康 博，王 健，宋陽坤，何 巍,周長江

1.成都北方石油勘探開發(fā)技術(shù)有限公司，成都 610500；2.西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，成都 610500；3.中國石油大港油田采油工藝研究院，天津 300280

N油田位于蘇伊士灣裂谷盆地的東南端，盆地南端毗鄰紅海，東西方向發(fā)育斷裂帶并以此作為盆地的邊界，盆地整體呈近北西-東南向長條狀分布[1]。該裂谷盆地發(fā)育經(jīng)歷了前裂谷時期、同生裂谷時期和后裂谷時期。目的層沉積發(fā)生在同生裂谷時期的后期，盆地沉降速率降低，開始出現(xiàn)陸源碎屑沉積，即中新世的Kareem組扇三角洲沉積，局部隆起剝蝕，盆地被活動的北東向斷層切割形成壘塹模式。蘇伊士灣N油田受區(qū)域構(gòu)造作用的影響，斷裂系統(tǒng)十分發(fā)育。復(fù)雜的構(gòu)造運動導(dǎo)致儲層、油層斷失現(xiàn)象嚴重，油藏局部小斷層、裂縫發(fā)育，其開發(fā)特征表現(xiàn)為：注水開發(fā)后見水方向性明顯，含水快速上升，低含水采油期短，個別油井水淹嚴重，單井產(chǎn)量遞減很快等。局部發(fā)育的天然裂縫或高滲條帶給生產(chǎn)帶來了一些負面影響，影響油藏開發(fā)。近幾年開展以提高采收率為目的的注水參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，雖然取得了一定的效果，但因儲層平面及縱向的非均質(zhì)性，導(dǎo)致措施有效期短和措施有效率偏低，使后續(xù)穩(wěn)產(chǎn)工作更加困難。結(jié)合國內(nèi)外穩(wěn)油控水的經(jīng)驗，弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)成熟、投資少、見效快，適合海外油田效益開發(fā)的要求[2-6]。為提高調(diào)驅(qū)應(yīng)用效果，將常規(guī)的單一段塞改變?yōu)槎噍喆味稳，F(xiàn)場應(yīng)用多輪次調(diào)驅(qū)的效果尚具有不確定性，調(diào)驅(qū)機理尚需要深化[7-10]，筆者通過可視化平面模型的設(shè)計與實驗，對多輪次調(diào)驅(qū)的機理進行研究，以期指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)。

1 模型的設(shè)計與制作

試驗采用裝填巖心片的微觀可視化模型和填充石英砂的平面可視化模型模擬現(xiàn)場多方向見水的裂縫性或存在優(yōu)勢通道的油藏進行多輪次調(diào)驅(qū)。微觀可視化模型采用兩塊面積分別為225 cm2正方形有機玻璃夾持長10 cm，寬10 cm，厚0.25 cm的巖心片，采用環(huán)氧樹脂膠進行密封。此物理模型設(shè)計有1個注入端和3個采出端，模型示意見圖1。

圖1 微觀可視化模型示意圖

平面可視化模型與微觀可視化模型注采口設(shè)置相同。沿左側(cè)注入口與右側(cè)采出口一帶設(shè)置3 cm寬高滲區(qū)，用以模擬裂縫，其余為低滲區(qū)。平面可視化模型長20 cm，寬20 cm，厚1 cm。

2 實驗方法

安裝好設(shè)計的微觀模型及平面可視化模型；飽和水，用質(zhì)量分數(shù)為0.2%的甲基藍兌地層水染成藍色，恒速注水。飽和油，根據(jù)油藏條件配制的原油，建立束縛水飽和度； 水驅(qū)油，對水驅(qū)油過程錄像，記錄剩余油分布；將弱凝膠染成粉紅色并進行多輪次調(diào)驅(qū)，對微觀驅(qū)替、油水流動規(guī)律、剩余油分布進行錄像。

