油井反向調(diào)驅(qū)(堵水)技術(shù)在低滲油田中的應(yīng)用

張金元，楊彪強(qiáng)，李 育，吳若寧

(延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安716000)

靖邊采油廠沙子灣油田采油區(qū)儲(chǔ)層巖性主要為灰色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，儲(chǔ)層為低孔、低滲儲(chǔ)層，非均質(zhì)性強(qiáng)，平均孔隙度10.9%～20%，平均滲透率(0.67～4.96)×10-3μm2。地面原油具有低密度、低黏度、低凝固點(diǎn)、低含硫量等特點(diǎn)。油田儲(chǔ)層致密，屬低滲、特低滲透油藏。隨著注水開(kāi)發(fā)的不斷深入，因油井在投產(chǎn)時(shí)進(jìn)行壓裂改造，加之原始地層裂縫發(fā)育，注水開(kāi)發(fā)后注入水沿裂縫快速推進(jìn)，導(dǎo)致油井含水上升，造成油井水淹，嚴(yán)重影響了油田生產(chǎn)效益。低滲透油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了封堵高滲透儲(chǔ)層，提高注水波及效率，采用油井堵水的方式封堵高滲透儲(chǔ)層。何文建[1]通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了微生物驅(qū)的可注入性。王衛(wèi)忠[2]對(duì)油井堵水機(jī)理進(jìn)行了闡述，并對(duì)姬塬油田長(zhǎng)8油藏進(jìn)行了礦場(chǎng)試驗(yàn)，增油效果明顯。低滲透油藏注水井多次調(diào)驅(qū)調(diào)剖后注不進(jìn)水或調(diào)驅(qū)后只能調(diào)高壓力注水，這樣會(huì)造成儲(chǔ)層裂縫開(kāi)啟注水突進(jìn)，調(diào)驅(qū)調(diào)剖失效。油井端注入堵劑使得注入水在油層堵劑外緣區(qū)域產(chǎn)生繞流，擴(kuò)大波及體積，同等施工規(guī)模下有效期比調(diào)驅(qū)更長(zhǎng)[3-7]。本文對(duì)DP系列復(fù)合調(diào)堵劑不同配方進(jìn)行室內(nèi)封堵實(shí)驗(yàn)，篩選出能適應(yīng)不同儲(chǔ)層的堵水要求，并進(jìn)行礦場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)油井控水、注水具有指導(dǎo)價(jià)值，同時(shí)對(duì)提高水淹井的利用率和油田的產(chǎn)能具有重要意義。

1 反向調(diào)驅(qū)(堵水)復(fù)合化學(xué)調(diào)堵劑研究

DP系列復(fù)合調(diào)堵劑是由耐高溫的高強(qiáng)度堵水劑、微生物驅(qū)油劑、稠化劑、降阻劑等組成。它可在地層中產(chǎn)生堵塞高滲透層凝膠，能夠?qū)崿F(xiàn)厚油層層內(nèi)堵水，實(shí)現(xiàn)在連續(xù)射孔的厚油層內(nèi)實(shí)施堵水，堵水不堵油。

1.1 DP系列堵水劑封堵效果模擬實(shí)驗(yàn)

1.1.1 堵水劑配方體系

根據(jù)油藏特性、地質(zhì)孔隙、滲透率、溫度、礦化度等篩選反向調(diào)驅(qū)(堵水)配方體系，本實(shí)驗(yàn)堵水劑配方主要有以下三種。

配方A：改性聚丙烯酰胺+15%轉(zhuǎn)向劑+2.5%稠化劑+3.5%穩(wěn)定劑

配方B：改性聚丙烯酰胺+10%轉(zhuǎn)向劑+3.0%稠化劑+3%穩(wěn)定劑

配方C：改性聚丙烯酰胺+12%轉(zhuǎn)向劑+3.5%稠化劑+2.5%穩(wěn)定劑

1.1.2 物理模擬實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)步驟如圖1所示，測(cè)出K值，計(jì)算封堵率。

