錢志鴻，姚 峰，湯元春，鄧秀模，聞守斌

1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚州 225009；2.東北石油大學，黑龍江大慶 163318

整體調(diào)剖技術(shù)可同時調(diào)整油田含水區(qū)塊的縱向與平面非均質(zhì)性，已發(fā)展成為改善油田含水區(qū)塊水驅(qū)效果的一項綜合治理技術(shù)[1-3]。目前，此項技術(shù)已在國內(nèi)各油田相繼進行了現(xiàn)場試驗和規(guī)模應用，取得了明顯優(yōu)于單井調(diào)剖的經(jīng)濟效益[4-6]。區(qū)塊整體調(diào)剖的成敗與否很大程度上取決于調(diào)剖方案的合理性。目前，通常采用以下方法進行設計[7-9]：1)以現(xiàn)場經(jīng)驗為主要決策依據(jù)，通過定性和定量分析，得到調(diào)剖劑用量等關(guān)鍵參數(shù)，該方法操作簡單，但存在主觀因素，無法達科學優(yōu)化方案的目的；2)以數(shù)值模擬為基礎，開展調(diào)剖方案設計，該方法通常需地質(zhì)建模、區(qū)塊歷史擬合和方案優(yōu)化等，工作量大、耗時長，難以滿足現(xiàn)場大規(guī)模調(diào)剖生產(chǎn)的急需。因此，本著方法簡便、易操作、針對性強的目標，開展整體調(diào)剖的物理模擬研究成為一種有效研究手段，可為制定合理的整體調(diào)剖方案提供理論指導。本研究中開展了整體調(diào)剖三維物模實驗，考察調(diào)剖劑用量、調(diào)剖順序、調(diào)剖劑用量分配等對最終采收率的影響。

1 實驗

1.1 原料和儀器

模擬油，原油加煤油稀釋制得，黏度9.8 mPa·s(實驗溫度77 ℃)；水，模擬油井采出水，礦化度15 032 mg/L，Ca2++Mg2+濃度69.2 mg/L，NaHCO3型;凝膠，酚醛凝膠，聚合物含量0.25%，平均初始黏度為324.2 mPa·s，成膠后平均黏度為2 138 mPa·s。

HBCD-70高溫高壓巖心驅(qū)替裝置；高壓無脈沖恒壓恒速計量泵，A260D；HAAKE流變儀，RS6000；氣測滲透率儀，美國巖心公司；恒溫箱。

1.2 三維巖心模型制備

環(huán)氧樹脂澆鑄，3層厚度比1∶1∶1，3層氣測滲透率分別為：500×10-3，200×10-3，50×10-3μm2。三維巖心模型油水井位置示意見圖1，圖中標出沿主流線分布的高滲帶，該高滲帶氣測滲透率為1 000×10-3μm2，以模仿水竄嚴重區(qū)域；三維巖心模型尺寸4.5 cm×20 cm×40 cm，按現(xiàn)場井組布井，共2個注水井組。調(diào)剖井組：A(Y35)、B(Y11-5)井組。所有三維巖心模型的平均孔隙度、平均含油飽和度和平均束縛水飽和度分別為17.76%，66.69%，33.31%。

圖1 三維巖心模型油水井位置示意圖

1.3 實驗步驟

水驅(qū)，飽和水，飽和油，水驅(qū)至要求的含水率，水驅(qū)速度按照實際油藏體積與模型體積比折算。模擬現(xiàn)有情況下不調(diào)剖，衰竭開采至含水100%的最終采收率情況。調(diào)剖模擬：A井調(diào)剖時B井繼續(xù)注同量的水； B井調(diào)剖時，A井組關(guān)閉；候凝；調(diào)剖完成后繼續(xù)水驅(qū)，至2井含水都100%，調(diào)剖劑注入速度以小排量注入。記錄每個過程壓力變化并計算提高采收率；其中，調(diào)剖劑用量的計算，根據(jù)巖心厚度、孔隙度和處理半徑確定，采用容積法計算：

Q=π·R2·H·φ

式中：Q為調(diào)剖劑用量，mL；R為調(diào)剖半徑，cm；H為巖心厚度，取4.5 cm；φ為巖心孔隙度，%。

本實驗中調(diào)剖劑用量的計算除了調(diào)剖半徑，其他參數(shù)均相同。因此，為了直觀的區(qū)別實驗中不同調(diào)剖劑用量設計，在實驗結(jié)果分析時以調(diào)剖半徑表征調(diào)剖劑用量，并以井組內(nèi)最近的油井井距作為基準調(diào)剖半徑。

