王偉，楊輝，黃春霞，江紹靜，岳湘安

1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西西安710075

2.中國石油長慶油田公司，陜西西安710018

3.中國石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實驗室，北京昌平102249

特低滲非均質(zhì)油藏水竄后提高波及效率研究

王偉1*，楊輝2，黃春霞1，江紹靜1，岳湘安3

1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西西安710075

2.中國石油長慶油田公司，陜西西安710018

3.中國石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實驗室，北京昌平102249

針對特低滲油藏水驅(qū)開發(fā)易竄流、調(diào)剖治理效果差等問題，開展了特低滲非均質(zhì)油藏治理竄流、提高波及效率的室內(nèi)模擬實驗。層內(nèi)非均質(zhì)儲層模型調(diào)剖驅(qū)油實驗表明，特低滲非均質(zhì)油藏調(diào)剖后水驅(qū)與中高滲油藏相比后續(xù)注入壓力高，難以提高波及效率；水驅(qū)后直接轉(zhuǎn)注天然氣，氣體繼續(xù)沿水竄通道流動；但采用調(diào)剖后天然氣驅(qū)，不僅后續(xù)注入壓力低，且能夠提高采收率約7.8%，氣驅(qū)后還可間歇注氣進(jìn)一步提高采收率約9.6%。因此，特低滲油藏水竄后應(yīng)采用調(diào)剖后氣驅(qū)的調(diào)剖驅(qū)油方式，可有效擴(kuò)大驅(qū)油劑的波及體積，提高采收率。

特低滲油藏；水竄；調(diào)剖；天然氣驅(qū)；間歇注氣；波及效率

引言

低滲、特低滲油藏在中國分布極廣，近年來新探明石油儲量中60%～80%屬于低滲透油藏［1-4］。然而與中高滲油藏相比，低滲油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重，注入水極易竄流，難以波及致密含油基質(zhì)，采收率較低，平均僅為20%左右［5-9］。中高滲油藏水竄后可采用聚合物驅(qū)、調(diào)剖等方式擴(kuò)大注入水的波及體積［10-12］，但特低滲油藏采用調(diào)剖等措施后注入水難以進(jìn)入相對低滲區(qū)，而氣體因其良好的注入性相對較易進(jìn)入。實驗采用層內(nèi)非均質(zhì)儲層模型，研究了特低滲非均質(zhì)油藏水竄后調(diào)剖-水驅(qū)、直接轉(zhuǎn)氣驅(qū)和調(diào)剖-氣驅(qū)3種調(diào)剖驅(qū)油方式，并分析了驅(qū)替過程中的動態(tài)特征及驅(qū)油機(jī)理，為特低滲油藏治理竄流、提高波及效率提供依據(jù)。

1 實驗準(zhǔn)備

實驗?zāi)Ｐ蜑槿斯褐频膶觾?nèi)3層非均質(zhì)巖芯，不同于以往實驗所用的并聯(lián)管模型，更接近實際油藏，如圖1所示。

圖1 層內(nèi)非均質(zhì)儲層模型Fig.1 In-layer heterogeneous reservoirmodels

實驗中取低滲巖芯W(wǎng) 1F、W 2F各3塊，中高滲巖芯HW 2一塊，按正韻律放置，詳細(xì)參數(shù)見表1。

表1 層內(nèi)非均質(zhì)芯參數(shù)Tab.1_ Physicalparametersof in-layer heterogeneous cores

原油為鄂爾多斯盆地某油田長6儲層脫氣原油與煤油按體積比為5：4配制而成的模擬油。油藏溫度（50?C）下其黏度為2.05mPa·s，與目標(biāo)油藏原油黏度相近。

地層水依據(jù)長6儲層地層水的離子組成人工配制，水型為CaCl2型，總礦化度為90 000mg/L，其中二價鈣鎂離子含量為21 080mg/L。

驅(qū)油用天然氣各組分含量如表2所示，與原油非混相。

表2 驅(qū)油用天然氣組分Tab.2_ Com position of in jection naturalgas

調(diào)剖劑為丙烯酰胺單體為主劑的就地交聯(lián)體系，用地層水配制，丙烯酰胺單體濃度為3.0%，交聯(lián)劑濃度為0.1%，引發(fā)劑和穩(wěn)定劑適量。油藏溫度下成膠前的黏度為1.2mPa·s，靜置10 h后開始成膠，24 h后成膠強(qiáng)度較高。

