張吉林　何薛鋼

摘要：為提高油藏開(kāi)發(fā)效率與油藏開(kāi)發(fā)質(zhì)量，研究井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)。以自適應(yīng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建具有低分子量與三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型調(diào)控體系，該體系分為前期與后期2個(gè)環(huán)節(jié)，前期環(huán)節(jié)的主要工作是評(píng)價(jià)現(xiàn)有成熟調(diào)驅(qū)劑制備方法與應(yīng)用性能，并針對(duì)井區(qū)水竄水淹通道進(jìn)行識(shí)別分析;后期環(huán)節(jié)針對(duì)自適應(yīng)逐級(jí)調(diào)驅(qū)過(guò)程動(dòng)態(tài)示蹤監(jiān)測(cè)工藝技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)與完善。以克拉瑪依油田為試驗(yàn)區(qū)域驗(yàn)證該技術(shù)，結(jié)果顯示：該技術(shù)中所使用的調(diào)驅(qū)劑封堵效果較好，含水率與通道滲透率下降，可以實(shí)現(xiàn)增油降水目的。

關(guān)鍵詞：井區(qū);水竄水淹;綜合調(diào)控;調(diào)驅(qū)劑;通道識(shí)別;逐級(jí)調(diào)驅(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE331;TQ427.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2022）07-0114-06

Research and experiment on key technology of comprehensive

control of water channeling and flooding in well area

ZHANG Jilin， HE Xuegang

（Yanchang Oil Field， Zichang Oil Production Plant， Yan’an 716000， Shaanxi China）

Abstract：In order to improve the efficiency and quality of reservoir development， the key technology of comprehensive control of water channeling and flooding in well area is studied. On the basis of self adaptation， a new control system with low molecular weight and three-dimensional network structure is constructed. The system is divided into two stages： the early stage and the late stage. The main work of the early stage is to evaluate the preparation methods and application performance of the existing mature control agents， and to identify and analyze the water channeling and flooding channels in the well area. In the later stage， the dynamic tracer monitoring technology of adaptive step-by-step profile control is tested and improved. Taking Karamay Oilfield as the test area to verify the technology， the test results show that the plugging effect of the profile control and displacement agent used in the technology is good， the water cut and channel permeability are decreased， and the purpose of increasing oil production and dewatering can be realized.

Key words：well block; water channeling and flooding; comprehensive control; profile control agent; channel identification; step-by-step profile control

當(dāng)前石油工業(yè)領(lǐng)域中，致密油藏已經(jīng)成為油藏探勘開(kāi)發(fā)的核心之一[1]。針對(duì)致密油藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性高、彈性能量低等特征[2]，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者均將水驅(qū)方案作為主要開(kāi)發(fā)方式。但早期相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者對(duì)于水驅(qū)方案的研究大多放在可控優(yōu)化條件與方式控制等方面[3-4]，忽略致密油藏儲(chǔ)層中包含的大量裂縫導(dǎo)致開(kāi)發(fā)油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生大量水竄水淹通道，降低油藏開(kāi)發(fā)效率與油藏開(kāi)發(fā)質(zhì)量的問(wèn)題。后期，部分學(xué)者關(guān)注到井區(qū)水竄水淹問(wèn)題，但考慮致密油藏儲(chǔ)層埋深相對(duì)較淺[5]，普遍使用的調(diào)控技術(shù)通常存在水竄水淹通道堵不住或?qū)⑺投级伦〉膯?wèn)題，增油控水成效不佳。

基于此，研究井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證所研究技術(shù)的應(yīng)用效果。

1井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)

