張傳華

(大慶油田有限責(zé)任公司 第七采油廠，黑龍江 大慶 163517)

0 引言

大慶油田綜合含水已過90%，已進入特高含水期開發(fā)階段，隨著綜合含水的上升，液油比呈指數(shù)上升。大慶油田進入高含水期開發(fā)階段以后，壓裂工藝仍是主要的增產(chǎn)措施之一，改造對象主要是已經(jīng)壓裂過的高含水井層，但由于縱向上已多層見水甚至水淹，平面上水驅(qū)受效不均勻，采取措施后經(jīng)常出現(xiàn)大幅度增液，而增油幅度較小甚至不增油。這種情況在外圍油田表現(xiàn)得尤為突出，從而造成措施增油與措施投入成本之間的矛盾，在高含水期如何實現(xiàn)穩(wěn)油控水是亟須解決的問題。

1 高含水井覆膜砂控水壓裂技術(shù)

1.1 基本原理

覆膜砂是采用新型高分子材料在石英砂外層覆膜而成，使得砂粒表面潤濕性變?yōu)橛蜐癖砻?，形成的毛管力Pc方向與注水驅(qū)替壓差ΔP方向相反，形成對水的阻力，從而有利于油通過，因此親油性覆膜砂填充層阻水通油，同時，迫使改變水驅(qū)方向，向?qū)觾?nèi)低滲透驅(qū)動，能夠增加產(chǎn)油量并降低采出液的含水率。

圖1 油濕性孔道的毛管力方

1.2 覆膜砂性能評價

1.2.1 覆膜砂物理性質(zhì)

通過對陶粒、石英砂、覆膜砂在水中和壓裂液基液中單顆粒沉降速度的對比，如表1所示，發(fā)現(xiàn)覆膜支撐劑的沉降速度小于陶粒和石英砂，這有利于支撐劑在壓裂過程中實現(xiàn)均勻布砂，提高壓裂效果。

表1 支撐劑單顆粒沉降速度

1.2.2 覆膜砂單顆粒沉降速度

靜態(tài)滲透實驗：在兩個裝有等量覆膜砂的試管中同時倒入等體積煤油及水，表2列出了靜置不同時間后砂面上部液體的刻度，可以看出水在覆膜砂中滲透慢且量少，說明該支撐劑在靜置條件下有明顯的阻水作用。

表2 油和水靜態(tài)滲透實驗

1.2.3 潤濕性評價

將裝有100mL不同支撐劑的玻璃管底端用紗網(wǎng)固定，放入等高度煤油或鹽水中，液體在毛管力的作用下自動吸入支撐劑中，通過對比吸入高度判斷各種支撐劑的相對潤濕性，如表3所示。結(jié)果表明覆膜砂對煤油的自吸能力要強于水，說明其表面潤濕性為親油，對油相的滲透能力較強，但由于其粒徑偏大，而毛管力與粒徑成反比，因此毛管力較小、自吸液量偏小；而石英砂及陶粒均對水的自吸能力偏高，其表面潤濕性為親水。

表3 不同支撐劑自吸能力對比表

1.2.4 導(dǎo)流能力

覆膜砂、石英砂和陶粒在不同閉合壓力下的油、水導(dǎo)流能力測試結(jié)果表明，各種支撐劑的油測導(dǎo)流能力明顯高于水測導(dǎo)流能力，其中覆膜支撐劑油水導(dǎo)流能力比值在6.7倍以上。隨著閉合壓力的提高，盡管各種支撐劑的油、水導(dǎo)流能力均降低，但降低幅度不同，因而三種支撐劑的油水導(dǎo)流比變化趨勢不同(圖2)，石英砂和陶粒的油水導(dǎo)流比值呈下降趨勢，而覆膜支撐劑的油水導(dǎo)流比緩步上升，說明其油濕性表面使得油在孔隙中的滲流能力降低幅度比水小，因而覆膜支撐劑相對石英砂和陶粒來說，在降低采出液含水率上具有一定優(yōu)勢，并且閉合壓力越高，毛管力越大，優(yōu)勢越明顯。

1.2.5 長巖心驅(qū)替實驗

建立長巖心(φ25×2000mm)驅(qū)替流程，在恒壓條件下兩泵同時驅(qū)替油、水流過不同潤濕性支撐劑(覆膜砂和石英砂)，通過對比采出液中油水體積比確定不同支撐劑對采出液含水率的影響。

