中低渗透油藏周期性弱凝胶深部调驱技术研究

李承龙，张 宇

（1. 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712；2. 大庆师范学院 计算机科学与信息技术学院，黑龙江 大庆163712）

长垣外围油田储层具有多样性的特征，经过长期开采，储层层内、层间矛盾加剧，特殊的地质特征严重影响了外围油田稳产。从2010 年开始，通过实施井网加密、注采系统调整等措施，部分区块开展调驱、调剖试验，开发效果明显改善，但近年来措施调整潜力逐渐减小，区块含水率升高、低效井增加、递减较快，油层层内、层间矛盾进一步恶化，亟需转变调整方向，拓展开发方式，增加调整潜力，进一步实现稳油控水的目标。

弱凝胶驱油技术是一种有效的稳油控水技术，可适用不同类型油藏[1⁃4]，具有选择性进入大孔道，封堵大孔道，增大高渗透区域的渗流阻力，迫使后续液流改向，克服贾敏效应，排除油包气锁住的油，利用黏弹性整体运动形成负压吸油，可将大量油滴汇集成连续的油流，具有黏弹性，可驱替油藏深部剩余油等作用[5]，且弱凝胶稳定性较好[6⁃7]，成本较低，能满足油藏大剂量深部调驱的需要[8⁃9]。

目前传统的注入方式单一，限于连续性注入。如果对中低渗透油藏采取连续性注入方式，将导致注入端压力大幅度上升，地层遭到严重破坏[10]，影响调驱剂注入量及开发效果[11⁃15]。因此，结合长垣外围油田中低渗透油藏特点，开展周期性深部调驱技术研究。通过室内实验，对比分析传统调驱方式与周期性深部调驱方式的驱油效果，揭示周期性深部调驱机理。以长垣外油田葡萄花油层A 区块为研究对象，开展周期性弱凝胶深部调驱现场试验，探索相关技术调驱效果，为改善长垣外围油田开发提供技术保障。

1 周期性深部调驱室内实验

周期性深部调驱技术是在弱凝胶调驱机理上，采用多轮次段塞注入方式实现增产的技术。为了揭示周期注入弱凝胶驱油机理及效果，利用长岩心开展弱凝胶与水交替注入驱油实验。

1.1 实验材料和设备

实验所需原油取自大庆外围油田A 区块，45 ℃条件下原油黏度为5.9 mPa⋅s，实验用水（配制A 区块现场模拟地层水）矿化度为9 230.2 mg/L，聚合物相对分子质量为1 200 万，质量浓度为800 mg/L，聚交比为30∶1 的凝胶体系，实验温度为45 ℃，弱凝胶体系成胶后黏度约为7 000 Pa⋅s。实验岩心为石英砂环氧树脂胶结而成的3 层非均质人造岩心，高、中、低渗透层的气测渗透率分别约为250×10-3、150×10-3、50×10-3μm2，平 均 渗 透 率 约 为150×10-3μm2。岩心外观尺寸为：宽×高×长=4.5 cm×4.5 cm×30 cm。

1.2 实验步骤

（1）饱和水：将岩心抽真空，向岩心注入配置好的地层水，当注入压力恒定时，岩心饱和模拟地层水，根据饱和地层水量计算岩心孔隙体积。

（2）饱和油：向岩心中注入模拟油，当注入压力恒定时，根据驱替出的水量计算岩心含油饱和度。

（3）水驱：向模型中注入地层水，驱替模拟油，驱替速度设定为1.5 mL/min，直至产出液含水率达到100%，记录注入压力及产油、产水情况。

（4）调驱：向模型中注入弱凝胶，驱替速度设定为1.5 mL/min，记录注入压力及产油、产水情况。

（5）后续水驱：继续注入模拟地层水，直至产出液含水率达到100%，记录注入压力及产油、产水情况。

1.3 实验方案

共进行了3 组岩心驱油实验（见表1），分析了不同注入轮次、不同注入方式下对调驱效果的影响。1 号岩心连续注0.30 PV 弱凝胶，再后续水驱至含水率为100%；2 号岩心注入2 个轮次的弱凝胶和水段塞，再后续水驱至含水率为100%；3 号岩心注入3个轮次的弱凝胶和水段塞，再后续水驱至含水率为100%。

表1 驱油方案设计及结果Table 1 Oil displacement scheme design and results

1.4 实验结果

图1 为岩心驱油实验动态曲线。由表1、图1 可以看出，针对中低渗透非均质岩心，弱凝胶深部调驱效果显著，可在水驱的基础上进一步提高采收率；周期性深部调驱效果明显好于传统调驱方式效果，1 号岩心调驱阶段提高采收率为23.1%，2 号和3号岩心调驱阶段提高采收率分别为26.9%、28.7%；在整体效果方面，与1 号岩心相比，2 号岩心采收率增幅为3.6%，3 号岩心采收率增幅为5.3%；随着注入轮次的增加，采收率增加，与2 号岩心相比，3 号岩心采收率增幅为1.7%；随着注入轮次的增加，含水率降幅逐渐变小。

1.5 机理分析

针对中低渗透非均质油层，采用周期性深部调驱方式，可明显改善弱凝胶驱油效果。注入第一轮次弱凝胶，纵向上弱凝胶会优先流入高渗透层，增大高渗透层的渗流阻力，迫使后续注入水流入中低渗透层；平面上，弱凝胶沿着高渗透区域流动，增加高渗透区域的渗流阻力，使后续注入水发生液流转向，扩大波及面积，同时弱凝胶具有黏弹性，可流入油层深部，驱替深部原油。随着凝胶黏度的增大，也增大了地层压力。注入第二个轮次弱凝胶，在平面上和纵向上保持高渗透区域的渗流阻力和地层压力，由于水的黏度较低，在高注入压力下，后续注入水更容易进入中低渗透油层，提高中低渗透层的吸液量，实现对中低渗透油层的有效动用。传统的深部调驱方式重点动用中渗透层，而无法实现低渗透层的有效动用，具有一定的局限性，而周期性深部调驱方式可在有效动用中渗透层的基础上，提高低渗透层的采收率，弥补传统调驱方式的不足。

