楊勁舟，鞠 野，李建曄，徐國(guó)瑞，劉光普，李海峰

(中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300459)

水平井具有采油速度高、控制面積大、生產(chǎn)壓差小等優(yōu)勢(shì)，在海上油田廣泛應(yīng)用。通過(guò)合理布置水平井井位，在相同注入壓力和生產(chǎn)壓差條件下可以提高注水量及油井產(chǎn)能，并且，水平井網(wǎng)注采模式下可形成線性驅(qū)，延長(zhǎng)注入水突破時(shí)間，提高注水波及效率。但是，隨著注水時(shí)間的延長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)通道逐漸形成發(fā)育，注入水突進(jìn)，油井含水迅速上升，產(chǎn)量遞減嚴(yán)重，影響油田整體開(kāi)發(fā)效果。

在水平井網(wǎng)優(yōu)勢(shì)通道封堵及治理過(guò)程中，由于水平井出水問(wèn)題復(fù)雜、優(yōu)勢(shì)通道判斷及識(shí)別方法有限，導(dǎo)致調(diào)剖技術(shù)針對(duì)性不強(qiáng)、工藝設(shè)計(jì)缺乏依據(jù)、措施成功率低、效果較差[1]。因此，準(zhǔn)確判斷水平井出水類(lèi)型及對(duì)優(yōu)勢(shì)通道實(shí)現(xiàn)定量化分析成為決定水平井調(diào)剖效果的關(guān)鍵因素。對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬結(jié)果、示蹤劑解釋等資料開(kāi)展綜合分析，可形成水竄通道量化表征方法，為調(diào)剖體系優(yōu)選及工藝參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)。

1 優(yōu)勢(shì)通道綜合研判

渤海B油田采用一注二采水平井網(wǎng)注采模式開(kāi)發(fā)，平均孔隙度為34%，平均滲透率為2 200 mD，為高孔高滲儲(chǔ)層，平面上砂體物性差異較大，滲透率分布范圍為26～3 700 mD，非均質(zhì)性較強(qiáng)。注水井C1H井水平井段長(zhǎng)253 m，吸水剖面測(cè)試結(jié)果顯示，水平段根部10 m及趾部35 m相對(duì)吸水量較大，占比分別為21%、52%，對(duì)應(yīng)油井C2H、C3H含水率均在80%以上，注采井間存在優(yōu)勢(shì)通道。

根據(jù)油井產(chǎn)油量及產(chǎn)水量數(shù)據(jù)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中繪制出水油比WOR和水油比導(dǎo)數(shù)WOR'隨時(shí)間的變化規(guī)律，結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，油井無(wú)水采油期較長(zhǎng)，水油比WOR初期上升較慢，見(jiàn)水后，油井含水突升，水油比WOR快速上升，水油比導(dǎo)數(shù)WOR'整體呈上升趨勢(shì)，根據(jù)水平井水竄類(lèi)型識(shí)別方法，判斷其為明顯的注入水水竄類(lèi)型。含水率隨無(wú)因次累產(chǎn)油量的變化曲線如圖2所示。由圖2中可以看出，曲線類(lèi)型為凸S型，可判斷油井為點(diǎn)狀見(jiàn)水局部水淹出水模式，表明井間存在發(fā)育程度較高的優(yōu)勢(shì)通道。

圖1 C2H井、C3H井水油比及水油比導(dǎo)數(shù)曲線Fig.1 Water oil ratio and derivative curve of water oil ratio of well C2H and well C3H

圖2 C2H井、C3H井含水率與無(wú)因次累產(chǎn)油曲線Fig.2 Water cut and dimension-less comulative oil procuction curve of well C2H and well C3H

利用優(yōu)勢(shì)通道識(shí)別及參數(shù)優(yōu)化軟件，結(jié)合油藏工程方法可對(duì)水平井優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行識(shí)別并實(shí)現(xiàn)定量化描述，進(jìn)而根據(jù)優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育情況對(duì)封竄段塞進(jìn)行優(yōu)化，制定出合理的封竄半徑、段塞用量、累增油量等參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的定量化設(shè)計(jì)[2]。

