低渗透油田注水井调剖效果影响因素分析

低渗透油田注水井调剖效果影响因素分析摘要：注水开发过程中注入水平面上单向突进和剖面上的尖峰状吸水现象普遍存在，注水井调剖可以调整地层渗透性差异，控制注水窜流、提高水驱波及系数。

本文通过对该油田近几年水井调剖取得的成果，对注水井调剖效果影响因素进行了多方面分析。

分析认为，在详细研究油藏特征和单井生产资料的基础上，选用适宜的调剖体系、合理的堵剂用量和段塞结构能扩大水井的调剖效果；重复调剖效果是逐次递减的，如何减缓重复调剖效果的递减是下一步工作所要面对的主要问题。

关键词：油藏特性；调剖体系；施工参数；重复调剖；影响因素一、引言低渗透油田开发过程中，原始地层存在的天然裂缝、溶洞以及在开发过程中产生的人为诱导裂缝对低渗透储层的油藏动态会产生明显的影响，以及长期注水开发引起的地层出砂、胶结物的大量流失、胶结结构遭到破坏，使地层出现高渗透层、大孔道，导致注入水平面上单向突进和剖面上的尖峰状吸水现象普遍存在。

由此造成水驱储量动用程度低，注水沿着主砂体带方向、能量较低部位突进，造成主向部分油井水淹，含水上升速度快，而侧向油井注水不见效的后果。

注水井调剖是油田开发中的一项主要控水稳油技术。

针对某油田的实际情况，2010年以来不断加大注水井调剖力度，共实施注水井调剖70井次，取得较好效果。

二、油藏特性对调剖效果的影响油藏类型直接决定调剖体系的组成和调剖的技术思路；油层的物理化学性质通过改变调剖体系的性能来影响调剖效果，其中油藏温度、地层水矿化度是影响调剖体系性能的两大因素。

2.1油藏类型该油田属低渗透裂缝性发育丰富油藏，该类油藏和渗透性油藏有很大的不同，调剖难度相对较大，堵剂体系既要做到对大裂缝进行有效封堵，又不至于对微裂缝堵死，同时还要使堵剂在地层运移过程中既能有效控制油水流度比，又能起到一定的驱油作用。

对这样的油藏进行调剖，应依据“堵”、“调”结合的原则，选用深部复合调堵体系，并通过体系优化、段塞优化和参数优化实现理想的调剖效果。

2.2油藏温度聚合物在深部调剖体系中扮演重要的角色，除自身具有驱油功能外还有两方面用途：（1）与其他化学剂交联形成强度更高的堵剂；（2）与颗粒性堵剂同注，起到携带作用。

聚交体系是油藏调剖的主体段塞，其在油藏中的稳定性将直接影响调剖的效果，对其影响因素的研究至关重要。

温度是影响聚交体系稳定性的重要因素，将厂家提供的相关数据进行整理，得出聚合物质量浓度为0.1%的交联体系成胶时间和胶体强度随温度变化的关系曲线，如图1和图2。

由图1可知，温度对体系的成胶时间有很大影响，温度越高成胶时间越短。

体系在50℃左右时成胶时间发生突变，由40℃到60℃成胶时间缩短了一半以上。

该油田主力层油藏温度在70℃以上，注入聚交体系成胶时间短。

为了使聚交体系能够顺利推向油藏深部，要适当延长聚交体系成胶时间。

图1 温度对交联体系成胶时间的影响图2 温度对交联体系强度的影响由图2可知，在一定温度范围内，交联体系强度随温度提高而增加；当温度超过某一值时，交联体系强度开始快速下降。

这说明交联体系成胶需要适宜的温度，但体系强度在较高温度时稳定性变差。

该油田主力层油藏温度不利于交联体系的稳定性。

2.3地层水矿化度不同矿化度的水（或者是采出水、地表水）对聚合物的粘度是有很大影响的，更影响其交联，特别是地层水中存在的Ca2+、Mg2+、Fe3+高价阳离子对聚交体系的影响是破坏性的。