图1 岩心驱替实验动态曲线Fig.1 Dynamic curve of core displacement experiment

2 实例分析

大庆外围油田葡萄花油层A 区块含油面积为1.4 km2，地 质 储 量为92.33×104t，空 气 渗 透 率 为168×10-3µm2，注 采 井 数 为8 注12 采，注 采井 距 为250 m，有效厚度为7.8 m。截止到2017 年4 月，综合含水率为88.4%，水驱采出程度为21.3%，累积产油为19.7×104t，累积注水为61.85×104t，平均单井日产油量为1.1 t/d，采油速度为0.47%/a。试验区开发后期产油量递减很快，含水率迅速上升，层间、层内矛盾突出，水驱效率降低。为解决层间、层内矛盾，提高采收率，于2017 年5 月开展弱凝胶周期性深部调驱现场试验，方案设计注入调驱剂0.084 PV，聚合物相对分子质量为1 700 万，质量浓度800~1 000 mg/L，聚交比为39∶1，共两个轮次。

2.1 第一轮次调驱

考虑注入过程中剪切、热解、地层吸附等作用，结合试验区地质特征，设计第一轮次注入调驱剂0.048 PV。试验区从2017 年5 月-2017 年10 月，开展第一轮次弱凝胶调驱试验，试验效果显著（见图2）。

图2 试验区日产油量和含水率关系Fig.2 The relation of daily oil production and watercontent curve in test area

2.1.1 注入压力上升 注入调驱剂阶段，注入压力初期大幅度上升，后期逐步趋于平稳，平均单井压力为12.4 MPa，较调驱前上升了5.2 MPa。注水阶段，提高了注水量，地层压力平稳下降。

2.1.2 储层动用状况明显改善 注入调驱剂过程中，高渗透层吸液量得到很好控制，中低渗透层的吸液比例提高。完成凝胶注入10 d 后，测试4 口井的吸水剖面。结果表明，高渗透层的吸水比例由调驱前的52.7% 下降到39.6%，中渗透层吸水比例由37.5% 提高到44.9%，低渗透层吸水比例由9.8%提高到15.5%。

2.1.3 增油降水效果显著 截止到2018 年3 月，试验区平均单井日产油量由调驱前的1.1 t/d 上升到1.8 t/d，含水率由88.4% 下降到83.7%，下降了4.7%，阶段累积增油9 510 t，阶段提高采收率1.03%。 其中，共有8 口井明显见效，见效率为66.7%，与见效前相比，见效井平均日产油量由1.0 t/d 上升到2.2 t/d，含水率由90.4% 下降到82.9%，下降了7.5%。

2.1.4 递减率得到良好控制 弱凝胶深部调驱有效控制了油藏含水上升率，保障了试验区有效开发。与2016 年相比，水驱指数由0.34 提高到0.52，自然递减率由4.27% 降到1.22%，采油速度由0.47% 提高到1.28%。

2.2 第二轮次调驱

试验区从2018 年4 月-2018 年7 月开展第二轮次弱凝胶调驱试验，注入调驱剂0.036 PV。

2.2.1 注入压力上升 第二轮次注入调驱剂阶段，注入压力初期上升较快，后期逐步趋于平稳，截止到2019 年1 月，平均单井压力上升了0.6 MPa。注水阶段，提高注水量，地层压力平稳下降。

2.2.2 低渗透层动用状况改善 低渗透层的吸液比例进一步提高。完成凝胶注入10 d 后，测试4口井的吸水剖面。 结果表明，与第一轮次调驱相比，低渗透层吸水比例由15.5% 上升到17.2%，提高了1.7%。

2.2.3 增油降水效果较明显 截止到2019 年1月，试验区平均单井日产油量由调驱前（2018 年3月）的1.7 t/d 上升到1.8 t/d，含水率由88.3% 下降到85.8%，下降了2.7%，阶段累积增油5 817 t，阶段采收率提高0.63%。其中，共有5 口井明显见效，见效率为41.7%。

3 经济效益评价

试验区自2017 年5 月调驱以来投入费用共计1 630 万元，操作成本共计1 886 万元，总投入为3 516 万元，目前区块累计增油15 327 t，按照不同原油价格进行经济效益评价（见表2）。从表2 中可以看出，当原油价格在50 美元以上时，现阶段投入产出比均大于1，说明在一定的国际原油价格条件下，试验区实施调驱是可以创造经济效益的。

表2 试验区调驱经济效益评价Table 2 Economic benefit evaluation of the pilot area

4 结 论

（1）室内实验表明，针对中低渗透油藏，周期性深部调驱效果好于传统调驱方式效果。

（2）传统调驱方式主要提高中渗层的动用程度，而周期性深部调驱可在动用中渗透层的基础上，提高低渗透层的采收率。

（3）矿场试验验证了周期性深部调驱的适用性，可有效提高中低渗透油藏采收率。

（4）对于中低渗透油藏，可优化调驱体系质量浓度、注入量、注入轮次，增加轮次凝胶体系质量浓度，适当提高每轮次后续注入水的速度，以保持较高的地层压力水平，从而减少调驱效果逐次递减的程度。