深部调驱技术的研究与应用

姚俊材

中海油田服务股份有限公司 油田生产事业部 （广东 湛江 524057）

深部调驱技术的研究与应用

姚俊材

中海油田服务股份有限公司 油田生产事业部 （广东 湛江 524057）

深部调驱技术是以深部调剖为主，在“调”的基础上又结合了“驱”的效果，并具有提高波及系数和驱油效率的双重作用。介绍了PI选层决策技术、调驱处理半径的确定以及现场施工常用参数的确定。

深度调驱 PI决策 施工参数

目前，油田普遍高含水，油藏原生非均质及长期水驱使非均质性进一步加剧，油层中逐渐形成高渗通道或大孔道，使地层压力场、流线场形成定势，油水井间形成水流优势通道，造成水驱“短路”，严重影响油藏水驱开发效果[1]。

由于长期注水和油藏平面及纵向上的非均质性，使得油藏内压力场和流线场形成了“定势”，注入水大部分沿着高渗透带或者“大孔道”[2]等定势通道流动，造成油藏平面和纵向波及系数较差。平面波及系数[2]较差的原因是由于地层中存在高渗透率的薄夹层和异常层，它们的渗透率比地层基质的渗透率高得多；纵向波及系数较差的原因是由于地层中较高渗透率区域与较低渗透率区域纵向并列。平面和纵向波及系数较差的地层中，注入水的流动剖面波及效率较差。特别是当井筒与纵向不均质层、裂缝或其他结构的异常层连通时，注水波及系数更差，从而造成注入水易绕过中、低渗透层直接沿高渗透区油层或裂缝流向油井，这不仅使中、低渗透层中原油未被采出，而且过早过多地产水，提高了产油的成本，从而大大降低了油田注水效益。

因此,在后备储量不足的情况下,实现油田稳产，提高油田开发效益，就必须挖掘老油田潜力，通过调剖措施以及深部调驱工艺，可以改善吸水和产出2个剖面，缓解层间和层内矛盾，提高油田稳产基础。

1 深度调驱技术

深部调驱技术是以深部调剖为主，在“调”的基础上又结合了“驱”的效果，并具有提高波及系数和驱油效率的双重作用。

向地层中注入具有相当封堵作用的可动的化学剂，对地层进行深度处理。一方面，封堵地层中注水窜流的高渗条带和大孔道，实现注入水在油层深部转向，提高注入水波及体积；同时，注入的调驱剂在后续注水作用下，可向地层深部运移驱油，起到剖面调整和驱替的双重作用。因此，调驱技术发挥了调、驱的协同作用，既能有效改善油层深部非均质性，扩大注水波及体积，又能提高驱油效果，从而达到提高采收率的目的。

目前，国内油田现场常用的深度调驱技术主要有一下几类[3，4]：部分水解聚丙烯酰胺 (以下简称HPAM)弱凝胶深部调驱技术、HPAM胶态分散凝胶(CDG)、预交联体膨凝胶颗粒深部调剖液流转向技术、HPAM反相乳液、含油污泥复合调驱剂等。

1.1 深度调驱作用机理

（1）调驱剂可动态调剖，产生深部液流转向作用。调驱剂在地层中受到后续注入水驱替作用，在大孔道及高渗带中可发生移动，进入下一级孔道。当压差小于凝胶突破压力时，形成一定堵塞;当压差大于凝胶突破压力时，凝胶在地层中会继续移动，在移动过程中，由于水的冲刷及地层的剪切，可能发生变形或破碎，形成小的凝胶体继续运移，直到遇到更小的孔喉或压差较低区域沉积下来形成堵塞，起到纵向、平面的充分调剖作用，后续注入水遇到凝胶堵塞的孔道就会转向低渗区，驱替到更多孔隙中的剩余油，提高注入水波及体积。

（2）改变残余油附着力，促进其移动。调驱剂在后续注入水作用下的运移，改变了地层压力场分布，微观上改变了地层孔隙中残余油附着力分布，破坏油滴的受力平衡，促进残余油流动。

（3）调驱剂可改善流度比，驱动较低渗透带的剩余油。一般的地下交联聚合物调驱剂成胶前后均具有一定黏度，因此在注入及成胶后的移动过程中，改善了地层流体的流度比，使原来水驱不到而压差大于凝胶转变压力范围内的剩余油得到很好驱替。

1.2 调驱技术与常规调剖技术的不同

（1）作用机理不同。常规调剖作用机理是以调整、改善吸水剖面为目的，使注入水产生转向从而扩大注入水波及体积。而调驱处理剂量和处理半径较大，仍以深部调剖改变液流方向为主，同时辅以提高驱油效果的功能。

（2）对化学剂要求不同。常规调剖要求调剖强度大，注入地层后产生较强封堵作用，而调驱要求调驱剂不但具有一定强度，还应具有“可动性”，可在地层中运移。有的调驱剂具有增黏性，可改善流度比，有的还具有表面活性，可改变“死油”的表面性质，调驱剂还可以打破残余油的静态平衡，使“死油”移动变活。必要时使用段塞，采用不同的化学剂以增强驱油的协同作用，提高驱油效果。

2 深部调驱施工参数的确定

2.1 PI选层决策

PI决策技术以注水井井口压降曲线为基础，压降曲线是指井底或井口压力随时间的变化曲线，其测试方法是关井后在相应的时间点上读出对应的井口压力，反映的是井口压力随时间的变化情况。

式中 PI—井的压力指数，MPa；

t—关井时间，min；

P(t)—关井t时间后的井口油管压力，MPa。

在实际施工中，尽量对PI值接近的同一区块内不同的注水井、PI值接近的同一注水井的不同渗透率层段进行调驱处理，以达到油藏平面和纵向上相对均质化，提高注入水的波及系数，改善油藏注水开发效果。

