南泥灣油田多段塞復(fù)合凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)應(yīng)用

張金元，王振宇，郭紅強，姚 健，劉海偉，王 琰

(延長油田股份有限公司 勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，陜西 延安 716000)

延長油田為低滲透、特低滲透砂巖儲層，非均質(zhì)性嚴重，微裂縫發(fā)育。注水開發(fā)初期含水上升速度快，甚至出現(xiàn)水淹現(xiàn)象?，F(xiàn)在大部分采油廠主要采用注水開發(fā)方式保持油層壓力進行開采。由于地層滲透率非均質(zhì)性嚴重，注入水常沿高滲透層大孔道過早侵入油井，造成水驅(qū)波及系數(shù)低，利用率低，中低滲層的生產(chǎn)潛力得不到發(fā)揮。使油井含水率上升和產(chǎn)油量下降，降低了油田開發(fā)水平及經(jīng)濟效益[1-2]。

為了解決注水開發(fā)中存在的問題，目前常規(guī)的水井調(diào)剖技術(shù)具有堵劑強度小、調(diào)剖半徑小、有效期短等特點[3-4]。隨著工藝技術(shù)進步，以無機凝膠為主體的多元調(diào)驅(qū)劑復(fù)合運用工藝在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用[5-7]。

為了提高驅(qū)油效率，選擇在南泥灣采油廠松樹林油區(qū)進行試驗。根據(jù)該油藏的地層情況，開發(fā)出適合南泥灣采油廠松樹林油區(qū)高含水區(qū)塊儲層特性的無機凝膠調(diào)驅(qū)劑配方；并通過不同的段塞設(shè)計、不同的工藝參數(shù)優(yōu)化，有針對性的完善、配套調(diào)驅(qū)工藝。在改善吸水剖面的同時，增加油井的產(chǎn)油量，提高驅(qū)油效果，最終達到提高采收率的目的。

1 無機凝膠深部調(diào)驅(qū)新技術(shù)

1.1 無機凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)及優(yōu)點

無機凝膠技術(shù)是將一種能緩慢釋放H+的顆?？刂苿┲苯蛹尤胨Ａ芤褐校谝欢l件下，隨顆粒控制劑的加入，體系pH值緩慢降低，同時水玻璃溶液中以膠體粒子形式存在的高聚態(tài)硅酸根離子不斷長大，最終體系固化成凍膠，對目的層實施有效封堵[8]。無機凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)有3個優(yōu)點[9]：1)無機凝膠黏度較小，流動性好適用于中低滲油藏；2)無機凝膠有較強配伍性。在調(diào)驅(qū)過程中必須有交聯(lián)劑配合使用，才能達到凝膠效果，無機凝膠強度比弱凝膠要強，這種凝膠最大特點是能同有機弱凝膠形成新的強度更高的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠，同時，無機凝膠能同類似預(yù)交聯(lián)顆粒在地層裂縫通道形成有骨架彈性結(jié)構(gòu)的調(diào)堵水劑，其強度要大于單一的預(yù)交聯(lián)顆粒。在現(xiàn)場具體施工中，一般是無機凝膠同預(yù)交顆粒交替注入，同時無機凝膠調(diào)剖劑是在地面配成3%～4.5%濃度直接注入地層。該調(diào)剖劑同時還可以與地層中Ca2+、Mg2+反應(yīng)形成另外一種凝膠體，無機凝膠由此可見適應(yīng)于CaCl2水型地層；3)無機凝膠現(xiàn)場施工安全，對人體危害小，成膠可控性強。因為無機凝主要成份為無機物，在配制和施工中比較安全，而成膠反應(yīng)是在地層中與其它體系反應(yīng)，其時間和強度可以通過濃度來調(diào)整。

1.2 無機凝膠調(diào)驅(qū)劑的配方確定

針對水淹井，從套漏、邊底水、裂縫發(fā)育程度等方面分析，找出因為注入水造成水淹的關(guān)停井，作為無機凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)試驗井，進行調(diào)驅(qū)、調(diào)配方篩選與配制工藝優(yōu)化。只有當調(diào)驅(qū)劑篩選合適，注入工藝、施工參數(shù)和治理措施合理時，才能獲得理想的堵水、調(diào)驅(qū)、增油效果。