實驗過程中油藏壓力10MPa，溫度50?C，驅(qū)替速度恒為0.3m L/m in。

2 結(jié)果及討論

2.1 特低滲非均質(zhì)巖芯水竄后調(diào)剖-水驅(qū)

實驗選用兩塊特低滲層內(nèi)非均質(zhì)巖芯W(wǎng) 1F-1、W 2F-1，并以中高滲層內(nèi)非均質(zhì)巖芯HW 2作為參考。三塊巖芯的驅(qū)替動態(tài)如圖2所示，分為4個階段，首先水驅(qū)至含水率98%以上；其次注入調(diào)剖劑約0.3 PV，用水頂替入巖芯深部；然后待堵劑成膠24 h后繼續(xù)水驅(qū)至含水率98%以上；最后轉(zhuǎn)氣驅(qū)至不出油。

由圖2和表3可以看出，特低滲巖芯W(wǎng) 1F- 1和W 2F-1調(diào)剖后的水驅(qū)壓力梯度雖然增幅較小，分別為前期水驅(qū)的2.5倍和6.6倍，但值卻高達(dá)26.010MPa/m和14.900MPa/m；同時采收率也沒有明顯增加。高滲巖芯HW 2調(diào)剖后的壓力增幅明顯較高，是前期水驅(qū)的102倍，但其調(diào)剖后水驅(qū)壓力值遠(yuǎn)低于兩塊低滲巖芯的壓力，僅為0.265MPa/m，且調(diào)剖效果極好，在原有水驅(qū)基礎(chǔ)上提高采收率37.42%。因此，同樣采用調(diào)剖-水驅(qū)，特低滲非均質(zhì)巖芯與中高滲非均質(zhì)巖芯存在明顯區(qū)別，特低滲巖芯調(diào)剖后水驅(qū)的注入壓力高，且無法有效提高采收率；中高滲巖芯調(diào)剖后水驅(qū)的注入壓力相對較低，且能夠大幅度提高采收率。

圖2 層內(nèi)非均質(zhì)巖芯調(diào)剖后繼續(xù)水驅(qū)開采動態(tài)Fig.2 Water drive production performanceafter profile control in heterogeneous cores

表3 高低滲巖芯常規(guī)調(diào)剖結(jié)果對比Tab.3 The resu ltsof conventional profile control in high and low _________________________permeability cores

分析原因，中高滲油藏因其相對低滲區(qū)滲透率值高，所以有效啟動相對低滲區(qū)剩余油的驅(qū)替壓差低，封堵竄流通道后，驅(qū)油劑易進(jìn)入相對低滲區(qū)，驅(qū)替其中的原油，顯著地提高了采收率。而特低滲油藏因其相對低滲區(qū)基質(zhì)致密、滲透率低，驅(qū)替其中剩余油所需的驅(qū)替壓差高，封堵竄流通道后，水也很難進(jìn)入致密基質(zhì)，而易突破相對高滲區(qū)的封堵段塞繼續(xù)竄流。最后轉(zhuǎn)氣驅(qū)時，因封堵段塞已被突破，氣體繼續(xù)竄流，所以采收率增幅僅為2.5%和0。因此，無論從對封堵劑封堵強(qiáng)度的要求或從提高波及效率的角度出發(fā)，特低滲非均質(zhì)油藏水竄后不宜采用調(diào)剖-水驅(qū)方式。

2.2 特低滲非均質(zhì)油藏水竄后直接天然氣驅(qū)

特低滲均質(zhì)巖芯實驗結(jié)果表明，水驅(qū)后直接轉(zhuǎn)天然氣驅(qū)可提高驅(qū)油效率［13］。為研究水驅(qū)后直接氣驅(qū)在特低滲非均質(zhì)油藏中的適應(yīng)性，選用兩塊特低滲非均質(zhì)巖芯W(wǎng) 1F- 2和W 2F-2，先水驅(qū)至含水率98%，后直接轉(zhuǎn)氣驅(qū)至不出油。

