調剖增油機理模型建立及分析
——以大港油田為例

鄧魯強，熊 英，許紅恩，鄧 慧

（中國石油大港油田分公司，天津 300280）

調剖是從注水井封堵高滲透層，從而調整注水層段的吸水剖面，使后續(xù)水驅更多地進入剩余油富集區(qū)域，提高注入水波及系數(shù)，改善水驅效果，提高對應油井產量的一項技術[1–3]。隨著油田水驅開發(fā)進入后期，吸水剖面非常不均勻，影響水驅效率[4]，因此提高波及體積是提高采收率的重要方向。由于調剖措施普遍投入較大，現(xiàn)場對措施增油有一定的要求。尤其對于多輪次調剖而言，現(xiàn)場應用效果具有不確定性[5]，如果調剖后沒有增油或增油量較少，將嚴重影響調剖技術在油田的規(guī)模應用。

大港油田自開發(fā)以來，調剖作為強非均質油藏控水穩(wěn)油、提高水驅效率的重要技術手段[6]，發(fā)揮了 重要作用[7]，但也帶來一些新的問題。即部分井調剖后吸水剖面得到明顯改善，卻沒有增油效果，如官53–18 井調剖后非均質性得到明顯改善，啟動了新的吸水層，增加了吸水層數(shù)量（表1），但井組增油量卻為0。根據(jù)吸水剖面變化與增油關系的研究[9]，該井應該增油量較多，但實際上卻無增油量。是何種原因造成的無增油效果，現(xiàn)有的一些模型[10]尚無法給出合理的解釋。為此，從理論上重新加以思考，建立一個相對簡單的機理模型，有助于加強對這種現(xiàn)象的理解，進而可以找到提升調剖增油效果的解決方法。

表1 官53–18 井調剖前后吸水剖面變化數(shù)據(jù)對比

1 模型建立

1.1 理論根據(jù)

1.1.1 調剖定義

調剖是指從注水井進行封堵高滲透層的作業(yè)，實現(xiàn)調整注水層段的吸水剖面。因此，調剖會造成有的層/區(qū)域被封堵，有的層/區(qū)域被啟動。

1.1.2 采收率定義

采收率等于波及系數(shù)與洗油效率的乘積。因此，對調剖而言，受益油井產量增加，代表著采收率增加；采收率增加對不改變驅替介質而言，就是波及系數(shù)增大；波及系數(shù)增大，就意味著波及體積擴大。

1.1.3 調后波及體積

調后波及體積是擴大和減少兩種變化的疊加。波及體積擴大部分：和調前相比，調剖所啟動的新層或層內新區(qū)域。波及體積減少部分：和調前相比，調剖所封堵的水流優(yōu)勢通道或其他層、層內區(qū)域。

1.1.4 調后受益油井產油量

調后受益油井產油量是增產和減產兩種作用的疊加。波及體積擴大部分對產量的影響：波及體積擴大部分會造成產量增加或不增加兩種作用。后續(xù)注水時，只有當波及體積擴大部分具有水驅可動剩余油時，才具有增油作用，否則無增產作用。波及體積減少部分對產量的影響：波及體積減少部分會造成產量減少或不減少兩種作用。后續(xù)注水時，只要波及體積減少部分具有水驅可動剩余油，就會起到產量減少作用，否則無減產作用。只有當增產作用大于減產作用時，調剖后才能增油。

1.2 模型建立過程

1.2.1 調剖增油量的組成

調剖增油量由調剖期間增油量和調后水驅增油量兩部分組成。

1.2.2 調剖期間增油量

由于注入調剖劑的流體性質與水不同，能引起波及體積及洗油效率變化，當調剖劑波及區(qū)域有可動剩余油時，相對于水驅就會有更多的原油被采出。若近井地帶可動剩余油少，調剖期間增油量也較少。

