調剖措施效果影響因素探析

楊潔(遼河油田遼興油氣開發公司，遼寧 盤錦 124010)

0 引言

注水井化學調剖工藝通過注入調剖劑，使其優先進入阻力相對較低的高滲透層，在一定時間內生成凍膠、凝膠或固體沉淀等物質，在孔隙中形成一種物理堵塞，對高滲透層造成封堵，阻止后續注入水進入或者迫使后續注入水改變液流方向進入中、低滲透層，從而起到改善地層吸水剖面，提高水驅波及體積的作用。奈曼油田自2019年開展水井化學調剖現場試驗以來，見到了穩油控水的效果。但隨著區塊調剖規模不斷擴大，要保證措施效果，就必須逐一認真分析影響因素，控制好調剖過程中每個環節。

1 調剖效果影響因素分析

近三年，奈曼油田已累計實施注水井化學調剖14井次，個別井已進行二輪次或三輪次調剖，但調剖后各井見到的效果不一。通過分析發現，影響調剖效果的因素有很多，比如：調剖措施井選擇、調剖方案設計、調剖藥劑性能、參數設計優選等等[1]。因此，逐一分析調剖效果影響因素，做好各環節管控，才能進一步有效提高調剖效果，確保區塊實現穩油控水的目的。

1.1 措施井選擇

確保調剖措施效果，一定要充分結合區塊油藏地質特征、區塊生產現狀、近幾年區塊綜合含水變化情況、措施井井史等相關資料數據，在此基礎上進行措施井篩選。通常，調剖措施井選擇條件為：位于綜合含水高、采出程度低、剩余油飽和度較高的開發區塊；油層不能太薄，需具有一定厚度；吸水和注水狀況良好；固井質量合格且無竄槽；縱向滲透率存在一定差異，且含有高吸水層段；與井組內油井連通情況較好；對應油井的采出程度相對較低，具有一定增產潛力等。

奈曼油田儲層縱向上非均質性強，層間矛盾突出，水驅動用程度低。平面上受人工裂縫與天然裂縫影響，注入水沿裂縫方向突進，部分油井水淹水竄。因此，針對區塊水驅方向性強的問題，選擇井網完善、水竄嚴重井組開展調剖試驗，用以提高波及體積，改善水驅效果。具體表現為：能夠正常注水且滿足配注需要，注水壓力不高于干線壓力；儲層層段較多；縱向上各小層吸水不均衡，有明顯的強吸水突進層；井組對應油井有一定產能，且存在含水上升較快的現象[2]。

1.2 調剖藥劑性能

化學調剖中用來調整儲層吸水剖面的物質叫做調剖劑。調剖劑包含很多種類，如：凝膠類、顆粒類、凍膠類、樹脂類、泡沫類、微生物類等，其適用條件因各自主要性能差異而不同[3]。調剖劑的選擇主要受地層溫度和地層水礦化度的影響。具體藥劑篩選還需要通過室內試驗進行對比評價，包括藥劑基本組成、藥劑配伍性、藥劑耐剪切性、熱穩定性、藥劑強度、藥劑成本等等。調剖劑本身性能變差，或對地層適應性變差，都會直接影響調剖措施效果。例如奈曼油田地層溫度為65 ℃，平均礦化度為3 300 mg/L，在此溫度和礦化度條件下，比較適合單液法凍膠。此類型調剖劑最常用的是以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)為主劑，以高價金屬離子或醛類為交聯劑，在地層條件下發生交聯反應，生成具有網狀結構的不溶于水的凍膠，堵塞地層中的大孔道，阻止后續注入液體沿高滲透層或大孔道流動。此外，由于注入水與地層水水質有所差異，因此需要藥劑滿足在注入水或地層水條件下均能成膠。通過室內成膠對比試驗發現，酚醛與有機鉻體系，地層溫度條件下，酚醛體系成膠效果好，各項性能穩定。同濃度條件下，高分子量聚合物溶液體系黏度高。最終奈曼油田采用分子量為2 500萬的聚合物+酚醛交聯劑的交聯體系作為調剖藥劑[4]。