如圖3所示，巖芯W(wǎng) 1F- 2和W 2F- 2直接轉(zhuǎn)天然氣驅(qū)，兩者的后續(xù)注氣壓力僅為前期水驅(qū)壓力的0.5倍，采收率增幅分別為1.53%和0。驅(qū)替過程也發(fā)現(xiàn)，兩塊巖芯水驅(qū)轉(zhuǎn)注氣后，在初始階段，采出液中含水率高，甚至只見水，不見油。當(dāng)產(chǎn)液量降低后，氣液比迅速上升，氣體直接竄流。分析認(rèn)為，水驅(qū)后轉(zhuǎn)注氣，因水竄通道和含油基質(zhì)中滲透率、流體的不均勻分布，導(dǎo)致水流通道中的流度遠(yuǎn)高于致密含油基質(zhì)中的流度，所以后續(xù)注入的天然氣優(yōu)先沿流動阻力較小的水竄通道流動，驅(qū)替其中的水，這也導(dǎo)致轉(zhuǎn)氣驅(qū)的初級階段，產(chǎn)出液中只有水，沒有油?？梢娞氐蜐B非均質(zhì)巖芯與均質(zhì)巖芯相比，水驅(qū)后直接轉(zhuǎn)氣驅(qū)效果差，氣體主要沿水驅(qū)形成的水流通道繼續(xù)竄流，無法有效提高波及效率。

巖芯W(wǎng) 1F-2直接轉(zhuǎn)氣驅(qū)無效果后，嘗試間歇注氣，升壓停采階段將巖芯整體壓力升至13.5MPa，待壓力平穩(wěn)后關(guān)閉注氣端，等待100m in后打開開采端降壓開采，控制回壓為10.0MPa，依此重復(fù)實驗，實驗結(jié)果見圖4。結(jié)果顯示，間歇注氣的效果明顯好于連續(xù)注氣，可有效抑制氣竄，提高采收率9.3%左右。可見連續(xù)注氣導(dǎo)致直接氣竄，然而間歇注氣可擴(kuò)大氣體在致密基質(zhì)中的波及體積。

因此，對于特低滲非均質(zhì)油藏水驅(qū)后，如果不采取其他措施，注氣應(yīng)采用間歇注氣的方式。間歇注氣可周期性地改變儲層內(nèi)部的壓力場分布，并通過氣體擴(kuò)散、溶解及對油藏壓力場的擾動，增大氣體在致密含油基質(zhì)中的波及體積，抑制了氣體的竄流，啟動了低滲區(qū)中的油。

圖3特低滲非均質(zhì)巖芯水驅(qū)結(jié)束后直接轉(zhuǎn)氣驅(qū)開采動態(tài)Fig.3 Production performance of transferringwater drive to gasdrive in heterogeneouscores

圖4 巖芯W(wǎng) 1F-2間歇注氣開采動態(tài)Fig.4 Production performance of coreW 1F-2 w ith interm ittent gas in jection

2.3 特低滲非均質(zhì)油藏水竄后調(diào)剖-天然氣驅(qū)

實驗選用兩塊特低滲層內(nèi)非均質(zhì)巖芯W(wǎng) 1F- 3和W 2F-3，先水驅(qū)至含水率98%；然后調(diào)剖，待封堵段塞成膠24 h后轉(zhuǎn)注天然氣至不出油；最后采用間歇注氣至不出油，間歇注氣中周期時長改為250m in，其他同巖芯W(wǎng) 1F-2。評價特低滲油藏水驅(qū)竄流后調(diào)剖-氣驅(qū)的效果。

由圖5可看出，巖芯W(wǎng) 1F-3水驅(qū)后轉(zhuǎn)調(diào)剖-氣驅(qū)，氣驅(qū)采收率增幅為8.64%，其后續(xù)氣驅(qū)的平均壓力僅與前期水驅(qū)的壓力相當(dāng)，可見調(diào)剖后轉(zhuǎn)氣驅(qū)的注入壓力相對較低。巖芯W(wǎng) 2F-3也可以發(fā)現(xiàn)調(diào)剖后轉(zhuǎn)氣驅(qū)的注氣壓力相對較低，且可提高采收率6.96%。