3 結(jié)果和討論

3.1 微觀可視化模型實驗

實驗按圖1設(shè)計的水平放置微觀可視化模型進行，從左側(cè)注入端飽和水、飽和油與水驅(qū)油，觀察上、下及右側(cè)出口端的產(chǎn)出情況，建立剩余油分布模型。飽和水、飽和油、水驅(qū)油實物見圖2。水驅(qū)、各輪次凝膠調(diào)驅(qū)后剩余油效果對比見圖3。

圖2 飽和水、飽和油、水驅(qū)油實物圖

圖3 水驅(qū)、各輪次弱凝膠調(diào)驅(qū)后剩余油效果對比

從圖2可以看出，水驅(qū)油過程中注入水優(yōu)先選擇高滲透區(qū)域，低滲透區(qū)域啟動較慢，與實際開采中水驅(qū)沿高滲通道水竄現(xiàn)象相符。

由圖3a可知，當(dāng)注水突破后，表現(xiàn)出多方向見水特征，模型上部、下部和右部的3個出口都見到水產(chǎn)出，而右端出口和上端出口產(chǎn)水量最多，下端出水口產(chǎn)水量較少。由實驗可知，注水后形成主要的水流通道，此區(qū)域的剩余油動用較高，而主流線以外左下角、右上角的區(qū)域，注入水波及效率低，剩余油相對富集。

由多輪次弱凝膠調(diào)驅(qū)實驗可知，第一輪調(diào)驅(qū)弱凝膠優(yōu)先進入高滲驅(qū)并進行封堵，從而使后續(xù)水驅(qū)改向，驅(qū)動剩余油，提高波及面積；第二輪調(diào)驅(qū)相比第一輪差；而第三輪效果最差，但仍可以驅(qū)替剩余油，提高采收率。

3.2 平面可視化模型實驗

通過可視化平面模型實驗得出的凝膠三輪次調(diào)驅(qū)試驗結(jié)果見圖4，驅(qū)出油量見表1。

圖4 平面可視化模型試驗效果圖

表1 平面可視化模型調(diào)驅(qū)效果

由可視化平面模型實驗可以觀察到，在進行第一輪調(diào)驅(qū)過程中，注入的弱凝膠首先主要進入3 cm寬的高滲區(qū)，沿此模擬的裂縫突進，突進的長度大約2 cm，由于前緣注入凝膠的封堵左右，后續(xù)凝膠更多的流向低滲透區(qū)域，驅(qū)動低滲區(qū)的原油。由此可知，弱凝膠有效地實現(xiàn)調(diào)剖和驅(qū)油。當(dāng)?shù)谝惠喺{(diào)驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)采出程度達到39.9%，調(diào)驅(qū)取得良好的增油效果。但模型中剩余油仍較高，因此進行第二輪調(diào)驅(qū)。第二輪注入的弱凝膠推進第一輪凝膠向前流動，由于阻力，第二輪凝膠的波及面積更大，將第一輪未被波及到的原油驅(qū)出。并且由于液流改向及聚合物分子的黏彈力，驅(qū)動中形成的瞬時“負壓”，致使孔隙中的油流出，提高了洗油效率。第二輪調(diào)驅(qū)，弱凝膠明顯擴大了波及面積和掃油效率，可以驅(qū)動第一輪未波及到的剩余油，但增油量較第一輪低。第三輪調(diào)驅(qū)中波及面積和掃油效率進一步擴大，基本驅(qū)出了模型中的原油。

從調(diào)驅(qū)實驗可知，在多輪調(diào)驅(qū)中，多輪次調(diào)驅(qū)效果明顯好于一次調(diào)驅(qū)，最終采收率和波及效率均高于一次調(diào)驅(qū)，但多輪次調(diào)驅(qū)后注水壓力抬升幅度降低，調(diào)驅(qū)效果逐次遞減。

3.3 并聯(lián)巖心流動試驗

試驗采用3根并聯(lián)填砂管，模擬不同滲透率級差下的多方向見水油藏分別進行單次調(diào)驅(qū)與多輪調(diào)驅(qū)結(jié)果見表2和表3。

