姚俊材

中海油田服務(wù)股份有限公司 油田生產(chǎn)事業(yè)部 （廣東 湛江 524057）

深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的研究與應(yīng)用

姚俊材

中海油田服務(wù)股份有限公司 油田生產(chǎn)事業(yè)部 （廣東 湛江 524057）

深部調(diào)驅(qū)技術(shù)是以深部調(diào)剖為主，在“調(diào)”的基礎(chǔ)上又結(jié)合了“驅(qū)”的效果，并具有提高波及系數(shù)和驅(qū)油效率的雙重作用。介紹了PI選層決策技術(shù)、調(diào)驅(qū)處理半徑的確定以及現(xiàn)場施工常用參數(shù)的確定。

深度調(diào)驅(qū) PI決策 施工參數(shù)

目前，油田普遍高含水，油藏原生非均質(zhì)及長期水驅(qū)使非均質(zhì)性進(jìn)一步加劇，油層中逐漸形成高滲通道或大孔道，使地層壓力場、流線場形成定勢，油水井間形成水流優(yōu)勢通道，造成水驅(qū)“短路”，嚴(yán)重影響油藏水驅(qū)開發(fā)效果[1]。

由于長期注水和油藏平面及縱向上的非均質(zhì)性，使得油藏內(nèi)壓力場和流線場形成了“定勢”，注入水大部分沿著高滲透帶或者“大孔道”[2]等定勢通道流動(dòng)，造成油藏平面和縱向波及系數(shù)較差。平面波及系數(shù)[2]較差的原因是由于地層中存在高滲透率的薄夾層和異常層，它們的滲透率比地層基質(zhì)的滲透率高得多；縱向波及系數(shù)較差的原因是由于地層中較高滲透率區(qū)域與較低滲透率區(qū)域縱向并列。平面和縱向波及系數(shù)較差的地層中，注入水的流動(dòng)剖面波及效率較差。特別是當(dāng)井筒與縱向不均質(zhì)層、裂縫或其他結(jié)構(gòu)的異常層連通時(shí)，注水波及系數(shù)更差，從而造成注入水易繞過中、低滲透層直接沿高滲透區(qū)油層或裂縫流向油井，這不僅使中、低滲透層中原油未被采出，而且過早過多地產(chǎn)水，提高了產(chǎn)油的成本，從而大大降低了油田注水效益。

因此,在后備儲(chǔ)量不足的情況下,實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)，提高油田開發(fā)效益，就必須挖掘老油田潛力，通過調(diào)剖措施以及深部調(diào)驅(qū)工藝，可以改善吸水和產(chǎn)出2個(gè)剖面，緩解層間和層內(nèi)矛盾，提高油田穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)。

1 深度調(diào)驅(qū)技術(shù)

深部調(diào)驅(qū)技術(shù)是以深部調(diào)剖為主，在“調(diào)”的基礎(chǔ)上又結(jié)合了“驅(qū)”的效果，并具有提高波及系數(shù)和驅(qū)油效率的雙重作用。

向地層中注入具有相當(dāng)封堵作用的可動(dòng)的化學(xué)劑，對(duì)地層進(jìn)行深度處理。一方面，封堵地層中注水竄流的高滲條帶和大孔道，實(shí)現(xiàn)注入水在油層深部轉(zhuǎn)向，提高注入水波及體積；同時(shí)，注入的調(diào)驅(qū)劑在后續(xù)注水作用下，可向地層深部運(yùn)移驅(qū)油，起到剖面調(diào)整和驅(qū)替的雙重作用。因此，調(diào)驅(qū)技術(shù)發(fā)揮了調(diào)、驅(qū)的協(xié)同作用，既能有效改善油層深部非均質(zhì)性，擴(kuò)大注水波及體積，又能提高驅(qū)油效果，從而達(dá)到提高采收率的目的。

目前，國內(nèi)油田現(xiàn)場常用的深度調(diào)驅(qū)技術(shù)主要有一下幾類[3，4]：部分水解聚丙烯酰胺 (以下簡稱HPAM)弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)、HPAM膠態(tài)分散凝膠(CDG)、預(yù)交聯(lián)體膨凝膠顆粒深部調(diào)剖液流轉(zhuǎn)向技術(shù)、HPAM反相乳液、含油污泥復(fù)合調(diào)驅(qū)劑等。

1.1 深度調(diào)驅(qū)作用機(jī)理

（1）調(diào)驅(qū)劑可動(dòng)態(tài)調(diào)剖，產(chǎn)生深部液流轉(zhuǎn)向作用。調(diào)驅(qū)劑在地層中受到后續(xù)注入水驅(qū)替作用，在大孔道及高滲帶中可發(fā)生移動(dòng)，進(jìn)入下一級(jí)孔道。當(dāng)壓差小于凝膠突破壓力時(shí)，形成一定堵塞;當(dāng)壓差大于凝膠突破壓力時(shí)，凝膠在地層中會(huì)繼續(xù)移動(dòng)，在移動(dòng)過程中，由于水的沖刷及地層的剪切，可能發(fā)生變形或破碎，形成小的凝膠體繼續(xù)運(yùn)移，直到遇到更小的孔喉或壓差較低區(qū)域沉積下來形成堵塞，起到縱向、平面的充分調(diào)剖作用，后續(xù)注入水遇到凝膠堵塞的孔道就會(huì)轉(zhuǎn)向低滲區(qū)，驅(qū)替到更多孔隙中的剩余油，提高注入水波及體積。