優(yōu)勢(shì)滲流通道軟件模擬結(jié)果如圖3、表1所示。由圖3、表1中可以看出，注水井C1H井趾端與油井C3H井趾端發(fā)育強(qiáng)竄流通道，有效滲透率達(dá)到4 926 mD，孔道半徑為11.36 μm，竄流速度為19 m/d，綜合竄流指數(shù)為0.77；注水井C1H井跟端與C2H井趾端、C3H井跟端也發(fā)育強(qiáng)竄流通道，竄流速度超過(guò)10 m/d，綜合竄流指數(shù)大于0.6。

表1 井組優(yōu)勢(shì)通道分級(jí)表Table 1 Clabsification of domin ant channels of well cluster

圖3 井組孔道半徑及竄流速度圖Fig.3 Hole radius and chcrmeling velocity of well cluster

優(yōu)勢(shì)通道主要分為水淹層和大孔道2種，通常情況下，水淹層滲透率相對(duì)較低，但體積較大、波及面積大；大孔道滲透率較高，但體積較小、波及面積小，根據(jù)示蹤劑監(jiān)測(cè)方法，可進(jìn)一步判斷優(yōu)勢(shì)通道類(lèi)型并量化優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育程度[3]。另外，可通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)示蹤劑結(jié)果進(jìn)行分析，計(jì)算得到優(yōu)勢(shì)通道體積，為封竄段塞用量設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

示蹤劑監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2、圖4所示。

表2 C2H、C3H井見(jiàn)劑參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of additive parameters of C2H and C3H wells

由表2、圖4中可以看出，C2H井見(jiàn)劑時(shí)間為4 d，見(jiàn)劑峰值為70.88 μg/L，見(jiàn)劑速度為87.5 m/d；C3H井見(jiàn)劑時(shí)間為5 d，見(jiàn)劑峰值為35.76 μg/L，見(jiàn)劑速度為72 m/d，油井見(jiàn)劑速度快、波峰大、波長(zhǎng)短，該特征通常存在于一注一采或一注兩采水平井網(wǎng)中，為注入水竄流的顯著特征，表明井間存在高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)通道，適合開(kāi)展高強(qiáng)度調(diào)剖作業(yè)。

圖4 C2H、C3H井示蹤劑產(chǎn)出曲線Fig.4 Tracer production curve of wells C2H and C3H

基于質(zhì)量守衡原理及達(dá)西定律建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解，根據(jù)具體油藏條件建立地質(zhì)模型，輸入靜態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù)及示蹤劑解釋結(jié)果，擬合產(chǎn)出曲線，可得到優(yōu)勢(shì)通道厚度和滲透率分布圖[4]，如圖5所示，同時(shí)計(jì)算出優(yōu)勢(shì)通道位置、厚度、滲透率、孔喉半徑及水竄通道體積，如表3所示。

圖5 井組水竄通道厚度及滲透率分布圖Fig.5 Distribution of water channeling channel thickness and permeability of well cluster

表3 優(yōu)勢(shì)通道參數(shù)表Table 3 Parameters of advantageous channels

綜合吸水剖面、油水比及其導(dǎo)數(shù)曲線、優(yōu)勢(shì)通道軟件模擬、示蹤劑解釋及其模擬結(jié)果對(duì)井組優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育程度進(jìn)行定量分析，確定調(diào)剖設(shè)計(jì)思路，為封竄體系選擇及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)[5]。

2 封竄體系優(yōu)選及評(píng)價(jià)

根據(jù)優(yōu)勢(shì)通道分析結(jié)果，井組發(fā)育強(qiáng)水竄通道需通過(guò)調(diào)剖措施優(yōu)選高強(qiáng)度封竄體系，最大程度抑制優(yōu)勢(shì)通道[6]。設(shè)計(jì)思路為多段塞組合方式，逐級(jí)封堵優(yōu)勢(shì)通道，以保證措施效果。

基于優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育程度確定封竄體系優(yōu)選原則[7]：(1)體系強(qiáng)度高，為連續(xù)相，封堵后不運(yùn)移；(2)低阻力系數(shù)，注入性好，優(yōu)先進(jìn)入優(yōu)勢(shì)通道；(3)可實(shí)現(xiàn)深部運(yùn)移，提高作用距離，以增加封堵強(qiáng)度并避免注水繞流；(4)承壓能力強(qiáng)，耐沖刷性能好；(5)封竄后通過(guò)深部調(diào)驅(qū)、協(xié)同增效，以延長(zhǎng)有效期。

