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

      2022-01-11 05:11:40張金元王振宇郭紅強劉海偉
      關(guān)鍵詞:南泥灣段塞水井

      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。

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