呼園平，黃 博，段景濤，李 平，晁雷輝

（延長(zhǎng)油田股份有限公司南泥灣采油廠，陜西 延安 716004）

偏橋水淹區(qū)位于鄂爾多斯盆地中的陜北斜坡帶東緣，屬于裂縫性特低滲油藏。由于儲(chǔ)層發(fā)育天然裂縫，且注水井多為油井轉(zhuǎn)注，該地區(qū)儲(chǔ)層天然裂縫與人工裂縫溝通嚴(yán)重，導(dǎo)致水竄水淹形勢(shì)嚴(yán)峻，注入水無(wú)效循，水大關(guān)停井多，嚴(yán)重影響礦區(qū)正常生產(chǎn)[1]。弱凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)是目前治理老油區(qū)水竄水淹最廣泛的方法，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者通過(guò)數(shù)值模擬和室內(nèi)試驗(yàn)在這一方面做了大量的研究[2-6]。勝利、河南、大慶、克拉瑪依等國(guó)內(nèi)諸多油田也先后做了先導(dǎo)試驗(yàn)，并取得了一定的增產(chǎn)效果。本文針對(duì)陜北油田裂縫性特低滲油藏的特性、偏橋油區(qū)開發(fā)特征以及控水增油技 術(shù)難點(diǎn)，開展適合該區(qū)的自適應(yīng)弱凝膠體系室內(nèi)評(píng)價(jià)研究，為礦場(chǎng)自適應(yīng)深部調(diào)驅(qū)的實(shí)施提供理論依據(jù)。

1 自適應(yīng)調(diào)驅(qū)技術(shù)

1.1 自適應(yīng)調(diào)驅(qū)機(jī)理

自適應(yīng)調(diào)驅(qū)技術(shù)調(diào)驅(qū)機(jī)理主要有以下幾點(diǎn)。

1.1.1 弱凝膠選擇性優(yōu)先進(jìn)入大孔道

在注入壓力一定的情況下，凝膠注入多孔介質(zhì)需要克服很大的阻力，所以弱凝膠在滲流過(guò)程中優(yōu)先選擇阻力較小的裂縫和大孔道滲流[7-8]。裂縫和大孔道由于長(zhǎng)期注入水的沖刷，巖石表面親水且相對(duì)磨圓度高，水基弱凝膠在大孔道滲流受到的剪切阻力和界面阻力較小，弱凝膠在裂縫和大孔道快速運(yùn)移、封堵，進(jìn)而抬升地層壓力。

1.1.2 弱凝膠的液流改向作用

自適應(yīng)凝膠在低黏度時(shí)注入地層，優(yōu)先進(jìn)入裂縫和大孔道。隨著黏度升高，其移動(dòng)緩慢停滯，封堵部分高滲通道，增大高滲通到滲流阻力，致使?jié)B流優(yōu)勢(shì)通道中滲透性降低，迫使后續(xù)流體無(wú)法進(jìn)入，只能改變方向進(jìn)入未被波及的次一級(jí)滲流通道，實(shí)現(xiàn)地層流體轉(zhuǎn)向，進(jìn)而提高注入流體波及體積。

1.1.3 弱凝膠克服賈敏效應(yīng)驅(qū)油

隨著油藏開發(fā)的進(jìn)行，儲(chǔ)層內(nèi)或多或少地存在各種形式的氣泡，氣泡在高壓下運(yùn)移時(shí)體積縮小進(jìn)入孔喉內(nèi)，鎖住空隙中的油，凝膠團(tuán)不易進(jìn)入。但凝膠團(tuán)可驅(qū)替周圍低黏度的水去突破氣鎖孔隙中的油，孔隙中的油被逐漸排出后，氣泡進(jìn)一步膨脹，迫使孔隙中的剩余油流出孔隙，直到氣泡占據(jù)整個(gè)孔隙體積，將孔隙中的油全部驅(qū)出。

1.1.4 弱凝膠黏彈性負(fù)壓驅(qū)油

弱凝膠溶液在多孔介質(zhì)終滲流一旦遇到大孔道就會(huì)猛地向前竄流，由于后續(xù)液體不能迅速補(bǔ)充，此時(shí)在孔道內(nèi)可形成瞬時(shí)負(fù)壓，周圍孔隙中的流體就會(huì)被吸出匯入油流。

