齊 銀 鄭 剛 姬振寧 白曉虎 陸紅軍 顧燕凌

1.中國石油長慶油田公司超低滲透油藏研究中心，陜西 西安 710018；

2.中國石油長慶油田公司超低滲透油藏開發(fā)部，陜西 西安 710018

0 前言

長慶油田超低滲透油藏分布廣泛， 儲量資源豐富，已探明超低滲透油藏三級儲量占長慶油田總?cè)墐α康?0.6%；占總潛力儲量的79%，是長慶油田增儲上產(chǎn)的重要資源基礎(chǔ)。 HQ 油田為典型的超低滲透油藏以半深湖－深湖相沉積為主，沉積類型以砂質(zhì)碎屑流、濁流沉積為主；儲層物性差，平均孔隙度11.12 %，巖心滲透率0.36 mD；孔吼細小，中值半徑0.1～0.2 μm，地層壓力系數(shù)0.7，屬低壓超低滲透油藏。

開發(fā)初期該類油藏主要采用定向井超前注水開發(fā)技術(shù)，對于物性相對較好的區(qū)塊開發(fā)效果理想，而對于物性相對較差的區(qū)塊，直井開發(fā)單井產(chǎn)量低，開發(fā)效益差。 近年來，開展了超低滲透油藏水平井開發(fā)試驗，同樣采用超前注水技術(shù)，試驗了交錯排狀注采井網(wǎng)，直井注水，水平井采油，水平段長度600～800 m，配套6 口注水井，增產(chǎn)優(yōu)勢明顯，單井產(chǎn)量達直井產(chǎn)量4 倍左右，且穩(wěn)產(chǎn)效果好。 然而，在生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了部分井水淹的現(xiàn)象，嚴重影響了水平井試驗效果，由于水平井配套注水井較多，生產(chǎn)動態(tài)驗證時間長，堵水調(diào)剖工作難度大，本文結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，提出了水淹類型識別方法，指導(dǎo)了生產(chǎn)動態(tài)驗證工作，并提出了相應(yīng)治理對策。

1 水淹類型識別

關(guān)于油田注水開發(fā)水淹油層的識別，很多學(xué)者都進行了研究［1-4］，研究的對象多為已進入高含水期開發(fā)的油田，研究的方法多為通過測井、錄井等資料進行歸納對比、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判斷等。 而判識水淹井來水方向及水淹類型時，多采用生產(chǎn)動態(tài)驗證、示蹤劑測試等方法，這些方法可以準(zhǔn)確判斷來水方向，但驗證周期長。

1 口采油井對應(yīng)多口注水井， 如HQ 油田水平井注水開發(fā)時，水平井水淹動態(tài)驗證和測試難度增大、水淹類型識別周期長。 本文根據(jù)注水生產(chǎn)動態(tài)指標(biāo)，利用模糊聚類法判斷水平井來水方向［5-6］。

1.1 竄流通道識別指標(biāo)篩選

1.1.1 注水井注入壓力變化率

如果注采井之間不存在竄流通道，注水井注入壓力在長時期內(nèi)會保持平穩(wěn)。 而在竄流通道形成過程中，注水井注入壓力在短期內(nèi)迅速下降。

1.1.2 注水井注入壓力相對值

當(dāng)注水井與水平井之間存在竄流通道時，注入水沿地層內(nèi)部竄流通道突進至生產(chǎn)井，滲流阻力小，在達到地質(zhì)配注條件下，地面注水壓力相對系統(tǒng)壓力偏低。

1.1.3 注水井每米吸水指數(shù)變化率

存在竄流通道的井，單井每米吸水指數(shù)會比其它井大，吸水指數(shù)較大的井存在竄流通道的可能性較大。

1.1.4 注水井超前注水量相對值

注水井超前累計注水量越大，發(fā)生竄流的可能性越大。

1.1.5 注采動態(tài)相關(guān)性

生產(chǎn)過程中的注入量和產(chǎn)液量可以反映注采井之間的相關(guān)性，油水井動態(tài)相關(guān)值越大，竄流通道的發(fā)育程度越大。

1.2 竄流通道識別方法

竄流通道模式分為孔隙型或裂縫型。 如果Darcy 徑向流公式左端大于右端5 倍或者更多，則近井筒流體流態(tài)為線性流，即竄流通道為裂縫型［7］。

q/Δp＞＞∑kh/［141.2 μln（re/rw）］

在確定表征竄流通道的指標(biāo)后，利用模糊聚類法客觀劃分注水井類型，即判斷確定注水井存在竄流通道的概率，篩選出優(yōu)勢注水井。

1.3 實例應(yīng)用

QP3 井位于HQ 油田， 該井2010 年12 月13 日投產(chǎn)，排液穩(wěn)定后日產(chǎn)液18.8 m3，日產(chǎn)油6.1 t，含水61.8%，含鹽47 353 mg/L；見水后日產(chǎn)液13.5 m3，日產(chǎn)油2.97 t，含水74.1%，動液面位于井口，含鹽12 861 mg/L；水淹后日產(chǎn)液14.4 m3，日產(chǎn)油0 t，含水100 %，動液面位于井口，水型為Na2SO4型，而該區(qū)地層水為CaCl2型，可以確定為注入水。

通過整理、分析QP3 井對應(yīng)注水井的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)及測試資料，采用竄流通道識別方法計算，見表1。 結(jié)果表明：B260-60 井存在竄流通道的概率最大（96.3%），其次為B261-62 井（65.7%）。 計算流態(tài)識別指數(shù)，B260-60井為線性流（>5），因此該井與QP3 井有裂縫溝通。

