低滲透油田剩余油開采再處理技術研究與應用

焦衛華 李艷 吳利超 羅瑩

摘 要：隨著長慶油田的進一步開發，面臨著低產低效油井所占比例越來越大，以及常規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問題不斷出現。因此如何解決好低滲透油田剩余油開采再處理技術研究與應用是確保長慶油田提質增產的關鍵。在我們的研究工作中，提出了徑向縫網壓裂技術和深部封堵技術。同時，研制出了相應的產品，包括變粘度轉向酸、微膨脹高強度堵劑和暫堵劑（油溶性、水溶性、防垢）。目前這兩項技術已在長慶油田成功推廣應用。與常規再處理工藝相比，這兩種工藝具有顯著的增產效果和應用前景。

關鍵詞：低滲透油田;剩余油;徑向縫網壓裂技術;深部封堵技術

中圖分類號： TE348 文獻標識碼：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70年代開發以來，產油數量及質量持續提升，十三五以來，隨著先進一次采油及復采技術的不斷進步，長慶油田的年產量不斷增長，近三年來，長慶油田的原油年產量維持在2000萬t以上，其中，老油田產能達95%以上，從而為5000萬t穩產的資源基礎發揮了重要作用。顯然，如何充分利用老井的潛力，提高老油田的整體開發效果，對于油田的增產提質就顯得尤為重要。

1 長慶油田開發面臨的難點

（1）低產低效井所占比例逐年上升。據最近的相關資料數據統計，目前長慶油田的低產低效井共有1萬多口，其中高含水井8900多口，且數量逐年增長，嚴重影響了長慶油田的提質增產和進一步開發利用。

（2）常規復治的針對性和有效性逐年下降。由于受儲層物性進一步惡化和多次再處理的影響，近年來，長慶油田常規處理效果呈現逐年下降的趨勢。

（3）剩余油的聚集。由于儲油巖層的非均質性、局部井網不完善，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）異質性的影響。首先，長慶油田主力砂體平面非均質性為分流河道，高滲透方向與砂體方向一致。根據水驅規律，受沉積微相影響的同一儲層滲透率在平面上表現出各向異性，但總體上受沉積微相類型和井網結構的影響。注水沿砂體主方向快速推進，側向有效性有限。

（2）非均質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合沉積巖組成。由于剖面夾層分布不穩定，砂體的縱向和橫向疊加增加了儲層的非均質性和井間連通性的不穩定，不僅影響注水效果，而且由于高滲透段連通性的存在，導致部分井出現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。另外，從儲層特征分析可知，儲層微裂縫發育。裂縫在注水開發中起著雙重作用。一方面可以提高油水滲透率，使注水井實現配注，效益開發;另一方面，容易形成水竄，導致生產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向面積逐漸受到影響，總體含水率上升。如王窯區塊存在高滲透帶，側壓力低，注水強化后壓力仍然較低，注水失效嚴重，雖然采收率僅為22.2%，但綜合含水率已達69.7%，含水率上升迅速。

2.2 注水井分類

（1）裂縫引起的注水。在油井生產過程中，含水率急劇上升，產能大幅下降，對注水井的響應非常敏感。微裂縫發育是儲層發育的主要原因。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育區。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。注采動態介于裂縫和孔隙之間，油井在滿足注入水之前有一定的穩產期。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，動態表現出孔隙裂隙滲流特征。

3 剩余油開采再處理技術

針對長慶低滲透油田儲層特點，提出了徑向裂縫網絡壓裂技術和深部封堵技術。壓裂技術將人工裂縫與天然裂縫有機結合，形成復雜的裂縫網絡，有效控制裂縫帶長度，增加側向帶寬。深部封堵技術是將復雜段塞封堵技術、水油井控水技術和封堵壓裂技術相結合的技術。該技術通過封堵多個水淹區，封堵裂縫，達到堵后增油的目的。

3.1 徑向裂縫網絡壓裂技術

利用長慶油田儲層天然裂縫和低水平應力差，形成新的分支裂縫和張開的微裂縫網絡。該技術實現了網壓擾動，有效控制了裂縫長度，增加了側向帶寬，最終形成了縱橫交錯的徑向“網絡裂縫”系統。不同凈壓力對裂縫導向距離的影響如圖1所示。

通過對放射狀裂縫網形成機理的分析，發現地應力差小、裂縫自然發育是實現裂縫網的有利條件。根據地應力分析結果，長慶油田最大主應力與最小主應力相差不大，一般小于5MPa。同時，從儲層特征分析可以看出，研究區微裂縫廣泛發育，上述儲層條件為徑向裂縫網絡的實現提供了有利支撐。

3.1.1 酸蝕徑向裂縫網壓裂技術

該技術采用實時變粘酸，通過大酸量、大排量注入，對主裂縫進行臨時封堵，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，擴大排水面積，實現儲層裂縫網絡增產的目的。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和裂縫的延伸，酸液會增加。在常規酸化或預酸壓裂中，產酸量一般為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，進而影響油井的生產。