区块平均PI值越小越需要调驱处理。由专家决策系统统计得出，平均值低于10MPa的区块均需要调驱处理。PI值极差是指注水井PI值的最大值与最小值之差，其差值越大越需要调驱处理。统计得知，PI值极差超过5MPa的区块需要调驱处理。按区块平均PI值和注水井的PI值选定，通常是低于区块平均PI值的注水井为调驱井，高于区块标准值的注水井进行增注，处于区块标准值附近的注水井一般暂不处理[5]。

另外，也可利用吸水剖面[6]和井口压降曲线平缓程度来判断该井是否需要调驱处理。吸水剖面最不均匀的层位需要进行调驱处理。压降曲线平缓则说明该井没有出现渗透性高的层位[7]，不需调驱处理，反之则需进行调驱处理。

2.2 调驱处理半径的公式推导

未处理地层水流度λ=Kw/μw；

处理后地层水流度λs=Ks/μw；

处理后的平均流度λa=Ka/μw；

假设油藏中有一径向流系，且符合达西定律。

介于井眼半径Rw与处理半径Rs的区域，经处理后水的流度为λs，有效渗透率为Ks[8,9]。假设油井出水量降低为Qws,由达西定率可得：

由式（1）、（2）可得：

假设在调驱处理后，在油井供油范围内相当于存在平均渗透率Ka,则有：

所以，由式（3）、（4）可得：

则有：处理后的平均流度

处理半径为：

残余阻力系数[9]是未处理带与处理带的水的流度之比，表示注如前后多孔介质渗透率的变化特征，可用实验室岩心驱替试验得到。

因此，（7）式可写成：

上式只有当Ri1时成立。

符号意义：

Kw—处理前水的有效渗透率，μm2；

Qws—处理后油井产水量，m3/d；

H—油层厚度，m；

Pr—平均地层压力，MPa；

Pwf—井底流压，MPa；

μw—水的黏度，mPa·s；

Re—油井供油半径，m；

Rw—井眼半径，m；

Rs—处理半径，m；

Ka—处理后地层的平均渗透率，μm2；

Ks—处理后地层中水的有效渗透率，μm2；

Ps—处理半径处的地层压力，MPa；

λ—未处理地层水流度μm2/(mPa·s)；

λs—处理后地层水流度μm2/(mPa·s)；

λa—处理后的平均流度μm2/(mPa·s)；

Ri—调驱处理后油井的产水指数比,无因次；

RRF—残余阻力系数，无因次。

2.3 深部调驱处理半径的经验方法

与调剖技术相比，深部调驱技术进一步加大了调剖处理深度，提高了对深部地层的挖潜能力，提高了措施的有效率；调剖的平均单井调剖半径一般为15～25m，调剖有效率为76%，一般深部调驱的平均单井调驱半径一般为30～50m，调驱有效率达到85%。

2.4 调驱剂用量的计算

一旦得出了Rs便可由油藏给定的参数和孔隙度、剩余油饱和度、油藏厚度求出所需调剖剂量。调剖用量计算公式为[8]：

式中 Q—调剖剂用量，m3；

Rs—处理半径，m；

H—油层厚度，m；

Φ—孔隙度,%。

2.5 施工注入压力的确定

确定施工工艺参数主要是确定压力与排量，但二者是相关参数，所以通常主要是确定压力，压力的选择原则一方面是不能超过地层破裂压力的 80%；另一方面不能太低也不能太高，太低满足不了排量的要求，太高会污染低渗透地层。注入压力的计算方法：

式中 P口—施工时的井口注入压力，MPa；

Pi—注入压力梯度值（0.03～0.04MPa/m）；

P地—施工当年底层压力，MPa；

P柱—井筒内液柱压力，MPa；

L—油水井井距，m。

现场应用中发现由此设计出的注入压力偏小，因此在大量分析研究的基础上提出如下修正公式：P口=PiL+P地-P柱+P损

3 结 论

（1）由于油藏的非均质性，加之长期注水开发使得油藏波及系数变差，水驱效果变差，为实现稳产的目的需进行调剖驱油。

（2）调驱技术发挥了调和驱的协同作用，既能有效改善油层深度非均质性，扩大注水波及体积，又能提高驱油效果，从而达到提高采收率的目的。

（3）PI值低于10MPa的井均需要调驱处理；压降曲线下降急速的井需进行调驱处理；吸水剖面最不均匀的层位需要调驱处理。

（4）通过深部调驱施工参数的确定，对现场施工具有指导意义。

[1]张毅.采油工程技术新进展[M].北京:中国石化出版社,2005:81-95.

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[5]石彦,谢建勇.PI决策技术在油田调剖堵水技术中的应用[J].新疆石油学院学报,2002,14(4):34-35.

[6]彭义成.吸水剖面资料在油田开发中的应用[J].江汉石油职工大学学报,2003,16(1):10-11.

[7]祝明华、叶瑛.油藏压力降落曲线在调剖堵水中的应用[J].断块油气田,1996,3(1):26-28.

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[9]吴楠,姜玉芝,姜维东.调剖参数优化设计理论研究[J].特种油气藏, 2007,14(3):58-60.

The depth regulating and displacing technology centers around the deep profile control and combines with the effect of oil displacement based on the modification.Meanwhile,it possesses the dual effects of improving the conformance efficiency and oil displacement efficiency.In this paper,an introduction is given to the PI decision technology of formation selection,the determination about the radius of modification and displacement and the common parameter of spot operation.

depth regulating and displacing;PI decision;parameter of operations

姚俊材（1986-），男，汉族，助理工程师，学士学位。

尉立岗

2011-07-01