齊 銀 鄭 剛 姬振寧 白曉虎 陸紅軍 顧燕凌

1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司超低滲透油藏研究中心，陜西 西安 710018；

2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司超低滲透油藏開(kāi)發(fā)部，陜西 西安 710018

0 前言

長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏分布廣泛， 儲(chǔ)量資源豐富，已探明超低滲透油藏三級(jí)儲(chǔ)量占長(zhǎng)慶油田總?cè)?jí)儲(chǔ)量的50.6%；占總潛力儲(chǔ)量的79%，是長(zhǎng)慶油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要資源基礎(chǔ)。 HQ 油田為典型的超低滲透油藏以半深湖－深湖相沉積為主，沉積類(lèi)型以砂質(zhì)碎屑流、濁流沉積為主；儲(chǔ)層物性差，平均孔隙度11.12 %，巖心滲透率0.36 mD；孔吼細(xì)小，中值半徑0.1～0.2 μm，地層壓力系數(shù)0.7，屬低壓超低滲透油藏。

開(kāi)發(fā)初期該類(lèi)油藏主要采用定向井超前注水開(kāi)發(fā)技術(shù)，對(duì)于物性相對(duì)較好的區(qū)塊開(kāi)發(fā)效果理想，而對(duì)于物性相對(duì)較差的區(qū)塊，直井開(kāi)發(fā)單井產(chǎn)量低，開(kāi)發(fā)效益差。 近年來(lái)，開(kāi)展了超低滲透油藏水平井開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，同樣采用超前注水技術(shù)，試驗(yàn)了交錯(cuò)排狀注采井網(wǎng)，直井注水，水平井采油，水平段長(zhǎng)度600～800 m，配套6 口注水井，增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)明顯，單井產(chǎn)量達(dá)直井產(chǎn)量4 倍左右，且穩(wěn)產(chǎn)效果好。 然而，在生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)了部分井水淹的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了水平井試驗(yàn)效果，由于水平井配套注水井較多，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證時(shí)間長(zhǎng)，堵水調(diào)剖工作難度大，本文結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，提出了水淹類(lèi)型識(shí)別方法，指導(dǎo)了生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證工作，并提出了相應(yīng)治理對(duì)策。

1 水淹類(lèi)型識(shí)別

關(guān)于油田注水開(kāi)發(fā)水淹油層的識(shí)別，很多學(xué)者都進(jìn)行了研究［1-4］，研究的對(duì)象多為已進(jìn)入高含水期開(kāi)發(fā)的油田，研究的方法多為通過(guò)測(cè)井、錄井等資料進(jìn)行歸納對(duì)比、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判斷等。 而判識(shí)水淹井來(lái)水方向及水淹類(lèi)型時(shí)，多采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證、示蹤劑測(cè)試等方法，這些方法可以準(zhǔn)確判斷來(lái)水方向，但驗(yàn)證周期長(zhǎng)。

1 口采油井對(duì)應(yīng)多口注水井， 如HQ 油田水平井注水開(kāi)發(fā)時(shí)，水平井水淹動(dòng)態(tài)驗(yàn)證和測(cè)試難度增大、水淹類(lèi)型識(shí)別周期長(zhǎng)。 本文根據(jù)注水生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，利用模糊聚類(lèi)法判斷水平井來(lái)水方向［5-6］。

1.1 竄流通道識(shí)別指標(biāo)篩選

1.1.1 注水井注入壓力變化率

如果注采井之間不存在竄流通道，注水井注入壓力在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)會(huì)保持平穩(wěn)。 而在竄流通道形成過(guò)程中，注水井注入壓力在短期內(nèi)迅速下降。

1.1.2 注水井注入壓力相對(duì)值

當(dāng)注水井與水平井之間存在竄流通道時(shí)，注入水沿地層內(nèi)部竄流通道突進(jìn)至生產(chǎn)井，滲流阻力小，在達(dá)到地質(zhì)配注條件下，地面注水壓力相對(duì)系統(tǒng)壓力偏低。

1.1.3 注水井每米吸水指數(shù)變化率

存在竄流通道的井，單井每米吸水指數(shù)會(huì)比其它井大，吸水指數(shù)較大的井存在竄流通道的可能性較大。

1.1.4 注水井超前注水量相對(duì)值

注水井超前累計(jì)注水量越大，發(fā)生竄流的可能性越大。

1.1.5 注采動(dòng)態(tài)相關(guān)性

生產(chǎn)過(guò)程中的注入量和產(chǎn)液量可以反映注采井之間的相關(guān)性，油水井動(dòng)態(tài)相關(guān)值越大，竄流通道的發(fā)育程度越大。