1.2.3 調后水驅增油量

調后注水波及體積發(fā)生變化，當波及體積增大且增大區(qū)域有可動剩余油時，則相對于不調剖就會采出更多的原油。

1.3 調剖增油機理模型

調剖增油量由調剖期間增油量和調后水驅增油量兩部分組成，具體公式如下：

式中：Q增油為調后某個時間段內的增油量，m3；0V為調剖劑注入期間，調剖劑所波及的體積，m3；iV擴為調后注水某個時間段內，波及體積的新增加值，m3；iV減為調后注水某個時間段內，波及體積的新減少值，m3；0φ 為調剖劑注入期間，調剖劑所波及區(qū)域的可動剩余油飽和度，%；iφ 為調后注水的某個時間段內，新擴大的波及區(qū)域的可動剩余油飽和度，%；iφ′為調后注水的某個時間段內，新減少的波及區(qū)域的可動剩余油飽和度，%；0η 為調剖體系的洗油效率，%；iη 為后續(xù)注水期間，所擴大波及體積范圍內的洗油效率，%；iη′為后續(xù)注水期間，所減少波及體積范圍內，若有水波及時的洗油效率，%；t 為調剖后續(xù)水驅時間，d。

2 模型分析

2.1 各參數(shù)對增油量的影響

2.1.10V ，iV擴，iV減

V0大小主要與調剖劑的黏度及注入量相關，調剖劑黏度高、注入量大，則0V 大。0V 增大，會給調剖期間增油量帶來正向影響。iV擴增大，會給“調后水驅增油量”帶來正向影響。iV減增大，會給“調后水驅增油量”帶來負向影響。

2.1.20φ ，iφ ，iφ′

0φ 大小主要受近井地帶可動剩余油飽和度大小影響，近井地帶可動剩余油多，則0φ 大；0φ 增大，會給“調剖期間增油量”帶來正向影響。iφ 大小主要受所擴大波及體積部分可動剩余油飽和度大小影響，所擴大波及體積部分可動剩余油多，則iφ 大；iφ增大，會給“調后水驅增油量”帶來正向影響。iφ′大小主要受所減少波及體積部分可動剩余油飽和度大小影響，所減少波及體積部分可動剩余油多，則iφ′大；iφ′增大，會給“調后水驅增油量”帶來負向影響。

2.1.30η ，iη ，iη′

0η 大小主要受調剖劑的性質及原油性質、孔喉結構等多種因素影響；0η 增大，會給“調剖期間增油量”帶來正向影響。iη 大小主要受后續(xù)注水時注入水的性質及原油性質、孔喉結構等多種因素影響；iη 增大，會給“調后水驅增油量”帶來正向影響。iη′大小主要受注入水的性質及原油性質、孔喉結構等多種因素影響；iη′增大，會給“調后水驅增油量”帶來負向影響。

2.2 增油量比較

模型中的增油量有兩個不同的類型，即“調剖期間增油量”和“調后水驅增油量”。

2.2.1 調剖期間增油量

一般調剖劑黏度和水有較大差異，在注入期間，調剖劑具有一定的驅油作用，由于調剖劑注入量較少，且近井地帶可動剩余油相對較少，致使“調剖期間增油量”相對較少，不是調剖增油量的主體。

2.2.2 調后水驅增油量

調剖措施的主要目的是封堵水流優(yōu)勢通道，使后續(xù)水進入其他層或區(qū)域，驅替出更多的可動剩余油。因此，“調后水驅增油量”是調剖增油量的主體，是重點關注的對象。

2.3 調剖增油的確定性及不確定性

由于“調后水驅增油量”在調剖中占據(jù)主導地位，并且是調剖技術應用的目標，因此主要探討“調后水驅增油量”的確定性和不確定性。

2.3.1 不確定性

“調后水驅增油量”受多種因素影響，模型所涉及因素無法精確預測和描述，并且在籠統(tǒng)調剖的情況下，調剖對各層的封堵具有不可控性，這進一步加劇了“調后水驅增油量”的不確定性。

（1）iV擴，iV減大小的不確定性。對于籠統(tǒng)調剖而言，由于調剖對現(xiàn)有吸水層/區(qū)域的封堵和對新層/區(qū)域的啟動具有不可控性，所以，后續(xù)注水期間，除一些特殊情況下可以確定這兩個體積大小關系外，其他情況下相互之間的大小關系很難確定。比如：對于單一強吸水層的井，若調后封堵了該層，啟動了多個新層，則一般iV擴>iV減；對于多層吸水的井，若調后僅剩一強吸水層，則一般iV擴

（2）iiφη 和iiφ η′ ′數(shù)值大小的不確定性。由于地下可動剩余油具有較強分散性，除特殊情況外，一般這兩個乘積大小無法確定。比如：當單一吸水層吸水，且由于長期沖刷形成水竄通道，那么該水竄通道的可動剩余油為0，則iiφ η′ ′值為0；除此之外，兩者數(shù)值大小都很難確定。