（2）改變殘余油附著力，促進(jìn)其移動(dòng)。調(diào)驅(qū)劑在后續(xù)注入水作用下的運(yùn)移，改變了地層壓力場分布，微觀上改變了地層孔隙中殘余油附著力分布，破壞油滴的受力平衡，促進(jìn)殘余油流動(dòng)。

（3）調(diào)驅(qū)劑可改善流度比，驅(qū)動(dòng)較低滲透帶的剩余油。一般的地下交聯(lián)聚合物調(diào)驅(qū)劑成膠前后均具有一定黏度，因此在注入及成膠后的移動(dòng)過程中，改善了地層流體的流度比，使原來水驅(qū)不到而壓差大于凝膠轉(zhuǎn)變壓力范圍內(nèi)的剩余油得到很好驅(qū)替。

1.2 調(diào)驅(qū)技術(shù)與常規(guī)調(diào)剖技術(shù)的不同

（1）作用機(jī)理不同。常規(guī)調(diào)剖作用機(jī)理是以調(diào)整、改善吸水剖面為目的，使注入水產(chǎn)生轉(zhuǎn)向從而擴(kuò)大注入水波及體積。而調(diào)驅(qū)處理劑量和處理半徑較大，仍以深部調(diào)剖改變液流方向?yàn)橹鳎瑫r(shí)輔以提高驅(qū)油效果的功能。

（2）對(duì)化學(xué)劑要求不同。常規(guī)調(diào)剖要求調(diào)剖強(qiáng)度大，注入地層后產(chǎn)生較強(qiáng)封堵作用，而調(diào)驅(qū)要求調(diào)驅(qū)劑不但具有一定強(qiáng)度，還應(yīng)具有“可動(dòng)性”，可在地層中運(yùn)移。有的調(diào)驅(qū)劑具有增黏性，可改善流度比，有的還具有表面活性，可改變“死油”的表面性質(zhì)，調(diào)驅(qū)劑還可以打破殘余油的靜態(tài)平衡，使“死油”移動(dòng)變活。必要時(shí)使用段塞，采用不同的化學(xué)劑以增強(qiáng)驅(qū)油的協(xié)同作用，提高驅(qū)油效果。

2 深部調(diào)驅(qū)施工參數(shù)的確定

2.1 PI選層決策

PI決策技術(shù)以注水井井口壓降曲線為基礎(chǔ)，壓降曲線是指井底或井口壓力隨時(shí)間的變化曲線，其測試方法是關(guān)井后在相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)上讀出對(duì)應(yīng)的井口壓力，反映的是井口壓力隨時(shí)間的變化情況。

式中 PI—井的壓力指數(shù)，MPa；

t—關(guān)井時(shí)間，min；

P(t)—關(guān)井t時(shí)間后的井口油管壓力，MPa。

在實(shí)際施工中，盡量對(duì)PI值接近的同一區(qū)塊內(nèi)不同的注水井、PI值接近的同一注水井的不同滲透率層段進(jìn)行調(diào)驅(qū)處理，以達(dá)到油藏平面和縱向上相對(duì)均質(zhì)化，提高注入水的波及系數(shù)，改善油藏注水開發(fā)效果。

區(qū)塊平均PI值越小越需要調(diào)驅(qū)處理。由專家決策系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)得出，平均值低于10MPa的區(qū)塊均需要調(diào)驅(qū)處理。PI值極差是指注水井PI值的最大值與最小值之差，其差值越大越需要調(diào)驅(qū)處理。統(tǒng)計(jì)得知，PI值極差超過5MPa的區(qū)塊需要調(diào)驅(qū)處理。按區(qū)塊平均PI值和注水井的PI值選定，通常是低于區(qū)塊平均PI值的注水井為調(diào)驅(qū)井，高于區(qū)塊標(biāo)準(zhǔn)值的注水井進(jìn)行增注，處于區(qū)塊標(biāo)準(zhǔn)值附近的注水井一般暫不處理[5]。

另外，也可利用吸水剖面[6]和井口壓降曲線平緩程度來判斷該井是否需要調(diào)驅(qū)處理。吸水剖面最不均勻的層位需要進(jìn)行調(diào)驅(qū)處理。壓降曲線平緩則說明該井沒有出現(xiàn)滲透性高的層位[7]，不需調(diào)驅(qū)處理，反之則需進(jìn)行調(diào)驅(qū)處理。

2.2 調(diào)驅(qū)處理半徑的公式推導(dǎo)

未處理地層水流度λ=Kw/μw；

處理后地層水流度λs=Ks/μw；

處理后的平均流度λa=Ka/μw；

假設(shè)油藏中有一徑向流系，且符合達(dá)西定律。

介于井眼半徑Rw與處理半徑Rs的區(qū)域，經(jīng)處理后水的流度為λs，有效滲透率為Ks[8,9]。假設(shè)油井出水量降低為Qws,由達(dá)西定率可得：