經(jīng)動態(tài)驗證，B260-60 井2010 年12 月31 日停注后，QP3 井于2011 年1 月6 日含水由96.0%下降至48.4%。

表1 QP3井對應(yīng)注水井計算結(jié)果

2 治理對策研究

2.1 典型模型的建立

采用CMG 數(shù)值模擬軟件（STARS 模塊），結(jié)合HQ 油田長6 油藏物性和滲流特征，以QP3 井為例，建立了水平井井組優(yōu)勢注水井凝膠深部調(diào)剖數(shù)值模型。 水力壓裂裂縫是通過模型中局部網(wǎng)格加密和 “等效導(dǎo)流能力”的方法實現(xiàn)，即適當(dāng)擴大縫寬并同時等比例縮小裂縫滲透率，保持裂縫導(dǎo)流能力不變來處理裂縫［8-12］。

2.2 深部調(diào)剖技術(shù)研究

從QP3 井水淹類型識別可見，該井屬于裂縫見水特征，應(yīng)對注水井深部調(diào)剖達到對竄流通道的“填、堵”，對油層縱向調(diào)剖，橫向提高水驅(qū)效率的作用。 目前的堵劑品種眾多， 依據(jù)該井油層和水淹特征采用低強度堵劑+多功能強凝膠+弱凝膠體系具有較強的針對性。 利用數(shù)值模擬計算的方法確定了堵劑注入濃度、 堵劑用量、堵水時機及段塞設(shè)計。

2.2.1 堵劑注入濃度

堵劑注入濃度不同，措施效果不同。 模擬計算結(jié)果表明，相同的堵劑用量條件下（1 500 m3），堵劑注入濃度增加，水平井含水下降，但堵劑注入濃度在30 kg/m3后下降幅度逐漸趨緩。 確定堵劑濃度在30 kg/m3為最佳堵劑濃度值，見圖1。

2.2.2 堵劑用量

圖1 QP3 含水率與不同堵劑濃度曲線

在水平井含水達到90%時，不同的堵劑用量得到不同的措施效果。 模擬計算結(jié)果表明，隨著堵劑用量的增加，水平井含水下降增多，但下降幅度逐漸趨緩。 相對應(yīng)的深部調(diào)剖井注入壓力也隨著堵劑用量的增加而增大，B260-60 井口壓力上升空間4～5 MPa， 綜合確定合理的堵劑用量為1 500～2 000 m3，見圖2。

2.2.3 堵水時機

對于微裂縫發(fā)育的超低滲透油藏而言，在注水開發(fā)過程中，一旦注入水沿微裂縫突進，則注入時間越長，水淹優(yōu)勢滲流通道越明顯。 在裂縫竄流發(fā)生后，應(yīng)及時對優(yōu)勢注水井進行深部堵水調(diào)剖，改變注入水沿優(yōu)勢滲流通道的滲流能力，達到注水均勻驅(qū)替的作用。QP3 井模擬計算結(jié)果表明，相同的堵劑用量下（1 500 m3），竄流注水井累計注水量越大，調(diào)剖措施效果越差，即調(diào)剖時機越早越好，見圖3。

圖3 QP3 含水率與不同累注量曲線

2.2.4 段塞設(shè)計

在堵劑類型、堵劑用量確定條件下，優(yōu)化注入段塞設(shè)計影響堵水調(diào)剖的措施效果。 結(jié)合該區(qū)油層特征、水淹類別，分別模擬計算了單段塞、強凝膠與弱凝膠組合段塞條件下的堵水效果。 相同的堵劑用量下（1 500 m3），多段塞效果好于單段塞，而封堵段塞“強-弱-強”組合降含水效果較優(yōu)，見圖4。

圖4 QP3 含水率與不同段塞組合變化曲線

2.3 調(diào)剖堵水實施效果

在上述水淹類型識別、動態(tài)驗證和模擬計算的基礎(chǔ)上，對B260-60 井進行了復(fù)合堵水調(diào)剖試驗，凝膠段塞采用“強-弱-強”組設(shè)計方式，其中強凝膠用量985 m3，弱凝膠用量699 m3，累計用量1 684 m3，實際堵劑注入濃度28.2 kg/m3，堵水調(diào)剖措施后，效果明顯。

2.3.1 注水壓力升高、壓降趨勢明顯變緩

從圖5 調(diào)剖前后的壓降曲線來看，調(diào)剖后注水井注水壓力升高2.0 MPa，調(diào)剖前后測壓6 h，壓降速率分別為1.01 MPa/h 和0.33 MPa/h，壓降曲線明顯變緩，調(diào)剖起到了一定效果。

2.3.2 QP3 井含水下降

在堵水調(diào)剖過程中，QP3 井含水100%， 日產(chǎn)液14 m3，動液面位于井口，堵水調(diào)剖結(jié)束后生產(chǎn)3 個月，含水下降至20%，動液面下降至1 200 m，日產(chǎn)油5.0 t，生產(chǎn)形勢基本穩(wěn)定，效果良好，見圖6。

3 結(jié)論

a）在1 口水平井對應(yīng)多口注水井開發(fā)的條件下，水平井水淹后，利用模糊聚類法可快速判斷水平井來水方向、確定優(yōu)勢注水井，QP3 井對應(yīng)的6 口注水井分析計算結(jié)果與實際生產(chǎn)動態(tài)驗證結(jié)果一致，表明該方法具有一定的實用性。

b）在對水平井來水方向判識的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬的方法對最佳堵水時機、堵劑用量、堵劑注入濃度、段塞設(shè)計、施工參數(shù)進行了優(yōu)化研究，確定合理施工方案，在QP3 井對應(yīng)的注水井進行深部調(diào)堵后，該水平井含水下降至20%，動液面下降至1 200 m，產(chǎn)油量恢復(fù)到5 t，取得了良好的應(yīng)用效果。

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