1.2 竄流通道識(shí)別方法

竄流通道模式分為孔隙型或裂縫型。 如果Darcy 徑向流公式左端大于右端5 倍或者更多，則近井筒流體流態(tài)為線(xiàn)性流，即竄流通道為裂縫型［7］。

q/Δp＞＞∑kh/［141.2 μln（re/rw）］

在確定表征竄流通道的指標(biāo)后，利用模糊聚類(lèi)法客觀(guān)劃分注水井類(lèi)型，即判斷確定注水井存在竄流通道的概率，篩選出優(yōu)勢(shì)注水井。

1.3 實(shí)例應(yīng)用

QP3 井位于HQ 油田， 該井2010 年12 月13 日投產(chǎn)，排液穩(wěn)定后日產(chǎn)液18.8 m3，日產(chǎn)油6.1 t，含水61.8%，含鹽47 353 mg/L；見(jiàn)水后日產(chǎn)液13.5 m3，日產(chǎn)油2.97 t，含水74.1%，動(dòng)液面位于井口，含鹽12 861 mg/L；水淹后日產(chǎn)液14.4 m3，日產(chǎn)油0 t，含水100 %，動(dòng)液面位于井口，水型為Na2SO4型，而該區(qū)地層水為CaCl2型，可以確定為注入水。

通過(guò)整理、分析QP3 井對(duì)應(yīng)注水井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及測(cè)試資料，采用竄流通道識(shí)別方法計(jì)算，見(jiàn)表1。 結(jié)果表明：B260-60 井存在竄流通道的概率最大（96.3%），其次為B261-62 井（65.7%）。 計(jì)算流態(tài)識(shí)別指數(shù)，B260-60井為線(xiàn)性流（>5），因此該井與QP3 井有裂縫溝通。

經(jīng)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證，B260-60 井2010 年12 月31 日停注后，QP3 井于2011 年1 月6 日含水由96.0%下降至48.4%。

表1 QP3井對(duì)應(yīng)注水井計(jì)算結(jié)果

2 治理對(duì)策研究

2.1 典型模型的建立

采用CMG 數(shù)值模擬軟件（STARS 模塊），結(jié)合HQ 油田長(zhǎng)6 油藏物性和滲流特征，以QP3 井為例，建立了水平井井組優(yōu)勢(shì)注水井凝膠深部調(diào)剖數(shù)值模型。 水力壓裂裂縫是通過(guò)模型中局部網(wǎng)格加密和 “等效導(dǎo)流能力”的方法實(shí)現(xiàn)，即適當(dāng)擴(kuò)大縫寬并同時(shí)等比例縮小裂縫滲透率，保持裂縫導(dǎo)流能力不變來(lái)處理裂縫［8-12］。

2.2 深部調(diào)剖技術(shù)研究

從QP3 井水淹類(lèi)型識(shí)別可見(jiàn)，該井屬于裂縫見(jiàn)水特征，應(yīng)對(duì)注水井深部調(diào)剖達(dá)到對(duì)竄流通道的“填、堵”，對(duì)油層縱向調(diào)剖，橫向提高水驅(qū)效率的作用。 目前的堵劑品種眾多， 依據(jù)該井油層和水淹特征采用低強(qiáng)度堵劑+多功能強(qiáng)凝膠+弱凝膠體系具有較強(qiáng)的針對(duì)性。 利用數(shù)值模擬計(jì)算的方法確定了堵劑注入濃度、 堵劑用量、堵水時(shí)機(jī)及段塞設(shè)計(jì)。

2.2.1 堵劑注入濃度

堵劑注入濃度不同，措施效果不同。 模擬計(jì)算結(jié)果表明，相同的堵劑用量條件下（1 500 m3），堵劑注入濃度增加，水平井含水下降，但堵劑注入濃度在30 kg/m3后下降幅度逐漸趨緩。 確定堵劑濃度在30 kg/m3為最佳堵劑濃度值，見(jiàn)圖1。

2.2.2 堵劑用量

圖1 QP3 含水率與不同堵劑濃度曲線(xiàn)

