化學調堵提高斷塊油藏采收率技術應用

姬洪明

化學調堵提高斷塊油藏采收率技術應用

姬洪明

（中石化華東油氣分公司泰州采油廠，江蘇 泰州 225300）

注水開發是目前國內油藏主要穩產、增產的開發方式，但因平面、層間非均質性，油井受效方向單一，甚至注入井與采油井形成水淹通道，俗稱高耗水帶，制約油田穩產。為緩解平面、層間矛盾，必須進行油藏深度調堵，本文重點介紹如何應用化學堵劑治理S8-6斷塊高耗水帶，該斷塊為2注6采井網，歷年受效井4口，注水井S8-9于2018年9月實施化學堵水，實施化學堵水后流線得到改善，平面波及系數進一步提高，2019年新增受效井2口，二次受效井2口，井組日產油從31 t增加至44.02 t，實現最高日增油13.02 t，提高井組采收率0.44%。

穩產方案； 化學堵水； 三維模型； 流線調整

1 油田概況

1.1 構造特征

S8-6斷塊戴一段油藏屬于受構造控制的層狀邊水驅動的巖性-構造油藏，構造高部由巖性控制的復合圈閉。構造高點埋深2 280 m，閉合高度50 m，圈閉面積0.95 km2。

圖1 S8-6斷塊構造圖

1.2 流體性質

原油性質：戴一段油藏地面原油密度0.904 g/cm3，地面原油粘度71 mPa·s，含硫0.49％，凝固點24.3 ℃，初餾點106 ℃，為低含硫中質油特征。

天然氣性質：借用帥垛油田資料，戴一段采得天然氣樣，天然氣為原油中的溶解氣，成分甲烷為主，占55.72%，乙烷占10.35%，丙烷占18.11%，其他烴類氣體含量較少，非烴類氣體CO2占3.18%。

地層水性質：根據帥垛油田主體資料，地層水礦化度為30.52 g/L，水型均以碳酸氫鈉型為主，pH值為7.01。

2 S8-6斷塊開采現狀及潛力分析

2.1 開發形勢

S8-6斷塊戴一段Ⅱ油藏地質儲量6.43×105t，于2015年2月投入開發，初期依靠天然能量開發，能量衰竭很快。2016年5月轉入注水開發，2018年8月油井6口，開井6口，注水井2口，開井2口，采油井產油31.26 t/d，平均單井產油5.2 t/d，產液50.14 t/d，平均單井產液8.36 t/d，綜合含水37.65%；注水井日配注60 m3，目前實注60 m3（帥8-9、帥5-16）。截至2018年8月31日累積產液5.00×104t，累積產油4.13×104t，累積注水3.36×104m3，累積注采比0.67，采出程度6.4%。S8-13、S8-7井高含水生產，其他井為低含水階段。

2.2 存在問題

S8-13、S8-7高含水生產，S8-9井于2016年12月10日注水，累計注水2.12×104t，S8-13井動液面從1 994 m上升至637 m，含水從10%突升至64%，S8-7井動液面從1 926 m上升至62 m，含水從8%突升至67%，S8-6、S8-10、S8-11、S8-12響應特征不明顯。依據油水井動態響應特征判斷水線的主要方向為S8-13、S8-7，該方向形成優勢通道。下步建議對S8-9井進行調剖，均衡水線方向，增加受效井，提高井組采收率。

2.3 PI決策技術

決策技術是指以值為區塊整體調剖決策參數的技術。值是指由注水井井口的壓降曲線與時間的微積分。計算公式如下：

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

根據S8-6井試井資料，回歸得出根據(t)== -4ln() + 22.788，其相關系數為1，計算S8-6井的值為3.96，值較小，具備調剖的必要性。

圖2 S8-9壓降分析圖

3 室內實驗

3.1 實驗儀器及方法

實驗材料及設備：根據S8-6區塊地質特點，選擇堵劑為聚丙烯酰胺、交聯劑、交聯聚合物穩定劑，另外選擇原油及地層水、烘箱、高溫巖心驅替裝置。

實驗評價方法：利用正交法對不同聚合物濃度、交聯劑濃度、成膠時間下成膠強度進行測定，用目測法對成膠體系進行初步篩選，之后用流變儀測定膠體黏彈性，針對區塊特點選擇合理的配方。

