井区水窜水淹综合调控关键技术研究与试验

张吉林，何薛钢

(延长油田子长采油厂，陕西 延安 716000)

当前石油工业领域中，致密油藏已经成为油藏探勘开发的核心之一。针对致密油藏储层非均质性高、弹性能量低等特征，国内外相关学者均将水驱方案作为主要开发方式。但早期相关领域学者对于水驱方案的研究大多放在可控优化条件与方式控制等方面，忽略致密油藏储层中包含的大量裂缝导致开发油藏开发过程中产生大量水窜水淹通道，降低油藏开发效率与油藏开发质量的问题。后期，部分学者关注到井区水窜水淹问题，但考虑致密油藏储层埋深相对较浅，普遍使用的调控技术通常存在水窜水淹通道堵不住或将水油都堵住的问题，增油控水成效不佳。

基于此，研究井区水窜水淹综合调控关键技术，并通过试验验证所研究技术的应用效果。

1 井区水窜水淹综合调控技术

1.1 调控技术整体架构分析

基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术的核心为具有低分子量与三维网状结构的新型调控体系，其主要优势体现在成胶时间能控制、流变性能较好。利用自适应的井区水窜水淹综合调控技术优化体系，完成各类、各等级水窜水淹通道封堵的目的，缓解井区水窜水淹同补充底层能量间的冲突性，改善油藏区域井区水窜水淹的问题。图1所示为基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术架构，可从前期与后期两个环节进行分析。前期环节的主要工作是分析：分析评价现有成熟调驱剂制备方法与应用性能，并针对井区水窜水淹通道进行识别分析；后期环节包含井区水窜水淹综合调控过程中的关键技术，其主要工作是试验：针对自适应逐级调驱过程动态示踪监测工艺技术进行试验与完善。

(a)前期 (b)后期

基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术最大限度上应用聚合物复合交联协同效果提升理论，构建三维网络结构，能够自适应控制交联强度和时间，可在注入水渗入不同类型不同等级水窜水淹通道的条件下，在井区水窜水淹调控过程中，自适应的确定水窜水淹通道，完成井区水窜水淹综合调控的目的。

1.2 调驱剂凝胶制备

以苯乙烯单体为主材料，结合模拟底层水制备成具有相应浓度的溶液。加热主材料溶液，待其温度达到(74±4)℃，将相应量的引发剂置入其中，且将溶液搅拌均匀后，调节溶液酸碱度，使其处于中性状态。将溶液导入烧杯内，在室温环境下静置降温，待其温度降至室温后，向其中置入固定量的交联剂，交联剂置入过程中持续搅拌溶液。将混合后的溶液放置在水浴锅内，溶液形成凝胶后取出，测试其封堵性能。

1.3 井区水窜水淹通道识别

井区水窜水淹通道识别是基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术前期环节的主要工作之一。井区水窜水淹通道识别的主要指标选取注水井注入压力变化率、压力相对值、‘吸水指数/米’变化率和超前注水量相对值，各识别指标具体描述情况如表1所示。基于表1内各井区水窜水淹通道识别指标，采用模糊聚类算法，通过标定、构建模糊相似矩阵、聚类以及最优分类阈值确定的过程划分确定注水井内是否存在水窜淹通道。

表1 井区水窜水淹通道识别指标描述

1.4 自适应逐级调控过程动态示踪监测技术

基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术后期环节中采用自适应逐级调控过程动态示踪监测技术对井区水窜水淹通道实施综合调控。

示踪剂测试级次设计方法

作为示踪监测与综合调控有效完成的基础，逐级调控不同等级井区化学示踪监测过程中，示踪剂监测级次确定过程中既需分析示踪剂监测与调控，同时还需要防止产生凝胶段塞注入导致示踪剂监测检测出现偏差的问题。

向井区水窜水淹通道注入凝胶段塞的过程一定会在某种程度上导致底层压力形成变化，因此需以相应注入压力条件下，井区水窜水淹通道的注入流体分布情况为检测目标。由于凝胶关联时间与压力传导过程中具有一定时延，因此在一级次示踪剂浓度满足上限值标准的条件下，示踪剂监测结果受注入凝胶段塞的影响并不显著。设定注入的凝胶段塞与级次示踪剂数量分别为个和个；井区水窜水淹综合调控施工时间为；井区水窜水淹综合调控施工过程中不同段塞注入时间、成胶时间和示踪剂监测时间相加所得结果需不高于T。若井区内井存在个裂缝条带，各条带内包含若干水窜水淹通道，因此可利用个流管共同构建的流管束描述第个裂缝条带；其中表示各流管的直径。

示踪剂选取标准及用量计算

在利用基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术对井区水窜水淹通道实施逐级调控过程中，确定有所差异的示踪剂与确定不同级次示踪剂使用量极为重要。

1)多级井区示踪剂选取标准

以往普遍使用的单次示踪剂测试过程中，仅依照示踪剂性质(物理性质与化学性质)、井区岩石性质与注入水性质、外部环境、经济与政策等标准选取合适的示踪剂。基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术中，选取示踪剂过程中，不仅需考虑以上选取标准，同时还需关注各级次示踪剂间的相互作用和其同注入凝胶性质间的相互作用。

基于以上示踪剂选取标准，基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术中需通过各级次交替注入的方法选取两种或两种以上示踪剂。同时选取的若干种示踪剂需实施耐热性、匹配性以及吸附性等测试，并分析测试结果。通过分析与对比得到，所选取的各类示踪剂间需确保吸光波长度上限值具有明显差距，且凝胶吸附性较低的示踪剂。

