海上油田大孔道識別及調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)

田　苗，狄桂榮，曾　鳴，馮　青

（中海油田服務(wù)股份有限公司，天津塘沽　300450）

專論與綜述

海上油田大孔道識別及調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)

田苗，狄桂榮，曾鳴，馮青

（中海油田服務(wù)股份有限公司，天津塘沽300450）

海上油田多采用強(qiáng)注強(qiáng)采開采方式，儲層非均質(zhì)性進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致大孔道的形成，水驅(qū)效果明顯變差，因此開展大孔道識別及相應(yīng)調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)研究是海上油田穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。大孔道的識別主要有生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測法、試井資料法、示蹤劑監(jiān)測法、測井資料法、綜合評價法等，應(yīng)綜合應(yīng)用各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)大孔道半定量-定量識別。目前海上油田針對大孔道主要有凍、凝膠、聚合物微球、深部液流轉(zhuǎn)向、分級組合等調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)，具有各自特點(diǎn)和適用條件，應(yīng)根據(jù)不同的油藏特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效果預(yù)測，選擇有針對性的體系，實(shí)現(xiàn)堵、調(diào)、洗、驅(qū)有機(jī)結(jié)合。

海上油田；大孔道識別；示蹤劑監(jiān)測；調(diào)剖調(diào)驅(qū)

海上油田具有投入高、開發(fā)周期短的特點(diǎn)，決定了其必須以較高的采油速度進(jìn)行生產(chǎn)，以便在平臺設(shè)計(jì)壽命時間內(nèi)取得最大開發(fā)效益，多采用強(qiáng)注強(qiáng)采開發(fā)方式。經(jīng)過長期注水沖刷，地層非均質(zhì)性進(jìn)一步加劇，油層內(nèi)部形成高滲通道或大孔道。大孔道的存在加劇了層間矛盾，導(dǎo)致大量注入水沿大孔道低效或無效循環(huán)，油井含水率升高、產(chǎn)量遞減率增大，油藏水驅(qū)開發(fā)效果明顯變差。準(zhǔn)確識別大孔道，明確大孔道在油藏中的分布狀況，以便采用合適的調(diào)剖調(diào)驅(qū)工藝對大孔道進(jìn)行封堵，對改善高含水油田的水驅(qū)效果、控水穩(wěn)產(chǎn)、提高采收率具有重要意義。

1　大孔道識別技術(shù)

大孔道識別是大孔道治理的關(guān)鍵，目前，大孔道識別技術(shù)大多介于定性和半定量之間，不能定量描述大孔道井間分布規(guī)律。

1.1生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

目前海上油田大都建立了較為完善和規(guī)范的油藏動態(tài)分析數(shù)據(jù)庫，可以方便查看油田、區(qū)塊、井組、單井開采歷史及注采現(xiàn)狀等數(shù)據(jù)，監(jiān)測油藏的生產(chǎn)動態(tài)。大孔道形成后在生產(chǎn)動態(tài)上表現(xiàn)出很多特征，如吸水指數(shù)增幅變大、綜合含水上升速度增大、產(chǎn)量遞減速度加快、水驅(qū)特征指數(shù)曲線斜率變大等。通過監(jiān)測生產(chǎn)動態(tài)，可以定性地判斷大孔道的形成情況，但存在較大的不確定性。

1.2試井資料識別技術(shù)

在油田開發(fā)中，壓力和產(chǎn)量等參數(shù)對優(yōu)勢通道比較敏感，因而可以采用試井方法識別大孔道。試井分析方法判斷大孔道主要有壓降試井法和水力探測法。

