低滲透油田剩余油開采再處理技術(shù)研究與應(yīng)用

焦衛(wèi)華 李艷 吳利超 羅瑩

摘 要：隨著長慶油田的進(jìn)一步開發(fā)，面臨著低產(chǎn)低效油井所占比例越來越大，以及常規(guī)油田剩余油開采再處理的針對性和有效性較差，井間剩余油量大等技術(shù)問題不斷出現(xiàn)。因此如何解決好低滲透油田剩余油開采再處理技術(shù)研究與應(yīng)用是確保長慶油田提質(zhì)增產(chǎn)的關(guān)鍵。在我們的研究工作中，提出了徑向縫網(wǎng)壓裂技術(shù)和深部封堵技術(shù)。同時，研制出了相應(yīng)的產(chǎn)品，包括變粘度轉(zhuǎn)向酸、微膨脹高強度堵劑和暫堵劑（油溶性、水溶性、防垢）。目前這兩項技術(shù)已在長慶油田成功推廣應(yīng)用。與常規(guī)再處理工藝相比，這兩種工藝具有顯著的增產(chǎn)效果和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：低滲透油田;剩余油;徑向縫網(wǎng)壓裂技術(shù);深部封堵技術(shù)

中圖分類號： TE348 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）09-0146-05

Research and Application of Remaining Oil Recovery and Reprocessing Technology in Low Permeability Oilfield

Jiao Weihua， Li Yan， Wu Lichao， Luo Ying

（Dingbian Oil Production Plant， Yanchang Oil Field Co.， Ltd.， Yulin 718600， China）

Abstract：With the development of the remaining oil wells in Changqing Oilfield， faced with the increasing proportion of low-yield and low-efficiency oil wells， as well as the poor pertinence and effectiveness of remaining oil recovery and reprocessing in conventional oilfields， technical problems such as large remaining oil between wells continue to appear.. Therefore， how to solve the problem of remaining oil recovery and reprocessing technology research and application in low permeability oilfield is the key to ensure the quality improvement and production increase of Changqing Oilfield. In our research work， radial fracture network fracturing technology and deep plugging technology are put forward. At the same time， the corresponding products have been developed， including variable viscosity diverting acid， micro expansion high strength plugging agent and temporary plugging agent （oil soluble， water-soluble， anti scaling）. At present， these two technologies have been successfully applied in Changqing Oilfield. Compared with the conventional reprocessing process， the two processes have significant yield increasing effect and application prospect.

Key words：low permeability oilfield; remaining oil; radial fracture network fracturing technology; deep plugging technology

0 引言

長慶油田自上世紀(jì)70年代開發(fā)以來，產(chǎn)油數(shù)量及質(zhì)量持續(xù)提升，十三五以來，隨著先進(jìn)一次采油及復(fù)采技術(shù)的不斷進(jìn)步，長慶油田的年產(chǎn)量不斷增長，近三年來，長慶油田的原油年產(chǎn)量維持在2000萬t以上，其中，老油田產(chǎn)能達(dá)95%以上，從而為5000萬t穩(wěn)產(chǎn)的資源基礎(chǔ)發(fā)揮了重要作用。顯然，如何充分利用老井的潛力，提高老油田的整體開發(fā)效果，對于油田的增產(chǎn)提質(zhì)就顯得尤為重要。

1 長慶油田開發(fā)面臨的難點

（1）低產(chǎn)低效井所占比例逐年上升。據(jù)最近的相關(guān)資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前長慶油田的低產(chǎn)低效井共有1萬多口，其中高含水井8900多口，且數(shù)量逐年增長，嚴(yán)重影響了長慶油田的提質(zhì)增產(chǎn)和進(jìn)一步開發(fā)利用。

（2）常規(guī)復(fù)治的針對性和有效性逐年下降。由于受儲層物性進(jìn)一步惡化和多次再處理的影響，近年來，長慶油田常規(guī)處理效果呈現(xiàn)逐年下降的趨勢。