1.1調(diào)控技術(shù)整體架構(gòu)分析

基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)的核心為具有低分子量與三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型調(diào)控體系，其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在成膠時(shí)間能控制、流變性能較好。利用自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)優(yōu)化體系，完成各類(lèi)、各等級(jí)水竄水淹通道封堵的目的，緩解井區(qū)水竄水淹同補(bǔ)充底層能量間的沖突性，改善油藏區(qū)域井區(qū)水竄水淹的問(wèn)題。圖1所示為基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)架構(gòu)，可從前期與后期兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。前期環(huán)節(jié)的主要工作是分析：分析評(píng)價(jià)現(xiàn)有成熟調(diào)驅(qū)劑制備方法與應(yīng)用性能，并針對(duì)井區(qū)水竄水淹通道進(jìn)行識(shí)別分析;后期環(huán)節(jié)包含井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，其主要工作是試驗(yàn)：針對(duì)自適應(yīng)逐級(jí)調(diào)驅(qū)過(guò)程動(dòng)態(tài)示蹤監(jiān)測(cè)工藝技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)與完善。

基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)最大限度上應(yīng)用聚合物復(fù)合交聯(lián)協(xié)同效果提升理論[6]，構(gòu)建三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠自適應(yīng)控制交聯(lián)強(qiáng)度和時(shí)間，可在注入水滲入不同類(lèi)型不同等級(jí)水竄水淹通道的條件下，在井區(qū)水竄水淹調(diào)控過(guò)程中，自適應(yīng)的確定水竄水淹通道，完成井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控的目的。

1.2調(diào)驅(qū)劑凝膠制備

以苯乙烯單體為主材料，結(jié)合模擬底層水制備成具有相應(yīng)濃度的溶液。加熱主材料溶液，待其溫度達(dá)到（74±4）℃，將相應(yīng)量的引發(fā)劑置入其中[7]，且將溶液攪拌均勻后，調(diào)節(jié)溶液酸堿度，使其處于中性狀態(tài)。將溶液導(dǎo)入燒杯內(nèi)，在室溫環(huán)境下靜置降溫，待其溫度降至室溫后，向其中置入固定量的交聯(lián)劑[8]，交聯(lián)劑置入過(guò)程中持續(xù)攪拌溶液。將混合后的溶液放置在水浴鍋內(nèi)，溶液形成凝膠后取出，測(cè)試其封堵性能。

1.3井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別

井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別是基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)前期環(huán)節(jié)的主要工作之一。井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別的主要指標(biāo)選取注水井注入壓力變化率、壓力相對(duì)值、‘吸水指數(shù)/米’變化率和超前注水量相對(duì)值[9]，各識(shí)別指標(biāo)具體描述情況如表1所示?；诒?內(nèi)各井區(qū)水竄水淹通道識(shí)別指標(biāo)，采用模糊聚類(lèi)算法，通過(guò)標(biāo)定、構(gòu)建模糊相似矩陣、聚類(lèi)以及最優(yōu)分類(lèi)閾值確定的過(guò)程劃分確定注水井內(nèi)是否存在水竄淹通道。

1.4自適應(yīng)逐級(jí)調(diào)控過(guò)程動(dòng)態(tài)示蹤監(jiān)測(cè)技術(shù)

基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)后期環(huán)節(jié)中采用自適應(yīng)逐級(jí)調(diào)控過(guò)程動(dòng)態(tài)示蹤監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)井區(qū)水竄水淹通道實(shí)施綜合調(diào)控。

1.4.1示蹤劑測(cè)試級(jí)次設(shè)計(jì)方法

作為示蹤監(jiān)測(cè)與綜合調(diào)控有效完成的基礎(chǔ)，逐級(jí)調(diào)控不同等級(jí)井區(qū)化學(xué)示蹤監(jiān)測(cè)過(guò)程中，示蹤劑監(jiān)測(cè)級(jí)次確定過(guò)程中既需分析示蹤劑監(jiān)測(cè)與調(diào)控，同時(shí)還需要防止產(chǎn)生凝膠段塞注入導(dǎo)致示蹤劑監(jiān)測(cè)檢測(cè)出現(xiàn)偏差的問(wèn)題[10]。

