A區(qū)塊復合離子調剖劑調驅方案優(yōu)化及其應用

王鳳春

中國石油大慶油田有限責任公司 第十采油廠 （黑龍江 大慶 163500）

0 引言

A區(qū)塊（圖1）儲層位于中生界白堊系下統(tǒng)姚家組—青山口組地層中，包含薩Ⅱ組和葡Ⅰ組等多個儲層。其中葡Ⅰ3層內含豐富分流平原相河道砂，是聚合物驅的主要目的層。區(qū)塊油層溫度45℃，地層水總礦化度8 167 mg/L，氯離子含量2 453 mg/L，水型以NaHCO3型為主。平均單井射開砂巖厚度及有效厚度分別為10.97 m和7.50 m，地下孔隙體積829.95×104m3，地質儲量 432.6×104t，平均滲透率243 ×10-3μm2，油層滲透率變異系數(shù)為0.52，原始地層壓力11.14 MPa，注聚前地層壓力為9.90 MPa，平均地層破裂壓力14.1 MPa。

A區(qū)塊自20世紀80年代開始開發(fā)，先后經(jīng)歷自噴生產(chǎn)、水驅等開發(fā)階段，2002年進入空白水驅階段，2009年開始注聚。注聚前區(qū)塊經(jīng)過7年的空白水驅開發(fā)，油層高水淹比例達90%，含水高達97.4%。注聚后部分井注入強度大，注入濃度高，而注入壓力低，采出端受效差，含水下降幅度小，采聚濃度高。與提效率試驗區(qū)對比（表1），A區(qū)塊滲透率高，注入濃度高，注聚兩年后聚合物用量795mg/L·PV，比提效率試驗區(qū)高212 mg/L·PV，高出27.2%；且噸聚增油比提效率試驗區(qū)低6 t，聚驅效益較差。

圖1 A區(qū)塊井位圖

地質研究表明，正韻律油層中，由于底部水淹層阻力小，聚合物注入后，更容易突進，注入聚合物不能有效驅油，形成無效注入[1-3]。有必要在注聚時對高滲層和低滲層吸液剖面進行調剖施工，提高低滲透層吸液比例，降低高滲透層吸液比例，提高聚合物整體驅油效果。

表1 A區(qū)塊與提效率試驗區(qū)效益對比表

1 調剖劑選取及作用機理

復合離子聚合物調剖劑來自大慶某化工有限公司，由部分水解聚丙烯酰胺和有機鉻離子交聯(lián)劑混合并添加高效穩(wěn)定劑制成。根據(jù)油層物性和動態(tài)狀況，3種主要成分的濃度可調，組成不同的組合方式[3-9]。主要成分選擇：聚合物濃度和分子量越高，調剖體系黏度越高、黏彈性越大、成膠強度越大，為了提高調剖劑的成膠強度，選擇2 000 mg/L分子量 2 000萬的水解聚丙烯酰胺聚合物；聚交比越高，成膠時間越長，為延長調剖有效期，前置段塞和封口段塞優(yōu)選聚交比20:1，主段塞22:1；采用800 mg/L濃度穩(wěn)定劑，調剖體系黏度增加52.6%。

采用聚交比22:1加入交聯(lián)劑和800 mg/L的穩(wěn)定劑組成復合離子聚合物調剖劑，將其放入45℃的恒溫烘箱，60 d的黏度保留率95%左右，180 d凝膠黏度保留率80%左右，調剖劑穩(wěn)定性良好；在（200～1000）×10-3μm2滲透率巖心上的封堵效果均在95%以上，且在注水沖刷5 PV以后，封堵率仍然保持在90%以上，該鉻離子調剖劑具備較強的耐沖刷性能。

2 優(yōu)化聚驅調剖方案設計

2.1 單井調剖半徑個性化設計

單井調剖劑用量通過調剖的孔隙體積公式[9-12]計算。

式中：V為調剖劑用量，m3；Hi為調剖厚度，m；Si為調剖面積，m2；Φ為調剖層段的孔隙度；F為方向系數(shù)。

五點法井網(wǎng)為規(guī)則的面積井網(wǎng)，其驅油面積S≈πR2，R為調剖半徑。因此，確定了調剖半徑也就確定了調剖劑用量。根據(jù)現(xiàn)場試驗及歷年調剖經(jīng)驗，調剖半徑為注采井距的1/3～1/2時封堵效果最理想[12-15]。調剖半徑R設計時宜采用井組注采井距與其他相關參數(shù)相乘得出（式（2）），其他相關影響參數(shù)主要包括調剖井組的吸水、見聚、含油飽和度和滲透率等。

式中：α、β、γ、ω為權重系數(shù)；P、H、T、U分別為區(qū)塊平均見聚濃度mg/L、含油飽和度%、視吸水指數(shù)m3/（d·m·MPa）和滲透率mD；Pi、Ti為對應井組值；Hi為調剖井對應值；Ui為調剖層對應值。