（3）剩余油的聚集。由于儲油巖層的非均質(zhì)性、局部井網(wǎng)不完善，以及微裂縫等因素的影響，在井、層之間存在大量的剩余油。

2 油井注水分類及治理措施

2.1 油井注水原因

（1）異質(zhì)性的影響。首先，長慶油田主力砂體平面非均質(zhì)性為分流河道，高滲透方向與砂體方向一致。根據(jù)水驅(qū)規(guī)律，受沉積微相影響的同一儲層滲透率在平面上表現(xiàn)出各向異性，但總體上受沉積微相類型和井網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響。注水沿砂體主方向快速推進(jìn)，側(cè)向有效性有限。

（2）非均質(zhì)性對垂向剖面的影響。以安塞油田長6組為例，其垂直剖面主要由間斷的復(fù)合沉積巖組成。由于剖面夾層分布不穩(wěn)定，砂體的縱向和橫向疊加增加了儲層的非均質(zhì)性和井間連通性的不穩(wěn)定，不僅影響注水效果，而且由于高滲透段連通性的存在，導(dǎo)致部分井出現(xiàn)含水上升或注水淹水。

（3）裂縫的影響。長慶油田是典型的低滲透油田，油井需要形成人工裂縫才能獲得高產(chǎn)。另外，從儲層特征分析可知，儲層微裂縫發(fā)育。裂縫在注水開發(fā)中起著雙重作用。一方面可以提高油水滲透率，使注水井實現(xiàn)配注，效益開發(fā);另一方面，容易形成水竄，導(dǎo)致生產(chǎn)油井過早遇水以至被水淹沒。

（4）注水效果的影響。隨著注水時間的增加，受地層壓力和物性變化影響的側(cè)向面積逐漸受到影響，總體含水率上升。如王窯區(qū)塊存在高滲透帶，側(cè)壓力低，注水強化后壓力仍然較低，注水失效嚴(yán)重，雖然采收率僅為22.2%，但綜合含水率已達(dá)69.7%，含水率上升迅速。

2.2 注水井分類

（1）裂縫引起的注水。在油井生產(chǎn)過程中，含水率急劇上升，產(chǎn)能大幅下降，對注水井的響應(yīng)非常敏感。微裂縫發(fā)育是儲層發(fā)育的主要原因。注入水沿裂縫單向流動，含水率迅速上升。斷水油井主要分布在裂縫發(fā)育區(qū)。裂縫包括天然裂縫和水力壓裂裂縫。形成的垂直裂縫在高注水壓力下與注入水連通。

（2）孔隙裂縫引起的水驅(qū)。注采動態(tài)介于裂縫和孔隙之間，油井在滿足注入水之前有一定的穩(wěn)產(chǎn)期。隨著注水量的增加，部分注水井的吸水能力增大，而部分注水井的壓力增大，動態(tài)表現(xiàn)出孔隙裂隙滲流特征。

3 剩余油開采再處理技術(shù)

針對長慶低滲透油田儲層特點，提出了徑向裂縫網(wǎng)絡(luò)壓裂技術(shù)和深部封堵技術(shù)。壓裂技術(shù)將人工裂縫與天然裂縫有機結(jié)合，形成復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)，有效控制裂縫帶長度，增加側(cè)向帶寬。深部封堵技術(shù)是將復(fù)雜段塞封堵技術(shù)、水油井控水技術(shù)和封堵壓裂技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)。該技術(shù)通過封堵多個水淹區(qū)，封堵裂縫，達(dá)到堵后增油的目的。

3.1 徑向裂縫網(wǎng)絡(luò)壓裂技術(shù)

利用長慶油田儲層天然裂縫和低水平應(yīng)力差，形成新的分支裂縫和張開的微裂縫網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)實現(xiàn)了網(wǎng)壓擾動，有效控制了裂縫長度，增加了側(cè)向帶寬，最終形成了縱橫交錯的徑向“網(wǎng)絡(luò)裂縫”系統(tǒng)。不同凈壓力對裂縫導(dǎo)向距離的影響如圖1所示。