本人曾在实验室做过耐温抗盐聚合物凝胶体系在相同温度下，体系强度和成胶时间随矿化度的变化关系。

实验选用三种聚合物质量浓度的交联体系，结果如图3和图4所示。

图3 矿化度对交联体系性能的影响由图3可以看出，聚交体系的成胶强度随着矿化度的升高而降低，而且降幅较大；体系的浓度越高强度越大。

该油田主力油藏地层水矿化度在27000mg/L左右，注入的交联体系能保持有效的强度。

图4矿化度对凝胶性能的影响由图4可以看出，聚交体系的成胶时间随矿化度的变化不大，成胶时间有所延长；聚合物的浓度越高，聚交体系的成胶时间越短。

因此，在施工过程中，为了延长成胶时间使堵剂推向油层深部，宜采用低浓度注入。

三、调剖体系对调剖效果的影响3.1调剖体系组成通过历年调剖效果分析，深部调剖主要存在以下四方面的问题：（1）地下交联聚合物成胶条件受地层影响大，地下交联不完全；（2）地面预交联凝胶颗粒膨胀速度快，油藏高温高盐条件下易脱水，进入地层微小孔隙困难，在地层中以分散相存在易被注入水向前推进；（3）对中低渗油藏，在封堵裂缝或大孔道后由于启动低渗透层的注水压力较高，注水困难；（4）对于大孔道和裂缝油藏，由于堵剂自身的缺陷，堵剂进入深部并形成堵塞的难度加大。

对于以上存在的问题，注水井深部调剖宜采用深部复合调堵体系，即地下交联聚合物凝胶体系、水驱流向改变剂、地层预处理技术、地层后处理技术。

该体系既克服了地下交联聚合物成胶条件受地层影响大，地下交联不完全的缺点，又克服了预交联凝胶颗粒进入地层微小孔隙困难，在地层中以分散相存在易被注入水向前推进的缺点，能够在封堵大孔道或裂缝的同时，对低渗透弱吸水层进行解堵，提高并改善低渗透层的吸水能力。

3.2堵剂用量不同调剖井理想的堵剂用量是不同的，调剖剂用量需要依靠单井的生产特征、调剖半径、调剖层厚度等数据进行估算，才能取得较好的调剖效果。

3.2.1堵剂用量计算方法根据历年的调剖情况和单井的生产特征，选择合理的调剖半径，深部调剖的合理半径为注采井距的1/3～2/3。

然后根据注采井距的大小、注水井的位置、调剖剂的强度、历史措施的效果等对调剖半径进行修正。

为确保取得好的调剖效果，修正后的调剖半径应在1/4注采井距以上。

然后依据吸水剖面资料确定主要吸水层段及其厚度，依据注采井的静、动态对应关系，考虑各调剖井调剖层段在平面上的各向异性和吸水强度的差异，计算调剖剂量。

φβπ⨯⨯⨯⨯⨯=h Nr V n 42 式中：V －调剖剂量，m 3；r －调剖半径，m ；n β－调剖面积系数；N －调剖方向数，1~4；h －调剖厚度，m ；φ－调剖层段的孔隙度，%。

