張金元，楊彪強，李 育，吳若寧

(延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術研究中心，陜西延安716000)

靖邊采油廠沙子灣油田采油區(qū)儲層巖性主要為灰色細粒長石砂巖，儲層為低孔、低滲儲層，非均質性強，平均孔隙度10.9%～20%，平均滲透率(0.67～4.96)×10-3μm2。地面原油具有低密度、低黏度、低凝固點、低含硫量等特點。油田儲層致密，屬低滲、特低滲透油藏。隨著注水開發(fā)的不斷深入，因油井在投產時進行壓裂改造，加之原始地層裂縫發(fā)育，注水開發(fā)后注入水沿裂縫快速推進，導致油井含水上升，造成油井水淹，嚴重影響了油田生產效益。低滲透油田注水開發(fā)過程中，為了封堵高滲透儲層，提高注水波及效率，采用油井堵水的方式封堵高滲透儲層。何文建[1]通過室內實驗評價了微生物驅的可注入性。王衛(wèi)忠[2]對油井堵水機理進行了闡述，并對姬塬油田長8油藏進行了礦場試驗，增油效果明顯。低滲透油藏注水井多次調驅調剖后注不進水或調驅后只能調高壓力注水，這樣會造成儲層裂縫開啟注水突進，調驅調剖失效。油井端注入堵劑使得注入水在油層堵劑外緣區(qū)域產生繞流，擴大波及體積，同等施工規(guī)模下有效期比調驅更長[3-7]。本文對DP系列復合調堵劑不同配方進行室內封堵實驗，篩選出能適應不同儲層的堵水要求，并進行礦場試驗，對油井控水、注水具有指導價值，同時對提高水淹井的利用率和油田的產能具有重要意義。

1 反向調驅(堵水)復合化學調堵劑研究

DP系列復合調堵劑是由耐高溫的高強度堵水劑、微生物驅油劑、稠化劑、降阻劑等組成。它可在地層中產生堵塞高滲透層凝膠，能夠實現(xiàn)厚油層層內堵水，實現(xiàn)在連續(xù)射孔的厚油層內實施堵水，堵水不堵油。

1.1 DP系列堵水劑封堵效果模擬實驗

1.1.1 堵水劑配方體系

根據(jù)油藏特性、地質孔隙、滲透率、溫度、礦化度等篩選反向調驅(堵水)配方體系，本實驗堵水劑配方主要有以下三種。

配方A：改性聚丙烯酰胺+15%轉向劑+2.5%稠化劑+3.5%穩(wěn)定劑

配方B：改性聚丙烯酰胺+10%轉向劑+3.0%稠化劑+3%穩(wěn)定劑

配方C：改性聚丙烯酰胺+12%轉向劑+3.5%稠化劑+2.5%穩(wěn)定劑

1.1.2 物理模擬實驗

實驗步驟如圖1所示，測出K值，計算封堵率。

圖1 模擬實驗步驟

封堵率(η)計算公式為：

式中：K為滲透率(μm2)；Q為流量(mL/s)；

L為巖心長度(cm)；μ為介質粘度(mPa·s)；ΔP為壓差(MPa)；K1為原始滲透率(μm2)；K2為堵后滲透率(μm2)；η為封堵率(%)。

1.1.3 實驗結果

由室內實驗得出A、B、C三種復合調堵劑封堵效果如表1所示，A配方(又稱DP-3)平均封堵率為88.55%，B配方(又稱DP-4)平均封堵率48.57%，C配方(又稱DP-5)平均封堵率為42.38%。A、B、C三種復合調堵劑配方封堵效果由高到低適應不同施工井需要，能滿足不同滲透率低滲透油藏的同層堵水要求。A配方封堵率最高，封堵效果最好，所以在礦場試驗中選取A配方，即改性聚丙烯酰胺+15%轉向劑+2.5%稠化劑+3.5%穩(wěn)定劑。

表1 堵劑封堵效果

1.2 微生物驅油劑與原油配伍性實驗

1.2.1 驅油劑與原油的配伍性

利用52305油井樣品中的游離水，加入無機鹽制成培養(yǎng)液，將濃度為5%的菌種Yn-1、Yn-2、Yn-3分別與原油加入3個錐形瓶中搖勻，利用血球板計數(shù)法測量營養(yǎng)液中菌種初始濃度，之后放入40 ℃(儲層溫度)恒溫箱里培養(yǎng)48 h，測菌種濃度并記錄，比較培養(yǎng)前后菌種濃度，實驗結果如表2所示。