2)示踪剂用量确定

根据井区水窜水淹通道特征分析得到，通道内注入水集中于低流动阻力的水窜水淹通道体系，通过示踪剂追踪注入水能够确定井区水窜水淹通道状况。基于此在Brigham-Smith水驱标准下，采用五点法井区示踪剂用量计算方法确定基于自适应的井区水窜水淹综合调控技术中示踪剂用量，计算过程中的含水率可通过以下过程确定：

基于连通单元物质平衡方程的隐式差分离散，能够获取压力求解方程，利用其确定井区不同井点压力后，利用式(1)确定不同井点间连同单元内的流量：

=(-)

(1)

式中：、和分别表示第井与第井间的传导率、第井泄油区压力均值和第井泄油区压力均值。

由于油藏区域井区内含有边底水，因此需参考前缘推进改变实施分析。以表示某井区油层上游位置的相对含水饱和度，由此能够得到油层位置的含水率导数：

(2)

基于式(2)进行分析能够获取时刻下井追踪至下游的井含水率导数：

(3)

为提升含水率计算结果的准确率，需优化式(3)，对其实施插值处理，获取井内源于井的含水率；以此为基础，确定不同上游方向上的含水率，利用式(4)确定井的整体含水率：

(4)

随着逐级调控技术的实施，井区水窜水淹通道逐一被封堵，含水率逐渐降低。

2 试验结果与分析

2.1 试验区域概况

克拉玛依油田是我国西部第1个千万吨级别油田，集中针对准葛尔盆地与周边盆地油气资源进行探勘、采集、传输与销售。该油田累积产油量高达2亿t以上，当前开发率分别达到23%和4%左右，具有极为广阔的勘探开发潜力。

克拉玛依油田渗透率均值与孔隙度均值分别为1.10×10μm和13.0%，井区水窜水淹通道为标准的裂缝性通道。受储集层等外界因素影响，该油田井区注水过程中存在显著水窜水淹问题，导致含水率均值高达73%以上。以验证本文技术调控效果为目的，选取油田内FHW3016井区进行本文技术试验。

FHW3016井区注水量和注入压力通常为14.5 m/d和4.2 MPa，井区内1井、2井和3井的含水率均达到80%以上。本文设计调控调驱剂整体用量为421.65 m，其中前4级和第5级主体段塞分别为71.25 m/级、74.98 m。

2.2 调驱剂凝胶性能分析

调驱剂凝胶封堵性能测试采用双液法模拟填砂管方法进行，基于侯凝时间同填砂管突破压力以及渗透率等参数间的相关性，确定调驱剂凝胶封堵率，结果如表2所示。

表2 调驱剂凝胶封堵率

由表2可知，在凝胶时间为18 h的前提下，水驱突破压力达到1.94 MPa/m，且随着凝胶时间的延长，渗透率与阻力系数变化幅度均较为微弱。而封堵率达到93.68%时，与凝胶时间为6、12 h时相比具有显著差异；但同凝胶时间为24 h时相比差异并不显著。由此说明，在凝胶时间为18 h的条件下，调驱剂完成聚合产生了高封堵能力的凝胶体系，封堵效果满足实际应用需求。

2.3 逐级调控多级井间化学示踪结果分析

图2～图4所示分别为FHW3016井区逐级调控生产动态曲线、压降曲线变化和水窜水淹渗透率波动情况。

(a)日产油量与产液量

图3 FHW3016井区逐级调控压降曲线变化趋势

(a)1井 (b)2井 (c)3井

由图2可知，采用本文技术调控前，井区产油量均值为3.17 m/d左右，而其中含水率均值在83%左右。采用本文技术进行调控过程中，井区含水率与调控前相比呈现显著下降趋势，下降幅度在10%以上；而井区产油量与调控前相比呈现上升趋势，上升幅度接近0.9 m/d。采用本文技术调控后，井区产油量进一步提升，与调控前相比上升幅度接近1.15 m/d；而其中含水率均值则持续下降至68.7%。

由图3可知，采用本文技术调控前，井区注入压力在5.5 MPa左右，注停6.5 h后降至0 MPa；由此说明，注入水无法对地层能量提供动力，井区存在严重的水窜水淹问题。在调控过程中，井区注入压力明显提升，达7.1 MPa，注停10 h后依旧达2.6 MPa左右；这说明井区水窜水淹问题被有效控制。采用本文技术调控后，井区注入压力继续提升，注停10 h后保持在6.2 MPa左右；由此说明，采用本文技术可显著提升注入水持压时间，控制水窜水淹问题，实现增油降水目的。

由图4可知，采用本文技术调控前，井区各井间都形成明显的水窜水淹通道，不同通道发育程度各有差异。其中3井内包含的水窜水淹通道渗透率最高，达到1.1 μ m左右。

采用本文技术调控过程中，井区间水窜水淹通道渗透率与采用本文技术前相比呈现显著下降趋势，由此说明采用本文技术进行井区水窜水淹调控能够有效封堵水窜水淹通道，提升注水利用率。同时采用本文技术调控前，井区水窜水淹通道渗透率呈现继续下降趋势，说明本文技术的应用具有持续性效果。

3 结语

本文研究井区水窜水淹综合调控关键技术，以自适应为基础，实现油田井区水窜水淹通道封堵与增油降水的目的。试验结果显示本文技术应用效果较好，具有推广应用的意义，有利于老油田可持续开发。