因此，封竄體系優(yōu)選高強(qiáng)度延緩交聯(lián)聚合物凝膠體系，并通過(guò)優(yōu)化配方，實(shí)現(xiàn)成膠時(shí)間及成膠強(qiáng)度在較大范圍內(nèi)可控[8]。凝膠體系配方表如表4所示。

表4 聚合物凝膠體系配方表Table 4 Formulation of polymel gel system

凝膠成膠實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。由圖6中可以看出，凝膠初凝時(shí)間3～4、6～7 d后達(dá)到最高強(qiáng)度，通過(guò)調(diào)整配方濃度，成膠強(qiáng)度可實(shí)現(xiàn)在15 000～70 000 mPa·s范圍內(nèi)可調(diào)，最高強(qiáng)度可達(dá)到G級(jí)。

圖6 聚合物凝膠成膠曲線Fig.6 Gel curve of polymer gel

通過(guò)調(diào)節(jié)助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)凝膠成膠性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，將助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高1 000 μg/g，初凝及成膠時(shí)間降低1 d，成膠強(qiáng)度有所增加。如不加助劑，凝膠成膠時(shí)間大大延長(zhǎng)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)凝膠成膠時(shí)間的控制[9]，結(jié)果如圖7所示。

圖7 助劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)影響Fig.7 Effect evaluation experiment of additive concentration

根據(jù)優(yōu)勢(shì)通道模擬結(jié)果，選取滲透率為4 000 mD的巖心及高強(qiáng)度凝膠體系開(kāi)展注入性及封堵性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖8所示。由圖8中可以看出，凝膠體系阻力系數(shù)較低，從封堵率和殘余阻力系數(shù)來(lái)看，巖心整體封堵率大于98%，后續(xù)累計(jì)水驅(qū)3PV后，殘余阻力系數(shù)保持穩(wěn)定，表明凝膠體系具有良好的封堵性能和耐沖刷性能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高強(qiáng)度水竄通道的有效封堵[10]。

圖8 凝膠體系注入及封堵性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)Fig.8 Injection and plugging evaluation of gel system

3 封竄段塞參數(shù)設(shè)計(jì)

基于優(yōu)勢(shì)通道滲流分析結(jié)果繪制調(diào)驅(qū)半徑和封堵強(qiáng)度響應(yīng)面圖(見(jiàn)圖9)，當(dāng)封堵半徑為28.11 m、封堵強(qiáng)度為36.71時(shí)二階導(dǎo)數(shù)最小，為最優(yōu)作用半徑及封堵強(qiáng)度，設(shè)計(jì)封竄段塞用量9 690 m3，預(yù)測(cè)增油5 509 m3。

圖9 工藝參數(shù)敏感性分析圖版Fig.9 Sensitivity analysis chart of process parameters

綜合優(yōu)勢(shì)通道分析、優(yōu)勢(shì)通道體積、經(jīng)驗(yàn)公式等計(jì)算結(jié)果并結(jié)合油藏工程方法[11]，最終確定封竄段塞注入量8 900 m3，預(yù)測(cè)增油量5 200 m3。

4 調(diào)剖措施效果

渤海B油田C1H井進(jìn)行調(diào)剖作業(yè)，對(duì)井間優(yōu)勢(shì)通道采取封堵措施后效果顯著，對(duì)應(yīng)油井C2H、C3H井含水明顯下降(見(jiàn)圖10、圖11)，C2H井含水降低6%，日增油40 m3；C3H井含水降低22%，日增油35 m3，3個(gè)月內(nèi)2口井增油超過(guò)6 000 m3。

圖10 C2H井措施效果統(tǒng)計(jì)Fig.10 Effect statistics of C2H well measures

圖11 C3H井措施效果統(tǒng)計(jì)Fig.11 Effect statistics of C3H measures

5 結(jié)論

(1)通過(guò)分析水油比及水油比導(dǎo)數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律，可確定油井出水模式；

(2)通過(guò)數(shù)值模擬方法可對(duì)水平井網(wǎng)開(kāi)發(fā)油藏水竄通道實(shí)現(xiàn)定量分析；

(3)根據(jù)示蹤劑解釋結(jié)果確定優(yōu)勢(shì)通道類(lèi)型并量化優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育程度；

(4)基于優(yōu)勢(shì)通道綜合分析結(jié)果確定封竄體系優(yōu)選原則，為段塞用量等工藝參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。