通過對放射狀裂縫網(wǎng)形成機理的分析，發(fā)現(xiàn)地應(yīng)力差小、裂縫自然發(fā)育是實現(xiàn)裂縫網(wǎng)的有利條件。根據(jù)地應(yīng)力分析結(jié)果，長慶油田最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力相差不大，一般小于5MPa。同時，從儲層特征分析可以看出，研究區(qū)微裂縫廣泛發(fā)育，上述儲層條件為徑向裂縫網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)提供了有利支撐。

3.1.1 酸蝕徑向裂縫網(wǎng)壓裂技術(shù)

該技術(shù)采用實時變粘酸，通過大酸量、大排量注入，對主裂縫進(jìn)行臨時封堵，提高儲層凈壓力，打開地層微裂縫，解除堵塞和充填物。它可以溝通主裂縫和微裂縫，擴(kuò)大排水面積，實現(xiàn)儲層裂縫網(wǎng)絡(luò)增產(chǎn)的目的。示意圖如圖2所示。

機理1：深部骨折的酸處理。與壓裂液不同，酸液具有很強的過濾性能，并且隨著酸性巖石的不斷反應(yīng)和裂縫的延伸，酸液會增加。在常規(guī)酸化或預(yù)酸壓裂中，產(chǎn)酸量一般為400L/min，酸液在近井眼裂縫中損失，解堵不能在裂縫壁上溶解。隨著油井生產(chǎn)時間的延長，裂縫壁會受到一定程度的堵塞，影響儲層與裂縫的連通性，進(jìn)而影響油井的生產(chǎn)。

在生產(chǎn)初期，近井區(qū)的儲量采收率較高，而在深部裂縫地層相對較低。為此，對深部裂縫進(jìn)行酸處理，以提高深部裂縫地層的儲量回收率。與常規(guī)酸化和預(yù)酸化壓裂相比，該措施產(chǎn)酸量提高到1.4～1.6m3/min，產(chǎn)酸量增加到40～50m3。同時，酸液可以實時變粘，大大提高了酸液在裂縫中的處理距離。在隨后的壓裂過程中，未反應(yīng)的酸液隨著壓裂液的前進(jìn)而不斷前進(jìn)，實現(xiàn)了對裂縫深部和遠(yuǎn)端地層的酸化處理。

機理2：腐蝕開孔破裂壁上的微裂縫。根據(jù)長慶油田延長組地質(zhì)資料分析，孔隙和天然微裂縫充填物主要為泥炭和方解石。就現(xiàn)有酸體系的溶解能力而言，它可以完成此類填料的完全溶解，而大量的酸輸出量為微裂縫的開啟創(chuàng)造了條件。大量的酸可以在微裂縫的開口處不斷浸出，溶解微裂縫壁。

通常，很難打開天然微裂縫。該技術(shù)巧妙地利用酸性液體的溶解能力，打開天然微裂縫，釋放天然微裂縫的滲透率，從而提高儲層系統(tǒng)的滲透率，對提高單井產(chǎn)能具有重要意義。

3.1.2 多重暫堵組合徑向裂縫網(wǎng)壓裂技術(shù)

該技術(shù)采用多重暫堵技術(shù)，能在原裂縫中帶來許多凈壓力波動，迫使裂縫轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生新的分支裂縫，實現(xiàn)微裂縫的張開和有效延伸，形成放射狀裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。根據(jù)工藝需要和現(xiàn)場壓裂安全性考慮，目前長慶油田延長組老井加砂規(guī)模一般為20～40m3，因此暫堵劑的最佳添加頻率為2～4次。

對未進(jìn)行再處理或前一次處理有效的井加入暫堵劑的時機，在砂體積的1/3階段加入暫堵劑，在原有裂縫的基礎(chǔ)上形成裂縫網(wǎng)體系。對于再壓裂效果不明顯的井，在預(yù)液階段加入暫堵劑，封堵原有裂縫，形成新的裂縫網(wǎng)絡(luò)體系。變粘度轉(zhuǎn)向酸。酸的粘度可實時調(diào)節(jié)。