壓降法根據(jù)注水井關(guān)井后測得的壓降曲線，可計(jì)算出注水井壓力指數(shù)PI值。當(dāng)注入量與流體黏度為定值時，PI值與地層系數(shù)成反比，PI值越小，壓力降落速度快，壓降曲線越陡，表明油層滲流阻力小，存在高滲條帶或大孔道。該方法現(xiàn)場操作方便，錄取資料及時、準(zhǔn)確，可不斷監(jiān)測，成本也比較低，因此應(yīng)用比較廣泛。但單純應(yīng)用此方法判斷大孔道存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該結(jié)合其他方法一起使用。

水力探測法采用動態(tài)油層模型，考慮了長期注水過程中油層物性的變化。注水開發(fā)后油層物性變化主要表現(xiàn)在滲透率上，而滲透率的變化則反映在壓力波從注水井傳播到油井所需時間及井間壓差的變化上。如果油層產(chǎn)量及厚度不變，則時間及壓差與流度成反比，隨著井間含水率上升，平均流度上升，井間壓差變小，壓力傳播時間變短。應(yīng)用水力探測法需要向注水井和油井下入壓力計(jì)，探測一次得到壓差值和時間值，可以求出油層平均滲透率，進(jìn)而求得油層孔喉半徑中值，判斷是否存在大孔道［2，3］，但該方法受制于生產(chǎn)條件，施工繁瑣，時效性差，未能得到廣泛應(yīng)用。

1.3示蹤劑監(jiān)測技術(shù)

示蹤劑監(jiān)測技術(shù)是識別井間高滲透層及大孔道的重要手段，通過對注水井全井或分層注入示蹤劑段塞，然后按一定的取樣規(guī)范在周圍受益油井進(jìn)行取樣、脫水、檢測工作，監(jiān)測生產(chǎn)井的產(chǎn)出情況。示蹤劑進(jìn)入地層后，首先沿高滲透層或大孔道突破進(jìn)入生產(chǎn)井，示蹤劑產(chǎn)出曲線會出現(xiàn)峰值，峰值出現(xiàn)時間越早，說明滲透率值越高，有幾個高滲透層，則將出現(xiàn)幾個峰值。該技術(shù)通過對示蹤劑產(chǎn)出曲線進(jìn)行擬合判斷油水井間的連通情況，不但能確定油水井對應(yīng)關(guān)系，還能確定水淹層的厚度、滲透率和大孔道的孔喉半徑。隨著技術(shù)的進(jìn)步，其解釋準(zhǔn)確度大大提高，廣泛用于油層的連通關(guān)系評價及大孔道的識別，為堵劑用量的計(jì)算提供了依據(jù)，但此方法取樣周期長，需要對油水樣品進(jìn)行長期檢測，成本相對也比較高。

1.4測井資料識別技術(shù)

利用測井資料可以通過分析儲層物性參數(shù)變化規(guī)律，識別儲層內(nèi)是否存在大孔道。測井資料識別大孔道的方法主要有時間推移測井法、同位素追蹤檢測法及近年來的五參數(shù)（同位素、流量、磁定位、井溫、壓力）組合測井法等［1］。同位素方法的測量原理是“濾積法”，存在大孔道的地層吸水能力較強(qiáng)，隨水?dāng)y帶較多的同位素載體濾積在井眼周圍。在注入井測井曲線圖上，同位素曲線表現(xiàn)出高吸水異常，流量曲線也表現(xiàn)出高吸液異常，井溫曲線顯示為低溫異常。同位素組合測井方法是識別大孔道的有效方法，但該方法也存在一定局限性，不適用于低注入量及裂縫井、深穿透射孔井等，在注聚、凝膠等三次采油井中存在玷污、堆積沉降等問題。而近些年來得到廣泛應(yīng)用的中子氧活化測井則有效地解決了這些問題，該技術(shù)通過發(fā)射脈沖中子活化水中的氧來測量水的流動速度，不受流體黏度、巖性、孔滲參數(shù)及孔道大小等因素影響，測井結(jié)果是注入量的唯一函數(shù)，測量精度高，適用面廣。目前海上油田多應(yīng)用注水井氧活化注入剖面測試結(jié)合示蹤劑測試結(jié)果，并通過油井產(chǎn)出剖面測試驗(yàn)證，綜合判斷井組平面及縱向上注水方向性，確定優(yōu)勢滲流通道及調(diào)剖調(diào)驅(qū)層位。

