礁灰巖底水裂縫油藏雙水平井縱式堵采效果評價

楊勇，李小東，江任開，孫常偉，李曉偉，王飛*

礁灰巖底水裂縫油藏雙水平井縱式堵采效果評價

楊勇1，李小東1，江任開1，孫常偉1，李曉偉2，王飛2*

（1. 中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518054；2. 中海油田服務股份有限公司天津分公司，天津 300459）

海上L油田為礁灰巖底水裂縫型油藏，開發過程中面臨底水沿高角度裂縫上竄、油井含水上升快、采出程度低、調整井位部署難等問題。為降低油井含水和改善油藏開發效果，提出了“雙水平井、下堵上采”模式。在此基礎上，利用建立的可視化雙水平井物理模型結合堵水數值模擬，研究了該堵水模式的提高采收率效果。結果表明：“雙水平井、下堵上采”模式可有效控制底水上竄，較大幅度提高礁灰巖底水裂縫油藏采收率。

生物礁灰巖；裂縫型油藏；縱式堵采模式；可視化平板；雙水平井中

海上L油田為大型塊狀生物礁灰巖底水裂縫型油藏，具有與常規砂巖油藏[1]完全不同的儲層特征，油藏內部斷層及裂縫發育，且非均質性強[2]。油藏主力區塊為孔隙/裂縫性儲層，大底水上竄導致調整井投產后含水上升極快，前期穩油控水措施效果均不理想[3]。針對嚴重水竄導致的含水率上升快[4]、開發效果差等問題[5]，本文提出了“雙水平井、下堵上采”的縱式堵采模式，即在現有水平井下部再鉆一口水平井，利用新鉆水平井注入堵劑，實現縱向上深部堵水，抑制底水上竄，進而最大程度恢復上部水平井采油能力。進一步利用可視化雙水平 井[3]物理模型，進行凝膠堵劑縱式堵采實驗，并結合數值模擬，評價了控水穩油效果[6]。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

實驗儀器：自制可視化雙水平井平板模型（長40 cm×寬40 cm×高10 cm），平流泵，壓力表，中間容器等。

實驗材料：聚丙烯酰胺（相對分子質量1 500萬）、一次交聯劑醋酸鉻（自制）、二次交聯劑FQ（自制）、染色劑等。

1.2 實驗條件

模擬地層水，礦化度37 333 mg·L-1，組成見表1；模擬油黏度為45.6 mPa·s；實驗溫度為60 ℃。

表1 模擬地層水組成

1.3 模型準備

1.3.1 地質模型

根據海上L油田數值模型參數，建立基質-裂縫雙重介質數值模型[6]，如圖1所示。基質滲透率為188.62 mD，裂縫滲透率為=4 115 mD、=6 219 mD，=5 410 mD。地質模型網格數：=35、=25、=56。步長：方向每格100 m，方向每格50 m。

圖1 基質-裂縫雙重介質模型

1.3.2 可視化雙水平井物理模型

建立的可視化雙水平井物理模型如圖2所示。其中，水平井分別位于模型上部和中下部，水平井井筒用直徑1 cm的割縫筒管來模擬。模型中不同尺寸的裂縫用夾砂鐵片模擬，同時模型底部定壓勻速注水模擬底水驅動。

圖2 可視化雙水平井物理模型

該系統的核心部分是平板模型，模型腔體內部放置64個等距抗腐蝕電極，組成了8×8電極陣列，用于探測水驅油實驗中不同位置的電阻率的變化，可通過反演求取剩余油飽和度。此外，物理模型還包括輸入和輸出設備。輸入設備包括用于控制注入水的驅替速度的流量蠕動泵和多個用于實現均衡飽和流體的閥門。輸出設備包括經LCR電橋分析儀和計算機。電橋分析儀檢測電極并輸出測量電阻率參數；計算機用于處理電阻率參數。

1.4 堵劑的準備

由于常規堵劑很容易在裂縫中嚴重漏失[6]，導致成膠性能下降，且常規堵劑在封堵大裂縫的同 時[7]，中小裂縫也會被部分或完全堵塞[8]，從而堵住微裂縫的油流通道，降低油井的產液水平，所以本文選用二次交聯凝膠堵劑[9]，經過地面預交聯作用，黏度增大，優先進入高滲透率的裂縫通道進行封堵，達到穩油控水的目的[10]。

因此，經實驗優選出0.3%的HPAM溶液、0.17% 第一交聯劑和1.0%第二交聯劑。該體系注入黏度205.4 mPa·s，地層溫度下成膠時間58 h，成膠后黏度90 000 mPa·s。

2 縱式堵采物模實驗步驟與方法

縱式堵采物模實驗流程如圖3所示。實驗步驟為“電阻率測試→充填石英砂及放置裂縫→垂直放置模型→飽和地層水→飽和原油→模擬水平井段開采→注堵水劑0.4 PV→候凝60 h→模擬水平井段開采”。