物理模擬：使用填砂巖心管驅替物模裝置，先進行水驅實驗，當水驅含水至98%后，在巖心的注入端注入合理的配方，待成膠后進行水驅實驗，根據最終采收率評價體系的效果。

3.2 凍膠性能評價

3.2.1 凍膠強度評價

S8-6斷塊地層溫度近80 ℃，物理模擬實驗采用有機體系作為交聯劑，該交聯劑可降低地層吸附，耐溫性好，穩定成膠范圍50～120 ℃，實驗結果見表1。

從表1可以看出，在9組實驗中D級中等強度凍膠有4種配方，F級強凍膠2種配方，H級超強凍膠1種配方。

表1 不同配方濃度下的成膠時間與成膠強度

3.2.2 凍膠彈性評價

采用HAAKE MARS Ⅲ流變儀，測試中等強度凍膠、強凍膠、超強凍膠彈性模量G′。從表2中可以看出，不同的凍膠強度主要影響因素為聚合物的濃度，隨著濃度的增加，彈性模量逐步增加，濃度從3 000 mg/L增加至5 000 mg/L，彈性模量從 1 920 mPa增加至5 670 mPa，說明聚合物濃度越高，在地層中被破壞的時間越長。

表2 3種不同強度凍膠體系的彈性模量

3.2.3 封堵性能評價

通過封堵性能和殘余阻力系數評價3種成膠強度體系，3種體系水驅封堵率92.2%~99.2%，均能滿足S8-6區塊的要求。

表3 不同濃度凍膠體系封堵性能

3.3 提高采收率性能評價

利用物理模擬實驗，模擬注水井調剖后注水效果，從模擬的結果可以看出，初期模型含油飽和度98.7%，水驅至經濟界限含水98%后，采收率為18.8%，對注水井進行調剖后，模型內的含油飽和度為54.2%，采收率為44.5%，較僅水驅提高采收率25.7%。綜合評價注水井進行化學調剖后，可進一步提高采收率。

圖3 模型、水驅油、調剖、調剖后水驅效果圖

表4 不同措施過程的可視化模擬圖像分析數據表

4 數值模擬及礦場試驗

4.1 模型建立

（1）建立STARS模型，根據已經建好的地質模型進行粗化并導入數模，粗化后模型為45m×27m，利用Builder過程向導建立化學驅模型。

（2）根據油、水的高壓物性，輸入體積系數、黏度、氣油比與壓力的變化曲線，同時輸入油水、氣液相滲資料。

4.2 方案預測

利用CMG數值模擬軟件對研究區進行精細歷史擬合，對區域內的8口井進行歷史擬合，擬合程度較高。方案設計，方案一：根據目前的生產制度，預測1年的累產油；方案二：對S8-9井進行化學堵水，預測1年的累產油。根據預測的成果，模擬流線的變化。

圖4 S8-6斷塊方案模擬預測增油

通過模擬預測，方案二較方案一預測增油為 1 800 t，從流線圖可以看出，化學調驅前S8-9注水主要流向S8-7、S8-13井，調驅后帥8-9的注水流線逐步流向S8-10、S8-11、S8-12井，逐步受效。

4.3 礦場試驗

2018年9月S8-9井組開展調剖試驗，注水井帥8-9累計注入堵劑1 094 m3，注入壓力由13 MPa上升至22.5 MPa。

2018年10月調剖效果初現，處于主水線方向上的S8-7井和S8-13井動液面明顯下降，弱水線方向上的S8-10井和S8-11井供液有向好趨勢。至2018年12月份，油井明顯見到調剖效果，增油明顯。截至2019年7月27日，實現井組最高日增油13.02 t，調驅累計增油1 312 t，提高井組采收率0.44%。

