張吉林，何薛鋼

(延長(zhǎng)油田子長(zhǎng)采油廠，陜西 延安 716000)

當(dāng)前石油工業(yè)領(lǐng)域中，致密油藏已經(jīng)成為油藏探勘開發(fā)的核心之一。針對(duì)致密油藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性高、彈性能量低等特征，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者均將水驅(qū)方案作為主要開發(fā)方式。但早期相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者對(duì)于水驅(qū)方案的研究大多放在可控優(yōu)化條件與方式控制等方面，忽略致密油藏儲(chǔ)層中包含的大量裂縫導(dǎo)致開發(fā)油藏開發(fā)過程中產(chǎn)生大量水竄水淹通道，降低油藏開發(fā)效率與油藏開發(fā)質(zhì)量的問題。后期，部分學(xué)者關(guān)注到井區(qū)水竄水淹問題，但考慮致密油藏儲(chǔ)層埋深相對(duì)較淺，普遍使用的調(diào)控技術(shù)通常存在水竄水淹通道堵不住或?qū)⑺投级伦〉膯栴}，增油控水成效不佳。

基于此，研究井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證所研究技術(shù)的應(yīng)用效果。

1 井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)

1.1 調(diào)控技術(shù)整體架構(gòu)分析

基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)的核心為具有低分子量與三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型調(diào)控體系，其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在成膠時(shí)間能控制、流變性能較好。利用自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)優(yōu)化體系，完成各類、各等級(jí)水竄水淹通道封堵的目的，緩解井區(qū)水竄水淹同補(bǔ)充底層能量間的沖突性，改善油藏區(qū)域井區(qū)水竄水淹的問題。圖1所示為基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)架構(gòu)，可從前期與后期兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。前期環(huán)節(jié)的主要工作是分析：分析評(píng)價(jià)現(xiàn)有成熟調(diào)驅(qū)劑制備方法與應(yīng)用性能，并針對(duì)井區(qū)水竄水淹通道進(jìn)行識(shí)別分析；后期環(huán)節(jié)包含井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控過程中的關(guān)鍵技術(shù)，其主要工作是試驗(yàn)：針對(duì)自適應(yīng)逐級(jí)調(diào)驅(qū)過程動(dòng)態(tài)示蹤監(jiān)測(cè)工藝技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)與完善。

(a)前期 (b)后期

基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)最大限度上應(yīng)用聚合物復(fù)合交聯(lián)協(xié)同效果提升理論，構(gòu)建三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠自適應(yīng)控制交聯(lián)強(qiáng)度和時(shí)間，可在注入水滲入不同類型不同等級(jí)水竄水淹通道的條件下，在井區(qū)水竄水淹調(diào)控過程中，自適應(yīng)的確定水竄水淹通道，完成井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控的目的。

1.2 調(diào)驅(qū)劑凝膠制備

以苯乙烯單體為主材料，結(jié)合模擬底層水制備成具有相應(yīng)濃度的溶液。加熱主材料溶液，待其溫度達(dá)到(74±4)℃，將相應(yīng)量的引發(fā)劑置入其中，且將溶液攪拌均勻后，調(diào)節(jié)溶液酸堿度，使其處于中性狀態(tài)。將溶液導(dǎo)入燒杯內(nèi)，在室溫環(huán)境下靜置降溫，待其溫度降至室溫后，向其中置入固定量的交聯(lián)劑，交聯(lián)劑置入過程中持續(xù)攪拌溶液。將混合后的溶液放置在水浴鍋內(nèi)，溶液形成凝膠后取出，測(cè)試其封堵性能。

1.3 井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別

井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別是基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)前期環(huán)節(jié)的主要工作之一。井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別的主要指標(biāo)選取注水井注入壓力變化率、壓力相對(duì)值、‘吸水指數(shù)/米’變化率和超前注水量相對(duì)值，各識(shí)別指標(biāo)具體描述情況如表1所示?；诒?內(nèi)各井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別指標(biāo)，采用模糊聚類算法，通過標(biāo)定、構(gòu)建模糊相似矩陣、聚類以及最優(yōu)分類閾值確定的過程劃分確定注水井內(nèi)是否存在水竄淹通道。

表1 井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別指標(biāo)描述

1.4 自適應(yīng)逐級(jí)調(diào)控過程動(dòng)態(tài)示蹤監(jiān)測(cè)技術(shù)

基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)后期環(huán)節(jié)中采用自適應(yīng)逐級(jí)調(diào)控過程動(dòng)態(tài)示蹤監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)井區(qū)水竄水淹通道實(shí)施綜合調(diào)控。

示蹤劑測(cè)試級(jí)次設(shè)計(jì)方法

作為示蹤監(jiān)測(cè)與綜合調(diào)控有效完成的基礎(chǔ)，逐級(jí)調(diào)控不同等級(jí)井區(qū)化學(xué)示蹤監(jiān)測(cè)過程中，示蹤劑監(jiān)測(cè)級(jí)次確定過程中既需分析示蹤劑監(jiān)測(cè)與調(diào)控，同時(shí)還需要防止產(chǎn)生凝膠段塞注入導(dǎo)致示蹤劑監(jiān)測(cè)檢測(cè)出現(xiàn)偏差的問題。