調(diào)驅(qū)劑的選擇要滿足以下要求：調(diào)驅(qū)劑應(yīng)具有良好的進入能力，能有效注入地層；大劑量深部調(diào)驅(qū)堵水主要是避免近井地帶驅(qū)堵后注入水環(huán)流；調(diào)驅(qū)劑應(yīng)具有像水一樣的良好可注入性，能保證進行大劑量深部調(diào)驅(qū)；調(diào)驅(qū)劑應(yīng)具有在地層條件下保持長期穩(wěn)定性的封堵能力；調(diào)驅(qū)劑應(yīng)具有適應(yīng)地層要求的封堵強度。

調(diào)驅(qū)工藝原則：以堵為主，促使側(cè)向油井見效。調(diào)驅(qū)工藝采用的調(diào)驅(qū)劑為高分子聚丙烯酰胺+交聯(lián)劑+改性預(yù)交聯(lián)顆粒+復(fù)合凝膠+交聯(lián)劑，調(diào)驅(qū)劑的配方見表1。

表1 調(diào)驅(qū)劑配方

調(diào)驅(qū)體系段塞分為5個段塞：第1段塞(聚合物+交聯(lián)劑1)為驅(qū)替液，驅(qū)替裂縫通道地層水；第2段塞(預(yù)交聯(lián)顆粒+無機凝膠)，主體(I)確保段塞能有效封堵裂縫通道起架橋作用；第3段塞(無機凝膠+交聯(lián)劑2)，主體(II)確保段塞強度，與段塞(I)形成有效封堵；第4段塞(低濃度無機凝膠)，確保調(diào)驅(qū)體系連續(xù)穩(wěn)定，使調(diào)驅(qū)主劑向深部低壓推進；第5段塞(頂替段塞)用清水，反應(yīng)72 h。

1.3 工藝設(shè)計

施工工藝必須和油藏的儲層特征、出水特征相適應(yīng)。儲層條件是客觀因素，也是成敗的關(guān)鍵。選井依據(jù)：對應(yīng)油井含水率比較高，井組對應(yīng)油井平均含水率都達到70%以上，而且采出程度比較低；累計注采比都接近1，這時最需要啟動新層，油水井的連通性較好；注水井吸水和注水良好，吸水不均勻，非均質(zhì)嚴重，吸水差異大；注水井無套漏、套損現(xiàn)象，無竄槽和層間竄漏現(xiàn)象。注水量偏大，注水壓力偏低。

試注的目的是為了了解地層的吸水能力，掌握注水壓力和注水排量等數(shù)據(jù)(如果試注時，注水壓力和排量波動較大，施工時應(yīng)充分考慮這些因素)，便于施工中預(yù)防可能會出現(xiàn)的一些情況。施工時還可能會出現(xiàn)另外一種情況，即注入大量堵劑后，施工壓力不升，甚至?xí)袠O個別井出現(xiàn)壓力下降。堵劑沒有進入預(yù)定層位，也難以達到調(diào)驅(qū)的目的。因此，為了確保施工成功，必須進行試注。另外，試注使油管、套管內(nèi)充滿清水，堵劑不能或很少沉入井底。

堵劑用量設(shè)計的原則：按吸水層段的厚度來確定堵劑的用量，有小夾層發(fā)育的地層，水井處理半徑為4～6 m，無小夾層發(fā)育的地層，水井處理半徑為5～8 m，二次調(diào)驅(qū)的水井，堵劑用量要大于前一次的用量。堵劑用量一般按照公式(1)計算，

V=3.14R2hφ(1-Sor)，

(1)

式中：V為堵劑用量(m3)；R為處理半徑(m)；h為封堵層厚度(m)；Sor為剩余油飽和度(%)。

施工參數(shù)的設(shè)計：1)泵壓：調(diào)驅(qū)施工的泵注壓力與地層條件、注入排量、累計注入量、調(diào)驅(qū)劑性能等因素有關(guān)。在設(shè)計施工時需要注明施工壓力上限。制定施工壓力上限的原則一般為：從施工安全和不傷害地層的角度考慮，施工壓力一般不超過地層破裂壓力的80%；從調(diào)驅(qū)治理后能夠保證有效注水的角度考慮，施工壓力一般不超過注水干線壓力。另外，從保證施工效果的角度考慮，一般選取注入過程中的爬坡壓力為3.0～5.0 MPa。2)排量：一般要求低排量注入，以防止堵劑傷害非調(diào)驅(qū)層，同時有利于控制泵壓，確保堵劑進入高滲透層或大孔道。根據(jù)地層吸水指數(shù)，排量一般控制在0.2～0.3 m3/min。