A區(qū)塊井距150 m，權重系數(shù)α、β、γ、ω 分別取0.3、0.3、0.2、0.2，優(yōu)化設計得到調剖半徑45.2～55.7 m。實際中，對于見聚濃度高、滲透率較高井可適當加大藥劑注入量。

2.2 調剖段塞優(yōu)化設計

調剖主劑為聚丙烯酰胺，成分與目前注聚井所注聚合物基本一致，因此二者有較好相容性；另外，高濃度聚合物本身就是一種較好的調驅劑，因此，考慮將調剖劑和聚合物交替注入，可在不影響調剖效果的同時縮減藥劑用量。

通過統(tǒng)計整體和交替注入效果發(fā)現(xiàn)，調剖半年后二者注入壓力上升基本一致（整體注入為0.44 MPa，交替注入為0.45 MPa），動用厚度增加，且交替注入中主吸水層吸水比例降低更顯著（表2）。相比整體注入，交替注入調剖用固體顆粒每口井可節(jié)約9.45 t，顆粒按照1.44萬元/t計算，單井可節(jié)約費用13.61萬元。

表2 注入效果對比

2.3 調剖劑注入方式優(yōu)化

與籠統(tǒng)調剖相比，分層調剖可避免注入藥劑污染非調剖層，調剖劑注入更有針對性，在減少藥劑投入降低投資的同時，更大地提高中、低滲透層的采收率。利用靜態(tài)資料（如滲透率、孔隙度、含油飽和度等）建立均質油層模型，在CMG組分模型中加入調剖劑成分、濃度、調剖方式等對不同滲透率的均質儲層進行提高采收率分析。分別預測了600×10-3μm2、400×10-3μm2和200×10-3μm2的高、中、低滲透層的提高采收率值，對低滲透率層，分層調剖比籠統(tǒng)調剖采收率值高0.6%（表3），效果更好。

表3 數(shù)值模擬調剖效果

實際中，從已實施的8口分層調剖井調剖后的吸水狀況來看，調剖層段內分層調剖后主吸液層的吸水量下降43.6%，而籠統(tǒng)調剖主吸液層位吸水量下降23.0%。從全井看，分層調剖后主吸液層吸水量下降41.4%，籠統(tǒng)調剖主吸液層吸水量下降38.7%，分層注入對剖面改善效果更好。

2.4 合理調剖時機研究

利用CMG組分模型對區(qū)塊進行模擬（模擬過程同上），數(shù)值模擬計算結果（表4）表明：在聚合物注入體積為1.6 PV左右條件下，相同用量調剖段塞在注聚前深度調剖效果好于注聚后深度調剖效果[1-13]，此時的采出程度最高，隨著調剖時機越往后，聚驅階段結束時的采出程度下降，調剖后的提高采收率值越低。

從現(xiàn)場應用效果來看，注聚早期調剖井的注入壓力幅度大，吸液厚度提高比例比注聚后期多13.8個百分點，采出井受效井數(shù)比例可達到95.7%。從采出端開采曲線來看，早期調剖井調剖后含水從92.6%下降到74.4%，下降了18.2%，取得較好的調剖效果。與注聚中后期調剖比，注聚早期調剖可獲得較高的注入壓力上升值、吸液厚度提高比例和連通采出井受效井數(shù)比例（表5）。綜合考慮，調剖時機越早越好。

表4 數(shù)值模擬不同注入時機調剖對聚驅開發(fā)效果的影響

3 方案實施

通過從調剖半徑優(yōu)化單井調剖劑用量、調剖過程中對主段塞的的優(yōu)化、注入方式的優(yōu)化、以及對整個調剖時機的分析，優(yōu)化后的調剖方案無論從單井的層內矛盾、還是油層間動用差異矛盾，都針對性較強，節(jié)約成本的同時，改善開發(fā)效果（表6）。

A區(qū)塊在注聚前和注聚中期實施兩次深度調剖。注聚中期對7口調剖井方案進行了優(yōu)化，實施后調剖井區(qū)連通48口油井見到了較好的增油降水效果，平均單井增油2.9 t，比非調剖井區(qū)多增油1.9 t（表7），7個調剖井組周圍采出井受效后累積增油6 640 t。若按2017年噸油價格3 175元/t，噸油成本926.18元計算，可獲得產(chǎn)出效益1 493.22萬元，扣除調剖劑費用及施工費總投入402.196 2萬元，可獲得經(jīng)濟效益1 091.02萬元，投入產(chǎn)出比1:3.71。

表5 A開發(fā)區(qū)聚驅調剖有效率統(tǒng)計

表6 調剖方案優(yōu)化前后對比

表7 A區(qū)塊調剖效果對比

4 結論

1）利用見聚濃度、含油飽和度、視吸水指數(shù)和滲透率資料有利于得出更為準確的調剖半徑，優(yōu)化設計。

2）相比整體注入，交替注入節(jié)約調剖用固體顆粒，實現(xiàn)降本增效。

3）對具備分層的井實施分層調剖，調剖的目的性增強，注入剖面改善效果明顯。