由于奈曼油田屬低滲透裂縫性油藏，配方體系既要滿足低滲透注得進的需求，又要滿足有效解決裂縫等非均質嚴重造成水竄等問題，因此需要設計不同強度的配方。若成膠強度過大，易造成近井地帶堵塞；若成膠強度不夠，易產生后續注入水繞流突進，引起調剖失效。因此，還需要結合調剖劑注入性能和不同注入井實際情況，以及不同強度的藥劑體系性能特點及作用機理來合理篩選配方濃度，形成奈曼油田適宜的藥劑體系。

1.3 調剖方案設計

井組的油藏特征及生產情況的差異化決定著調剖方案的個性化。針對不同注水井注水壓力及吸水能力，有針對性地設計調剖段塞、封堵半徑、藥劑用量等參數，也是決定調剖措施效果的關鍵。比如奈曼油田針對縱向非均質性強、吸水剖面存在明顯差異的井組，為了啟動新層，增加吸水厚度，采用復合段塞調剖；而針對存在優勢大孔道，水淹水竄明顯的井組，采用整體段塞高強度進行封堵等。此外，調剖劑用量及調剖處理半徑的確定不僅需要考慮儲層物性、井組類型還要綜合考慮經濟成本。采用近井調剖，投入少，施工時間短，但波及體積較小，可能導致調剖有效期短；而采用大劑量深部調剖，注入藥劑量大，施工時間變長，但波及體積也會相應提升，在一定程度上加大了低滲透層的挖潛力度。統計奈曼油田水井化學調剖措施效果發現，并不是使用的藥劑量越大，措施效果越好。如表1顯示的部分措施井數據所示，井例2雖然注入藥劑量在2 000 m3以上，但井組降含水效果不是很理想；井例1注入藥劑量也在2 000 m3左右，但措施有效期較短。而井例3措施后井組綜合含水下降非常明顯。

表1 不同藥劑注入量調剖效果對比表

另外，針對已實施多輪次調剖的措施井，重復調剖勢必使得孔隙結構發生一定變化，為了減少調剖劑在近井地帶殘留，需要進一步優化調剖方案，延緩藥劑成膠時間，使得后一輪次的調剖劑更加向深部推進，才能繼續發揮調剖作用。因此，以解決實際問題為出發點制定適合的調剖方案，才能起到提升調剖措施效果的作用[5]。

以某調剖試驗井為例，一輪次調剖采用傳統三段式大劑量調剖思路，二輪次采用整體段塞強化封堵的技術思路，三輪次調剖在分析前兩次措施效果的基礎上，優化調剖方案，加強施工過程管控，延續采用“強凝膠+體膨顆粒”進行強化封堵，因其始壓力較高，所以降低整體凝膠濃度，并適時擴大調剖半徑及注入量，調剖半徑由10 m提高到15 m，注入量增加356 m3。對比二輪次調剖，平均日增油由5.4 t提高到7.2 t。具體數據如表2所示。

表2 某單井調剖效果對比表

1.4 施工參數優選

調剖施工中常用的兩個參數為施工壓力和施工排量。為使調剖劑不進入或少進入中、低滲透層，調剖過程中必須嚴格控制施工注入泵壓。不能大于正常注水泵壓，同時也要小于折算到井口的油層破裂壓力。施工過程中，還要嚴格控制施工排量。排量過大，施工壓力會升高，藥劑可能會在近井地帶發生堆積堵塞，導致后續泵注困難，無法達到預期效果。因此，需要結合措施井日注入量、調剖劑強度、調剖劑注入方式、措施目的層等因素，以壓力緩慢提升為原則來優化施工排量。

1.5 施工過程管控

由于調剖現場施工工藝較為復雜，過程管控尤為重要。

1.5.1 人員管控

成立專門的調剖項目組。提高技術人員綜合業務素質，加強從調剖措施井優選、方案設計編制到現場施工跟蹤、效果分析評價等各個環節的技術管控。同時，強化技術人員橫向溝通，對每一口措施井進行措施前論證，優化調剖工藝方案，保證方案有效率。組織操作人員進行工作前安全分析及危害因素辨識，完成調剖項目相關管理制度，包括崗位職責、操作規程、安全防護等，強化按標準操作。提高承包商現場施工人員整體安全意識[6]。