向井區(qū)水竄水淹通道注入凝膠段塞的過(guò)程一定會(huì)在某種程度上導(dǎo)致底層壓力形成變化，因此需以相應(yīng)注入壓力條件下，井區(qū)水竄水淹通道的注入流體分布情況為檢測(cè)目標(biāo)。由于凝膠關(guān)聯(lián)時(shí)間與壓力傳導(dǎo)過(guò)程中具有一定時(shí)延[11]，因此在一級(jí)次示蹤劑濃度滿(mǎn)足上限值標(biāo)準(zhǔn)的條件下，示蹤劑監(jiān)測(cè)結(jié)果受注入凝膠段塞的影響并不顯著。設(shè)定注入的凝膠段塞與級(jí)次示蹤劑數(shù)量分別為E個(gè)和F個(gè);井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控施工時(shí)間為T(mén);井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控施工過(guò)程中不同段塞注入時(shí)間、成膠時(shí)間和示蹤劑監(jiān)測(cè)時(shí)間相加所得結(jié)果需不高于T。若井區(qū)內(nèi)j井存在i個(gè)裂縫條帶，各條帶內(nèi)包含若干水竄水淹通道，因此可利用n個(gè)流管共同構(gòu)建的流管束描述第i個(gè)裂縫條帶;其中D表示各流管的直徑。

1.4.2示蹤劑選取標(biāo)準(zhǔn)及用量計(jì)算

在利用基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)對(duì)井區(qū)水竄水淹通道實(shí)施逐級(jí)調(diào)控過(guò)程中，確定有所差異的示蹤劑與確定不同級(jí)次示蹤劑使用量極為重要。

1）多級(jí)井區(qū)示蹤劑選取標(biāo)準(zhǔn)

以往普遍使用的單次示蹤劑測(cè)試過(guò)程中，僅依照示蹤劑性質(zhì)（物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)）、井區(qū)巖石性質(zhì)與注入水性質(zhì)、外部環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與政策等標(biāo)準(zhǔn)選取合適的示蹤劑[12]?；谧赃m應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)中，選取示蹤劑過(guò)程中，不僅需考慮以上選取標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還需關(guān)注各級(jí)次示蹤劑間的相互作用和其同注入凝膠性質(zhì)間的相互作用。

基于以上示蹤劑選取標(biāo)準(zhǔn)，基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)中需通過(guò)各級(jí)次交替注入的方法選取兩種或兩種以上示蹤劑。同時(shí)選取的若干種示蹤劑需實(shí)施耐熱性、匹配性以及吸附性等測(cè)試，并分析測(cè)試結(jié)果。通過(guò)分析與對(duì)比得到，所選取的各類(lèi)示蹤劑間需確保吸光波長(zhǎng)度上限值具有明顯差距，且凝膠吸附性較低的示蹤劑。

2）示蹤劑用量確定

根據(jù)井區(qū)水竄水淹通道特征分析得到，通道內(nèi)注入水集中于低流動(dòng)阻力的水竄水淹通道體系，通過(guò)示蹤劑追蹤注入水能夠確定井區(qū)水竄水淹通道狀況?；诖嗽贐righam-Smith水驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)下，采用五點(diǎn)法井區(qū)示蹤劑用量計(jì)算方法確定基于自適應(yīng)的井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控技術(shù)中示蹤劑用量，計(jì)算過(guò)程中的含水率可通過(guò)以下過(guò)程確定：

基于連通單元物質(zhì)平衡方程的隱式差分離散，能夠獲取壓力求解方程，利用其確定井區(qū)不同井點(diǎn)壓力后，利用式（1）確定不同井點(diǎn)間連同單元內(nèi)的流量：

為提升含水率計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確率，需優(yōu)化式（3），對(duì)其實(shí)施插值處理，獲取i井內(nèi)源于j井的含水率;以此為基礎(chǔ)，確定不同上游方向上的含水率，利用式（4）確定i井的整體含水率：

