李海濤

( 中國(guó)石油華北油田公司，河北 河間 062450)

0 引 言

大王莊油田是華北油田采油三廠(chǎng)的重要產(chǎn)油區(qū)，油田目前注水井為171口，開(kāi)井為104口，平均日注水量為3 710 m3/d，平均單井每層注水厚度為3.55 m。結(jié)合測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)，該油田不吸水層為294層，占總注水層的33.0%，層間矛盾突出。為解決該問(wèn)題，在大王莊油田開(kāi)展注水井分注工作，目前分注井為57口，其中，三級(jí)三段實(shí)施分注的井為42口，占分注井的73.4%。需分注而未能分注井中以套管變形井和大斜度井為主，其中，套管變形井為25口，大斜度井為18口。分注井雖然能緩解層間矛盾，但由于層間夾層薄無(wú)法采用機(jī)械分注方式卡封[1-7]。近年來(lái)，大港、冀東等油田在注水井上都嘗試應(yīng)用投球調(diào)剖技術(shù)，但由于效果不理想，未能得到大規(guī)模推廣，主要原因是：調(diào)剖球密度精度不夠，無(wú)法與注入水完全匹配，調(diào)剖球?qū)Ω邼B層炮眼的有效封堵率低；調(diào)剖球的強(qiáng)度不夠，在射孔炮眼上受到注入水的長(zhǎng)期沖蝕與擠壓，出現(xiàn)損壞、破碎，造成措施失效。為了解決由于套管及井斜造成不能分注以及分注井不能細(xì)分注水的問(wèn)題， 2017年，華北油田采油三廠(chǎng)與遼河油田鉆采工藝研究院聯(lián)合，針對(duì)原有技術(shù)存在問(wèn)題，開(kāi)展新型投球調(diào)剖技術(shù)的研究與應(yīng)用工作[8-15]。

1 技術(shù)原理與關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1 技術(shù)原理

投球調(diào)剖技術(shù)主要是采用與注入水密度相同的調(diào)剖球，利用注水井各吸水層吸水啟動(dòng)壓力的差異，在高于強(qiáng)吸水層吸水啟動(dòng)壓力和低于中、低滲透層吸水啟動(dòng)壓力的條件下進(jìn)行投球，可使調(diào)剖球選擇性地封堵強(qiáng)吸水層對(duì)應(yīng)的射孔炮眼，降低其吸水量，提高注水壓力，迫使注入水向中、低滲層波及，調(diào)整吸水剖面，提高油藏縱向上的動(dòng)用程度和波及效率，達(dá)到增油降水作用。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)研究

為了保證措施的成功率，調(diào)剖球密度必須與注入流體的密度接近，在目的層溫度、壓力條件下，調(diào)剖球密度與注入流體的密度差控制在0.001 g/cm3以?xún)?nèi)，確保調(diào)剖球在注入流體中保持較為穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。同時(shí)，調(diào)剖球的耐壓強(qiáng)度必須滿(mǎn)足注水需求，如果耐壓強(qiáng)度過(guò)低，會(huì)造成調(diào)剖球受注水壓力作用被壓入炮眼，或者發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致措施失效，因此，提高調(diào)剖球的耐壓強(qiáng)度，是確保措施有效期的重要因素。

措施井投球后，必須保持注水井注水壓力高于強(qiáng)吸水層吸水啟動(dòng)壓力，低于中、低滲透層吸水啟動(dòng)壓力的條件下恢復(fù)注水，根據(jù)管柱深度，測(cè)算出調(diào)剖球到達(dá)目的層并坐封的時(shí)間，確定調(diào)剖球已經(jīng)坐封后，提高注水量至地質(zhì)設(shè)計(jì)要求。

2 高性能調(diào)剖球的研制

2.1 調(diào)剖球技術(shù)參數(shù)

調(diào)剖球的材質(zhì)為合成塑料，主料為聚丙烯酰胺，配用一定比例的過(guò)氧化鈣調(diào)節(jié)密度，同時(shí)添加增溶劑提高融合性，通過(guò)注塑的方式成型。選取6個(gè)不同型號(hào)直徑的調(diào)剖球，直徑分別為：10、12、14、16、18、20 mm，具體按照措施井炮眼直徑選取用球直徑；密度為0.800～1.200 g/cm3，密度精度為0.002 g/cm3；耐壓強(qiáng)度為80 MPa，抗壓毀強(qiáng)度為5 kN；工作溫度為0～100 ℃。

2.2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

為了確保調(diào)剖球的強(qiáng)度在井下環(huán)境中能夠滿(mǎn)足封堵壓差的需要，對(duì)調(diào)剖球的承壓能力進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，耐壓測(cè)試裝置主要由護(hù)套、連接體、泄壓板、球托4部分組成，其中，球托分為不同直徑，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行更換，同時(shí)實(shí)驗(yàn)需要手動(dòng)(或電動(dòng))試壓泵、壓力表、高壓管線(xiàn)等配合，高壓管線(xiàn)連接在左端即可，測(cè)試裝置原理圖見(jiàn)圖1。