向井區(qū)水竄水淹通道注入凝膠段塞的過程一定會(huì)在某種程度上導(dǎo)致底層壓力形成變化，因此需以相應(yīng)注入壓力條件下，井區(qū)水竄水淹通道的注入流體分布情況為檢測(cè)目標(biāo)。由于凝膠關(guān)聯(lián)時(shí)間與壓力傳導(dǎo)過程中具有一定時(shí)延，因此在一級(jí)次示蹤劑濃度滿足上限值標(biāo)準(zhǔn)的條件下，示蹤劑監(jiān)測(cè)結(jié)果受注入凝膠段塞的影響并不顯著。設(shè)定注入的凝膠段塞與級(jí)次示蹤劑數(shù)量分別為個(gè)和個(gè)；井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控施工時(shí)間為；井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控施工過程中不同段塞注入時(shí)間、成膠時(shí)間和示蹤劑監(jiān)測(cè)時(shí)間相加所得結(jié)果需不高于T。若井區(qū)內(nèi)井存在個(gè)裂縫條帶，各條帶內(nèi)包含若干水竄水淹通道，因此可利用個(gè)流管共同構(gòu)建的流管束描述第個(gè)裂縫條帶；其中表示各流管的直徑。

示蹤劑選取標(biāo)準(zhǔn)及用量計(jì)算

在利用基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)對(duì)井區(qū)水竄水淹通道實(shí)施逐級(jí)調(diào)控過程中，確定有所差異的示蹤劑與確定不同級(jí)次示蹤劑使用量極為重要。

1)多級(jí)井區(qū)示蹤劑選取標(biāo)準(zhǔn)

以往普遍使用的單次示蹤劑測(cè)試過程中，僅依照示蹤劑性質(zhì)(物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì))、井區(qū)巖石性質(zhì)與注入水性質(zhì)、外部環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與政策等標(biāo)準(zhǔn)選取合適的示蹤劑。基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)中，選取示蹤劑過程中，不僅需考慮以上選取標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還需關(guān)注各級(jí)次示蹤劑間的相互作用和其同注入凝膠性質(zhì)間的相互作用。

基于以上示蹤劑選取標(biāo)準(zhǔn)，基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)中需通過各級(jí)次交替注入的方法選取兩種或兩種以上示蹤劑。同時(shí)選取的若干種示蹤劑需實(shí)施耐熱性、匹配性以及吸附性等測(cè)試，并分析測(cè)試結(jié)果。通過分析與對(duì)比得到，所選取的各類示蹤劑間需確保吸光波長(zhǎng)度上限值具有明顯差距，且凝膠吸附性較低的示蹤劑。

2)示蹤劑用量確定

根據(jù)井區(qū)水竄水淹通道特征分析得到，通道內(nèi)注入水集中于低流動(dòng)阻力的水竄水淹通道體系，通過示蹤劑追蹤注入水能夠確定井區(qū)水竄水淹通道狀況?；诖嗽贐righam-Smith水驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)下，采用五點(diǎn)法井區(qū)示蹤劑用量計(jì)算方法確定基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)中示蹤劑用量，計(jì)算過程中的含水率可通過以下過程確定：

基于連通單元物質(zhì)平衡方程的隱式差分離散，能夠獲取壓力求解方程，利用其確定井區(qū)不同井點(diǎn)壓力后，利用式(1)確定不同井點(diǎn)間連同單元內(nèi)的流量：

=(-)

(1)

式中：、和分別表示第井與第井間的傳導(dǎo)率、第井泄油區(qū)壓力均值和第井泄油區(qū)壓力均值。

由于油藏區(qū)域井區(qū)內(nèi)含有邊底水，因此需參考前緣推進(jìn)改變實(shí)施分析。以表示某井區(qū)油層上游位置的相對(duì)含水飽和度，由此能夠得到油層位置的含水率導(dǎo)數(shù)：

(2)

基于式(2)進(jìn)行分析能夠獲取時(shí)刻下井追蹤至下游的井含水率導(dǎo)數(shù)：

(3)

為提升含水率計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確率，需優(yōu)化式(3)，對(duì)其實(shí)施插值處理，獲取井內(nèi)源于井的含水率；以此為基礎(chǔ)，確定不同上游方向上的含水率，利用式(4)確定井的整體含水率：

(4)

隨著逐級(jí)調(diào)控技術(shù)的實(shí)施，井區(qū)水竄水淹通道逐一被封堵，含水率逐漸降低。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)區(qū)域概況

克拉瑪依油田是我國西部第1個(gè)千萬噸級(jí)別油田，集中針對(duì)準(zhǔn)葛爾盆地與周邊盆地油氣資源進(jìn)行探勘、采集、傳輸與銷售。該油田累積產(chǎn)油量高達(dá)2億t以上，當(dāng)前開發(fā)率分別達(dá)到23%和4%左右，具有極為廣闊的勘探開發(fā)潛力。