根據(jù)水驅(qū)過程的監(jiān)測和分析，發(fā)現(xiàn)當水驅(qū)進行22 h(即注水量約0.6 PV時)，各對應油井產(chǎn)出液含水情況表現(xiàn)為：A井組，除雙向受效的2口油井以外，井組內(nèi)其他采油井含水80%；B井組內(nèi)采油井Y31-2和Y11-3含水高于90%，且產(chǎn)水量大。因此，在實驗分析中，將B(Y11-5)井定為水竄嚴重井，將A(Y35)井定為水竄中等井。

2 結(jié)果與討論

2.1 調(diào)剖劑用量對調(diào)剖效果的影響

實驗中，設計了不同調(diào)剖半徑的調(diào)剖劑用量：1/3，1/5，1/10調(diào)剖半徑；考察不同調(diào)剖劑用量下的調(diào)剖效果，調(diào)剖順序設定為先對水竄嚴重井調(diào)剖，后對水竄中等井調(diào)剖，結(jié)果見表1。隨著調(diào)剖半徑增加，調(diào)剖后提高采收率明顯增加。實驗中3種不同調(diào)剖半徑下，增產(chǎn)幅度的平均差異級差達到8.48%，說明調(diào)剖劑用量是影響增產(chǎn)效果的重要因素。實驗中，1/10調(diào)剖半徑下調(diào)剖提高采收率明顯低于1/5調(diào)剖半徑和1/3調(diào)剖半徑的，說明按照1/10調(diào)剖半徑設計的調(diào)剖劑量未達到調(diào)剖的最佳效果；而1/5調(diào)剖半徑和1/3調(diào)剖半徑的提高的采收率相差相對較小，說明此時調(diào)剖劑用量設計較為合理。

表1 調(diào)剖半徑對采收率的影響

2.2 調(diào)剖順序?qū)φ{(diào)剖效果的影響

實驗設計相鄰2口井調(diào)剖，分別設計了2口井均以1/3，1/5，1/10井距為半徑的調(diào)剖劑用量時，考察調(diào)剖順序?qū)φ{(diào)剖效果的影響，結(jié)果見表2。

表2 相同調(diào)剖劑用量下調(diào)剖順序?qū)μ岣卟墒章实挠绊?/p>

從表2可知，調(diào)剖順序采用先調(diào)水竄中等井的方案，其調(diào)剖后采收率增加幅度均比先調(diào)水竄嚴重井的方案大，且調(diào)剖劑用量越大，差距越明顯，平均采收率差異增幅為1.44%。分析認為，主要原因是水竄嚴重井相對非均質(zhì)程度較高，相同調(diào)剖劑用量下，先調(diào)剖水竄嚴重井的方案在調(diào)剖后起到的主要作用為水竄方向上的注入水繞流提高波及體積；而先調(diào)剖中等水竄井的方案在調(diào)剖后易實現(xiàn)井組內(nèi)各注采方向的均衡受效動用的目的，從而與之后的相鄰調(diào)剖井產(chǎn)生協(xié)同作用，提高2個井組調(diào)剖的總采收率幅度。

2.3 調(diào)剖劑用量分配對調(diào)剖效果的影響

考慮實際施工時，相鄰2井組存在的非均質(zhì)程度、含水率等均不同，所需調(diào)剖劑用量也不同，實驗設計了不同調(diào)剖劑用量分配的調(diào)剖方案。實驗中水竄嚴重井注入量采用1/5，1/3調(diào)剖半徑作為調(diào)剖劑用量，水竄中等井注入量以1/3，1/5，1/10調(diào)剖半徑作為調(diào)剖劑用量，對2個注水井進行用量分配設計，并始終保證水竄嚴重井用量大于或等于中等水竄井，調(diào)剖順序設定為先水竄嚴重井，后水竄中等井，結(jié)果見表3。

表3 調(diào)剖劑用量分配對調(diào)剖最終提高采收率的影響

從表3看出，水竄嚴重井和水竄中等井分別采用1/3調(diào)剖半徑+1/3調(diào)剖半徑時，調(diào)剖提高采收率最大，為22.92%；而采用1/5調(diào)剖半徑+1/10調(diào)剖半徑時，調(diào)剖提高采收率最小，為9.88%；水竄嚴重井采用1/3調(diào)剖半徑為調(diào)剖劑用量的3種分配組合比采用1/5調(diào)剖半徑的調(diào)剖劑用量平均提高采收率幅度高5.2%。說明調(diào)剖劑用量充分的情況下，采取充分調(diào)剖效果更好；同時比較了采用1/3調(diào)剖半徑+1/10調(diào)剖半徑和1/5調(diào)剖半徑+1/5調(diào)剖半徑的2種調(diào)剖劑用量相差不大的分配組合下的調(diào)剖效果，從實驗結(jié)果看， 1/5調(diào)剖半徑+1/5調(diào)剖半徑的用量分配的調(diào)剖效果好，說明2井均衡分配調(diào)剖劑用量更有利于發(fā)揮兩井調(diào)剖后的協(xié)同作用。

