深部調驅技術的研究與應用

姚俊材

中海油田服務股份有限公司 油田生產事業部 （廣東 湛江 524057）

深部調驅技術的研究與應用

姚俊材

中海油田服務股份有限公司 油田生產事業部 （廣東 湛江 524057）

深部調驅技術是以深部調剖為主，在“調”的基礎上又結合了“驅”的效果，并具有提高波及系數和驅油效率的雙重作用。介紹了PI選層決策技術、調驅處理半徑的確定以及現場施工常用參數的確定。

深度調驅 PI決策 施工參數

目前，油田普遍高含水，油藏原生非均質及長期水驅使非均質性進一步加劇，油層中逐漸形成高滲通道或大孔道，使地層壓力場、流線場形成定勢，油水井間形成水流優勢通道，造成水驅“短路”，嚴重影響油藏水驅開發效果[1]。

由于長期注水和油藏平面及縱向上的非均質性，使得油藏內壓力場和流線場形成了“定勢”，注入水大部分沿著高滲透帶或者“大孔道”[2]等定勢通道流動，造成油藏平面和縱向波及系數較差。平面波及系數[2]較差的原因是由于地層中存在高滲透率的薄夾層和異常層，它們的滲透率比地層基質的滲透率高得多；縱向波及系數較差的原因是由于地層中較高滲透率區域與較低滲透率區域縱向并列。平面和縱向波及系數較差的地層中，注入水的流動剖面波及效率較差。特別是當井筒與縱向不均質層、裂縫或其他結構的異常層連通時，注水波及系數更差，從而造成注入水易繞過中、低滲透層直接沿高滲透區油層或裂縫流向油井，這不僅使中、低滲透層中原油未被采出，而且過早過多地產水，提高了產油的成本，從而大大降低了油田注水效益。

因此,在后備儲量不足的情況下,實現油田穩產，提高油田開發效益，就必須挖掘老油田潛力，通過調剖措施以及深部調驅工藝，可以改善吸水和產出2個剖面，緩解層間和層內矛盾，提高油田穩產基礎。

1 深度調驅技術

深部調驅技術是以深部調剖為主，在“調”的基礎上又結合了“驅”的效果，并具有提高波及系數和驅油效率的雙重作用。

向地層中注入具有相當封堵作用的可動的化學劑，對地層進行深度處理。一方面，封堵地層中注水竄流的高滲條帶和大孔道，實現注入水在油層深部轉向，提高注入水波及體積；同時，注入的調驅劑在后續注水作用下，可向地層深部運移驅油，起到剖面調整和驅替的雙重作用。因此，調驅技術發揮了調、驅的協同作用，既能有效改善油層深部非均質性，擴大注水波及體積，又能提高驅油效果，從而達到提高采收率的目的。

目前，國內油田現場常用的深度調驅技術主要有一下幾類[3，4]：部分水解聚丙烯酰胺 (以下簡稱HPAM)弱凝膠深部調驅技術、HPAM膠態分散凝膠(CDG)、預交聯體膨凝膠顆粒深部調剖液流轉向技術、HPAM反相乳液、含油污泥復合調驅劑等。

1.1 深度調驅作用機理

（1）調驅劑可動態調剖，產生深部液流轉向作用。調驅劑在地層中受到后續注入水驅替作用，在大孔道及高滲帶中可發生移動，進入下一級孔道。當壓差小于凝膠突破壓力時，形成一定堵塞;當壓差大于凝膠突破壓力時，凝膠在地層中會繼續移動，在移動過程中，由于水的沖刷及地層的剪切，可能發生變形或破碎，形成小的凝膠體繼續運移，直到遇到更小的孔喉或壓差較低區域沉積下來形成堵塞，起到縱向、平面的充分調剖作用，后續注入水遇到凝膠堵塞的孔道就會轉向低滲區，驅替到更多孔隙中的剩余油，提高注入水波及體積。

（2）改變殘余油附著力，促進其移動。調驅劑在后續注入水作用下的運移，改變了地層壓力場分布，微觀上改變了地層孔隙中殘余油附著力分布，破壞油滴的受力平衡，促進殘余油流動。

（3）調驅劑可改善流度比，驅動較低滲透帶的剩余油。一般的地下交聯聚合物調驅劑成膠前后均具有一定黏度，因此在注入及成膠后的移動過程中，改善了地層流體的流度比，使原來水驅不到而壓差大于凝膠轉變壓力范圍內的剩余油得到很好驅替。

1.2 調驅技術與常規調剖技術的不同

（1）作用機理不同。常規調剖作用機理是以調整、改善吸水剖面為目的，使注入水產生轉向從而擴大注入水波及體積。而調驅處理劑量和處理半徑較大，仍以深部調剖改變液流方向為主，同時輔以提高驅油效果的功能。

（2）對化學劑要求不同。常規調剖要求調剖強度大，注入地層后產生較強封堵作用，而調驅要求調驅劑不但具有一定強度，還應具有“可動性”，可在地層中運移。有的調驅劑具有增黏性，可改善流度比，有的還具有表面活性，可改變“死油”的表面性質，調驅劑還可以打破殘余油的靜態平衡，使“死油”移動變活。必要時使用段塞，采用不同的化學劑以增強驅油的協同作用，提高驅油效果。

2 深部調驅施工參數的確定

2.1 PI選層決策

PI決策技術以注水井井口壓降曲線為基礎，壓降曲線是指井底或井口壓力隨時間的變化曲線，其測試方法是關井后在相應的時間點上讀出對應的井口壓力，反映的是井口壓力隨時間的變化情況。