1.2 自適應(yīng)調(diào)驅(qū)特點(diǎn)

自適應(yīng)凝膠體系具有成膠初期黏度低、容易注入、成膠時(shí)間可控、成膠后強(qiáng)度大等特點(diǎn)[9]。在調(diào)驅(qū)過(guò)程中，弱凝膠體系可以根據(jù)儲(chǔ)層孔隙及裂縫特征自動(dòng)調(diào)節(jié)自身成膠性能，根據(jù)不同孔道尺度調(diào)節(jié)注入性能等，以達(dá)到最好的調(diào)驅(qū)效果。其具體特點(diǎn)介紹如下。

一是制備條件寬松，自適應(yīng)弱凝膠體系制備受水質(zhì)影響較小，直接利用油田采出水就能滿足成膠條件，且成膠強(qiáng)度滿足要求[10]。二是自適應(yīng)弱凝膠體系初始黏度僅為8 mPa·s，很容易注入地層深部，成膠后強(qiáng)度能達(dá)到30 000 mPa·s，滿足現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度要求。三是現(xiàn)場(chǎng)施工要求簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)多井組同時(shí)注入，控水見效快，成本低，有效期長(zhǎng)。

2 調(diào)驅(qū)性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)儀器及材料

2.1.1 試驗(yàn)裝置

（1）MDMW-1 型波場(chǎng)采油多功能動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備壓力自動(dòng)讀取和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集功能[11]。注入系統(tǒng)可根據(jù)試驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)橫速注入或恒壓注入。

（2）裂縫可視化調(diào)驅(qū)模擬試驗(yàn)裝置。如圖1所示，裂縫可視化模擬模型由兩塊單面毛玻璃片制成，通過(guò)在玻璃間夾持不同直徑的銅絲控制裂縫開度并用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封，兩端留有注入端口與驅(qū)出端口，具有可視化、裂縫寬度可控等特點(diǎn)，模型尺寸為 300 mm×45 mm。

圖1 裂縫調(diào)驅(qū)室內(nèi)試驗(yàn)流程及裂縫模型

2.1.2 材料部分

HPAM 的相對(duì)分子質(zhì)量1 400 萬(wàn)，固含量為89%，水解度為25%，山東寶莫生物化工股份有限公司。有機(jī)鉻交聯(lián)劑HD-1，自制，萘酚綠，NaCl、KCl、CaCl2、Na2SO4，國(guó)藥集團(tuán)。試驗(yàn)用水為延長(zhǎng)油田南泥灣采油廠偏橋區(qū)地層水，水型CaCl2，礦化度為51 745 mg/L，其中Cl-含量平均值為29 965 mg/L，平均pH 值為5.5，呈弱酸性。

2.2 試驗(yàn)方案與步驟

（1）首先，檢查管線與閥門氣密性，檢查試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等電子系統(tǒng)是否正常工作。然后，檢查裂縫可視化模型密封性，飽和地層水。之后，水測(cè)滲透率，改變水驅(qū)速度并記錄各流速下的壓差。

（2）針對(duì)單一裂縫進(jìn)行多輪次多段塞凝膠封堵試驗(yàn)。選擇裂縫寬度130 μm 的裂縫模型，進(jìn)行多段塞凝膠封堵單一裂縫試驗(yàn)，凝膠注入速度為0.1 mL/min，凝膠段塞后水驅(qū)速度為1 mL/min，試驗(yàn)全程記錄注入壓力數(shù)據(jù)并對(duì)凝膠在可視化模型中的運(yùn)移進(jìn)行拍照記錄。