2 無機凝膠技術(shù)礦場應(yīng)用

南泥灣采油廠松樹林區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東部，區(qū)域構(gòu)造為平緩的西傾單斜，地層傾角小于1 °，千米坡降為7～10 m，內(nèi)部構(gòu)造簡單，局部發(fā)育差異壓實形成的鼻狀構(gòu)造。含油性主要受物性、巖性控制，圈閉類型屬于巖性圈閉。

油田油層主要為三疊系延長組長2、長4+52、長61、長62儲層，巖性主要為灰色細粒長石砂巖?？紫额愋鸵栽ｉg孔、溶孔為主，儲層物性具有特低孔～超低孔、特低滲～超低滲特征。其總的巖石學(xué)特征是成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度高?？紫抖?.9%～11.5%，滲透率平均值為0.95×10-3μm2，含油飽和度45.12%～56.37%。

在對南泥灣水淹區(qū)塊油藏地質(zhì)再認識、油藏儲層特征、出水特征綜合研究后，優(yōu)選出合理的高含水井組進行無機凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用。只有篩選合適的調(diào)驅(qū)劑，選區(qū)、選層、選井、注入工藝、施工參數(shù)和治理措施合理時，才能獲得理想的增油效果。

現(xiàn)場施工步驟為：清洗井筒，保證井筒清潔→清除近井地帶堵塞及污染物，保證調(diào)驅(qū)減阻增注劑容易被吸附到油層巖石表面；擠預(yù)處理弱凝膠段塞；無機凝膠主體段塞；預(yù)交聯(lián)顆粒調(diào)驅(qū)段塞；加驅(qū)油劑段塞；穩(wěn)定反應(yīng)；注水。跟蹤現(xiàn)場施工效果，并進行效果評價。

根據(jù)動態(tài)資料分析，注水井注入水后對應(yīng)油井含水普遍升高，油井開始水淹。通過對吸水剖面測試，注入水在射孔段某處吸水不均勻，容易導(dǎo)致油井含水上升或者過早水淹情況。對比油水井的對應(yīng)關(guān)系，明確注采關(guān)系，了解油井生產(chǎn)歷史和注水井吸水情況。綜合各項靜態(tài)和動態(tài)資料，最后確定了8口調(diào)驅(qū)井，評111井、松700-11井、趙11-3井、趙13-4井、趙12、趙113-6井、松565井、新197-4。

通過對8口注水井進行調(diào)驅(qū)，改善了地層滲流特性。在施工過程中，適時調(diào)整用料及排量，壓力得到了平穩(wěn)控制，較合理地實現(xiàn)了“調(diào)”與“驅(qū)”之間的段塞配合。在“調(diào)”方面，限制了高吸水層吸水量，有效降低了生產(chǎn)油井含水率，減緩了含水上升速度，實現(xiàn)了新小層或?qū)觾?nèi)非均質(zhì)小層的啟動；在“驅(qū)”方面，則重點考慮了平面內(nèi)的非均質(zhì)影響，實現(xiàn)了在原有注水通道上提高驅(qū)油效率，同時擴大了后續(xù)驅(qū)替液的波及體積。對8個注水井對應(yīng)的采油井增油效果進行分析，以評111井組為例。評111井位于南泥灣采油廠松樹林注水區(qū)，評111注水井組井位圖如圖1所示。該井于2011年11月轉(zhuǎn)注，注水對應(yīng)油井為趙25-4、評111-3、評111-4、評111-5、評111-1、評111-2。對評111-4、評111-2井和注水井評111分別進行關(guān)、開注水觀察，認為評111-4、評111-2井的高含水主要來自評111注水井，作為長6地層不存在底水和邊水，因此該注水井與受益井的對應(yīng)關(guān)系明確，連通性較好。