圖1 模擬實(shí)驗(yàn)步驟

封堵率(η)計(jì)算公式為：

式中：K為滲透率(μm2)；Q為流量(mL/s)；

L為巖心長(zhǎng)度(cm)；μ為介質(zhì)粘度(mPa·s)；ΔP為壓差(MPa)；K1為原始滲透率(μm2)；K2為堵后滲透率(μm2)；η為封堵率(%)。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由室內(nèi)實(shí)驗(yàn)得出A、B、C三種復(fù)合調(diào)堵劑封堵效果如表1所示，A配方(又稱DP-3)平均封堵率為88.55%，B配方(又稱DP-4)平均封堵率48.57%，C配方(又稱DP-5)平均封堵率為42.38%。A、B、C三種復(fù)合調(diào)堵劑配方封堵效果由高到低適應(yīng)不同施工井需要，能滿足不同滲透率低滲透油藏的同層堵水要求。A配方封堵率最高，封堵效果最好，所以在礦場(chǎng)試驗(yàn)中選取A配方，即改性聚丙烯酰胺+15%轉(zhuǎn)向劑+2.5%稠化劑+3.5%穩(wěn)定劑。

表1 堵劑封堵效果

1.2 微生物驅(qū)油劑與原油配伍性實(shí)驗(yàn)

1.2.1 驅(qū)油劑與原油的配伍性

利用52305油井樣品中的游離水，加入無(wú)機(jī)鹽制成培養(yǎng)液，將濃度為5%的菌種Yn-1、Yn-2、Yn-3分別與原油加入3個(gè)錐形瓶中搖勻，利用血球板計(jì)數(shù)法測(cè)量營(yíng)養(yǎng)液中菌種初始濃度，之后放入40 ℃(儲(chǔ)層溫度)恒溫箱里培養(yǎng)48 h，測(cè)菌種濃度并記錄，比較培養(yǎng)前后菌種濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 含油地層水液體中微生物驅(qū)油劑濃度變化情況

通過(guò)對(duì)油水樣品中的微生物驅(qū)油劑濃度進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)后錐形瓶中Yn-1、Yn-2、Yn-3微生物驅(qū)油劑的濃度均超過(guò)接種時(shí)的濃度，Yn-1菌種增長(zhǎng)7.5倍，Yn-2菌種增長(zhǎng)10.5倍，Yn-3菌種增長(zhǎng)14.4倍，可知微生物驅(qū)油劑與目標(biāo)油層的原油有良好的配伍性，在沒(méi)有加入其它營(yíng)養(yǎng)物的條件下菌種數(shù)量有大幅度的增加，說(shuō)明微生物驅(qū)油劑可以起到分解原油碳鏈，降低原油含蠟的作用，目標(biāo)油井中沒(méi)有危害微生物驅(qū)油劑生長(zhǎng)的有害物質(zhì)。

1.2.2 驅(qū)油劑對(duì)原油的乳化作用

實(shí)驗(yàn)步驟：取250 mL玻璃錐形瓶12個(gè)，每3個(gè)錐形瓶中裝有同一口井中100 mL的培養(yǎng)液(培養(yǎng)液利用每口試驗(yàn)井的地層水進(jìn)行配制)，4口試驗(yàn)井實(shí)驗(yàn)3種菌種，將5 mL菌液(Yn-1、Yn-2、Yn-3，對(duì)照樣中加入5 mL地層水)和5 g原油分別滴入每個(gè)錐形瓶中搖勻，在40 ℃恒溫箱里培養(yǎng)7 d，觀察油質(zhì)變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 微生物驅(qū)油劑室內(nèi)乳化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

配伍性實(shí)驗(yàn)乳化效果共分為4級(jí)，判定方法為：Ⅰ級(jí)油水能夠完全混相，無(wú)油水分界線，靜置后較長(zhǎng)時(shí)間不分層；Ⅱ級(jí)油水大部分混溶，下層水層為深褐色，經(jīng)用力搖勻，油水基本能夠混溶，產(chǎn)生的油珠流動(dòng)性好；Ⅲ級(jí)油水部分混溶，下層水層為褐色，經(jīng)用力搖勻，油水能夠部分混溶，然后迅速分開(kāi)，油珠為液滴狀，直徑1～2 mm左右；Ⅳ級(jí)表觀效果與對(duì)照基本一致，下層水澄清透明。

從表3可以看出，實(shí)驗(yàn)的對(duì)照樣品油水明顯分離，下層水澄清透明，為培養(yǎng)基本身顏色，原油分散為顆粒狀油珠，呈半固態(tài)，直徑為2～5 mm左右，有的甚至結(jié)塊，流動(dòng)性較差，油水之間有明顯分界線。經(jīng)用力震蕩，油水之間不能混相，停止振蕩，油水立即分層。加入微生物驅(qū)油劑的油水樣品中，油水隨菌種不同能夠有不同程度的混相乳化，沒(méi)有顆粒狀油殘留現(xiàn)象。說(shuō)明這些菌種能夠產(chǎn)生表面活性物質(zhì)，降低油水之間的表面張力，使原油與水之間發(fā)生了乳化現(xiàn)象，使油水兩相能夠混溶，大大增加了原油的流動(dòng)性。Yn-2微生物驅(qū)油劑菌種乳化效果最好，所以篩選Yn-2微生物驅(qū)油劑用于沙子灣油區(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行反向調(diào)驅(qū)(堵水)。