（3）在實(shí)際油藏中，注水井與油井間的竄流通道并不是單獨(dú)的某一條裂縫，而是由多條裂縫組成的裂縫帶，而且裂縫的寬度也不相同，利用可視化裂縫模型，開展不同開度裂縫的調(diào)驅(qū)封堵試驗(yàn)。使用裂縫開度分別為130 μm、220 μm、330 μm 的可視化模型進(jìn)行試驗(yàn)，標(biāo)號(hào)依次為1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)。試驗(yàn)具體方案如表1所示，試驗(yàn)全程記錄注入壓力數(shù)據(jù)并對(duì)凝膠在可視化模型中的運(yùn)移進(jìn)行拍照記錄。

（4）試驗(yàn)結(jié)束后向可視化裂縫模型中注入破膠劑，待縫內(nèi)凝膠破膠后沖洗干凈備用。停泵，結(jié)束試驗(yàn)并整理試驗(yàn)報(bào)告。

表1 試驗(yàn)方案

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 多段塞凝膠封堵單裂縫效果分析

從8 輪次凝膠封堵單裂縫效果圖2中可以看出，注入①-②個(gè)凝膠段塞后，凝膠被注入水突破、沖碎，散布在裂縫中，不能形成有效封堵；③-④段塞后，注入水在凝膠封堵區(qū)只能形成以大孔道為主的網(wǎng)狀竄流通道；⑤-⑥段塞后注入水逐漸在凝膠封堵區(qū)只形成一條曲折的滲流通道；⑦-⑧段塞后注入水滲流通道寬度進(jìn)一步縮小，趨于穩(wěn)定。隨著注入凝膠輪次數(shù)增多，水驅(qū)壓力梯度逐輪次升高趨勢(shì)明顯。特別是水驅(qū)突破壓力梯度（紅色趨勢(shì)線）前期遞增特別明顯；水驅(qū)穩(wěn)定壓力曲線（綠線趨勢(shì)線）呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)?？偟膩?lái)說(shuō)，多輪次凝膠封堵可有效降低單裂縫等效滲透率，從而達(dá)到控制裂縫竄流的效果。

圖2 八輪次凝膠封堵單裂縫效果圖

2.3.2 多段塞凝膠封堵多裂縫效果分析

試驗(yàn)過(guò)程中由高清相機(jī)記錄了多段塞凝膠封堵多裂縫過(guò)程中凝膠的注入情況及凝膠在裂縫中的分布，第一段塞凝膠首先進(jìn)入開度大的3 號(hào)裂縫進(jìn)行封堵，后續(xù)凝膠依次進(jìn)入的2 號(hào)、1 號(hào)裂縫。在水驅(qū)過(guò)程中，3 號(hào)裂縫首先被凝膠沖破，再后續(xù)的凝膠再次進(jìn)入3 號(hào)大裂縫，而次一級(jí)裂縫被水突破，凝膠再進(jìn)行封堵，如此反復(fù)。凝膠在所有裂縫中均形成網(wǎng)狀有效封堵，并隨輪次數(shù)增多，封堵不斷強(qiáng)化，最終驅(qū)替壓力顯著上升，達(dá)到明顯的調(diào)驅(qū)效果。多輪次凝膠封堵多裂縫后的水驅(qū)穩(wěn)定壓力梯度明顯高于多輪次凝膠封堵單裂縫后的水驅(qū)穩(wěn)定壓力梯度。

室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，多輪次多段塞凝膠調(diào)控通過(guò)降低裂縫等效滲透率，明顯抬升水驅(qū)壓力梯度，可有效控制裂縫竄流。

3 結(jié)論

自適應(yīng)凝膠配方與偏橋區(qū)地層水配伍性好，成膠時(shí)間可控。在單裂縫模型中，隨注入凝膠輪次數(shù)增多，水驅(qū)壓力梯度逐輪次升高趨勢(shì)明顯；不同開度可視化模型中，多輪次多段塞注入凝膠可優(yōu)先進(jìn)入大孔道，致使后續(xù)驅(qū)替液流轉(zhuǎn)向進(jìn)入次級(jí)裂縫通道，通過(guò)降低裂縫整體等效滲透率，明顯抬升水驅(qū)壓力梯度，可有效控制裂縫竄流。研究結(jié)果可為該區(qū)裂縫性特低滲油藏水竄水淹自適應(yīng)調(diào)控工藝參數(shù)優(yōu)化提供可靠依據(jù)。