偏橋水淹區(qū)裂縫性特低滲油藏自適應(yīng)調(diào)驅(qū)室內(nèi)評價研究

呼園平，黃 博，段景濤，李 平，晁雷輝

（延長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。由于儲層發(fā)育天然裂縫，且注水井多為油井轉(zhuǎn)注，該地區(qū)儲層天然裂縫與人工裂縫溝通嚴(yán)重，導(dǎo)致水竄水淹形勢嚴(yán)峻，注入水無效循，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，國內(nèi)外很多學(xué)者通過數(shù)值模擬和室內(nèi)試驗在這一方面做了大量的研究[2-6]。勝利、河南、大慶、克拉瑪依等國內(nèi)諸多油田也先后做了先導(dǎo)試驗，并取得了一定的增產(chǎn)效果。本文針對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，開展適合該區(qū)的自適應(yīng)弱凝膠體系室內(nèi)評價研究，為礦場自適應(yīng)深部調(diào)驅(qū)的實施提供理論依據(jù)。

1 自適應(yīng)調(diào)驅(qū)技術(shù)

1.1 自適應(yīng)調(diào)驅(qū)機理

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

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期注入水的沖刷，巖石表面親水且相對磨圓度高，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)勢通道中滲透性降低，迫使后續(xù)流體無法進(jìn)入，只能改變方向進(jìn)入未被波及的次一級滲流通道，實現(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，儲層內(nèi)或多或少地存在各種形式的氣泡，氣泡在高壓下運移時體積縮小進(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猛地向前竄流，由于后續(xù)液體不能迅速補充，此時在孔道內(nèi)可形成瞬時負(fù)壓，周圍孔隙中的流體就會被吸出匯入油流。

1.2 自適應(yīng)調(diào)驅(qū)特點

自適應(yīng)凝膠體系具有成膠初期黏度低、容易注入、成膠時間可控、成膠后強度大等特點[9]。在調(diào)驅(qū)過程中，弱凝膠體系可以根據(jù)儲層孔隙及裂縫特征自動調(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，成膠后強度能達(dá)到30 000 mPa·s，滿足現(xiàn)場強度要求。三是現(xiàn)場施工要求簡單，可實現(xiàn)多井組同時注入，控水見效快，成本低，有效期長。

2 調(diào)驅(qū)性能評價試驗

2.1 試驗儀器及材料

2.1.1 試驗裝置

（1）MDMW-1 型波場采油多功能動態(tài)模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備壓力自動讀取和數(shù)據(jù)自動采集功能[11]。注入系統(tǒng)可根據(jù)試驗要求實現(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，模型尺寸為 300 mm×45 mm。

圖1 裂縫調(diào)驅(qū)室內(nèi)試驗流程及裂縫模型

2.1.2 材料部分

HPAM 的相對分子質(zhì)量1 400 萬，固含量為89%，水解度為25%，山東寶莫生物化工股份有限公司。有機鉻交聯(lián)劑HD-1，自制，萘酚綠，NaCl、KCl、CaCl2、Na2SO4，國藥集團(tuán)。試驗用水為延長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 試驗方案與步驟

（1）首先，檢查管線與閥門氣密性，檢查試驗數(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，水測滲透率，改變水驅(qū)速度并記錄各流速下的壓差。

（2）針對單一裂縫進(jìn)行多輪次多段塞凝膠封堵試驗。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，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，試驗全程記錄注入壓力數(shù)據(jù)并對凝膠在可視化模型中的運移進(jìn)行拍照記錄。

（3）在實際油藏中，注水井與油井間的竄流通道并不是單獨的某一條裂縫，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。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，標(biāo)號依次為1 號、2 號、3 號。試驗具體方案如表1所示，試驗全程記錄注入壓力數(shù)據(jù)并對凝膠在可視化模型中的運移進(jìn)行拍照記錄。

（4）試驗結(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)束試驗并整理試驗報告。

表1 試驗方案

2.3 試驗結(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明顯。特別是水驅(qū)突破壓力梯度（紅色趨勢線）前期遞增特別明顯；水驅(qū)穩(wěn)定壓力曲線（綠線趨勢線）呈穩(wěn)定上升趨勢。總的來說，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

試驗過程中由高清相機記錄了多段塞凝膠封堵多裂縫過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 號裂縫進(jìn)行封堵，后續(xù)凝膠依次進(jìn)入的2 號、1 號裂縫。在水驅(qū)過程中，3 號裂縫首先被凝膠沖破，再后續(xù)的凝膠再次進(jìn)入3 號大裂縫，而次一級裂縫被水突破，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)試驗結(jié)果表明，多輪次多段塞凝膠調(diào)控通過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)入次級裂縫通道，通過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)。