在水平井含水達(dá)到90%時(shí)，不同的堵劑用量得到不同的措施效果。 模擬計(jì)算結(jié)果表明，隨著堵劑用量的增加，水平井含水下降增多，但下降幅度逐漸趨緩。 相對(duì)應(yīng)的深部調(diào)剖井注入壓力也隨著堵劑用量的增加而增大，B260-60 井口壓力上升空間4～5 MPa， 綜合確定合理的堵劑用量為1 500～2 000 m3，見(jiàn)圖2。

2.2.3 堵水時(shí)機(jī)

對(duì)于微裂縫發(fā)育的超低滲透油藏而言，在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，一旦注入水沿微裂縫突進(jìn)，則注入時(shí)間越長(zhǎng)，水淹優(yōu)勢(shì)滲流通道越明顯。 在裂縫竄流發(fā)生后，應(yīng)及時(shí)對(duì)優(yōu)勢(shì)注水井進(jìn)行深部堵水調(diào)剖，改變注入水沿優(yōu)勢(shì)滲流通道的滲流能力，達(dá)到注水均勻驅(qū)替的作用。QP3 井模擬計(jì)算結(jié)果表明，相同的堵劑用量下（1 500 m3），竄流注水井累計(jì)注水量越大，調(diào)剖措施效果越差，即調(diào)剖時(shí)機(jī)越早越好，見(jiàn)圖3。

圖3 QP3 含水率與不同累注量曲線(xiàn)

2.2.4 段塞設(shè)計(jì)

在堵劑類(lèi)型、堵劑用量確定條件下，優(yōu)化注入段塞設(shè)計(jì)影響堵水調(diào)剖的措施效果。 結(jié)合該區(qū)油層特征、水淹類(lèi)別，分別模擬計(jì)算了單段塞、強(qiáng)凝膠與弱凝膠組合段塞條件下的堵水效果。 相同的堵劑用量下（1 500 m3），多段塞效果好于單段塞，而封堵段塞“強(qiáng)-弱-強(qiáng)”組合降含水效果較優(yōu)，見(jiàn)圖4。

圖4 QP3 含水率與不同段塞組合變化曲線(xiàn)

2.3 調(diào)剖堵水實(shí)施效果

在上述水淹類(lèi)型識(shí)別、動(dòng)態(tài)驗(yàn)證和模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)B260-60 井進(jìn)行了復(fù)合堵水調(diào)剖試驗(yàn)，凝膠段塞采用“強(qiáng)-弱-強(qiáng)”組設(shè)計(jì)方式，其中強(qiáng)凝膠用量985 m3，弱凝膠用量699 m3，累計(jì)用量1 684 m3，實(shí)際堵劑注入濃度28.2 kg/m3，堵水調(diào)剖措施后，效果明顯。

2.3.1 注水壓力升高、壓降趨勢(shì)明顯變緩

從圖5 調(diào)剖前后的壓降曲線(xiàn)來(lái)看，調(diào)剖后注水井注水壓力升高2.0 MPa，調(diào)剖前后測(cè)壓6 h，壓降速率分別為1.01 MPa/h 和0.33 MPa/h，壓降曲線(xiàn)明顯變緩，調(diào)剖起到了一定效果。

2.3.2 QP3 井含水下降

在堵水調(diào)剖過(guò)程中，QP3 井含水100%， 日產(chǎn)液14 m3，動(dòng)液面位于井口，堵水調(diào)剖結(jié)束后生產(chǎn)3 個(gè)月，含水下降至20%，動(dòng)液面下降至1 200 m，日產(chǎn)油5.0 t，生產(chǎn)形勢(shì)基本穩(wěn)定，效果良好，見(jiàn)圖6。

3 結(jié)論

a）在1 口水平井對(duì)應(yīng)多口注水井開(kāi)發(fā)的條件下，水平井水淹后，利用模糊聚類(lèi)法可快速判斷水平井來(lái)水方向、確定優(yōu)勢(shì)注水井，QP3 井對(duì)應(yīng)的6 口注水井分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證結(jié)果一致，表明該方法具有一定的實(shí)用性。

b）在對(duì)水平井來(lái)水方向判識(shí)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬的方法對(duì)最佳堵水時(shí)機(jī)、堵劑用量、堵劑注入濃度、段塞設(shè)計(jì)、施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究，確定合理施工方案，在QP3 井對(duì)應(yīng)的注水井進(jìn)行深部調(diào)堵后，該水平井含水下降至20%，動(dòng)液面下降至1 200 m，產(chǎn)油量恢復(fù)到5 t，取得了良好的應(yīng)用效果。

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