1.5指標(biāo)體系綜合評價技術(shù)

指標(biāo)體系綜合評價技術(shù)就是篩選評價參數(shù)，建立大孔道識別的指標(biāo)體系，利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)而對各指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。

根據(jù)大孔道形成的機(jī)理，從儲層和流體性質(zhì)、開發(fā)生產(chǎn)特征等方面篩選影響因素。其中儲層和流體性質(zhì)主要包含地層非均質(zhì)性、沉積韻律、滲透率、孔隙度、泥質(zhì)含量、膠結(jié)程度、油層厚度、隔夾層分布、原油黏度、儲層巖性、砂體連通性等因素；而大孔道形成后的生產(chǎn)動態(tài)指示信息主要包括注采壓差異常、產(chǎn)液吸水剖面異常、采液吸水指數(shù)增加、含水程度、出砂程度等［4，5］。根據(jù)篩選原則和海上油田的實(shí)際特點(diǎn)，選擇主要影響因素作為評價指標(biāo)，確定指標(biāo)權(quán)重，建立隸屬度函數(shù)，進(jìn)而根據(jù)一定的評判標(biāo)準(zhǔn)對大孔道發(fā)育情況進(jìn)行綜合評價。該方法考慮參數(shù)比較全面，但各參數(shù)權(quán)重的分配，需要比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。

大孔道識別技術(shù)眾多，具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)該采用多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，發(fā)揮各技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)，逐步細(xì)化描述大孔道的方法，形成井間大孔道半定量-定量識別配套技術(shù)。

2　大孔道調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)

海上油田大孔道調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)的研究近些年來才剛起步，且油藏環(huán)境及生產(chǎn)特點(diǎn)不同于陸地油田，不能照搬陸地油田經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)深入開展適合海上油田特點(diǎn)的調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)研究。在綜合應(yīng)用大孔道識別技術(shù)的基礎(chǔ)上，判斷竄流通道類型，識別竄流條帶的厚度、滲透率及平均孔喉半徑，針對不同的油田特點(diǎn)選擇合適的調(diào)剖調(diào)驅(qū)體系，從而達(dá)到控水穩(wěn)油，夯實(shí)油田產(chǎn)量的目的。

2.1凍、凝膠類技術(shù)

凍膠類堵劑是目前應(yīng)用較廣的一類堵劑，是以水溶性線性高分子材料（聚丙烯酰胺-PAM、部分水解聚丙烯酰胺-HPAM、水解聚丙烯腈-HPAN、多糖類生物聚合物-XC、羧甲基纖維素-CMC等）為主劑，以高價金屬離子（Cr3+、Al3+、Ti4+等）或酚醛樹脂、苯酚以及間苯二酚等為交聯(lián)劑，在地層條件下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶于水的凍膠，從而堵塞地層孔隙，封堵高滲透層。

鉻凍膠是目前海上油田應(yīng)用較廣的凍膠，Cr3+通過絡(luò)合、水解、羥橋作用形成Cr3+的多核羥橋絡(luò)離子，與聚丙烯酰胺的羧基配位形成鉻凍膠。凍膠內(nèi)可加入助劑，具有延遲交聯(lián)特點(diǎn)，凍膠成凍時間和強(qiáng)度可控、成膠性能好、成膠后黏度和穩(wěn)定性好、封堵強(qiáng)度高、耐沖刷性能好。采用不同強(qiáng)度的鉻凍膠，封堵離注水井井眼不同距離的地方，尤其適應(yīng)于封堵高滲透、大孔道地層，且現(xiàn)場施工簡便、施工用量少、成本低，取得了很好的應(yīng)用效果。