表2 并聯(lián)填砂管單次調(diào)驅(qū)結(jié)果

表3 并聯(lián)填砂管多輪調(diào)驅(qū)結(jié)果

由表2、表3可以看出，單次調(diào)驅(qū)對模型吸水剖面改善程度較多輪調(diào)驅(qū)中的第一輪次調(diào)驅(qū)的結(jié)果好，但和經(jīng)過二輪、三輪調(diào)驅(qū)后的結(jié)果比則較差，說明多輪調(diào)驅(qū)可以較好的改善不同滲透率級差的吸水剖面，緩解儲層非均質(zhì)性對油藏水驅(qū)效果的影響。多輪調(diào)驅(qū)可動態(tài)封堵高滲層，啟動低滲層的滲流通道。

4 多輪調(diào)驅(qū)機理

1)多輪調(diào)驅(qū)協(xié)同調(diào)驅(qū)機理

對于存在裂縫或優(yōu)勢通道的油藏，多輪調(diào)驅(qū)可以充分發(fā)揮協(xié)同作用提高調(diào)驅(qū)效果[11]。傳統(tǒng)的單一段塞調(diào)驅(qū)通過大劑量堵劑對裂縫或高滲層進行封堵，初期效果明顯，使后續(xù)水驅(qū)改向進入低滲層，但隨注水開發(fā)時間增加，又會形成新的滲流通道，從而造成油井水淹。

多輪調(diào)驅(qū)通過小劑量、多輪次的手段，根據(jù)最小阻力動態(tài)到達裂縫或優(yōu)勢通道，進行深部調(diào)驅(qū)。前一輪堵劑暫堵裂縫后，后一輪堵劑會繼續(xù)推動其向裂縫深處運移，當(dāng)阻力到達一定值后，后續(xù)輪次堵劑會改變流向，轉(zhuǎn)向封堵其他微裂縫或高滲層，從而使后續(xù)水驅(qū)擴大波及面積，實現(xiàn)多方向見水井組的綜合控水穩(wěn)油。

2)多輪調(diào)驅(qū)逐次遞減機理

兩組可視化模型的結(jié)果均表明，運用多輪調(diào)驅(qū)技術(shù)，其調(diào)驅(qū)效果存在逐次遞減現(xiàn)象。多輪調(diào)驅(qū)是通過將多段塞分時分批次注入地層深部以達到井組整體受效的調(diào)驅(qū)手段。由于調(diào)驅(qū)波及面的重疊、調(diào)驅(qū)徑向距離的增加、調(diào)驅(qū)時機的選擇、注入工藝的影響以及凝膠性能的不同，其調(diào)驅(qū)效果會隨調(diào)驅(qū)級數(shù)的增加而減弱。

為了減緩多輪調(diào)驅(qū)逐次遞減現(xiàn)象造成的影響，可通過優(yōu)化各輪次弱凝膠的強度、用量、調(diào)驅(qū)時機等參數(shù)進一步控制多輪調(diào)驅(qū)的調(diào)驅(qū)效果。

5 結(jié)論與建議

1)蘇伊士灣N油藏由于裂縫或高滲條帶的存在，油井含水上升速度快，呈現(xiàn)出暴性水淹的特征，實驗表明多輪次調(diào)驅(qū)可實現(xiàn)穩(wěn)油控水。

2)室內(nèi)設(shè)計并制作了多方向見水裂縫性油藏的微觀模型和平面可視化模型，得到了多輪調(diào)驅(qū)協(xié)同調(diào)驅(qū)機理,并證實了多輪調(diào)驅(qū)比單次調(diào)驅(qū)效果好,多輪次調(diào)驅(qū)效果逐次遞減。

3)影響多輪調(diào)驅(qū)效果的因素是多方面的，需結(jié)合物理模擬實驗，開展數(shù)值模擬進行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。