克拉瑪依油田滲透率均值與孔隙度均值分別為1.10×10μm和13.0%，井區(qū)水竄水淹通道為標(biāo)準(zhǔn)的裂縫性通道。受儲(chǔ)集層等外界因素影響，該油田井區(qū)注水過程中存在顯著水竄水淹問題，導(dǎo)致含水率均值高達(dá)73%以上。以驗(yàn)證本文技術(shù)調(diào)控效果為目的，選取油田內(nèi)FHW3016井區(qū)進(jìn)行本文技術(shù)試驗(yàn)。

FHW3016井區(qū)注水量和注入壓力通常為14.5 m/d和4.2 MPa，井區(qū)內(nèi)1井、2井和3井的含水率均達(dá)到80%以上。本文設(shè)計(jì)調(diào)控調(diào)驅(qū)劑整體用量為421.65 m，其中前4級(jí)和第5級(jí)主體段塞分別為71.25 m/級(jí)、74.98 m。

2.2 調(diào)驅(qū)劑凝膠性能分析

調(diào)驅(qū)劑凝膠封堵性能測(cè)試采用雙液法模擬填砂管方法進(jìn)行，基于侯凝時(shí)間同填砂管突破壓力以及滲透率等參數(shù)間的相關(guān)性，確定調(diào)驅(qū)劑凝膠封堵率，結(jié)果如表2所示。

表2 調(diào)驅(qū)劑凝膠封堵率

由表2可知，在凝膠時(shí)間為18 h的前提下，水驅(qū)突破壓力達(dá)到1.94 MPa/m，且隨著凝膠時(shí)間的延長(zhǎng)，滲透率與阻力系數(shù)變化幅度均較為微弱。而封堵率達(dá)到93.68%時(shí)，與凝膠時(shí)間為6、12 h時(shí)相比具有顯著差異；但同凝膠時(shí)間為24 h時(shí)相比差異并不顯著。由此說明，在凝膠時(shí)間為18 h的條件下，調(diào)驅(qū)劑完成聚合產(chǎn)生了高封堵能力的凝膠體系，封堵效果滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

2.3 逐級(jí)調(diào)控多級(jí)井間化學(xué)示蹤結(jié)果分析

圖2～圖4所示分別為FHW3016井區(qū)逐級(jí)調(diào)控生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線、壓降曲線變化和水竄水淹滲透率波動(dòng)情況。

(a)日產(chǎn)油量與產(chǎn)液量

圖3 FHW3016井區(qū)逐級(jí)調(diào)控壓降曲線變化趨勢(shì)

(a)1井 (b)2井 (c)3井

由圖2可知，采用本文技術(shù)調(diào)控前，井區(qū)產(chǎn)油量均值為3.17 m/d左右，而其中含水率均值在83%左右。采用本文技術(shù)進(jìn)行調(diào)控過程中，井區(qū)含水率與調(diào)控前相比呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，下降幅度在10%以上；而井區(qū)產(chǎn)油量與調(diào)控前相比呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，上升幅度接近0.9 m/d。采用本文技術(shù)調(diào)控后，井區(qū)產(chǎn)油量進(jìn)一步提升，與調(diào)控前相比上升幅度接近1.15 m/d；而其中含水率均值則持續(xù)下降至68.7%。

由圖3可知，采用本文技術(shù)調(diào)控前，井區(qū)注入壓力在5.5 MPa左右，注停6.5 h后降至0 MPa；由此說明，注入水無法對(duì)地層能量提供動(dòng)力，井區(qū)存在嚴(yán)重的水竄水淹問題。在調(diào)控過程中，井區(qū)注入壓力明顯提升，達(dá)7.1 MPa，注停10 h后依舊達(dá)2.6 MPa左右；這說明井區(qū)水竄水淹問題被有效控制。采用本文技術(shù)調(diào)控后，井區(qū)注入壓力繼續(xù)提升，注停10 h后保持在6.2 MPa左右；由此說明，采用本文技術(shù)可顯著提升注入水持壓時(shí)間，控制水竄水淹問題，實(shí)現(xiàn)增油降水目的。

由圖4可知，采用本文技術(shù)調(diào)控前，井區(qū)各井間都形成明顯的水竄水淹通道，不同通道發(fā)育程度各有差異。其中3井內(nèi)包含的水竄水淹通道滲透率最高，達(dá)到1.1 μ m左右。

采用本文技術(shù)調(diào)控過程中，井區(qū)間水竄水淹通道滲透率與采用本文技術(shù)前相比呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，由此說明采用本文技術(shù)進(jìn)行井區(qū)水竄水淹調(diào)控能夠有效封堵水竄水淹通道，提升注水利用率。同時(shí)采用本文技術(shù)調(diào)控前，井區(qū)水竄水淹通道滲透率呈現(xiàn)繼續(xù)下降趨勢(shì)，說明本文技術(shù)的應(yīng)用具有持續(xù)性效果。

3 結(jié)語

本文研究井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，以自適應(yīng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)油田井區(qū)水竄水淹通道封堵與增油降水的目的。試驗(yàn)結(jié)果顯示本文技術(shù)應(yīng)用效果較好，具有推廣應(yīng)用的意義，有利于老油田可持續(xù)開發(fā)。