隴東油田調剖技術研究及應用

李建中，蘇春娥，陳彥云 （中石油長慶油田分公司第十一采油廠，甘肅 慶陽745000）

翁華濤 （西安長慶化工集團有限公司，陜西 西安710018）

隴東油田自1971年投入開發以來，由于地層的非均質性導致注入水縱向單層突進，橫向舌尖突進，油田水驅效率降低，含水率上升，產油量下降，嚴重影響了油田穩產。因此，“穩油控水”成為油田開發中的一項重要研究課題。近十年來，調剖技術成為高含水期穩油控水的重要技術措施，提高了水驅波及系數，改善了水驅開發效果，起到了重要的增產作用［1，2］。

1 隴東油田調剖發展歷程

隴東油田堵水調剖試驗起于20世紀90年代末期，最早在樊家川、北三區等區塊進行了小規模適應性試驗研究，逐步完善推廣，經歷了3個階段，即試驗階段、改進完善階段、規模推廣階段。

1.1 試驗階段（1998～2005年）

在樊家川油田F6－3井、F4－5井、F6－5井等8口井上試驗注黏土調剖，2002年在北三區M12－9井應用PDPT－01顆粒型復合堵劑試驗堵大孔道調剖技術。2004～2005年采用顆粒＋弱凝膠堵劑體系實施2口井的堵水調剖，由于施工排量、堵劑粒徑較大，使得堵后不能正常注水。但水淹油井見到一定效果，有效期一般為3～6個月，施工參數有待進一步優化。

1.2 改進完善階段（2006～2009年）

采取“以堵為主，以解為輔”的技術思路。主要堵劑以預交聯顆粒和弱凝膠為主，在段塞設計、堵劑粒徑選擇上由單一性變為多樣性，試驗了深部復合調驅堵裂縫，污泥調剖體系堵大孔道，年平均工作量10口井左右。2008～2009年逐漸減少顆粒堵劑用量，試驗地下交聯體系，試驗油井堵水技術，完善水井堵裂縫工藝技術。由單井調剖轉向區塊整體調剖，近井調剖轉向深部調剖。

1.3 規模推廣階段（2010～2014年）

2010年以來，在油田“提高水驅效率、提高采收率”目標指引下，在思路上堅持“四個轉變”，即單點堵水向區塊堵水轉變、單向堵水向雙向堵水轉變、地面交聯向地下交聯轉變、近井調剖向深部調剖轉變。根據不同區塊油藏特點，選用不同調剖體系，該階段主要有復合調剖凝膠體系、有機延緩交聯體系、高強度凝膠顆粒體系等。同時在段塞設計、注入參數等方面不斷進行完善，并進行了規模推廣。

2 配套技術及工藝改進

2.1 滲流規律研究

通過“動態驗證”、示蹤劑監測、水驅前緣測試等手段，研究油藏的滲流規律。近年來共應用4種技術明確了3種竄流通道類型，掌握了655口井見水方向（表1）。

2.2 調剖體系優選

針對不同類型竄流通道，優選出適合的堵劑體系，現場主要推廣應用了有機復合交聯體系、無機復合凝膠體系、有機凝膠顆粒體系3種調剖體系（表2）。

表2 調剖技術體系特點及應用區塊

2.3 段塞設計及用量

針對侏羅系油藏大孔道特點以及井眼周圍儲層的不同情況，對深部地層、中部地層、近井周圍地層分5個段塞采用不同的堵劑進行調剖（表3）。

針對三疊系油藏滲透率低、注入壓力高的特點，在段塞設計上，以確保封堵性能為基礎，將前期的大段塞分解成3個小段塞分段注入，采用強弱反復交替的注入方式（表4），有效解決了壓力上升過快的問題。

堵劑用量原則上采用均勻推進法，考慮調剖過程為圓形均勻推進，得到經驗性調剖劑用量公式：

式中：Q為堵劑用量，m3；R為調堵半徑，m；h為吸水厚度，m；φ為孔隙度，1。調剖半徑確定為25～30m。堵劑注入質量分數控制在1.0%左右，堵劑干料用量不低于18t，堵劑注入量不低于1600m3，必要時考慮增大調剖半徑。

2.4 優化注入參數

通過綜合分析研究單井增油量、井組含水變化與注入強度的對應關系，以及井組增油量、井組含水變化與注入量的關系，優化注入參數。經過分析研究得出：注入強度3.5～5m3／（d·m），注入量2000～2400m3，調剖效果最為理想；堵劑粒徑選擇1～3、3～5、6～8mm，根據爬坡壓力情況適時進行調整，最終爬坡壓力控制在3.0～4.0MPa，以保證能夠有效封堵裂縫和啟動低滲基質中的剩余油；施工排量控制在2.5m3／h左右，注水強度不得大于5m3／（d·m），防止施工期間對應油井發生水淹，減緩壓力爬升速度。注入壓力選擇有2個原則：一是不大于注水系統壓力，二是施工泵壓小于油層破裂壓力的80%。但是在實際生產過程中，在較低注入壓力下，中低滲透層啟動時間長，大部分調驅劑將進入高滲層，從而實現大劑量深部調剖。建議調驅擠注壓力不高于正常注水壓力的80%。