表5 不同措施過程的可視化模擬圖像分析數據表

5 結論與建議

（1）S8-6斷塊油井受效方向單一，水線推進不均衡，于2018年9月注水井S8-9實施化學堵水，截至2019年7月累計增油1 312 t，提高井組采收率0.44%，預計提高采收率0.6%。

（2）化學堵劑方案設計思路，決策技術具備簡單、易操作的優勢，通過計算注入井值，選擇小于5的作為化學堵水的目標井，進行初步篩選，從動態方面進行充分論證，確定水線流向及優勢通道，進行二次篩選，從而確定最終實施化學堵水的注水井。

（3）針對篩選的注入井，研究水淹規律，定性描述優勢通道（高耗水帶）的物性變化，根據優勢通道孔候特征，確定合理的堵劑強度、堵劑彈性。

（4）S8-6斷塊化學堵水的成功，建議下步推廣從油藏工程、數值模擬、室內試驗3方面進行論證，確保礦場措施有效率。

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Application of Chemical Plugging Control in Enhancing Oil Recovery in Fault-block Reservoirs

（Sinopec East China Branch Taizhou Oil Production Plant, Jiangsu Taizhou 225300, China）

Waterflood development is the main way to stabilize and increase oil production in domestic reservoirs at present, but because of the heterogeneity of plane and interlayer, the waterflooding channel has been formed between injection well and production well, commonly known as high water consumption zone, restricting stable production of oil field. In order to alleviate the contradiction of plane and interlayer, it is necessary to carry out deep reservoir adjustment and plugging. In this paper, how to apply chemical plugging agent to control the high water consumption zone of fault block S8-6 was mainly introduced, the fault block S8-6 used a 2-injection-6 production pattern and was developed in 4 wells in the past years, the water injection well S8-9 implemented chemical water shutoff in September 2018. After the implementation of chemical water shutoff, the streamline was improved and the plane sweep coefficient was further enhanced. In 2019, two new effective wells and two secondary effective wells were added, and the daily oil production of well groups increased from 31 t to 44.02 t, the maximum daily oil increase was 13.02 t and the recovery factor of well group was increased by 0.44%.

production plan; chemical water shutoff; three-dimensional model; streamline adjustment

沈陽工業大學簡介

沈陽工業大學是一所以工為主，涵蓋工、理、經、管、文、法、哲、藝術等八大學科門類的多科性教學研究型大學。學校始建于1949年，1985年由沈陽機電學院更名為沈陽工業大學。原為國家機械工業部所屬院校，1998年起由中央和地方共建。以遼寧省管理為主。

學校由位于遼寧省沈陽市的中央校區、興順校區、國家大學科技園和位于遼寧省遼陽市的遼陽校區“三區一園”組成。中央校區（主校區）位于沈陽市裝備制造業聚集的國家級經濟技術開發區。

學校總占地面積158.99萬平方米，校舍建筑面積64.16萬平方米，設有20個學院、2個教學部和2個工程實訓中心，共設53個本科專業、18個專科專業。學校現有普通本科生19889人，碩士研究生2738人，博士研究生276人，在站博士后17人，其他類碩士生511人，專科生1682人，成人教育學生7611人，外國留學生183人。學校具有學士、碩士、博士三級學位授予權。有1個國家重點二級學科（電機與電器），4個一級學科為省一流學科，16個二級學科為省重點學科。建有電氣工程、材料科學與工程、機械工程和儀器科學與技術4個博士后科研流動站。5個一級學科具有博士學位授予權，13個一級學科和11個二級學科具有碩士學位授予權。設有工程碩士、會計碩士、金融碩士、工商管理碩士（MBA）以及工程管理碩士（MEM）5個專業學位類別，其中工程碩士包含13個領域。2010年，獲批教育部專業學位研究生教育綜合改革試點單位。機械工程領域獲“全國工程碩士研究生教育特色工程領域”。

TE357

A

1004-0935（2020）05-0594-04

2020-04-10

姬洪明（1986-），男，工程師，碩士學位，山東濰坊人，2011畢業于西安石油大學油氣田開發專業，現從事油田開發工作。