2.2聚合物微球技術(shù)

聚合物微球作為一種新型的逐級深部調(diào)驅(qū)技術(shù)，近年來成為國內(nèi)外提高采收率的熱點(diǎn)技術(shù)之一［6］。聚合物微球初始粒徑為納米/微米級，根據(jù)地層孔喉大小選擇適合的微球類型。微球初始粒徑小，可以順利進(jìn)入地層，優(yōu)先進(jìn)入高滲條帶，經(jīng)過水化、溶脹后形成架橋，能達(dá)到封堵大孔喉的要求，從而實(shí)現(xiàn)注入水連續(xù)動態(tài)改向。后期注入的微球逐漸進(jìn)入中、低滲層，形成多級調(diào)堵，且微球具有一定強(qiáng)度和彈性，在一定壓力下能夠產(chǎn)生突破和變形，不斷向油層深部運(yùn)移，提高波及系數(shù)，擴(kuò)大水驅(qū)波及體積，驅(qū)替未動用區(qū)域，提高采收率。聚合物微球具有初始尺寸小、黏度低、注入工藝簡單、可在線注入、可根據(jù)注水突進(jìn)速度調(diào)節(jié)膨脹時間、可根據(jù)地層孔喉大小調(diào)節(jié)膨脹倍數(shù)、可實(shí)現(xiàn)逐級封堵等特點(diǎn)，且其化學(xué)、機(jī)械、熱穩(wěn)定性好，耐溫耐鹽，受地層剪切影響小。諸多優(yōu)點(diǎn)使聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)近些年來廣泛用于海上油田深部調(diào)驅(qū)，實(shí)施調(diào)驅(qū)的井組均見到了控水增油效果，噸微球增油在40 m3以上，投入產(chǎn)出比1∶2～1∶6，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。調(diào)驅(qū)措施使得區(qū)塊自然遞減率下降，在油田穩(wěn)產(chǎn)方面起到重要作用。同時，調(diào)驅(qū)井組在降水方面成效顯著，含水上升勢頭得到了有效控制，調(diào)驅(qū)效果持續(xù)時間普遍在6個月以上，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)

隨著多輪次調(diào)剖的進(jìn)行，近井地帶增產(chǎn)潛力越來越小，在調(diào)剖、調(diào)驅(qū)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)順勢成為油田進(jìn)一步提高采收率的重要技術(shù)發(fā)展方向。深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)是向地層中注入液流轉(zhuǎn)向劑，優(yōu)先進(jìn)入高滲層和大孔道，在其中滯留使其流動阻力增加，從而實(shí)現(xiàn)封堵大孔道，在后續(xù)注水的驅(qū)替下，后續(xù)液流發(fā)生轉(zhuǎn)向，注入的液流轉(zhuǎn)向劑向地層深部緩慢運(yùn)移，將吸水剖面調(diào)整和驅(qū)油有機(jī)結(jié)合起來，既而擴(kuò)大波及體積，有效啟動剩余油，提高區(qū)塊的采收率。對于高滲層，適合采用先注入弱凝膠后注入聚合物微球的方式，這樣才能有效發(fā)揮這兩種深部液流轉(zhuǎn)向劑各自的優(yōu)勢，更好的調(diào)整吸水剖面，最終實(shí)現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向［8，9］。深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)近些年來在改善海上高含水油田注水開發(fā)效果方面取得了顯著成果，有效改善了注入水突進(jìn)等問題。

2.4分級組合深部調(diào)剖技術(shù)