3.2 水淹油井深部封堵調(diào)剖技術(shù)

3.2.1 復(fù)雜段塞封堵技術(shù)

針對長慶油田裂縫性水驅(qū)的特點，建立了復(fù)合段塞封堵技術(shù)。大裂縫封堵技術(shù)包括大裂縫封堵技術(shù)和微裂縫封堵技術(shù)。首先采用選擇性堵劑對儲層孔隙和微裂縫進(jìn)行選擇性封堵，堵水能力大于堵油能力。然后，采用智能凝膠堵劑封堵干渠。最后采用高強度堵劑封堵，防止堵劑外溢。它能逐步封堵多條水淹通道，封堵強度高，封堵面積大，穩(wěn)定期長。

3.2.2 水油井控水技術(shù)

它是一種集堵水調(diào)剖相結(jié)合的綜合性調(diào)水技術(shù)。原理圖如圖3所示。首先，通過對井組生產(chǎn)動態(tài)資料、注水剖面測試結(jié)果和電位法測井結(jié)果的分析，準(zhǔn)確判斷出水方向。然后，通過油井和水井同時雙向封堵，改變注入水的水平流量和垂直分布。相應(yīng)地，應(yīng)改善注水井的注水剖面和產(chǎn)能，以便更有效地提高原油產(chǎn)量和采收率。

技術(shù)操作方法如下：選擇有明顯對應(yīng)關(guān)系的注水井和生產(chǎn)井。方法1：首先對注水井進(jìn)行調(diào)剖。然后對油井進(jìn)行封堵。該方法實現(xiàn)了雙向綜合治理。適用于易堵塞、單向注水方向的水淹井。方法2：首先對注水井進(jìn)行調(diào)剖。觀察了調(diào)剖效果。在對井組油井進(jìn)行一段時間的觀察后，決定是否對油井進(jìn)行封堵。該方法適用于注采關(guān)系復(fù)雜的水淹井。

3.2.3 封堵壓裂技術(shù)

該技術(shù)采用高強度堵漏劑封堵原裂縫，再利用導(dǎo)向壓裂或定向射孔壓裂技術(shù)實現(xiàn)裂縫導(dǎo)向。它可以產(chǎn)生新的裂縫，從而達(dá)到開采側(cè)向剩余油、提高產(chǎn)量的目的。

方法1：堵水與裂縫導(dǎo)向壓裂相結(jié)合。首先，采用復(fù)合堵劑封堵水驅(qū)裂縫。然后，加入臨時堵劑，形成新的裂縫。這樣可以提高油藏的橫向產(chǎn)量，實現(xiàn)堵水增油。方法2：將高強度堵漏劑與定向射孔壓裂技術(shù)相結(jié)合。首先，采用高強度堵漏劑選擇性進(jìn)入并有效封堵原裂縫和射孔。然后利用定向穿孔重新誘導(dǎo)裂紋萌生方向。這樣，在老裂縫不同方向形成新裂縫，實現(xiàn)堵水增油。

3.2.4 微膨脹高強堵漏劑

其主要成分為G級微水泥，粒徑5～20μm，比表面積大。它能有效地進(jìn)入人工骨折的支撐孔和骨折遠(yuǎn)端。該堵劑稠化時間可控，抗壓強度高，固化后微膨脹。

固化后具有一定的膨脹性和較高的抗壓強度。養(yǎng)護(hù)72h后，抗壓強度可達(dá)42.3MPa。該系統(tǒng)能滿足高壓、大排量水淹井人工裂縫的有效封堵，并能有效避免堵水后原有裂縫的裂縫張開?？紤]到現(xiàn)場施工的安全性，必須有足夠的安全稠化時間，可控制在3～10h內(nèi)，確保施工安全。室內(nèi)試驗了高強度堵漏劑在80°圍壓30MPa下的稠化時間。