式中 PI—井的壓力指數，MPa；

t—關井時間，min；

P(t)—關井t時間后的井口油管壓力，MPa。

在實際施工中，盡量對PI值接近的同一區塊內不同的注水井、PI值接近的同一注水井的不同滲透率層段進行調驅處理，以達到油藏平面和縱向上相對均質化，提高注入水的波及系數，改善油藏注水開發效果。

區塊平均PI值越小越需要調驅處理。由專家決策系統統計得出，平均值低于10MPa的區塊均需要調驅處理。PI值極差是指注水井PI值的最大值與最小值之差，其差值越大越需要調驅處理。統計得知，PI值極差超過5MPa的區塊需要調驅處理。按區塊平均PI值和注水井的PI值選定，通常是低于區塊平均PI值的注水井為調驅井，高于區塊標準值的注水井進行增注，處于區塊標準值附近的注水井一般暫不處理[5]。

另外，也可利用吸水剖面[6]和井口壓降曲線平緩程度來判斷該井是否需要調驅處理。吸水剖面最不均勻的層位需要進行調驅處理。壓降曲線平緩則說明該井沒有出現滲透性高的層位[7]，不需調驅處理，反之則需進行調驅處理。

2.2 調驅處理半徑的公式推導

未處理地層水流度λ=Kw/μw；

處理后地層水流度λs=Ks/μw；

處理后的平均流度λa=Ka/μw；

假設油藏中有一徑向流系，且符合達西定律。

介于井眼半徑Rw與處理半徑Rs的區域，經處理后水的流度為λs，有效滲透率為Ks[8,9]。假設油井出水量降低為Qws,由達西定率可得：

由式（1）、（2）可得：

假設在調驅處理后，在油井供油范圍內相當于存在平均滲透率Ka,則有：

所以，由式（3）、（4）可得：

則有：處理后的平均流度

處理半徑為：

殘余阻力系數[9]是未處理帶與處理帶的水的流度之比，表示注如前后多孔介質滲透率的變化特征，可用實驗室巖心驅替試驗得到。

因此，（7）式可寫成：

上式只有當Ri1時成立。

符號意義：

Kw—處理前水的有效滲透率，μm2；

Qws—處理后油井產水量，m3/d；

H—油層厚度，m；

Pr—平均地層壓力，MPa；

Pwf—井底流壓，MPa；

μw—水的黏度，mPa·s；

Re—油井供油半徑，m；

Rw—井眼半徑，m；

Rs—處理半徑，m；

Ka—處理后地層的平均滲透率，μm2；

Ks—處理后地層中水的有效滲透率，μm2；

Ps—處理半徑處的地層壓力，MPa；

λ—未處理地層水流度μm2/(mPa·s)；

λs—處理后地層水流度μm2/(mPa·s)；

λa—處理后的平均流度μm2/(mPa·s)；

Ri—調驅處理后油井的產水指數比,無因次；

RRF—殘余阻力系數，無因次。

2.3 深部調驅處理半徑的經驗方法

與調剖技術相比，深部調驅技術進一步加大了調剖處理深度，提高了對深部地層的挖潛能力，提高了措施的有效率；調剖的平均單井調剖半徑一般為15～25m，調剖有效率為76%，一般深部調驅的平均單井調驅半徑一般為30～50m，調驅有效率達到85%。

2.4 調驅劑用量的計算

一旦得出了Rs便可由油藏給定的參數和孔隙度、剩余油飽和度、油藏厚度求出所需調剖劑量。調剖用量計算公式為[8]：

式中 Q—調剖劑用量，m3；

Rs—處理半徑，m；

H—油層厚度，m；

Φ—孔隙度,%。

2.5 施工注入壓力的確定

確定施工工藝參數主要是確定壓力與排量，但二者是相關參數，所以通常主要是確定壓力，壓力的選擇原則一方面是不能超過地層破裂壓力的 80%；另一方面不能太低也不能太高，太低滿足不了排量的要求，太高會污染低滲透地層。注入壓力的計算方法：

式中 P口—施工時的井口注入壓力，MPa；

Pi—注入壓力梯度值（0.03～0.04MPa/m）；

P地—施工當年底層壓力，MPa；

P柱—井筒內液柱壓力，MPa；

L—油水井井距，m。

現場應用中發現由此設計出的注入壓力偏小，因此在大量分析研究的基礎上提出如下修正公式：P口=PiL+P地-P柱+P損

3 結 論

（1）由于油藏的非均質性，加之長期注水開發使得油藏波及系數變差，水驅效果變差，為實現穩產的目的需進行調剖驅油。

（2）調驅技術發揮了調和驅的協同作用，既能有效改善油層深度非均質性，擴大注水波及體積，又能提高驅油效果，從而達到提高采收率的目的。

（3）PI值低于10MPa的井均需要調驅處理；壓降曲線下降急速的井需進行調驅處理；吸水剖面最不均勻的層位需要調驅處理。

（4）通過深部調驅施工參數的確定，對現場施工具有指導意義。

[1]張毅.采油工程技術新進展[M].北京:中國石化出版社,2005:81-95.

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The depth regulating and displacing technology centers around the deep profile control and combines with the effect of oil displacement based on the modification.Meanwhile,it possesses the dual effects of improving the conformance efficiency and oil displacement efficiency.In this paper,an introduction is given to the PI decision technology of formation selection,the determination about the radius of modification and displacement and the common parameter of spot operation.

depth regulating and displacing;PI decision;parameter of operations

姚俊材（1986-），男，漢族，助理工程師，學士學位。

尉立崗

2011-07-01