實驗方法：按實驗流程連接好可視化雙水平井模型后，開展2組實驗。第一組實驗研究單水平井開采，具體方法是只打開模型頂部水平井，模擬只有頂部水平井生產時，L油田能達到的極限采收率；第二組實驗模擬雙水平井縱式堵采，具體方法為先打開頂部水平井生產至含水80%～85%左右時關閉上部水平井，之后打開下部水平井，從下部水平井注入堵劑，待堵劑成膠后關閉下部水平井，完成堵水措施，最后再打開上部水平井恢復生產，直至含水達經濟極限。

圖3 實驗流程圖

實驗中各參數見表2。

表2 實驗參數

3 結果與分析

3.1 可視化雙水平井堵采物模實驗結果與分析

利用可視化雙水平井物理模型，研究“雙水平井、下堵上采”模式增油效果，實驗結果見如圖4至圖7所示。

（a）瞬時含水率0 （b）瞬時含水率61% （c）瞬時含水率98%

（a）瞬時含水率0 （b）堵劑侯凝成膠 （c）瞬時含水率98%

圖6 “單水平井、原井眼堵采”模式含水率及采收率曲線

圖7 “雙水平井、下堵上采”模式含水率及采收率曲線

圖8 “雙水平井、下堵上采”模式實驗

由實驗結果可以看到，開采初期下部電阻均勻下降，證明油水界面均勻上升，但由于裂縫的存在，油井見水后，含水上升很快，注入堵劑后，近井地帶的裂縫和基質內電阻下降，說明堵劑有效進入，待侯凝成膠后，有效封堵裂縫，擴大水驅波及面積。

一次采收率達到37.52%，上部水平井注入凝膠堵劑后，堵劑能有效封堵裂縫，控制了水竄，控制了上部水平井含水上升并延長了生產時間，實現提高采收率11.46%，極限采收率達48.98%。

3.2 可視化雙水平井堵采物模實驗結果與分析

數模研究了“雙水平井、下堵上采”模式控水穩油效果，結果見圖9。

圖9 注堵劑390天后基質含油飽和度對比

措施后水平井附近含油飽和度明顯減小，說明下部水平井注堵劑后，在封堵高角度水竄裂縫的同時在油層深部形成化學隔板，使底水繞流，抑制了上部水平井生產時水脊的形成，提高了油層動用程度，使油藏開發效果明顯改善。

4 結 論

1）“雙水平井、下堵上采”的縱式堵采模式是改善L油田礁灰巖底水裂縫型油藏開發效果的有效方法。

2）“雙水平井、下堵上采”模式充分利用下部水平井靠近油水界面的優勢，實現了堵劑在油層深部合理位置的精準布置，即可高效封堵深部水竄裂縫，又可形成隔板，擴大底水驅對油層的動用程度。

3）L油田礁灰巖底水裂縫型油藏開展“雙水平井、下堵上采”的縱式堵采措施后，采收率提高10%以上，可實現較大幅度提高原油采收率。

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［3］ZHANG X, LIU W, YANG L, et al. Experimental study on water shutoff technology using in-situ ion precipitation for gas reservoirs[J]., 2019, 12(20): 3881.

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［7］郭麗梅，薛錦華，陳曦. 新型屏蔽暫堵劑ZDJ室內性能評價[J]. 鉆井液與完井液，2016，33（1）：37-41.

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［10］劉義剛，高尚，張璐，等. 適用于高孔高滲油田的堵劑性能評價及優選[J]. 遼寧化工，2019，48（9）：858-860.

Evaluation on Vertical Water Shutoff and Production Effect of Double Horizontal Well in Reef-limestone Bottom Water Fractured Reservoirs

1,1,1,1,2,2

（1. CNOOC (China) Co., Ltd. Shenzhen Branch, Shenzhen Guangdong 518054, China;2. China Oilfield Services Co., Ltd. Tianjin Branch, Tianjin 843300, China）

L oil field is a reef-limestone bottom water fractured reservoir. In the development process, it is faced with such problems as bottom water channeling up along high angle fractures, oil well water cut rising fast, low production degree, and difficulty in adjusting well position and deployment. In order to reduce water cut in oil well and improve reservoir development effect, the model of "double horizontal well, stop-down and up-production" was put forward. On this basis, the visual dual horizontal well physical model and numerical simulation of water plugging were used to study the EOR effect of the water plugging model. The results showed that the model of "double horizontal well, stop-down and up-production" effectively controlled the bottom water channeling and greatly improved the recovery efficiency of reef-limestone bottom water fractured reservoir.

Organic reef limestone; Fractured reservoir; Vertical stop-production model; Visual plate; Double horizontal well

中海石油（中國）有限公司綜合科研課題，南海東部生物礁灰巖油田提高采收率研究（項目編號：YXKY-2015-SZ-01）。

2021-03-08

楊勇（1983-），男，湖北省襄陽市人，工程師，碩士，研究方向：油氣田開發。

王飛（1984-），男，工程師，碩士，研究方向：油氣田開發。

TE53

A

1004-0935（2021）12-1865-04