水井调剖

第1章绪论1.1 国内外低渗透裂缝性油藏发展现状1.1.1发展现状自1939年玉门油田开发以来，我国的石油工业取得了飞速的发展，截止2006年底，我国年产油量已达1.8368亿吨，居世界第五位。

从投入开发的油气田类型来看，大致可以分为6种类型的油气藏：中高渗透多层砂岩油气藏、低渗透裂缝性油气藏、复杂断块油气藏、砾岩油藏、火成岩油藏、变质岩油藏。

低渗透储层是我国陆相沉积盆地中的一种重要类型，他们广泛分布在我国各含油气盆地中，占目前已探明储盆和数量的1/3以上，随着各盆地勘探程度的不断提高，其所占比重还将会逐年增大，在这种储层中，由于岩石致密，脆性程度大，因而在构造应力作用下容易形成裂缝成为油气的主要渗流通道，控制着渗流系统，从而使其开发具有特殊的难度[1]。

国外关于裂缝性储层的研究和开发有上百年的历史，许多学者发表了大量的研究成果，从国外裂缝性油藏的研究情况来看，对井点裂缝的识别比较有把握，对裂缝分布规律预测还没有很成熟的技术，但大家都在从不同的角度对裂缝认识进行探索，并且他们还对裂缝性储层基质进行大量的研究，对裂缝性油藏的开发提出了许多突破性的认识。

国内关于低渗透裂缝性油藏的开发与研究也有几十年的历史，自四川碳酸岩盐和华北古潜山油藏发现并大规模投入开发以来，揭开了我国关于裂缝性储藏研究的序幕，石油工程师经过几十年的努力逐渐完善低渗透裂缝性油藏开发技术，解决油田开发过程中的一系列难题，近年来发现的大庆外围低渗透裂缝性储层、吉林裂缝性低渗透储层、玉门青云低渗透裂缝性储层等，地质状况非常复杂，开发难度也非常大。

通过早期系统地综合研究，对这些油藏进行了合理的开发部署，确立正确的开发方案，使得开发效果和经济效益得到很大的改善[2]。

低渗透裂缝性油藏注水后，高低渗透区的吸水指数差异很大，裂缝的渗透率高，注入水很容易沿裂缝窜流，导致沿裂缝方向上的采油井过早水淹，而中低渗透区油层的动用程度很差甚至没有动用，动用程度非常不均衡，油田含水率上升速度快，在开发不久油井就进入高含水阶段，油井注水见效及水淹特征的方向性明显，注水井注入压力低，吸水能力强，这为油藏如何实现稳油控水、提高最终采收率，提高低渗透油田的整体开发水平具有重要的理论和现实意义。

尤其随着我国东部以中高渗透层为主的老油田逐渐进入中高含水期，高效合理地开发这类油田，无疑对我国石油工业的持续稳定发展具有长远的战略意义[3]。

1.1.2低渗透裂缝性油藏的开发特征和稳产对策1.1.2.1低渗透裂缝性油藏的开发特征低渗透裂缝性油藏为双重介质，裂缝和基质岩块在储集和渗流能力上差异很大。

在储集能力上，裂缝系统比基质岩块系统的地质储量小得多。

在渗流能力方面二者差异较大，裂缝系统渗透率高，产油能力大；而基质系统渗透率低，产油能力小。

低渗透裂缝性油藏，其地质状况较为复杂。

一方面，裂缝系统和基质孔喉对压力具有极强的敏感性，油井投产后，油层压力下降导致储层骨架发生变形进而造成孔隙度变小，渗透率降低，加剧了油井产量、压力的降低；另一方面，储层基质存在启动压力梯度。

当储层渗透率降低到一定程度后，其渗流特征就不符合达西定律，当驱动压力梯度较小时，液体不能流动，只有当驱动压力梯度大于启动压力梯度后，流体才能流动[4]。

一般情况下，裂缝系统中的原油储量很少，但容易开采，而基质系统中的原油储量多，但开采难度很大，因此应用何种手段将基质系统中的原油开采出来，是裂缝性油藏成功开发的关键。