由式（1）、（2）可得：

假設(shè)在調(diào)驅(qū)處理后，在油井供油范圍內(nèi)相當(dāng)于存在平均滲透率Ka,則有：

所以，由式（3）、（4）可得：

則有：處理后的平均流度

處理半徑為：

殘余阻力系數(shù)[9]是未處理帶與處理帶的水的流度之比，表示注如前后多孔介質(zhì)滲透率的變化特征，可用實(shí)驗(yàn)室?guī)r心驅(qū)替試驗(yàn)得到。

因此，（7）式可寫成：

上式只有當(dāng)Ri1時(shí)成立。

符號(hào)意義：

Kw—處理前水的有效滲透率，μm2；

Qws—處理后油井產(chǎn)水量，m3/d；

H—油層厚度，m；

Pr—平均地層壓力，MPa；

Pwf—井底流壓，MPa；

μw—水的黏度，mPa·s；

Re—油井供油半徑，m；

Rw—井眼半徑，m；

Rs—處理半徑，m；

Ka—處理后地層的平均滲透率，μm2；

Ks—處理后地層中水的有效滲透率，μm2；

Ps—處理半徑處的地層壓力，MPa；

λ—未處理地層水流度μm2/(mPa·s)；

λs—處理后地層水流度μm2/(mPa·s)；

λa—處理后的平均流度μm2/(mPa·s)；

Ri—調(diào)驅(qū)處理后油井的產(chǎn)水指數(shù)比,無因次；

RRF—?dú)堄嘧枇ο禂?shù)，無因次。

2.3 深部調(diào)驅(qū)處理半徑的經(jīng)驗(yàn)方法

與調(diào)剖技術(shù)相比，深部調(diào)驅(qū)技術(shù)進(jìn)一步加大了調(diào)剖處理深度，提高了對(duì)深部地層的挖潛能力，提高了措施的有效率；調(diào)剖的平均單井調(diào)剖半徑一般為15～25m，調(diào)剖有效率為76%，一般深部調(diào)驅(qū)的平均單井調(diào)驅(qū)半徑一般為30～50m，調(diào)驅(qū)有效率達(dá)到85%。

2.4 調(diào)驅(qū)劑用量的計(jì)算

一旦得出了Rs便可由油藏給定的參數(shù)和孔隙度、剩余油飽和度、油藏厚度求出所需調(diào)剖劑量。調(diào)剖用量計(jì)算公式為[8]：

式中 Q—調(diào)剖劑用量，m3；

Rs—處理半徑，m；

H—油層厚度，m；

Φ—孔隙度,%。

2.5 施工注入壓力的確定

確定施工工藝參數(shù)主要是確定壓力與排量，但二者是相關(guān)參數(shù)，所以通常主要是確定壓力，壓力的選擇原則一方面是不能超過地層破裂壓力的 80%；另一方面不能太低也不能太高，太低滿足不了排量的要求，太高會(huì)污染低滲透地層。注入壓力的計(jì)算方法：

式中 P口—施工時(shí)的井口注入壓力，MPa；

Pi—注入壓力梯度值（0.03～0.04MPa/m）；

P地—施工當(dāng)年底層壓力，MPa；

P柱—井筒內(nèi)液柱壓力，MPa；

L—油水井井距，m。

現(xiàn)場應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)由此設(shè)計(jì)出的注入壓力偏小，因此在大量分析研究的基礎(chǔ)上提出如下修正公式：P口=PiL+P地-P柱+P損

3 結(jié) 論

（1）由于油藏的非均質(zhì)性，加之長期注水開發(fā)使得油藏波及系數(shù)變差，水驅(qū)效果變差，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的目的需進(jìn)行調(diào)剖驅(qū)油。

（2）調(diào)驅(qū)技術(shù)發(fā)揮了調(diào)和驅(qū)的協(xié)同作用，既能有效改善油層深度非均質(zhì)性，擴(kuò)大注水波及體積，又能提高驅(qū)油效果，從而達(dá)到提高采收率的目的。

（3）PI值低于10MPa的井均需要調(diào)驅(qū)處理；壓降曲線下降急速的井需進(jìn)行調(diào)驅(qū)處理；吸水剖面最不均勻的層位需要調(diào)驅(qū)處理。

（4）通過深部調(diào)驅(qū)施工參數(shù)的確定，對(duì)現(xiàn)場施工具有指導(dǎo)意義。

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The depth regulating and displacing technology centers around the deep profile control and combines with the effect of oil displacement based on the modification.Meanwhile,it possesses the dual effects of improving the conformance efficiency and oil displacement efficiency.In this paper,an introduction is given to the PI decision technology of formation selection,the determination about the radius of modification and displacement and the common parameter of spot operation.

depth regulating and displacing;PI decision;parameter of operations

姚俊材（1986-），男，漢族，助理工程師，學(xué)士學(xué)位。

尉立崗

2011-07-01