圖1 調(diào)剖球耐壓測(cè)試裝置

耐壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)選取直徑為10、12、14、 20 mm 4種調(diào)剖球進(jìn)行測(cè)試，選用的配套球托直徑為6、8、10、12 mm，對(duì)應(yīng)4種常見(jiàn)炮眼規(guī)格，通過(guò)不同直徑調(diào)剖球與不同直徑球托配合，各測(cè)試出5組數(shù)據(jù)，取平均值作為最終破碎壓力(表1)。

實(shí)驗(yàn)步驟如下。

(1) 檢查設(shè)備各部位連接情況。

(2) 將調(diào)剖球用玻璃膠粘在球托的仿炮眼球座的圓孔上，待玻璃膠凝固后將球托座裝入承壓短接，安裝好泄壓短接，球托座與承壓短接的絲扣要上到位。

表1 耐壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

(3) 從打壓口灌入液壓油，直至灌滿(mǎn)。將試壓泵管線(xiàn)與耐壓測(cè)試短接的打壓口連接，緩慢壓動(dòng)試壓泵的加壓手柄至壓力達(dá)到2 MPa時(shí)，試樣耐壓測(cè)試裝置不刺不漏。

(4) 壓動(dòng)手動(dòng)加壓泵手柄給耐壓測(cè)試裝置施壓，壓力達(dá)到20 MPa時(shí)，停止加壓，觀察壓力表讀數(shù)，穩(wěn)壓5 min后繼續(xù)加壓到25 MPa，停止打壓，觀察壓力表讀數(shù)，穩(wěn)壓5 min，重復(fù)上述加壓步驟，直到不能穩(wěn)壓，壓力表讀數(shù)歸“0”。記錄不能穩(wěn)壓前的最高壓力表讀數(shù)值，記為調(diào)剖球的耐壓差值。

調(diào)剖球的承壓室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，調(diào)剖球直徑越大于球托直徑，其抗壓差強(qiáng)度越強(qiáng)，因此，通過(guò)合理的選配調(diào)剖球，可以確保球在井底環(huán)境下耐壓差在80 MPa以上，完全滿(mǎn)足注水井投球調(diào)剖的需要。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

2017年以來(lái)，在華北油田采油三廠(chǎng)實(shí)施調(diào)剖措施16口井，實(shí)施后14口井注水壓力上升，平均單井注水壓力上升2.2 MPa，平均單井注水量為39 m3/d；措施后主力吸水層數(shù)為15層，占總層數(shù)的83.3%，主力吸水層吸水強(qiáng)度由3.5 m3/(d·m)降至2.4 m3/(d·m)，降低了1.1 m3/(d·m)。其中，大王莊油田實(shí)施措施井9口，對(duì)應(yīng)油井31口，油井見(jiàn)效17口，油井見(jiàn)效率54.8%，階段累計(jì)增油為1 794.2 t(表2)。

表2 大王莊油田措施井實(shí)施效果

留70-429X井注水層厚度為33.8 m，共計(jì)12個(gè)小層。2017年6月，該井發(fā)生套管變形，管柱無(wú)法正常起出，2017年9月改為籠統(tǒng)注水，剖面測(cè)試結(jié)果顯示：22、25號(hào)層吸水，25號(hào)層單層吸水量為73.9%，單層突進(jìn)嚴(yán)重。2017年10月24日進(jìn)行投球調(diào)剖，措施前注水壓力為14.3 MPa，日注水量為42 m3/d，措施后壓力為16.0 MPa，25號(hào)層相對(duì)吸水量由73.9%降至46.5%，啟動(dòng)26、28、31三個(gè)新的吸水層位，吸水厚度百分比由43.6%升至78.7%，層間吸水狀況得到改善。 實(shí)施投球調(diào)剖后，井組生產(chǎn)情況明顯改善，日產(chǎn)油穩(wěn)步提升，含水率不斷下降，高峰期井組日增油量為3.5t/d(圖2)。

圖2 留70-429X井對(duì)應(yīng)留70-415X井生產(chǎn)曲線(xiàn)

4 結(jié) 論

(1) 投球調(diào)剖技術(shù)不動(dòng)管柱、成本低、無(wú)污染，針對(duì)類(lèi)似大王莊油田受套管變形、小夾層、大斜度等因素影響，無(wú)法實(shí)施機(jī)械分注類(lèi)注水井具有良好的適應(yīng)性，此類(lèi)井實(shí)施投球調(diào)剖后，吸水剖面改善明顯，對(duì)應(yīng)油井增油降水效果明顯。

(2) 投球調(diào)剖施工過(guò)程中，控制合理的注入流量和流壓，確保調(diào)剖球在目標(biāo)井段的運(yùn)動(dòng)具備選擇性，促使調(diào)剖球?qū)Ω呶蔚纳淇着谘圻M(jìn)行選擇性封堵是保證措施有效的關(guān)鍵。

(3) 大王莊油田投球調(diào)剖現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)其他注水開(kāi)發(fā)油藏具有廣泛借鑒意義，目前該技術(shù)已在遼河、長(zhǎng)慶、青海、河南等油田進(jìn)行了推廣應(yīng)用，是一項(xiàng)安全環(huán)保，低本高效的注水井調(diào)剖技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。