由圖6可看出，巖芯W(wǎng) 1F- 3和W 2F-3后續(xù)氣驅(qū)結(jié)束后采用間歇注氣，還可分別提高采收率9.27%和9.96%。

圖5 特低滲非均質(zhì)油藏水驅(qū)后調(diào)剖轉(zhuǎn)氣驅(qū)開采動態(tài)Fig.5 Production performanceof transferringwate driveand profile control to gasdrive

圖6 低滲非均質(zhì)巖芯調(diào)剖氣驅(qū)后間歇注采動態(tài)Fig.6 Performanceof Interm ittentgas injection after low-permeability heterogeneous coresprofile controland gasdrive

因此，特低滲非均質(zhì)油藏注水開發(fā)竄流后，可通過調(diào)剖封堵高滲層，降低高滲層的竄流程度，然后轉(zhuǎn)氣驅(qū)。因氣體良好的注入性，不僅能夠降低調(diào)剖后的注入壓力，而且降低了對封堵竄流通道的堵劑段塞強(qiáng)度的要求，也提高了驅(qū)油劑在低滲層的波及效率，顯著地提高了采收率。氣驅(qū)結(jié)束后采用間歇注氣還可進(jìn)一步擴(kuò)大驅(qū)油劑在致密含油區(qū)的波及體積，提高采收率。

2.4 3種驅(qū)替方式的對比

表4和圖7為特低滲非均質(zhì)巖芯水竄后不同開發(fā)方式的采收率增幅和注入壓力對比，圖7中的壓力倍數(shù)定義為巖芯水竄后的驅(qū)替壓力梯度與前期水驅(qū)壓力梯度之比。對比發(fā)現(xiàn)，特低滲非均質(zhì)巖芯采用調(diào)剖后水驅(qū)，不僅后續(xù)水驅(qū)的壓力高，且無法有效提高采收率。水驅(qū)后直接氣驅(qū)，其壓力倍數(shù)小于1，后續(xù)注入壓力較小，但注入氣體繼續(xù)沿水流通道竄流，所以無法提高采收率。采用調(diào)剖后氣驅(qū)，不僅調(diào)剖后注入壓力相對較低，而且可有效提高采收率。同時可發(fā)現(xiàn)，無論是直接轉(zhuǎn)氣驅(qū)后還是調(diào)剖轉(zhuǎn)氣驅(qū)后，通過間歇注氣都可提高采收率9%以上。

表4 不同開發(fā)方式的采收率增幅對比Tab.4_ Recovery ratio am p lification of different developmentways

圖7 不同開發(fā)方式的壓力對比Fig.7 Contrastof pressure in different developmentways

因此，特低滲非均質(zhì)油藏調(diào)剖后繼續(xù)水驅(qū)，注入壓力極高，甚至?xí)哂谟筒氐钠屏褖毫?，這對于注入性較差的特低滲油藏是無法接受的，且驅(qū)油結(jié)果表明其難以有效提高波及效率。直接轉(zhuǎn)氣驅(qū)后，雖然注入壓力較低，但氣體繼續(xù)沿水驅(qū)形成的通道繼續(xù)竄流，無法擴(kuò)大驅(qū)油劑在致密含油基質(zhì)中的波及體積。然而若調(diào)剖后轉(zhuǎn)氣驅(qū)，因氣體黏度低且注入性好，調(diào)剖封堵竄流通道后氣體易進(jìn)入致密基質(zhì)，有效擴(kuò)大了驅(qū)油劑在油藏中的波及體積，提高采收率；同時，調(diào)剖后氣驅(qū)的注入壓力梯度較低，與前期水驅(qū)壓力相當(dāng)，保證了特低滲油藏調(diào)剖后的注入能力；另外注氣過程不易突破封堵段塞，降低了對調(diào)剖劑封堵強(qiáng)度的要求。因此，特低滲油藏調(diào)剖后氣驅(qū)相比調(diào)剖后水驅(qū)有明顯的優(yōu)勢。

3 結(jié)論

（1）對比特低滲非均質(zhì)油藏和中高滲非均質(zhì)油藏調(diào)剖后水驅(qū)的效果，中高滲油藏調(diào)剖后水驅(qū)的效果好，采收率增幅大，且調(diào)剖后水驅(qū)壓力相對較低；但特低滲非均質(zhì)油藏調(diào)剖后水驅(qū)壓力劇增，采收率增幅不明顯。

