调剖现场注入特征曲线与增油效果关系研究——以大港油田采油五厂油水井调剖为例

邓鲁强

(中国石油大港油田公司采油工艺研究院、天津大港 300280)

调剖现场注入特征曲线与增油效果关系研究
——以大港油田采油五厂油水井调剖为例

邓鲁强

(中国石油大港油田公司采油工艺研究院、天津大港 300280)

调剖井现场霍尔曲线主要存在直线斜率增大、减小和不变三种基本特征，造成直线斜率增大的主要原因为凝胶溶液在地下造成堵塞，造成直线斜率减小的主要原因为调剖过程启动了低渗透层。通过绘制调剖井现场注入霍尔曲线，并将霍尔曲线变化特征与受益井增油效果之间进行对比，发现霍尔曲线的直线斜率增大或减小时调剖效果明显优于未发生变化的情况。研究结果认为霍尔曲线变化特征与调剖效果关系密切，这对今后监控和调整现场注入参数、优化设计方案、预测调剖效果都具有重要的指导作用。

油水井调剖；霍尔曲线；特征；大港油田

目前，大剂量调剖(调剖剂用量在几千方到一万多方)已成为注水开发油田中后期控水稳油、提高采收率的主要技术之一。霍尔曲线[1]初期用于注水井分析，国外有将霍尔曲线应用于调剖井施工监测的介绍。采用矿场调剖数据绘制调剖井霍尔曲线，并对调剖受益油井增油情况进行统计分析，发现两者之间存在较为明显的对应关系。通过分析调剖井霍尔曲线特征与增油效果之间关系，可以指导矿场施工，甚至进行调剖效果预测。

1 霍尔曲线理论基础

霍尔曲线来源于对注水井的分析。假设油藏为单层均质活塞式驱替，单相稳态径向流，利用达西公式，注水井的注入量公式为：

(1)

将式(1)两边对时间进行积分，得：

(2)

对于稳定流，井底流压pwf可以表示为：

pwf=ptf-Δpf+ρwgD

(3)

将(3)式代入(2)式，经过变换得：

(4)

其中

(5)

式(4)中W代表累积注入流体体积；现场应用中时间t以天为单位。将等式(4)右边第二部分去掉，绘图得出直线，mH就是直线斜率。通过对mH分析发现，当注入流体的黏度、水相有效渗透率、波及地层厚度、表皮因子发生改变时都会改变直线斜率。将井口注入压力ptf和注入体积对时间进行积分后，绘制在直角坐标系中，可以用来对注入情况进行定性分析。例如：当波及地层厚度h增大时将会造成斜率降低；当地层的水相有效渗透率kw降低时将会使斜率增大,如图1。

图1 霍尔曲线斜率变化示意图

图1表明，mH增大表明存在注入过程中地层的水相有效渗透率kw降低或表皮因子s增加等原因；mH减小表明发生了注入过程中波及地层厚度扩大等情况；mH不变说明注入过程中注入流体和地层性质等都没有发生明显变化。对于现场调剖而言，如果直线斜率增大，一般认为调剖剂对地层造成堵塞；如果直线斜率减小，一般认为启动了新层。

2 矿场实例分析

将矿场采集的井口注入压力ptf和注入体积W对时间进行积分，绘制成霍尔曲线。通过观察发现，现场调剖霍尔曲线主要表现出三种明显特征，即斜率增大、斜率减小和斜率不变；进一步分析发现，具有不同霍尔曲线特征的调剖井其对应受益油井的增油效果也不同。通过对矿场调剖井霍尔曲线特征研究，认为在施工过程中表皮因子s变化不是现场影响霍尔曲线特征的主要因素，斜率变化主要由油藏的水相有效渗透率kw、波及油藏厚度h、注入流体黏度μw造成。为方便对比研究，定义调剖增油指数为注入每立方米调剖剂所获得增油量，单位t/m3。

2.1 斜率增大井

西34-7井位于大港油田采油五厂三区一二区块，调剖施工共注入调剖剂1 917 m3。根据现场注入参数绘制成霍尔曲线(图2)，可以看出，当注入调剖剂685 m3时，霍尔曲线表现出直线斜率发生改变，斜率增大，并且保持这一斜率至作业结束。霍尔曲线直线斜率增大，说明在调剖过程中注入的调剖剂使目标地层的渗透率下降。调剖后受益油井增油效果明显，共增油1 599 t,调剖增油指数为0.8341 t/m3。

图2 西34-7井调剖霍尔曲线

2.2 斜率减小井

新1-8井位于大港油田采油五厂三区一二区块，调剖共注入凝胶类调剖剂2 426 m3。根据现场注入参数绘制的霍尔曲线(图3)，可以看出，当注入调剖剂710 m3时，霍尔曲线表现出直线斜率发生改变，斜率减小，并且保持这一斜率至作业结束。霍尔曲线直线斜率减小，说明在调剖过程中有新层被启动，波及地层厚度增加。调剖后受益油井增油效果比较明显，共增油858 t,调剖增油指数为0.3537 t/m3。

图3 新1-8井调剖霍尔曲线

2.3 斜率不变井

西8-9-1井位于大港油田采油五厂三区三四区块，调剖共注入凝胶类调剖剂4 441 m3。根据现场注入参数绘制的霍尔曲线(图4)，可以看出，在整个施工过程中斜率没有发生明显变化，各种因素没有降低地层的渗透率或启动新层等。该井调剖后受益油井增油效果差，共增油31 t,调剖增油指数为0.0069 t/m3。

图4 西8-9-1井调剖霍尔曲线

2.4 矿场统计结果

对大港油田采油五厂调剖井共计34口进行统计(表1)，平均调剖增油指数0.2352 t/m3。全部34口井中霍尔曲线直线斜率增加井10口，平均调剖增油指数0.4486 t/m3；斜率减小井4口，平均调剖增油指数0.3422 t/m3；斜率不变井20口，平均调剖增油指数0.1291 t/m3。

对比分析(图5)发现，与“斜率不变井”比较，斜率发生变化井的调剖增油指数高，调剖增油效果非常明显。“斜率增加井”的平均调剖增油指数是“斜率不变井”的3.5倍，“斜率减小井”的平均调剖增油指数是“斜率不变井”的2.6倍。

表1 大港油田采油五厂调剖效果分析

图5 霍尔曲线图特征不同的井调驱增油指数对比

4 结论

(1)绘制和分析霍尔曲线简单且易于操作；

(2)调剖井霍尔曲线具有三种基本变化特征，斜率增大、减小、不变；

(3)霍尔曲线特征与受益油井增油效果具有较强相关性，斜率发生变化时，增油效果较好；斜率不发生变化时，增油效果较差。

符号注释

q——注入量，m3/d；kw——水相有效渗透率，μm2；h——波及地层厚度，m；pwf——井底流压，MPa；pe——地层外边界压力，MPa；Bw——地层水体积系数；μw——水相黏度，mPa·s；re——井泄油半径，m；rw——油井半径，m；s——表皮因子；ptf——口压力，MPa；Δpf——摩擦造成的压力损失， MPa；ρw——水相流体密度，g/cm3；g——重力加速度，9.8 m/s2；D——井口到注入段中部的深度，m。

[1] Hall H N. How to analyze waterflood injection well performance[J].World Oil，1963，(10)：128-130.

编辑：李金华

1673-8217(2015)01-0092-03

2014-08-29

邓鲁强， 工程师，1973年生，2008年毕业于中国石油大学(北京)油气田开发专业，现在从事油田开发技术研究与应用工作。

TE357

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