为了补充地层能量，使其保持较高的地层压力和较大的生产压差进行采油，通常采用人工注水的方式对低渗透裂缝性油藏进行开采[5]。

采用常规注水方式开发低渗透裂缝性油藏，油井水淹严重，稳产时间短.，开发效果差，具体表现在：1．注入水沿裂缝窜流，油井含水上升快注水开发裂缝性油藏，注入水容易沿裂缝窜流，沿裂缝方向上的生产井快速水淹，在注水开发不久油井就进入高含水阶段，这是裂缝性油藏注水开发的显著特征。

2．油井注水见效及水淹特征的方向性明显裂缝性油藏注水开发后注入水易沿裂缝方向窜流，位于裂缝方向上的油井见水快；而位于裂缝两侧的油井见效慢，见水时间较长。

因此裂缝在注水开发过程中会导致严重的平面矛盾，使油井注水见效及水淹特征具有明显的方向性。

3．注水井注入压力低、吸水能力强对于低渗透裂缝性油藏，由于裂缝系统渗透率大，导流能力强，因而吸水能力很强，注入压力低[2]。

综上所述，低渗透裂缝性油藏的开采形势十分严竣，要想取得理想的开采效果，必须运用适当的稳产工艺技术。

1.1.2.2 低渗透裂缝性油藏的稳产对策低渗透裂缝性油藏的稳产对策有很多种其中主要有：1.超前注水技术为了降低因地层压力下降导致的渗透率下降和油井产能的损失，通过采用超前注水可使地层压力保持在较高的水平，建立较高的压力梯度，使油层中的压力梯度大于启动压力梯度，可更为有效的开发低渗透裂缝性油藏。

2.周期注水技术为了降低裂缝水窜，有效地开采基质中的原油，从而提高裂缝性油藏的采收率，采用周期注水方式开采可有效改善开发效果。

周期注水可减缓连续注水产生的裂缝水窜和基质水封问题，在压力扰动作用下可产生油水交渗反应，可增强毛管力的渗吸作用从而采出基质中的原油。

3.酸化、压裂技术对于网状裂缝发育，又延伸很远的油田，压裂要慎重，而且对每口井的技术要求都要很明确，一般不宜采取大砂量压裂，不然很容易引起水窜。

对于裂缝相对不发育，含油较丰富的基质油层应该进行压裂改造，以形成油流通道[18]。

4.分层注水技术如果纵向上吸水层分布差异很大，能吸水的层段往往表现为相对较大的吸水百分比或单层吸水突进。

因此，必须进行产吸剖面的调整，以防单层突进。

5.调剖堵水技术对于已经处于水窜严重的高含水期的低渗透裂缝性油藏，需要对其开展调剖堵水工作，控水稳油，改善注水开发效果，提高最终采收率[17]。

在以上诸多方法中，调剖堵水技术对于低渗透裂缝性油藏的开采是十分有效的，它应用调剖剂对高渗层进行封堵，调节高低渗透层的吸水指数，提高注入水的波及体积和油藏的最终采收率。

进入新的世纪以来，油田堵水调剖技术出现了一些新动向，主要有：弱凝胶调驱技术，稠油热采井高温调剖技术，深井超深井堵水调剖技术，注聚合物油藏的调剖堵水技术，以及水平井堵水治水技术等[6]。

1.2 调剖技术现状1.2.1调剖技术现状国内油田自50年代开始研究和应用堵水调剖技术，至今大体经历了三个发展阶段，即机械式为主阶段（50年代至70年代），化学剂为主阶段（80年代初期开始），单井调剖与区块整体综合治理阶段（80年代中期开始）。

自1979年至1996年，国内油田共进行了2×104多井次的现场试验和应用作业，改善了注水开发效果，增加了原油可采储量和产油量，减少了产水量，取得了明显的经济效益和社会效益[7]。

1.2.2调剖技术发展趋势1.经济有效地扩大堵水调剖的工业规模，使之成为一项可行的、常规性的提高采收率的技术。

2.不断创新，以提高经济效益和有效率为目标，研发前沿技术。

3.继续加强国内外技术交流，搞好技术协调，推动技术发展[8]。

1.2.3 调剖技术分类1.2.3.1 胶态分散凝胶调剖技术胶态分散凝胶调剖技术是新近发展起来的一项变革性的提高注入水波及效率的方法，它同时具有交联聚合物深部调剖和油藏内部流体改向技术的特点。