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1試驗(yàn)區(qū)域概況

克拉瑪依油田是我國(guó)西部第1個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)別油田，集中針對(duì)準(zhǔn)葛爾盆地與周邊盆地油氣資源進(jìn)行探勘、采集、傳輸與銷(xiāo)售。該油田累積產(chǎn)油量高達(dá)2億t以上，當(dāng)前開(kāi)發(fā)率分別達(dá)到23%和4%左右，具有極為廣闊的勘探開(kāi)發(fā)潛力。

克拉瑪依油田滲透率均值與孔隙度均值分別為1.10×10μm和13.0%，井區(qū)水竄水淹通道為標(biāo)準(zhǔn)的裂縫性通道。受儲(chǔ)集層等外界因素影響，該油田井區(qū)注水過(guò)程中存在顯著水竄水淹問(wèn)題，導(dǎo)致含水率均值高達(dá)73%以上。以驗(yàn)證本文技術(shù)調(diào)控效果為目的，選取油田內(nèi)FHW3016井區(qū)進(jìn)行本文技術(shù)試驗(yàn)。

FHW3016井區(qū)注水量和注入壓力通常為14.5 m/d和4.2 MPa，井區(qū)內(nèi)1井、2井和3井的含水率均達(dá)到80%以上。本文設(shè)計(jì)調(diào)控調(diào)驅(qū)劑整體用量為421.65 m，其中前4級(jí)和第5級(jí)主體段塞分別為71.25 m/級(jí)、74.98 m。

2.2調(diào)驅(qū)劑凝膠性能分析

調(diào)驅(qū)劑凝膠封堵性能測(cè)試采用雙液法模擬填砂管方法進(jìn)行，基于侯凝時(shí)間同填砂管突破壓力以及滲透率等參數(shù)間的相關(guān)性，確定調(diào)驅(qū)劑凝膠封堵率，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在凝膠時(shí)間為18 h的前提下，水驅(qū)突破壓力達(dá)到1.94 MPa/m，且隨著凝膠時(shí)間的延長(zhǎng)，滲透率與阻力系數(shù)變化幅度均較為微弱。而封堵率達(dá)到93.68%時(shí)，與凝膠時(shí)間為6、12 h時(shí)相比具有顯著差異;但同凝膠時(shí)間為24 h時(shí)相比差異并不顯著。由此說(shuō)明，在凝膠時(shí)間為18 h的條件下，調(diào)驅(qū)劑完成聚合產(chǎn)生了高封堵能力的凝膠體系，封堵效果滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求。

2.3逐級(jí)調(diào)控多級(jí)井間化學(xué)示蹤結(jié)果分析

由圖2可知，采用本文技術(shù)調(diào)控前，井區(qū)產(chǎn)油量

均值為3.17 m/d左右，而其中含水率均值在83%左右。采用本文技術(shù)進(jìn)行調(diào)控過(guò)程中，井區(qū)含水率與調(diào)控前相比呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，下降幅度在10%以上;而井區(qū)產(chǎn)油量與調(diào)控前相比呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，上升幅度接近0.9 m/d。采用本文技術(shù)調(diào)控后，井區(qū)產(chǎn)油量進(jìn)一步提升，與調(diào)控前相比上升幅度接近1.15 m/d;而其中含水率均值則持續(xù)下降至68.7%。-

由圖3可知，采用本文技術(shù)調(diào)控前，井區(qū)注入壓力在5.5 MPa左右，注停6.5 h后降至0 MPa;由此說(shuō)明，注入水無(wú)法對(duì)地層能量提供動(dòng)力，井區(qū)存在嚴(yán)重的水竄水淹問(wèn)題。在調(diào)控過(guò)程中，井區(qū)注入壓力明顯提升，達(dá)7.1 MPa，注停10 h后依舊達(dá)2.6 MPa左右;這說(shuō)明井區(qū)水竄水淹問(wèn)題被有效控制。采用本文技術(shù)調(diào)控后，井區(qū)注入壓力繼續(xù)提升，注停10 h后保持在6.2 MPa左右;由此說(shuō)明，采用本文技術(shù)可顯著提升注入水持壓時(shí)間，控制水竄水淹問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)增油降水目的。

