井網連通性對三元復合驅調剖效果的影響

丁汝杰，張世東，張麗梅，呂 杭，李 萍，祝傳增

(1.中國石油大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶 163453；2.黑龍江省油氣藏增產增注重點實驗室，黑龍江大慶 163453)

目前，以大慶油田為代表的老油田逐漸進入高含水開發(fā)階段，注水井調剖技術成為老油田進一步挖潛的主要增產措施之一[1]。大慶油田主力油層聚合物驅產量逐年下降，迫切需要實現(xiàn)產量的接替[2-3]。與主力油層相比，二類油層具有油層更薄、層數(shù)更多、滲透率更低、平面上相變頻繁、連通關系復雜、縱向層間差異大等特點[4]。實踐表明，二類油層聚合物驅工業(yè)化較水驅提高采收率10%以上，而二類油層三元復合驅可提高采收率20%以上[5-7]。因此，需要研究二類油層三元復合驅，形成適應于二類油層地質特征的復合驅配套技術[8]。隨著三元復合驅工業(yè)化推廣應用，三元復合驅化學劑用量增大，開發(fā)成本增加，三元復合驅低效無效循環(huán)問題逐漸突出，需要對注采井組實施深度調剖措施[9-10]。為了設計高效三元復合驅深度調剖方案，需要開展影響注入井調剖效果敏感因素分析實驗[11]，明確不同條件對調剖效果的影響，使注采井深度調剖措施應用效果最佳，從而提高油田采收率[12-13]。

以大慶油田三元復合驅二類油層為研究對象，從注采井連通關系角度出發(fā)，針對膠結的“1注4采”平板巖心模型開展三元復合驅調剖實驗并進行調剖效果分析。

1 實驗內容

1.1 實驗用模擬地層油和模擬地層水

測出所用的模擬原油在地層溫度45 ℃條件下的黏度約為10 mPa·s、密度為0.851 g/cm3，將不同黏度的煤油和地層原油按照一定比例混合并充分攪拌，當脫水原油與航空煤油的比例為12.2時，達到模擬地層溫度下的黏度和密度；地層模擬水配方如表1所示。

表1 地層模擬水配方

1.2 實驗方案及流程

1.2.1 模型設計

針對設計的7塊“1注4采”平板巖心模型開展實驗，圖1中紅色圓圈代表非均質點(滲透率為300×10-3μm2)，中間綠色圓點為注水井，四周黑色圓點為采油井，空白對照實驗即注入方案中未采取調剖措施，各模型設計如圖1所示，平板巖心物性參數(shù)見表2。

圖1 “1注4采”平板巖心模型示意圖和實物照片

表2 平板巖心物性參數(shù)

1.2.2 流程及方案設計

對平板巖心檢查氣密性后，抽真空、飽和地層水，飽和模擬油后利用高溫高壓液相驅替實驗設備，開展平板巖心水驅油模擬實驗，實驗采用恒流驅替，具體步驟如下：①實驗流量設定為0.5 mL/min，含水率達到95%時停止水驅；②按照0.5 mL/min的速度注入0.1 PV的主段塞三元復合體系(2 000 mg/L聚合物+1.2%堿+0.3%表面活性劑)；③恒速注入0.3 PV凝膠體系(一向、兩向、三向連通模型注入凝膠0.3 PV；四向連通模型、優(yōu)勢通道和主流線模型注入凝膠0.1 PV)，候凝48 h至成膠；④恒速注入0.2 PV的主段塞三元復合體系；⑤按照0.5 mL/min的速度注入0.4 PV的副段塞三元復合體系(1 800 mg/L聚合物+1.0%堿+0.2%表面活性劑)；⑥開展后續(xù)水驅實驗，含水率達98%時結束實驗。

2 調剖效果分析

2.1 調剖前、后不同模型分流量變化

記錄調剖前后各連通情況下各角井分流量變化，從表3可以看出，調剖后，高滲流方向(角井1)分流量大幅度下降，通過調剖可以有效抑制驅替流體沿高滲流方向竄流。以一向連通的井網關系為例，措施前角井1、角井2、角井3和角井4對應的分流量分別為62.3%、12.9%、12.2%和12.5%，措施后各角井對應的分流量分別為18.7%、28.1%、26.5%和26.7%，表明凝膠對平面突進方向具有較好的封堵效果，高滲透方向(角井1)分流量比措施前下降了70.0%(圖2)。其他連通情況的角井分流量變化也具有相同的規(guī)律，兩向連通高滲透層(角井1和角井3)分流量比措施前下降60.3%和60.7%；三向連通高滲透層(角井1、2和3)分流量與措施前相比，分別下降了33.2%、33.2%和35.3%；優(yōu)勢通道高滲透層(角井1)分流量與措施前相比下降了71.1%?？梢钥闯?，隨著連通方向的增加，高滲透層分流量下降幅度減小。