1.5.2 設備管控

調剖現場的各種設備要做到銘牌清晰、配件齊全，符合現場施工需要。杜絕發生一切跑冒滴漏等污染環境的現象。定期檢查設備線路，對老化的配件等及時更換，規范現場設備操作規程及臺賬。若施工中設備出現損壞，應及時檢測維修，避免因設備問題耽誤工期和效果。

1.5.3 施工工序管控

以奈曼油田某調剖井為例。現場施工工序為：(1)測正常壓力下的注水量與全井吸水指示曲線；(2)停注，關閉井口閘門；(3)按正擠方式連接井口管線及調剖堵水泵；(4)井口試壓 20 MPa不刺不漏；(5)在井口壓力不超過16 MPa情況下，連續正擠調剖劑各段塞。排量控制在 2～6 m3/h左右，泵注壓力控制在16 MPa以內；待調剖劑全部段塞擠注完畢后，正頂替清水；(6)關井候凝48 h，恢復注水；(7)測試吸水指示曲線，進行同位素吸水剖面測試，分析效果。

1.5.4 資料錄取管控

為了做好措施效果分析，各項數據及時準確錄取同樣關鍵。調剖施工資料收集與錄取大致分為施工前、施工中、施工后三個過程[1]。

施工前主要包括區塊油藏構造圖、措施井的井身結構圖、注水層位、注水動態相關數據、吸水剖面、井組對應油井生產數據、產液剖面等。用來初步判斷高吸水層、高含水層，是否需要實施調剖。

施工中需要制定專門的調剖施工臺賬，主要記錄施工井號、施工時間、加藥時間、實際藥劑注入量、施工壓力、施工排量等。另外施工中水質抽檢數據錄取及藥劑成膠質量抽檢數據錄取同樣重要。及時掌握配液用水中是否細菌超標，是否鐵離子含量超標，是否對現場成膠質量產生影響，以便及時動態調整優化施工方案。例如表3中井例A現場施工中進行正常抽檢，發現用注入水配制的調剖劑多次抽檢樣品成膠效果不達標，后來通過協調改為清水配置藥劑，施工周期也由計劃26 d延長至43 d，及時將影響降到最低。

表3 部分調剖井抽檢藥劑成膠質量統計表

施工后，需要跟蹤好壓降變化、注水啟動壓力變化、吸水剖面變化、對應油井累計產油量與綜合含水量等相關數據。做好措施前后的對比分析，評價措施后是否啟動了新層，是否有效封堵了水竄通道，井組對應油井日產量是否有所增加，綜合含水是否降低等。還可以根據錄取的數據計算調剖措施有效期、措施投入產出比，為進一步分析整體效果，優化調剖工藝方案提供數據支持。

例如某調剖井措施后從錄取的資料數據中可以明顯看出，該井一輪次調剖吸水厚度比例由26.0%上升到47.8%，二輪次調剖吸水厚度比例由47.8%上升到65%，啟動新層的同時還封堵了高滲層，井組對應的一口油井綜合含水明顯下降，縱向吸水狀況得到有效改善，且增油降水效果顯著。同期實施的另一口調剖井措施后吸水剖面雖然顯示吸水厚度由42.8 m下降至30.4 m，吸水厚度比例由69.6%下降至49.4%，但可以清晰看出封堵了高滲層，同樣也是見到了措施效果。

2 結論及認識

(1)由于油藏地質特殊性、措施井組生產狀況差異化，必須個性化設計調剖工藝方案，做到一井一策。根據現場實際情況，進行動態分析，適時優化調剖施工方案，確保施工成功率達標。

(2)調剖施工過程較為復雜化，做好調剖施工中各個環節的管控工作，可進一步確保調剖質量，提升區塊整體開發效果。

(3)通過對調剖效果影響因素的剖析，相關制度的建立與完善，能夠有效提升調剖措施有效率。截至目前，奈曼油田累計現場實施調剖14井次，平均單井組含水下降5.3%，平均單井調剖措施有效期延長109 d，平均單井組日增油1.8 t。

(4)個別調剖井隨著調剖輪次的增加，措施效果存在逐漸遞減的趨勢。可見調剖次數不宜過多。建議二輪次調剖后，可重新對區塊井組進行評價篩選，優化下一輪調剖時機和實施方案，以便發揮協同作用，進一步提高調剖措施效果。