（3）基于上述因素的不確定性，某個時間段內V擴iφiηi-V減iφi′ ηi′ 值為正或負具有不確定性。如官53–18 井，盡管吸水剖面得到改善，甚至吸水層數(shù)增加，若整個后續(xù)注水期間V擴iφiηi-V減iφi′ ηi′≤0，調剖后井組依然不會有增油效果。

2.3.2 確定性 （1）只有當后續(xù)注水期間某個時間段內的V擴iφiηi-V減iφi′ ηi′ >0時，“調后水驅增油量”才為正。 （2）調剖要盡可能增大V擴iφiηi值（增產作用），盡可能減小V減iφi′ ηi′ 值（減產作用），才能使“調后水驅增油量”為正的概率增大。例如對于調前單層吸水且該層是嚴重水竄通道的井，若調剖封堵了該水竄通道（嚴重水竄通道內的可動剩余油幾乎為0），即φi′ 為 0 ， 則V減iφi′ ηi′ 值 為 0 ， 那 么V擴iφiηi-V減iφi′ ηi′ >0就具有確定性；對于多層吸水的井， 若僅對最強吸水層調剖， 那么V擴iφiηi-V減iφi′ ηi′ >0的可能性也較大。

3 現(xiàn)場實例

本文所建立的模型屬于機理模型，其中涉及的各參數(shù)在實際中無法獲取準確值。雖然本模型無法計算出調剖后所帶來的具體增油量，但可依據(jù)本模型提供的思路，為現(xiàn)場調剖實現(xiàn)增油或增油量最大化提供解決方法。依據(jù)機理模型分析，調后油井的產油量是因調剖所帶來的增產與減產兩種作用的疊加，只有當增產作用大于減產作用時，調剖后才能有明顯增油效果。即調剖應封堵含油飽和度低的區(qū)域，使調后注入水進入到含油飽和度高的區(qū)域，這樣調剖增油的確定性概率才會大。在實際操作中，當水井需要調剖時，應盡可能的通過調剖去封堵住含油飽和度低的強吸水層（水流優(yōu)勢通道），使后續(xù)注入水進入到其他層。

以官9–14–3 井為例，該井于2011 年4 月油井轉注水井，2012 年5 月21 日吸水剖面顯示有明顯的兩個強吸水層（38 號層和47 號層）（圖1）。由于存在水流優(yōu)勢通道，井組含水快速升高，產油量降低，需要調剖治理。2013 年1 月10 日至5 月1 日進行調剖施工，調后吸水剖面顯示這兩個強吸水層得到封堵，不再吸水，并有新的11 號層被啟動。該井組受益油井3 口，3 口油井在2013 年1月至2014 年12 月均正常生產，無補孔等增產措施，周邊對應水井也無調剖等措施。井組調剖后，3 口受益油井均取得明顯增油效果（圖2），截至2014年12 月井組增油2 371 t。結合圖2 分析原因，認為由于長期受水沖刷，吸水強度最大的38 號層和47 號層已經形成水流優(yōu)勢通道，這兩個層的水驅波及區(qū)域含油飽和度極低甚至可能為零；而對于調前未吸水的層，如11 號層，含油飽和度則相對較高。本井調剖后，38 號層和47 號層得到封堵，但由于含油飽和度極低，封堵這兩個層所帶來的減產作用相對較?。徽{后注水進入到11 號層，但該層含油飽和度相對38 號層和47 號層要高很多，啟動11號層帶來的增產作用相對較大，正是因為本井調后的增產作用明顯大于減產作用，所以調剖后才具有明顯的增油效果。

圖1 官9–14–3 井調剖前后吸水剖面對比

圖2 官9–14–3 井組生產曲線

4 結論

（1）調剖增油機理模型可以比較合理地解釋調剖增油產生的原因，即調剖增油量由調剖期間增油量和調后水驅增油量兩部分組成，并以調后水驅增油量為主。

（2）為獲得最佳的調剖增油效果，應將增加“調后水驅增油量”作為技術應用的重點，并以專門封堵強吸水層、啟動含油飽和度相對較高的新層為目標，才能增加“調后水驅增油量”為正的可能性，進而取得更好的調剖效果。