（2）特低滲非均質(zhì)油藏水竄后直接轉(zhuǎn)注天然氣，氣體易沿水流通道繼續(xù)竄流，無法波及進(jìn)入致密含油基質(zhì)。但采用間歇注氣，通過氣體擴(kuò)散、溶解及對油藏壓力場的擾動，可增大氣體在致密基質(zhì)中的波及體積，提高采收率9%以上。

（3）特低滲非均質(zhì)油藏調(diào)剖后轉(zhuǎn)天然氣驅(qū)，由于氣體啟動致密基質(zhì)中剩余油所需壓力梯度小，調(diào)剖后注入氣體更易擴(kuò)大波及體積，可明顯提高采收率；同時氣驅(qū)結(jié)束后采用間歇注氣還可進(jìn)一步抑制氣竄，擴(kuò)大氣體在致密基質(zhì)中的波及體積。在實驗條件下，調(diào)剖后氣驅(qū)和間歇注氣在水驅(qū)基礎(chǔ)上累計提高特低滲油藏采收率達(dá)17.5%。所以，特低滲非均質(zhì)油藏深部調(diào)剖后采用氣驅(qū)比水驅(qū)更合適。

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編輯：王旭東

編輯部網(wǎng)址：http：//zk.swpuxb.com

Researcheson Im proving Sweep Efficiency A fterWater Breakthrough in Ultra-low Permeability HeterogeneousReservoir

WANGWei1*，YANG Hui2，HUANGChunxia1，JIANG Shaojing1，YUEXiangan3
1.Research Institute of ShaanxiYanchang Petroleum（GROUP）Co.Ltd.，Xi′an，Shaanxi710075，China
2.Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi′an，Shaanxi710018，China
3.MOEKey Laboratory of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Changping，Beijing 102249，China

Focusing on the water channeling and the bad results of profile control in ultra-low permeability reservoir，the laboratory simulation experimentswere conducted to study the anti-channeling and expanding sweep volumemethods.The experimentsofprofile controland oildisplacementwere run in the reservoirmodelsw ith interlayerheterogeneity，which shows that，thewater injection pressureafterprofile control ishigher than thatinm id-high permeability reservoir，and itis difficult to improve thesweep efficiency inultra-low permeability reservoir.Gas flowsalongwaterchanneling pathwhen injected directly afterwater flooding.Injecting gas after profile control can notonly reduce the subsequent injection pressure butalso improve the recovery by about7.8%.The recovery can be improved by about9.6%in the interm ittentgas injection process after gas flooding.Therefore，injecting gasafterprofile controlcan be used afterwater channeling in ultra-low permeability reservoir to effectively expand sweep volume and improve the recovery.

ultra-low permeability reservoir；water channeling；profile control；naturalgas flooding；interm ittentgas injection；sweep efficiency

王偉，1987年生，男，漢族，陜西洛川人，工程師，博士，主要從事低滲透油藏提高采收率技術(shù)研究及應(yīng)用工作。E-mail：oilren@qq.com

楊輝，1987年生，男，漢族，河南駐馬店人，助理工程師，碩士，主要從事低滲透油藏提高采收率技術(shù)研究及天然氣開發(fā)工作。E-mail：yanghui192140@126.com

黃春霞，1964年生，女，漢族，吉林榆樹人，高級工程師，碩士，主要從事油田開發(fā)提高采收率技術(shù)研究。E-mail：hchx-1@126.com

江紹靜，1970年生，男，漢族，廣東陽西人，教授級高級工程師，主要從事油田提高采收率技術(shù)研究工作。E-mail：jshj7010@sina.com

岳湘安，1957年生，男，漢族，湖南寧鄉(xiāng)人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事提高石油采收率、滲流力學(xué)和采油化學(xué)方向的科研及教學(xué)工作。E-mail：yxa@cup.edu.cn

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1674-5086（2016）03- 0107-07

TE357

A

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2014- 04-13網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016- 03-24

王偉，E-mail：oilren@qq.com

國家科技支撐計劃（2012BAC26B00）；國家科技重大專項（2011ZX05009- 004- 004）。