2 礦場(chǎng)試驗(yàn)效果分析

2.1 選井

在對(duì)油井注水見(jiàn)效規(guī)律和水淹特征的系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，結(jié)合油田實(shí)際，考慮注入工藝的滿足程度、堵劑性能和適應(yīng)條件，油井反向調(diào)驅(qū)(堵水)除可滿足通常需要堵水調(diào)驅(qū)的油水井外，特別對(duì)以下情況尤其適用：

油層存在人工裂縫或天然裂縫，由于注入水造成的暴性水淹，采出程度較低，油井具有一定的潛能；油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)上，表現(xiàn)為供液充足，含水率大于85%，注采反映關(guān)系明顯。地層發(fā)育情況較好，受地層中高滲透帶及裂縫的影響，注水矛盾突出，存在注入水突進(jìn)的情況，油井含水上升速度快且實(shí)施注水調(diào)整控水的效果不明顯。油層溫度低于100℃，地層水礦化度低于15×104mg/L，適用于對(duì)應(yīng)注水井多次調(diào)驅(qū)調(diào)剖后失效的油井。多次調(diào)驅(qū)調(diào)剖后失效后，注水井由于以往堵劑沒(méi)有完全分解失效，使得施工壓力大、限制了依靠擴(kuò)大施工規(guī)模提高波及體積作用，且增加了成本；與對(duì)應(yīng)注水井層內(nèi)連通性好，注水井對(duì)油井產(chǎn)液影響明顯，而水驅(qū)效果差的井；油井出水層位明確，油井井下技術(shù)狀況良好，無(wú)套破和管外竄槽情況。注水井單向突進(jìn)造成的水淹油井，實(shí)施反向調(diào)驅(qū)(堵水)可以提高驅(qū)油效率，減少對(duì)整個(gè)井組的影響，合理分配注水量。油井受多向注水影響造成水淹井，應(yīng)用反向調(diào)驅(qū)(堵水)可以減少作業(yè)井次，節(jié)約成本。進(jìn)行施工井篩選確定施工井4口，分別為：53109井、51616-1井、52076井、52305井。

2.2 施工工藝及參數(shù)優(yōu)化

采取多段塞施工：第一個(gè)段塞是水驅(qū)流向改變劑段塞，目的是堵塞深部地層裂縫，改善吸水剖面；第二個(gè)段塞是凝膠堵劑，目的是對(duì)深部地層微裂縫進(jìn)行調(diào)堵；第三個(gè)段塞是復(fù)合調(diào)驅(qū)劑，礦場(chǎng)試驗(yàn)中選取A配方，即改性聚丙烯酰胺+15%轉(zhuǎn)向劑+2.5%稠化劑+3.5%穩(wěn)定劑，對(duì)地層大空道進(jìn)行封堵；第四個(gè)段塞和第五個(gè)段塞是利用微生物驅(qū)油劑對(duì)原油產(chǎn)生降解作用，篩選Yn-2微生物驅(qū)油劑，目的是降低原油粘度，從而改善原油在油層中的流動(dòng)能力，提高洗油效率。施工排量為3～6 m3/h，施工壓力為小于15.0 MPa。

反向調(diào)驅(qū)(堵水)施工步驟與要求：(1)準(zhǔn)備：調(diào)驅(qū)前測(cè)對(duì)應(yīng)注水、壓降曲線各一條；(2)上作業(yè)起出原井管柱，下調(diào)驅(qū)施工管柱；(3)洗井；(4)連接地面管線，試壓；(5)調(diào)驅(qū)劑段塞注入；(6)連續(xù)正反頂替清水，清除配液池內(nèi)剩余調(diào)驅(qū)劑；(7)關(guān)井候凝；(8)起出施工管柱，入生產(chǎn)管柱，開(kāi)井正常生產(chǎn)。