胶态分散凝胶调剖技术主要是以流体转向为主，扩大波及系数。

把低浓度的聚丙烯酰胺/柠檬酸铝体系注入非均质油藏中，聚合物和交联剂在油藏中形成以分子内交联为主的胶态分散凝胶，其分子尺寸增加，在一定的压差下流动，对油藏中的裂缝和孔隙进行封堵喉道，迫使后续流体转向，同时，体系有一定的黏度，所以具备了类似聚合物驱的驱油作用，达到启动低渗透层并且封堵高渗层的目的，该体系的成胶时间很长[9]。

国内对胶态分散凝胶的研究始于1995年，此后迅速发展，研究方向主要集中在胶态分散凝胶的微观结构、渗流特性、性能评价以及数值模拟等领域。

1.2.3.2 弱凝胶调剖技术弱凝胶是由低浓度的聚合物/交联剂(聚合物浓度通常在800mg/L ～2000mg/L之间)形成的、以分子间交联为主及分子内交联为辅的、黏度在100mPa.s～3000mPa.s之间、具有三维网络结构的弱交联体系。

它具有调剖和区油的双重作用。

在浓度略高于聚合物驱的溶液加入少量交联剂，使之在地层内缓慢形成弱凝胶。

该体系一方面具有一定的强度，能对地层中的高渗透通道产生一定的封堵作用，使后续注入水绕流至中低渗透层，起到调剖的作用；另一方面，由于交联强度不高，弱凝胶在后续注入水的推动下还可以缓慢向地层深部移动，产生像聚合物驱一样的效果，这种动态波及效果要远远好于本体凝胶的波及效果，从而能更大限度的扩大波及体积和提高驱油效率。

弱凝胶具有成胶时间较长、聚合物浓度低、成本低的特点，能满足油藏大剂量的调剖的需求。

此外在水驱作用下，弱凝胶会随注入水缓慢的整体向前移动，具有一定的驱油作用[10]。

近年来，弱凝胶调剖技术得到了迅速发展，它既可以作为改善现有调剖、堵水的调堵新技术，又可以作为一项改善波及效率的新技术，大量研究与应用结果表明，弱凝胶深部调剖技术经济可行，具有较好的应用前景。

与常规的聚合物驱相比，弱凝胶调剖技术中聚合物用量大大降低，对高温高盐油藏有更好的适应性，所以它对于老油田堵水调剖有着重要意义[11]。

弱凝胶深部调剖技术具有以下特点和优势：1.选择性强，更加容易在高渗透层较深部位产生有效堵塞；2.不会对地层造成永久性的伤害，不妨碍后期措施的进行，并且成胶时间长、较低的阻力系数和高残余阻力系数的特点；3.具有较好的剪切稳定性。

由于弱凝胶调驱技术结合了聚合物驱改善油水流度比和调剖改善油层非均质性的特点并且凝胶配置时可使用污水配置，既能节省淡水资源，又可减少污水排放，因此具有广阔的应用前景[14]。

1.2.3.3 微生物深部调剖技术微生物提高采收率自1926年至今经过80多年的发展，已经取得丰硕的成果，起到了稳油控水和提高采收率的目的，该技术适用于厚油层或高渗透油层的处理，微生物在油层中生成的生物聚合物、生物质及生物残骸可大幅度的降低储层渗透率，堵塞高渗透层带，启动中、低渗透层，提高注入井的注入压力，使后续流体转向，改善注入水的波及效率，达到提高原油采收率的目的。

其优点是工艺简单、施工安全、不污染环境，同时降低了材料和施工的成本，缺点是微生物过度生长可能引起的井堵塞[12]。

1.2.3.4 预交联颗粒调剖技术预交联颗粒是一种高吸水性树脂，能够吸水膨胀，且膨胀后的颗粒具有一定的弹性、强度和保水性能，具有耐温抗盐性能好、配制简单、施工方便、对非目的层污染少等优点。

预交联颗粒是含有强亲水基团的交联高聚物，与水接触时，水分子会进入预交联凝胶网格结构内，形成氢键同时，这种空间网格结构的凝胶体各交联点之间的分子链段因吸入水分子而由无规蜷曲状态变为伸展状态，产生内聚力，当这种作用力达到相对平衡状态时，吸水膨胀达到饱和状态，通常，这种吸水膨胀能力可达到几十到数百倍。