圖2 不同閉合壓力下油水導(dǎo)流能力比變化曲線 圖3 不同支撐劑驅(qū)替實驗采出液含水率對比曲線

從實驗結(jié)果(圖4、圖5)可以看出，在覆膜砂中，油流動占明顯優(yōu)勢，隨著驅(qū)替壓力的提高，油、水流速均提高，含水率也隨之增大(圖3)，說明驅(qū)替壓力增大時，毛細管力的阻水作用降低，水流有突破。而在石英砂中，水的流速高于油流速，說明石英砂的親水性利于水的流動；隨著驅(qū)替壓力的提高，油、水流速均提高，而采出液含水率降低。

圖4 不同潤濕性支撐劑油水流速隨驅(qū)替壓力變化曲線 圖5 不同潤濕性支撐劑油水流速隨驅(qū)替壓力變化曲線

此外，覆膜砂粒徑越小，毛管力越大，阻水能力越強。如0.15 MPa下，20～40目的覆膜砂采出液含水率為5.58%；而40～70目的覆膜砂采出液含水率為1.45%，降低了4.13%。

該實驗證實了覆膜砂在低生產(chǎn)壓差下具有選擇性滲透能力，能夠提高產(chǎn)油量并降低采出液含水率。

2 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

2.1 總體效果

2008—2011年在老區(qū)、外圍共計30口井應(yīng)用覆膜砂控水壓裂技術(shù)，平均單井壓裂砂巖厚度6.6m，有效厚度5.3m，壓裂后初期平均單井日增液18.7t，日增油3.3t，綜合含水下降5.3%，其中壓后初期增液強度3.513 t/m.d，增油強度0.623t/m.d，較采用石英砂壓裂井增油強度(0.387 t/m.d)上升了33.59%，目前仍有效。

表4 覆膜砂壓裂效果對比表

2.2 效果分析

2.2.1不同粒徑的覆膜砂應(yīng)用效果

應(yīng)用小粒徑覆膜砂壓裂2口井，壓后初期平均單井日增油3.8t，含水下降7.8%，增油強度0.765 t/m.d，較常規(guī)覆膜砂壓裂增油強度(0.501t/m.d)提高了0.264，得到較好效果。

表5 覆膜砂壓裂效果對比表

2.2.2 不同裂縫形態(tài)的應(yīng)用效果

在垂直縫應(yīng)用覆膜砂壓裂2口井，壓后初期平均單井日增油1.6t，含水下降11.2%(較水平縫覆膜砂壓裂含水低6%)，增油強度0.337 t/m.d，降水效果較好。

表6 覆膜砂壓裂效果對比表

2.3 適應(yīng)性分析

分析近幾年采用覆膜砂壓裂井，通過效果跟蹤，壓裂前后產(chǎn)液剖面監(jiān)測，壓后各層降水特點得出覆膜砂壓裂技術(shù)的適用性及選井條件，為今后高含水井挖潛提供借鑒。

2.3.1 對全井的適應(yīng)性

從圖6中可以看出，產(chǎn)液量在10～20t之間時，壓后控水效果最好，其含水一般可下降5%以上。

2.3.2 對單層的適應(yīng)性

從圖7中可以看出，壓前單層產(chǎn)液量小于4.0t降水效果較好，但對壓前產(chǎn)液量大于4.0t的小層，控水效果一般。

從圖8中可以看出，對于壓前小層含水在90%～95%之間控水效果較好，壓后含水平均可控制在5%以下，并且降水效果也相對較好。

從圖9中可以看出，小層壓裂砂巖厚度，在大于2.5m區(qū)域易出現(xiàn)控水上升現(xiàn)象，在1.5～2.5m之間時整體控水效果一般，厚度在0.5～1.5m之間時控水效果較好。

從圖10中可以看出，在0.5～1.0m之間時控水效果最好，小層含水基本上可以控制在8%以下，厚度小于0.5m或在1.0～2.0m之間時降水效果一般。

3 結(jié)語

1)通過室內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)，覆膜砂油水導(dǎo)流比好于常規(guī)支撐劑，并且具有選擇性滲透能力，現(xiàn)場試驗表明，覆膜砂能夠提高產(chǎn)油量并降低采出液含水率。

2)覆膜砂增油控水壓裂技術(shù)適用于老區(qū)水平縫、外圍垂直縫發(fā)育井層，此外，通過壓裂前后井口取樣化驗及效果對比，小粒徑覆膜砂控水增油效果相對好于常規(guī)覆膜砂控水效果。

3)覆膜砂的小層控水性，對于壓前小層產(chǎn)液量低于4.0t、含水級別在90%～95%之間、壓裂砂巖厚度在0.5～1.5m之間、有效厚度在0.5～1.0m之間時效果較好。

4)覆膜砂的全井控水性，產(chǎn)液量在10～20t之間，控水效果相對較好。

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