由于油藏的渗透率低，调剖剂的不可入孔隙体积较大，在设计计算时应考虑调剖剂的不可入孔隙体积。

再结合历年的调驱情况，考虑增油量和经济效益对调剖剂量进行修正。

特别地，对裂缝（剖面尖峰），根据裂缝体积计算。

λφ⋅⋅=f V V式中：V —处理量，m 3；f V —裂缝体积，m 3；φ—裂缝孔隙度，%；λ—系数。

其中系数λ由体系强度和裂缝孔隙度与地层孔隙度的相对大小来确定。

体系强度越大，λ越小；裂缝孔隙度与地层孔隙度的比率越大，λ越大。

裂缝的高度根据吸水剖面的尖峰对应的地层厚度来确定。

3.2.2堵剂用量对调剖效果的影响依据该油田2012年调剖数据，选用调剖体系和施工参数相近的调剖井，对其效果进行分析，结果如表1。

由表1可以看出，堵剂用量对调剖井组的累积增油量影响关系不明显，这主要受井组可挖潜潜力的影响。

但堵剂用量对调剖有效期的影响有一定的规律性，即随着堵剂量的减少，调剖有效期减小。

但在考虑施工条件和经济效益的情况下，堵剂用量并不是越大越好。

3.2.3堵剂用量影响调剖效果机理分析采用理想模型对堵剂用量影响调剖效果机理进行分析。

由于注入水的长期冲刷及地层粘土的重新分散和转移，在高渗带（或大孔道、裂缝）与低渗带之间形成一个过渡带，即中渗带。

下面就调剖后注入水在地层中的走向来分析调剖效果。

（1）堵剂量不足的情况注水井调剖剂用量小将产生两种后果：①注入水对堵剂产生绕流（见图5），但绕流面积小，波及体积小，对低渗透层甚至不波及。

此外注入水对堵剂绕流流线密度大，对堵剂冲刷能力强，导致调剖有效期较短，调剖效果差。

②注入水对堵剂产生突破（见图6），直接导致化堵失效。

图5 注入水绕流示意图 图6 注入水突破示意图 （2）堵剂量充足的情况图7堵剂量充足调剖后注入水走向示意图注水井调剖剂用量充足能够有效的封堵高渗层（或大孔道、裂缝），调驱中低渗透层（见图7），增大注入水绕流面积，扩大中低渗透层的波及体积，特别地增强对低渗层的挖潜能力，取得较好的调剖效果。

3.3段塞结构油藏剖面吸水状况、调剖体系特征及施工参数决定段塞体积大小、段塞强度及段塞的组合方式。

对裂缝性油藏应采用较强的堵剂体系进行封堵，消除剖面上的尖峰；对高渗透层采用中等强度的堵剂体系进行深部调剖，调整渗透率级差，抑制注入水推进速度；对中高渗透率层段，注入调剖体系或聚合物溶液，建立适当的阻力，为低渗透层段吸水留下足够的压力空间，提高驱油效率与波及体积。

一般调剖剂分为调、驱、堵和封口四个段塞：（1）调剖段塞，强胶体系，段塞体积相对较小，段塞用量占全井总调剖剂用量的5%。

成胶时间较短，成胶后强度较高，进入高渗透层段并在近井地带建立一定阻力，减少调剖剂用量，提高效益。

（2）调驱段塞，弱胶体系，段塞用量占全井总调剖剂用量的60%～80%。

成胶时间较长，成胶后有一定强度，调驱剂较多地进入中高渗透层段，并在地层中深部成胶。

（3）调堵段塞，强胶体系，段塞用量占全井总调剖剂用量的10%～20%。

成胶时间较短，成胶后强度高，确保调剖剂只进入中、高渗透层段并在近井地带成胶，为后续注水建立足够的阻力，有效保护已进入中、深部的调剖剂。

（4）封口段塞，快速成胶体系，段塞用量占全井总调剖剂用量的5%。

成胶时间短，成胶后强度高，抗冲刷能力强，确保调剖剂只进入高渗透层段并在近井地带成胶。

在堵剂类型确定的情况下，段塞的强度由堵剂的浓度决定，在一定范围内，堵剂的浓度越高，强度就越大（见图8）。

调驱段塞弱胶体系在总调剖剂量中所占比例在70%左右，因此可以得出，注水井深部调剖主要使用低浓度堵剂，这与“低浓度”化堵理念是相吻合的。

图8 主剂浓度对堵剂强度的影响（厂家资料提供）四、施工参数对调剖效果的影响注入压力和注入排量是调剖施工的两个重要参数。

这两个参数的选用是否合理将明显影响调剖的效果。

4.1注入压力和注入排量的选用原则根据注水井的日配注量、注水系统压力与注水井注水压力的差值高低与中、低渗透层位的启动压力，确定各段塞的注入压力。

然后以压力定排量原则，确定注入排量的大小。

调剖的注入压力和排量控制条件：(1)注入压力上升空间较大（3MPa 以上）：强度较大的段塞施工排量保持在2m 3/h 左右；强度较小的段塞排量可以大一些，控制在2.5~3m 3/h 。

(2)注入压力上升空间较小（3MPa 以下）：强度较大的段塞施工排量控制在1.5m 3/h 左右；强度较小的段塞排量控制在2~2.5m 3/h 。

总之，要综合考虑日注水量、调剖剂的强度、调剖剂注入方式、段塞的注入压力、段塞的目的层段等因素，以压力缓慢提升为原则来确定段塞的注入排量。

强度较大的调剖剂应以低压低排量施工，以压力定排量，防止其进入非目的层段。