圖1 評111注水井井組井位圖

由吸水剖面測試結(jié)果可知，注入水在射孔段525～527 m、546～549 m處吸水不均勻，容易導(dǎo)致油井含水上升或者過早水淹情況。長6油層巖石類型主要為灰綠色細粒長石砂巖，少量巖屑長石砂巖。石英含量為42.5%，長石含量為41.5%，巖屑含量12.4%。評111注水井油層數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 評111注水井轉(zhuǎn)注之前油層數(shù)據(jù)

評111井組調(diào)驅(qū)后，注水壓力明顯上升，啟動壓力由8.5 MPa，提高到12.0 MPa，注入井口壓力提升3.5 MPa；調(diào)驅(qū)前日注水量4 m3，調(diào)驅(qū)后日注水量無變化。該井調(diào)驅(qū)后，井組綜合含水由調(diào)驅(qū)前70%下降至20%，含水下降了50%，井組的油量由調(diào)驅(qū)前0.632 t/d，上升到調(diào)驅(qū)后1.127 t/d，日增加油量0.495 t/d。措施前后生產(chǎn)情況對比圖如圖2所示，從圖2中可以看出，增油效果明顯。

通過對8個井組進行了調(diào)驅(qū)施工，利用新工藝、新技術(shù)有效實現(xiàn)了油井穩(wěn)油控水，水井有效注水的目的。截至2020年4月底，各井組綜合含水率平均下降26.7%；平均井組日增油0.491 t，累計增油1 474.92 t。措施實施效果如表3所示。

表3 措施實施效果統(tǒng)計表

結(jié)合南泥灣采油廠松樹林區(qū)塊地質(zhì)特點及井組生產(chǎn)情況，調(diào)驅(qū)工藝經(jīng)過充分論證后采取通過選用聚合物，無機凝膠及預(yù)交聯(lián)體系調(diào)驅(qū)工藝，該技術(shù)的特點及創(chuàng)新性在于：針對南泥灣采油廠松樹林區(qū)油藏低孔、低滲等特點，選取優(yōu)化無機凝膠及預(yù)交聯(lián)體系調(diào)驅(qū)工藝。預(yù)交聯(lián)凝膠體膨顆粒調(diào)驅(qū)劑具有遇水體積膨脹、可變形、抗溫性好(110 ℃以上)不受地層水礦化度的影響等特點；在驅(qū)動力較大，顆粒直徑和孔喉相差較大的條件下，顆粒被破壞為與孔喉相匹配的較小顆粒，可以順利的通過孔喉運移到地層深部；稍大于孔喉的顆粒，可發(fā)生彈性形變，向地層深部運移，驅(qū)替殘余油向油井運移。截至2020年4月底，各井組綜合含水率平均下降26.7%；平均井組日增油0.491 t，累計增油1 474.92 t。有效期大于8個月。原油稅后收入按1 900元/t計算，產(chǎn)出：1 474.92 t×1 900元/t=2 802 348元；投入：1 450 000元；投入產(chǎn)出比：2 802 348÷1 450 000=1.93。投入產(chǎn)出比為1∶1.93，取得了較好的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)論與建議

通過調(diào)驅(qū)施工，選用聚合物，無機凝膠及預(yù)交聯(lián)體系調(diào)驅(qū)工藝能很好的調(diào)堵壓裂裂縫，改變吸水剖面，消除了指進現(xiàn)象。調(diào)驅(qū)技術(shù)可有效控制油井含水率，增加有效注水量。從井組調(diào)驅(qū)前后生產(chǎn)狀況分析，8個井組含水率平均下降26.7%，累積增油量1 474.92 t。投入產(chǎn)出比為1∶1.93。說明對中高含水井的來水通道起到了有效調(diào)堵，取得了較好的經(jīng)濟效益。對南泥灣油田松樹林區(qū)塊多段塞復(fù)合凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)應(yīng)用效果分析可知，深部調(diào)驅(qū)技術(shù)可封堵高滲透層，提高油層壓力，有效控制油井含水。將深部調(diào)驅(qū)技術(shù)應(yīng)用到其他油田開發(fā)中，對提高采收率具有一定的參考價值。