擴(kuò)大水驅(qū)波及體積。通過填砂管試驗(yàn)，不同滲透率的人造巖心，用1000mg/L的聚合物溶液攜帶常規(guī)體膨顆粒以2mL/min速度注入巖心，連續(xù)對(duì)注入壓力進(jìn)行監(jiān)測。實(shí)驗(yàn)表明體膨顆粒對(duì)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(yàn)

2.2 二次成膠增加沿程阻力

七中區(qū)克下組屬于二類礫巖儲(chǔ)集層，為中大孔中細(xì)喉孔隙結(jié)構(gòu)，顆粒分選差，以孔隙～壓嵌型膠結(jié)為主，接觸方式為點(diǎn)～線接觸。七中區(qū)克下組恒速壓汞實(shí)驗(yàn)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(chǔ)集層導(dǎo)致體膨顆粒轉(zhuǎn)向劑在通過細(xì)小喉道后顆粒破碎，對(duì)儲(chǔ)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(qiáng)凝膠，在儲(chǔ)集層深部二次成膠，形成顆粒凝膠整體，提高封堵強(qiáng)度，避免后續(xù)流體突破。

圖4 七中區(qū)克下組恒速壓汞實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，初期兩者的注入壓力相當(dāng)，隨著時(shí)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(chǔ)集層深部的大孔道。

3 礫巖油藏二元驅(qū)調(diào)剖設(shè)計(jì)

根據(jù)礫巖油藏水驅(qū)開發(fā)后儲(chǔ)集層的變化特征及二元驅(qū)開發(fā)的特性，提出“墊堵調(diào)封頂”的設(shè)計(jì)思路，采取復(fù)合多段塞體系，即前置段塞—顆粒+強(qiáng)凝膠—中弱凝膠—強(qiáng)凝膠—頂替段塞(表2)。

表2 七中區(qū)克下組油藏二元驅(qū)調(diào)剖設(shè)計(jì)一覽表

4 應(yīng)用效果

七中區(qū)克下組油藏于2011年8開始二元驅(qū)試驗(yàn)，注入0.2PV后，試驗(yàn)區(qū)日產(chǎn)液343m3、產(chǎn)油36.2t，產(chǎn)聚濃度782mg/L，產(chǎn)表濃度244.9mg/L。取得一定效果，但存在產(chǎn)劑濃度高、存劑率低的問題。

2012年11月試驗(yàn)區(qū)針對(duì)劑竄比較突出的7個(gè)井組開展調(diào)剖，單井平均注入量5900m3，其中：前置段塞500m3，調(diào)堵段塞1100m3，調(diào)驅(qū)段塞3200m3，封口段塞600m3，頂替段塞500m3。

調(diào)剖后，平均注入壓力由調(diào)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(chǎn)聚濃度大幅度下降，調(diào)剖井組的產(chǎn)聚濃度由調(diào)剖前的664mg/L下降至168mg/L。典型井T72237井產(chǎn)聚濃度由1600mg/L下降到880mg/L，降幅為45%，產(chǎn)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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