表2 含油地層水液體中微生物驅油劑濃度變化情況

通過對油水樣品中的微生物驅油劑濃度進行檢測，實驗后錐形瓶中Yn-1、Yn-2、Yn-3微生物驅油劑的濃度均超過接種時的濃度，Yn-1菌種增長7.5倍，Yn-2菌種增長10.5倍，Yn-3菌種增長14.4倍，可知微生物驅油劑與目標油層的原油有良好的配伍性，在沒有加入其它營養(yǎng)物的條件下菌種數(shù)量有大幅度的增加，說明微生物驅油劑可以起到分解原油碳鏈，降低原油含蠟的作用，目標油井中沒有危害微生物驅油劑生長的有害物質。

1.2.2 驅油劑對原油的乳化作用

實驗步驟：取250 mL玻璃錐形瓶12個，每3個錐形瓶中裝有同一口井中100 mL的培養(yǎng)液(培養(yǎng)液利用每口試驗井的地層水進行配制)，4口試驗井實驗3種菌種，將5 mL菌液(Yn-1、Yn-2、Yn-3，對照樣中加入5 mL地層水)和5 g原油分別滴入每個錐形瓶中搖勻，在40 ℃恒溫箱里培養(yǎng)7 d，觀察油質變化，實驗結果如表3所示。

表3 微生物驅油劑室內乳化實驗結果

配伍性實驗乳化效果共分為4級，判定方法為：Ⅰ級油水能夠完全混相，無油水分界線，靜置后較長時間不分層；Ⅱ級油水大部分混溶，下層水層為深褐色，經用力搖勻，油水基本能夠混溶，產生的油珠流動性好；Ⅲ級油水部分混溶，下層水層為褐色，經用力搖勻，油水能夠部分混溶，然后迅速分開，油珠為液滴狀，直徑1～2 mm左右；Ⅳ級表觀效果與對照基本一致，下層水澄清透明。

從表3可以看出，實驗的對照樣品油水明顯分離，下層水澄清透明，為培養(yǎng)基本身顏色，原油分散為顆粒狀油珠，呈半固態(tài)，直徑為2～5 mm左右，有的甚至結塊，流動性較差，油水之間有明顯分界線。經用力震蕩，油水之間不能混相，停止振蕩，油水立即分層。加入微生物驅油劑的油水樣品中，油水隨菌種不同能夠有不同程度的混相乳化，沒有顆粒狀油殘留現(xiàn)象。說明這些菌種能夠產生表面活性物質，降低油水之間的表面張力，使原油與水之間發(fā)生了乳化現(xiàn)象，使油水兩相能夠混溶，大大增加了原油的流動性。Yn-2微生物驅油劑菌種乳化效果最好，所以篩選Yn-2微生物驅油劑用于沙子灣油區(qū)礦場試驗進行反向調驅(堵水)。

2 礦場試驗效果分析

2.1 選井

在對油井注水見效規(guī)律和水淹特征的系統(tǒng)研究基礎上，結合油田實際，考慮注入工藝的滿足程度、堵劑性能和適應條件，油井反向調驅(堵水)除可滿足通常需要堵水調驅的油水井外，特別對以下情況尤其適用：

油層存在人工裂縫或天然裂縫，由于注入水造成的暴性水淹，采出程度較低，油井具有一定的潛能；油井生產動態(tài)上，表現(xiàn)為供液充足，含水率大于85%，注采反映關系明顯。地層發(fā)育情況較好，受地層中高滲透帶及裂縫的影響，注水矛盾突出，存在注入水突進的情況，油井含水上升速度快且實施注水調整控水的效果不明顯。油層溫度低于100℃，地層水礦化度低于15×104mg/L，適用于對應注水井多次調驅調剖后失效的油井。多次調驅調剖后失效后，注水井由于以往堵劑沒有完全分解失效，使得施工壓力大、限制了依靠擴大施工規(guī)模提高波及體積作用，且增加了成本；與對應注水井層內連通性好，注水井對油井產液影響明顯，而水驅效果差的井；油井出水層位明確，油井井下技術狀況良好，無套破和管外竄槽情況。注水井單向突進造成的水淹油井，實施反向調驅(堵水)可以提高驅油效率，減少對整個井組的影響，合理分配注水量。油井受多向注水影響造成水淹井，應用反向調驅(堵水)可以減少作業(yè)井次，節(jié)約成本。進行施工井篩選確定施工井4口，分別為：53109井、51616-1井、52076井、52305井。