分級組合深部調(diào)剖是針對近井地帶存在大孔道、深部動用效果差等問題提出的一項(xiàng)技術(shù)體系，它采用連續(xù)相和分散相的組合，且根據(jù)滲透率級差對堵劑進(jìn)行分級，包括連續(xù)相的強(qiáng)弱分級和分散相的顆粒大小分級。連續(xù)相堵劑為凍膠或凝膠類，分散相堵劑主要是微球、水膨體和黏土等。通過將連續(xù)相注入近井地帶封堵大孔道，對地層進(jìn)行充分調(diào)剖，再將分散相注入遠(yuǎn)井地帶，通過溶脹、顆粒間架橋封堵地層孔喉，從而改變液流方向，有效提高波及體積，達(dá)到深部調(diào)剖的目的。海上油田多采用繞絲篩管礫石充填防砂完井方式，篩管和礫石充填層孔隙狹小，且易對調(diào)剖體系造成強(qiáng)烈的剪切；海上油田注入風(fēng)險(xiǎn)大，為避免調(diào)剖劑堵塞井筒，要求調(diào)剖劑成膠均勻，成膠時間和強(qiáng)度可控；分散相堵劑要求與地層孔喉匹配；海上作業(yè)受時間及平臺空間限制，還要考慮作業(yè)方便及環(huán)保等因素?；谝陨蠗l件，優(yōu)選海上油田調(diào)剖體系的連續(xù)相堵劑為凍膠，分散相堵劑為聚合物微球，推薦采用“低強(qiáng)度連續(xù)相+高強(qiáng)度連續(xù)相+大粒徑分散相+小粒徑分散相”的段塞組合，利用分級的手段，采用組合的方式，達(dá)到深部調(diào)剖的目的［7］。目前該技術(shù)已在渤海油田成功應(yīng)用，取得明顯的降水增油效果，為通過該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)深部調(diào)剖提供了成功范例。

3　結(jié)論

（1）海上油田經(jīng)過長期注水開發(fā)，油層內(nèi)部存在大孔道，嚴(yán)重影響水驅(qū)油田開發(fā)效果。

（2）大孔道識別技術(shù)眾多，逐漸形成較為成熟的理論體系，但仍介于定性和半定量之間，應(yīng)該結(jié)合整體定性識別和典型井組大孔道定量研究，不斷提升技術(shù)理念，形成井間大孔道半定量-定量識別配套技術(shù)。

（3）近些年來海上油田調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)發(fā)展迅速，在海上油田的應(yīng)用取得了良好的降水增油效果，顯示其在提高海上油田采收率中具有良好的應(yīng)用前景。加強(qiáng)區(qū)塊整體、深部、多輪次調(diào)剖技術(shù)研究，形成滿足海上油田高效開發(fā)需求的堵、調(diào)、洗、驅(qū)一體化綜合治理技術(shù)，是未來海上油田調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)的發(fā)展方向。

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High capacity channel recognition and profile control and flooding methods in offshore oilfield

TIAN Miao，DI Guirong，ZENG Ming，F(xiàn)ENG Qing
（China Oilfield Services Limited，Tanggu Tianjin 300450，China）

The reservoir heterogeneity of offshore oilfield is aggravated because of intensive injection and production，thus leading to the formation of large channels and the water flooding effect was deteriorated.Therefore，big channel recognition and the corresponding profile control and flooding technology research is the key to stable offshore oilfield production.The main big channel recognition techniques are summarized as follows，production performance monitoring，well testing，well tracer testing，well logging and comprehensive evaluation method. Various techniques should be integrated to realize semi-quantitative and quantitative identification of big channel.Many profile control and flooding techniques for big channel are developed in recent years，thus as gel，polymer microspheres，deep fluid diversion and classified combination.Each technique has its own characteristics and application condition，specific system should be selected according to different reservoir characteristics and economic pre－diction results，thus to integrate the process of blocking，profile modification，oil washing and flooding.

offshore oilfield；high capacity channel recognition；tracer monitoring；profile control and flooding

TE357.62

A

1673-5285（2016）05-0001-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.05.001

2016－03-09

田苗，女（1986-），碩士，工程師，現(xiàn)從事高含水綜合治理方面的研究工作，郵箱：ex_tianmaio@cosl.com.cn。