2.4 調(diào)剖劑用量分配和調(diào)剖順序均變化對調(diào)剖效果的影響

鑒于前面實驗認識，不同調(diào)剖順序下，考察調(diào)剖劑用量分配對調(diào)剖提高采收率的影響。對水竄嚴重井和中等水竄井分別設計1/3調(diào)剖半徑+1/5調(diào)剖半徑和1/3調(diào)剖半徑+1/10調(diào)剖半徑2種調(diào)剖劑用量分配，結(jié)果見表4。

表4 不同調(diào)剖順序下調(diào)剖劑用量分配對提高采收率的影響

從表4看出，在不同調(diào)剖劑用量時，調(diào)剖順序?qū)φ{(diào)剖效果的影響是：先調(diào)剖中等水竄井效果略好于先調(diào)剖水竄嚴重井，先調(diào)剖中等水竄井時，比先調(diào)剖嚴重水竄井提高采收率分別提高1.61%和0.26%。

2.5 調(diào)剖劑用量固定時調(diào)剖方式對調(diào)剖效果的影響

2.1～2.4實驗均以2井協(xié)同調(diào)剖模擬整體調(diào)剖，為進一步考察整體調(diào)剖的綜合效果優(yōu)勢，調(diào)剖劑用量固定時，對2口井分別實施不同時間段單井調(diào)剖和2井整體調(diào)剖，結(jié)果見表5。

從表5可知，2口井整體調(diào)剖明顯好于單調(diào)1口井，當2口井采取不同時間段單井調(diào)剖后，總計提高采收率為20.06%，比先調(diào)水竄嚴重井的整體調(diào)剖方案(22.92%)和先調(diào)中等水竄井的(25.83%)分別低2.86%，5.77%。即當調(diào)剖劑用量一定時，建議開展整體調(diào)剖，發(fā)揮整體調(diào)剖時井與井的協(xié)同效應，達到最佳經(jīng)濟性的目的。

表5 調(diào)剖劑用量固定時調(diào)剖方式對調(diào)剖提高采收率的影響

2.6 整體調(diào)剖方案設計影響因素大小排序

綜上所述，調(diào)剖方案設計時，在技術(shù)和經(jīng)濟可行的前提下，建議優(yōu)先采取多井組的整體調(diào)剖，本實驗中整體調(diào)剖較單井調(diào)剖可提高采收率幅度4.32%。整體調(diào)剖方案設計時，調(diào)剖劑用量、調(diào)剖堵劑分配、調(diào)剖順序等因素變化對調(diào)剖提高采收率的影響幅度分別為8.48%，3.26%，1.44%。說明調(diào)剖劑用量是影響整體調(diào)剖效果的首要影響因素，在經(jīng)濟性合理的前提下，可適當加大調(diào)剖劑用量；調(diào)剖劑用量分配對調(diào)剖效果的影響介于調(diào)剖劑用量和調(diào)剖順序之間，調(diào)剖劑用量分配合理，可進一步發(fā)揮整體調(diào)剖的效果；調(diào)剖順序?qū)φ{(diào)剖提高采收率影響最小，實驗結(jié)果表明，調(diào)剖時應優(yōu)先開展中等水竄或含水相對較低的井組。

3 結(jié)論

1)在調(diào)剖堵劑總用量一定的前提下，采用2口井整體調(diào)剖的方式調(diào)剖效果明顯好于分別單井調(diào)剖。

2)整體調(diào)剖時，隨著調(diào)剖劑用量增加，調(diào)剖后采收率明顯增加，考慮經(jīng)濟因素，1/5和1/3調(diào)剖半徑的綜合效益較好的，1/10調(diào)剖半徑時，調(diào)剖提高采收率增加較少。

3)整體調(diào)剖時，2口相鄰注水井組進行整體調(diào)剖時，應先調(diào)含水相對較低，水竄程度相對較低的1口井，能發(fā)揮協(xié)同效益，提高調(diào)剖效果。

4)整體調(diào)剖時，各井組的調(diào)剖劑用量分配對調(diào)剖效果具有一定的影響，調(diào)剖劑的分配原則，主要遵循調(diào)剖劑用量充足的前提下，宜充分調(diào)剖；調(diào)剖劑量相對不足時，則采取均衡調(diào)剖的原則。

5)在整體調(diào)剖過程中，各因素對采收率影響的大小順序為調(diào)剖劑用量>調(diào)剖劑用量分配>調(diào)剖順序。

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