由圖4可知，采用本文技術(shù)調(diào)控前，井區(qū)各井間都形成明顯的水竄水淹通道，不同通道發(fā)育程度各有差異。其中3井內(nèi)包含的水竄水淹通道滲透率最高，達(dá)到1.1 μ m左右。

采用本文技術(shù)調(diào)控過(guò)程中，井區(qū)間水竄水淹通道滲透率與采用本文技術(shù)前相比呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)，由此說(shuō)明采用本文技術(shù)進(jìn)行井區(qū)水竄水淹調(diào)控能夠有效封堵水竄水淹通道，提升注水利用率。同

時(shí)采用本文技術(shù)調(diào)控前，井區(qū)水竄水淹通道滲透率呈現(xiàn)繼續(xù)下降趨勢(shì)，說(shuō)明本文技術(shù)的應(yīng)用具有持續(xù)性效果。

3結(jié)語(yǔ)

本文研究井區(qū)水竄水淹綜合調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，以自適應(yīng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)油田井區(qū)水竄水淹通道封堵與增油降水的目的。試驗(yàn)結(jié)果顯示本文技術(shù)應(yīng)用效果較好，具有推廣應(yīng)用的意義，有利于老油田可持續(xù)開(kāi)發(fā)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]溫亨聰，劉寶寶，楊海濤.煤礦導(dǎo)水通道超前探查研究[J].煤炭技術(shù)，2020，324（12）：124-127.

[2]祝曉林，葛麗珍，孟智強(qiáng)，等.頂氣邊水窄油環(huán)油藏高效開(kāi)發(fā)技術(shù)與實(shí)踐[J].石油鉆采工藝，2019，41（1）：76-82.

[3]沈文潔，趙輝，劉偉，等.基于連通性方法的縫洞型油藏優(yōu)勢(shì)竄流通道識(shí)別[J].斷塊油氣田，2018，25（4）：55-59.

[4]鄭松青，楊敏，康志江，等.塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏水驅(qū)后剩余油分布主控因素與提高采收率途徑[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2019，46（4）：746-754.

[5]顧軍，秦磊斌，湯乃千，等.煤層氣井內(nèi)隔水層界面水竄通道形成演化過(guò)程[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，48（1）：87-98.

[6]呂玉廣，肖慶華，程久龍.弱富水軟巖水-沙混合型突水機(jī)制與防治技術(shù)——以上海廟礦區(qū)為例[J].煤炭學(xué)報(bào)，2019，44（10）：3 154-3 163.

[7]AL-SAEDI H N，F(xiàn)LORI R E，MOHAMMED A，et al.Coupling of low-salinity water flooding and steam flooding for sandstone unconventional oil reservoirs[J].Natural Resources Research，2019，28（1）：213-221.

[8]楊柱，趙恰，黃炳仁.礦山帷幕強(qiáng)動(dòng)水通道注漿控制技術(shù)及工程應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2020，245（12）：125-129.

[9]肖國(guó)華，付小坡，王金生，等.水平井預(yù)置速凝堵劑管外封竄技術(shù)[J].特種油氣藏，2018，25（6）：136-139.

[10]江恩慧，王遠(yuǎn)見(jiàn)，李軍華，等.黃河水庫(kù)群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究與展望[J].人民黃河，2019，41（5）：32-37.

[11]安昊盈，侯吉瑞，程婷婷，等.適宜高滲竄流通道的新型橋接顆粒調(diào)驅(qū)體系及封堵機(jī)理研究[J].油田化學(xué)，2018，136（2）：60-65.

[12]張占華，陳存良，吳曉慧，等.復(fù)雜斷塊油田水竄診斷與識(shí)別方法研究[J].特種油氣藏，2019，135（4）：85-88.