表3 各連通情況下分流量變化情況

圖2 “一向連通”模型分流量變化曲線

2.2 一向連通模型含水率和采出程度變化

由圖3a可以看出，一向連通模型(注凝膠)與空白模型(未注凝膠)對應的含水率最低值分別為64.8%和80.4%，含水率下降15.6%；由圖3b可以看出，調剖前、后最終采出程度分別為57.59%、60.62%，采用凝膠調剖后采出程度提高了3.03%，說明采取調剖措施能夠有效控制平面內注水井不同方向的吸水剖面，降低含水率并最終提高井區(qū)采出程度。

圖3 “一向連通”模型與對照模型含水率與采出程度曲線

2.3 不同模型調剖前、后含水率及采出程度變化

一向、兩向、三向連通模型均注入0.3 PV的凝膠，而四向連通模型、優(yōu)勢通道和主流線模型注水井附近連通均質，注入0.3 PV凝膠體系候凝后，對應注入壓力迅速升高，超過平板模型承壓極限，因此四向連通模型、優(yōu)勢通道和主流線模型注入凝膠體系為0.1 PV。從圖4可以看出，實施調剖措施后，隨著注入量的增加，各向連通模型含水率逐漸降低，優(yōu)勢通道含水率比其他連通情況的低，僅為58.1%，后續(xù)水驅時含水率在86.2%～92.5%波動。隨著注入量的增加，采出程度增長趨于平穩(wěn)。

圖4 不同連通條件下含水率與采出程度曲線

從圖5可以看出，措施前四向連通模型對應的采出程度最高，為48.74%，優(yōu)勢通道模型采出程度最低(42.28%)，這是由于注入凝膠前，優(yōu)勢通道模型隨著水驅進行，形成大孔道過早見水導致采出程度降低。措施后四向連通模型對應的采出程度增幅最低(12.77%)，雖然優(yōu)勢通道模型注入凝膠體系為0.1 PV，但采出程度增幅最高(23.54%)，這是由于注入凝膠后，凝膠封堵了優(yōu)勢通道和高滲透層，擴大了低滲透層動用程度并提高了采出程度。

圖5 不同連通條件下采出程度變化

從表4可以看出，優(yōu)勢通道模型最終采出程度最高(65.82%)，采出程度增量最大，調剖階段可提高23.54%，一向連通模型最終采出程度最低(60.62%)，說明最終采出程度是由儲層連通情況決定的，但開發(fā)工藝也起了至關重要的作用，在進行水驅的同時需要配合其他工藝才能最大限度地提高儲層采出程度。通過對比優(yōu)勢通道模型與四向連通均質模型可以看出，四向連通模型調剖采出程度僅提高12.77%，說明調剖效果也與模型連通情況有直接關系，模型連通情況差異性越大，調剖效果越好。

表4 階段采出程度變化趨勢

3 結論

(1)調剖措施可有效抑制驅替流體沿高滲流方向竄流，調剖后，高滲流方向分流量大幅度下降。對于不同連通情況模型分流量，單向連通與兩向連通突進分流量接近，三向連通分流量下降幅度明顯降低，所以建議選擇連通方向在兩向以內的注入井進行三元復合驅深部調剖。

(2)調剖措施有效的控制了平面內注入井不同方向的分流量。相同用量下，隨著儲層的連通方向數(shù)增加，調剖措施提高采出程度的幅度降低。模型連通差異性越大，調剖提高采出程度的幅度越高。優(yōu)勢通道模型措施后采出程度的提高幅度較不同連通方向數(shù)的模型高5.00%～6.00%。

(3)通過對比0.1 PV優(yōu)勢通道模型和0.3 PV不同連通方向數(shù)調剖效果，優(yōu)勢通道采用較小的劑量進行調剖即可達到相同的調剖效果，且優(yōu)勢通道與其他連通模型相比，措施后提高采出程度增幅更大，說明調剖對于優(yōu)勢通道、竄流嚴重的注入井，更能大幅提高采出程度，解決三元復合驅過程中的竄流和后續(xù)注水快速指進的問題，進一步擴大波及體積，實現(xiàn)油田高效開發(fā)。