2.2 施工工藝及參數(shù)優(yōu)化

采取多段塞施工：第一個段塞是水驅流向改變劑段塞，目的是堵塞深部地層裂縫，改善吸水剖面；第二個段塞是凝膠堵劑，目的是對深部地層微裂縫進行調堵；第三個段塞是復合調驅劑，礦場試驗中選取A配方，即改性聚丙烯酰胺+15%轉向劑+2.5%稠化劑+3.5%穩(wěn)定劑，對地層大空道進行封堵；第四個段塞和第五個段塞是利用微生物驅油劑對原油產生降解作用，篩選Yn-2微生物驅油劑，目的是降低原油粘度，從而改善原油在油層中的流動能力，提高洗油效率。施工排量為3～6 m3/h，施工壓力為小于15.0 MPa。

反向調驅(堵水)施工步驟與要求：(1)準備：調驅前測對應注水、壓降曲線各一條；(2)上作業(yè)起出原井管柱，下調驅施工管柱；(3)洗井；(4)連接地面管線，試壓；(5)調驅劑段塞注入；(6)連續(xù)正反頂替清水，清除配液池內剩余調驅劑；(7)關井候凝；(8)起出施工管柱，入生產管柱，開井正常生產。

2.3 施工前后效果對比

通過對沙子灣地質資料和生產數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)低滲透油藏地質特征、滲流機理、開發(fā)特征、油藏工程和沙子灣油區(qū)特點，開展適合該區(qū)塊油井反向調驅(堵水)調驅劑研究，并對調驅劑適應性進行評價，優(yōu)化施工工藝，篩選出潛力油井。從2016年6月至11月共進行油井反向調驅(堵水)試驗井4口，具體施工效果見表4。由表可知，措施前4口井平均單井日產液1.46 t，單井平均日產油0.058 t，含水率95.6%。措施180 d后4口井單井平均日產液2.71 t，平均單井日產油1.32 t，含水率53.65%。平均單井日增油1.27 t，截止到2018年10月24日，已累計增油2870.9 t，每t油按1900元計算，產生直接經濟效益545.47萬元，降水增油效果明顯。截止2020年6月1日，53109井和55305井持續(xù)有效。

表4 反向調驅(堵水)施工前后含水效果對比表

3 反向調驅(堵水)技術機理與優(yōu)勢

反向調驅(堵水)技術是將堵劑從油井注入裂縫或者高滲透層，向深部運移、滯留，封口后過量頂替控制油井產出水的一種技術。該技術是將強度不同的深部堵劑按照由弱到強的順序注入欲封堵的高滲透帶的不同位置，封堵高滲透層，改變注入水的流向，提高波及系數(shù)從而提高水驅采收率，達到增油降水的目的[2]。

利用調驅劑的阻力最小進入原則，控制堵劑有選擇地進入高含水層，并采用過頂替堵劑，在油井中遠井地帶建立封堵屏障，“半封堵”高含水層，擴大波及體積，提高油層生產壓差，改善油井生產和油層開采狀況，達到控水穩(wěn)油的目的。

在同一注入壓力下，堵劑必然優(yōu)先進入滲流阻力較小的高滲透層，利用地層這一特性實現(xiàn)油井選擇性注入目的層。利用低注入速度實現(xiàn)在油井反向調驅施工中，模擬正常注水時的注入速度，采取較低速度注入堵劑，將使堵劑優(yōu)先進人流動阻力最小的高滲透層，然后進入相對高的滲透層。

油井反向調驅(堵水)技術的優(yōu)勢有：(1)采取油井注入堵劑，由于油井附近地層壓力相對低，堵劑容易按照設計優(yōu)先封堵大的孔道；(2)油井端注入堵劑使得注入水在油層堵劑外緣區(qū)域產生繞流，擴大波及體積，同等施工規(guī)模下有效期比調驅更長；(3)避免了低滲透油藏注水井多次調驅調剖后注不進水或調驅后只能調高壓力注水，這樣會造成儲層裂縫開啟注水突進，調驅調剖失效；(4)與注水井調驅調剖技術相比，油井反向調驅(堵水)技術具有不找水，可增大油井中遠井地帶的波及體積等優(yōu)點。

4 結論

(1)篩選適宜沙子灣油田復合調堵劑配方A劑(DP-3)、B劑(DP-4)和C劑(DP-5)，封堵效果由高到低適應不同施工井需要，能滿足不同滲透率低滲透油藏的同層堵水要求。

(2)沙子灣油田油井反向調驅(堵水)試驗的4口井中單井含水率從95.6%降至53.65%，單井含水率明顯降低，平均單井日增油1.27 t，已累計增油2870.9 t，降水增油效果明顯。產生直接經濟效益可觀，投入產出比為1∶3.1。