3.3 現(xiàn)場應(yīng)用

該技術(shù)已在油田試驗推廣成功，共有621口井。對418口井進(jìn)行了徑向裂縫網(wǎng)絡(luò)壓裂。經(jīng)治理后，平均日增油1.12t，累計增油76.58萬t，比常規(guī)措施增產(chǎn)10.1%，效果如圖4和圖5所示。深部調(diào)堵203口井總有效率80.7%，累計增油23087.5t，總減水203319.6m3。

3.3.1 實例1多級暫堵徑向裂縫網(wǎng)壓裂應(yīng)用

A井于2008年6月投產(chǎn)，初期日產(chǎn)4.6m3，日產(chǎn)油2.7t，含水率43.5%。投產(chǎn)后，該井產(chǎn)量持續(xù)下降，2012年4月進(jìn)行了預(yù)酸壓改造。復(fù)治效果良好。2015年4月，對預(yù)酸壓進(jìn)行了二次增產(chǎn)改造，改造后日產(chǎn)油3.25t，但改造有效期較短。本次治理前，該井日產(chǎn)1.84m3，日產(chǎn)油1.0t。

通過對該井生產(chǎn)動態(tài)分析，提出對該井實施多級暫堵徑向裂縫網(wǎng)絡(luò)壓裂技術(shù)。進(jìn)一步擴(kuò)大壓裂井網(wǎng)產(chǎn)能，提高單井產(chǎn)能。

該井采用4級暫堵壓裂，產(chǎn)量2.2～2.4m3/min，操作壓力19～27MPa，注入液量146.8m3，出砂量25m3，平均砂率20%。

裂縫監(jiān)測對比分析結(jié)果表明，該技術(shù)形成了復(fù)雜的壓裂網(wǎng)，有效提高了側(cè)向帶寬的利用率，如圖6所示。復(fù)墾后日產(chǎn)3.53m3，日產(chǎn)油2.62t，含水率11.6%，單井日均增油1.94t，當(dāng)年累計增油980t，增產(chǎn)效果顯著。

3.3.2 實例2堵漏壓裂應(yīng)用

B井于2010年9月投產(chǎn)，壓裂用砂量45m3，平均砂率35.0%，產(chǎn)量2.4m3/min，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油7.1t，穩(wěn)產(chǎn)10個月后逐漸降至2.0t。2014年1月發(fā)生裂縫性水驅(qū)。復(fù)墾前日產(chǎn)8.02m3，含水率100.0%。

根據(jù)生產(chǎn)動態(tài)分析，該井屬于典型的裂縫性水驅(qū)，砂層厚度大。因此，采用堵水導(dǎo)向射孔壓裂技術(shù)對油井進(jìn)行增產(chǎn)改造。注膠堵劑60m3，高強度堵劑15m3，堵水作業(yè)曲線如圖7所示。然后進(jìn)行定向射孔，180°相位垂直于原始裂縫方向。最終壓裂是添加20m3的砂，產(chǎn)量為2.0 m3/min。

對比兩次壓裂工藝參數(shù)，本次壓裂比第一次壓裂提高1.1MPa，停泵壓力提高5.4MPa操作。It顯示新骨折開始時新骨折與原骨折不連通，采用定向射孔打開新的骨折。日產(chǎn)油70.0t，日產(chǎn)水2.0%。增油效果明顯，累計增油已超過800t。

4 結(jié)論

針對長慶油田低產(chǎn)低效井的特點，分析了低產(chǎn)低效井的成因，針對不同類型的低產(chǎn)低效井提出了有效的措施。針對長慶低滲透油田儲層特點，提出了徑向裂縫網(wǎng)絡(luò)壓裂技術(shù)和深部封堵技術(shù)。研制了變粘度轉(zhuǎn)向酸、3種暫堵劑和高強度堵劑等產(chǎn)品。該工藝已在油田試驗推廣成功。與常規(guī)的再處理工藝相比，徑向裂縫網(wǎng)絡(luò)壓裂深部封堵技術(shù)增產(chǎn)效果明顯，應(yīng)用前景廣闊。

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