2.3 施工前后效果對(duì)比

通過(guò)對(duì)沙子灣地質(zhì)資料和生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)低滲透油藏地質(zhì)特征、滲流機(jī)理、開(kāi)發(fā)特征、油藏工程和沙子灣油區(qū)特點(diǎn)，開(kāi)展適合該區(qū)塊油井反向調(diào)驅(qū)(堵水)調(diào)驅(qū)劑研究，并對(duì)調(diào)驅(qū)劑適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)化施工工藝，篩選出潛力油井。從2016年6月至11月共進(jìn)行油井反向調(diào)驅(qū)(堵水)試驗(yàn)井4口，具體施工效果見(jiàn)表4。由表可知，措施前4口井平均單井日產(chǎn)液1.46 t，單井平均日產(chǎn)油0.058 t，含水率95.6%。措施180 d后4口井單井平均日產(chǎn)液2.71 t，平均單井日產(chǎn)油1.32 t，含水率53.65%。平均單井日增油1.27 t，截止到2018年10月24日，已累計(jì)增油2870.9 t，每t油按1900元計(jì)算，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益545.47萬(wàn)元，降水增油效果明顯。截止2020年6月1日，53109井和55305井持續(xù)有效。

表4 反向調(diào)驅(qū)(堵水)施工前后含水效果對(duì)比表

3 反向調(diào)驅(qū)(堵水)技術(shù)機(jī)理與優(yōu)勢(shì)

反向調(diào)驅(qū)(堵水)技術(shù)是將堵劑從油井注入裂縫或者高滲透層，向深部運(yùn)移、滯留，封口后過(guò)量頂替控制油井產(chǎn)出水的一種技術(shù)。該技術(shù)是將強(qiáng)度不同的深部堵劑按照由弱到強(qiáng)的順序注入欲封堵的高滲透帶的不同位置，封堵高滲透層，改變注入水的流向，提高波及系數(shù)從而提高水驅(qū)采收率，達(dá)到增油降水的目的[2]。

利用調(diào)驅(qū)劑的阻力最小進(jìn)入原則，控制堵劑有選擇地進(jìn)入高含水層，并采用過(guò)頂替堵劑，在油井中遠(yuǎn)井地帶建立封堵屏障，“半封堵”高含水層，擴(kuò)大波及體積，提高油層生產(chǎn)壓差，改善油井生產(chǎn)和油層開(kāi)采狀況，達(dá)到控水穩(wěn)油的目的。

在同一注入壓力下，堵劑必然優(yōu)先進(jìn)入滲流阻力較小的高滲透層，利用地層這一特性實(shí)現(xiàn)油井選擇性注入目的層。利用低注入速度實(shí)現(xiàn)在油井反向調(diào)驅(qū)施工中，模擬正常注水時(shí)的注入速度，采取較低速度注入堵劑，將使堵劑優(yōu)先進(jìn)人流動(dòng)阻力最小的高滲透層，然后進(jìn)入相對(duì)高的滲透層。

油井反向調(diào)驅(qū)(堵水)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有：(1)采取油井注入堵劑，由于油井附近地層壓力相對(duì)低，堵劑容易按照設(shè)計(jì)優(yōu)先封堵大的孔道；(2)油井端注入堵劑使得注入水在油層堵劑外緣區(qū)域產(chǎn)生繞流，擴(kuò)大波及體積，同等施工規(guī)模下有效期比調(diào)驅(qū)更長(zhǎng)；(3)避免了低滲透油藏注水井多次調(diào)驅(qū)調(diào)剖后注不進(jìn)水或調(diào)驅(qū)后只能調(diào)高壓力注水，這樣會(huì)造成儲(chǔ)層裂縫開(kāi)啟注水突進(jìn)，調(diào)驅(qū)調(diào)剖失效；(4)與注水井調(diào)驅(qū)調(diào)剖技術(shù)相比，油井反向調(diào)驅(qū)(堵水)技術(shù)具有不找水，可增大油井中遠(yuǎn)井地帶的波及體積等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)論

(1)篩選適宜沙子灣油田復(fù)合調(diào)堵劑配方A劑(DP-3)、B劑(DP-4)和C劑(DP-5)，封堵效果由高到低適應(yīng)不同施工井需要，能滿足不同滲透率低滲透油藏的同層堵水要求。

(2)沙子灣油田油井反向調(diào)驅(qū)(堵水)試驗(yàn)的4口井中單井含水率從95.6%降至53.65%，單井含水率明顯降低，平均單井日增油1.27 t，已累計(jì)增油2870.9 t，降水增油效果明顯。產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益可觀，投入產(chǎn)出比為1∶3.1。