在生產初期，近井區的儲量采收率較高，而在深部裂縫地層相對較低。為此，對深部裂縫進行酸處理，以提高深部裂縫地層的儲量回收率。與常規酸化和預酸化壓裂相比，該措施產酸量提高到1.4～1.6m3/min，產酸量增加到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，未反應的酸液隨著壓裂液的前進而不斷前進，實現了對裂縫深部和遠端地層的酸化處理。

機理2：腐蝕開孔破裂壁上的微裂縫。根據長慶油田延長組地質資料分析，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，從而提高儲層系統的滲透率，對提高單井產能具有重要意義。

3.1.2 多重暫堵組合徑向裂縫網壓裂技術

該技術采用多重暫堵技術，能在原裂縫中帶來許多凈壓力波動，迫使裂縫轉向，產生新的分支裂縫，實現微裂縫的張開和有效延伸，形成放射狀裂縫網絡系統。根據工藝需要和現場壓裂安全性考慮，目前長慶油田延長組老井加砂規模一般為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，在原有裂縫的基礎上形成裂縫網體系。對于再壓裂效果不明顯的井，在預液階段加入暫堵劑，封堵原有裂縫，形成新的裂縫網絡體系。變粘度轉向酸。酸的粘度可實時調節。

3.2 水淹油井深部封堵調剖技術

3.2.1 復雜段塞封堵技術

針對長慶油田裂縫性水驅的特點，建立了復合段塞封堵技術。大裂縫封堵技術包括大裂縫封堵技術和微裂縫封堵技術。首先采用選擇性堵劑對儲層孔隙和微裂縫進行選擇性封堵，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，穩定期長。

3.2.2 水油井控水技術

它是一種集堵水調剖相結合的綜合性調水技術。原理圖如圖3所示。首先，通過對井組生產動態資料、注水剖面測試結果和電位法測井結果的分析，準確判斷出水方向。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。相應地，應改善注水井的注水剖面和產能，以便更有效地提高原油產量和采收率。

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

3.2.3 封堵壓裂技術

該技術采用高強度堵漏劑封堵原裂縫，再利用導向壓裂或定向射孔壓裂技術實現裂縫導向。它可以產生新的裂縫，從而達到開采側向剩余油、提高產量的目的。

方法1：堵水與裂縫導向壓裂相結合。首先，采用復合堵劑封堵水驅裂縫。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量，實現堵水增油。方法2：將高強度堵漏劑與定向射孔壓裂技術相結合。首先，采用高強度堵漏劑選擇性進入并有效封堵原裂縫和射孔。然后利用定向穿孔重新誘導裂紋萌生方向。這樣，在老裂縫不同方向形成新裂縫，實現堵水增油。

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。它能有效地進入人工骨折的支撐孔和骨折遠端。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。養護72h后，抗壓強度可達42.3MPa。該系統能滿足高壓、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。考慮到現場施工的安全性，必須有足夠的安全稠化時間，可控制在3～10h內，確保施工安全。室內試驗了高強度堵漏劑在80°圍壓30MPa下的稠化時間。

3.3 現場應用

該技術已在油田試驗推廣成功，共有621口井。對418口井進行了徑向裂縫網絡壓裂。經治理后，平均日增油1.12t，累計增油76.58萬t，比常規措施增產10.1%，效果如圖4和圖5所示。深部調堵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壓裂應用

A井于2008年6月投產，初期日產4.6m3，日產油2.7t，含水率43.5%。投產后，該井產量持續下降，2012年4月進行了預酸壓改造。復治效果良好。2015年4月，對預酸壓進行了二次增產改造，改造后日產油3.25t，但改造有效期較短。本次治理前，該井日產1.84m3，日產油1.0t。

通過對該井生產動態分析，提出對該井實施多級暫堵徑向裂縫網絡壓裂技術。進一步擴大壓裂井網產能，提高單井產能。

該井采用4級暫堵壓裂，產量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%。

裂縫監測對比分析結果表明，該技術形成了復雜的壓裂網，有效提高了側向帶寬的利用率，如圖6所示。復墾后日產3.53m3，日產油2.62t，含水率11.6%，單井日均增油1.94t，當年累計增油980t，增產效果顯著。

3.3.2 實例2堵漏壓裂應用

B井于2010年9月投產，壓裂用砂量45m3，平均砂率35.0%，產量2.4m3/min，投產初期日產油7.1t，穩產10個月后逐漸降至2.0t。2014年1月發生裂縫性水驅。復墾前日產8.02m3，含水率100.0%。

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

對比兩次壓裂工藝參數，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。日產油70.0t，日產水2.0%。增油效果明顯，累計增油已超過800t。

4 結論

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

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