表3 侏羅系油藏段塞設計

表4 三疊系油藏段塞設計

2.5 PI決策技術

堵水調剖成功的前提是選井、選層，常見的方法是通過吸水剖面、示蹤劑監測、動態驗證、水驅前緣測試等技術判識見水方向、見水類型、竄流程度等，從而確定調剖區塊及調剖單井。上述方法在實際應用中從定量判斷上缺乏量化標準，選擇調剖井有時存在著一定模糊性。而PI（pressure index）決策技術能實現調剖選井的科學量化［3］。隴東油田從2012年開始應用PI決策技術進行選井。

由注水井井口壓降曲線，可計算注水井的壓力指數IP。IP與地層系數有關，若地層存在大孔道，則IP很小，需要進行調剖。用IP可判斷區塊調剖的必要性，決定需調剖的注水井，指導選擇調剖劑。

式中：IP為注水井的壓力指數，MPa；p（t）為注水井關井時間t后井口的油管壓力，MPa；t為關井時間，min。

若指定關井時間t（對于中高滲油藏，通常取關井時間為90min，對于低滲透油藏，通常取關井時間為3h），就可由注水井井口壓降算出壓力指數。

2.6 IPI決策技術

2013年在PI決策技術基礎上應用IPI（improved pressure index）決策技術進行選井。IIP有效消除儲層本身泄壓能力對壓降曲線的影響，反映優勢通道形成前后儲層滲透率的動態變化。

式中：IIP為注水井的改進壓力指數，1；K為儲層原始滲透率，D；h為儲層有效厚度，m；q為注水井的注入量，m3／d；μ為儲層中的流體黏度，mPa·s；1.842×10－3為經驗系數，1。

IIP物理意義近似為儲層原始地層系數和目前地層系數之比與壓力指數的乘積，是更加科學的調剖選井技術。該值越小，開發過程中水井周圍地層滲流能力增大的越多，存在優勢通道的可能性越大，越需要調剖。

3 調剖效果分析

3.1 調剖效果統計

隴東油田從2005年開始大力試驗推廣堵水調剖技術，截至2013年年均工作量達到35口井。目前共完井208口，對應油井1139口，見效井519口，見效率達到45.6%，日增油340t，累計增油51907t，單井含水率最大降幅達到60%（表5）。

表5 歷年調剖效果統計表

3.2 存在問題及認識

1）堵調有效期短、效果差。目前所開展的調剖技術有效期大多不是很長，一般為4～7個月。其主要原因是凝（凍）膠類堵劑的熱穩定周期一般在4～6個月，在地層條件下處于流動狀態，穩定時間不會延長。凝固型顆粒堵劑多為無機礦物，其靜止條件下的熱穩定周期很長。但由于其懸浮性較差，不利于向地層深部運移，堵后易產生注入水繞流，縮短有效期。

2）堵劑與地層適應性研究不夠深入。以堵調為主的區塊整體治理，是實現高含水開發期控水穩油的有效工藝措施［4，5］。但由于地層條件的不同，堵劑作用的發揮存在很大的差別，這就有必要開展堵劑與地層的適應性研究，重新建立堵劑與地層的適應性關系，減少堵劑使用過程中的盲目性和隨機性。

4 結論與建議

目前隴東油田堵水調剖技術已逐步趨于成熟，但還需要在以下幾個方面進行進一步研究。

1）開展低滲透油田IPI決策技術的進一步研究，分析選井過程中出現與IPI選井相矛盾的井，進一步修正完善選井理論支持。

2）開展適用于低滲透油田的深部調驅復合體系研究，利用堵劑的段塞組合取長補短達到調剖的效果。進一步研究復合堵劑每個段塞所起作用的機理、貢獻率的大小等，完善復合堵劑體系。

［1］李宇鄉，唐孝芬，劉雙成 .我國油田化學堵水調剖劑開發和應用現狀 ［J］.油田化學，1995，12（1）：88～94.

［2］劉一江，王香增 .化學調剖堵水技術 ［M］.北京：石油工業出版社，2002：1～15.

［3］白寶君，劉翔鶚，李宇鄉 .我國油田化學堵水調剖新進展 ［J］.石油鉆采工藝，1998，20（3）：64～68.

［4］肖傳敏，王正良 .油田化學堵水調剖綜述 ［J］.精細石油化工進展，2003，4（3）：43～47.

［5］趙修太，王靜，王增寶，等 .我國油田深部調剖技術研究進展 ［J］.應用化工，2012，41（9）：1596～1598.