水驱深部调驱专题.

水驱油藏深部调驱技术现状及发展

编写：耿鲁营

审核：李晓庆

孤东工艺所

2011年1月

一、堵水调剖工艺的潜力

油井出水是油田( 特别是注水开发油田)开发过程中普遍存在的问题。由于地层原生及后生的非均质性、流体流度差异以及其他原因，在地层中形成水流优势通道，导致水锥、水窜、水指进，使一些油井过早见水或水淹，水驱低效或无效循环。堵水调剖技术一直是油田改善注水开发效果、实现油藏稳产的有效手段。我国堵水调剖技术已有几十年的研究与应用历史，在油田不同的开发阶段发挥着重要作用。

但油田进入高含水或特高含水开采期后，油田水驱问题越来越复杂，堵水调剖等控水稳油技术难度及要求越来越高，推动着该技术领域不断创新和发展，在技术研究与应用方面取得了较多新的进展，从表1和表2可看到，近年来全国各油田大量的现场应用和取得的效果表明，堵水调剖工艺至今在控水稳油上仍然有相当的潜力，在改善高含水油田注水开发效果方面获得了显著效果。

表1调剖堵水试验区情况

表2试验区调剖堵水的经济效益

目前调剖堵水在控水稳油中之所以有潜力，主要是由于试验区块油层中由于开发程度的不均匀有大量可采储量未被动用，这是区块整体调剖堵水能增产原油的物质基础。

二、常规调剖工艺的限度

1、堵剂使用的数量限度

堵剂使用的数量限度是指由投入产出的合理比值所决定的堵剂的最大用量。

濮城油田西区和南区调剖效果统计结果(表3)可以说明堵剂的使用存在一个数量限度。从表3可以看到，调剖的投入与产出比值随着堵剂的不断注入而下降，投入与产出的合理比值决定着堵剂的最大用量。

表3 濮城油田西、南区调剖效果统计

用平板模型研究了1m3堵剂的增油量与堵剂使用数量(即高渗区封堵百分数)的关系。所用的平板模型的大小为20cm×20cm×1.5cm。该模型的平面对角线有宽4cm的高渗区，其余是低渗区。将饱和好油的平板模型按图1流程接入，驱油用水为黄河水，注入速度为1ml/min。待采出液含水率达98%时，注入堵剂，继续以同样的速度注水。当含水率再次达到98%时，再次注入堵剂。如此重复，依次注入堵剂，直至注入堵剂后含水率不再下降为止。

图2为用平板模型进行驱油注堵剂试验时所得的采油曲线。根据采油曲线可以计算出累积增油量与累积注入堵剂量的比值。用此比值对累积堵剂量占高渗区孔隙体积的百分数作图，可得到单位堵剂增产油量与高渗区封堵率的关系(图3)。

图1平板模型的驱油流程

图2平板模型多次注入堵剂的采油曲线

图3单位堵剂增油量与高渗区封堵率的关系

高渗区封堵百分数的增加，意味着进行了一次又一次的调剖。从图3可以看到，在开始进行的调剖中，每注入1m3堵剂增产的油量增加，但当调剖的次数超过一定限度时，每注入1m3堵剂增产的油量减少。室内试验结果也说明堵剂使用存在一个数量限度。

2、堵剂的作用机理限度

水驱采收率为波及系数与洗油效率的乘积。按照这种关系，水驱采收率的提高有两种作用机理：一是提高波及系数机理，二是提高洗油效率机理。堵剂只是通过提高波及系数起到提高采收率的作用。因此，堵剂仅限于在提高波及系数的范围内起作用，这就是堵剂的作用机理限度。

调剖堵水的发展趋势表现为对上述两个限度的突破所进行的努力。

3、突破堵剂使用的数量限度

为了最大程度提高调剖半径，实现深部液流改向，防止后续注入水快速绕流，延长调剖有效期，同时降低施工费用，在突破堵剂使用的数量限度上主要做了下列2个方面的工作。

(1)降低堵剂成本。其中包括降低堵剂原料成本和降低堵剂的使用浓度。

使用水体改造后剩下的残渣(石灰泥)、造纸厂的废液(黑液)和热电厂产出的粉煤灰作堵剂原料，配成堵剂，用于调剖堵水，可以降低原料成本；

使用低浓度的聚合物与低浓度的交联剂配成的弱凝胶、CDG堵剂，从而降低堵剂浓度。弱凝胶、CDG堵剂是通过形成低强度冻胶使其对压差小的深部地层进行封堵。由于CDG堵剂的原料浓度低，所以其成本也低，因此可大量使用。

(2)合理组合堵剂。

注水地层的“深部”是由注水地层的压降梯度分布曲线决定的。所谓深部是指近井地带以远的地带（包括过渡地带与远井地带）。

图4 注水地层的压降曲线

表4 根据注水地层压降曲线对离井眼不同距离地带的划分

可将堵剂按地层压降漏斗的特点进行组合。有不同强度的堵剂，其中强度较大的堵剂用于封堵近井地带，强度较小的堵剂用于封堵远井地带。堵剂的合理组合可以在实现深部调剖目的的同时减少堵剂用量，从而降低堵剂的费用。

例如：近井地带采用堵剂为：强化高强度铬冻胶、高强度铬冻胶；

过渡地带堵剂：中强度铬冻胶；

远井地带堵剂：低强度铬冻胶。

4、突破堵剂的作用机理限度

堵剂只能在提高波及系数方面起作用。为使堵剂突破这个机理限度，目前已研究了一种将深部调剖堵水与三次采油结合起来的技术，叫“2+3”深部调驱技术。该技术要求对区块上的注水地层充分进行调剖堵水，最大限度地提高注入水的波及系数，发挥二次采油的作用。在此基础上进行有限度的三次采油，注入少量含碱和(或)含表面活性剂的驱油剂，提高洗油效率，达到以最小投入得到最大产出的目的。

“2+3”技术中的主体技术仍是调剖堵水技术，在注入少量驱油剂前需用调剖堵水技术，注入少量驱油剂之中(如果需要)也要用调剖堵水技术，注入驱油剂之后还需用调剖堵水技术，使注入水均匀地在地层推进。由于PI决策技术可及时提供调剖堵水的决策，所以PI决策技术是“2+3”技术的支持技术。“2+3”技术的另一个支持技术是堵剂技术，因为堵剂技术可为注水井调剖和油井堵水提供高效、长效、廉价的堵剂。

“2+3”技术中需使用少量三次采油用的驱油剂，这种驱油剂与油之间的界面张力能达到超低界面张力(低于10-2 mN/m的界面张力)。在此界面张力下可使水波及处的不流动油变为流动油，有效地提高水的洗油效率。图6说明了毛管数和三次残油饱和度与二次残油比值的关系。毛管数的定义式为：

式中，Nc为毛管数；μd为驱动液粘度；v为驱动液流速；σ为油与驱动液之间的界面张力。Nc为一个无因次的准数，水驱条件下，Nc=10-6。由图5可以看到，当Nc=10-6时，Sorc/Sor=1Sor和Sorc分别为二次残油饱和度与三次残油饱和度)，即水再冲刷，油不流动(调剖堵水解决不了这个问题，即前面提到的堵