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堵水調(diào)剖技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
油井出水是油田(特別是注水開發(fā)油田)開發(fā)過程中普遍存在的問題。由于地層原生及后生的非均質(zhì)性、流體流度差異以及其他原因(如作業(yè)失敗、生產(chǎn)措施錯誤等),在地層中形成水流優(yōu)勢通道,導致水錐、水竄、水指進,使一些油井過早見水或水淹,水驅(qū)低效或無效循環(huán)。
堵水調(diào)剖技術(shù)一直是油田改善注水開發(fā)效果、實現(xiàn)油藏穩(wěn)產(chǎn)的有效手段。我國堵水調(diào)剖技術(shù)已有幾十年的研究與應(yīng)用歷史,在油田不同的開發(fā)階段發(fā)揮著重要作用。但油田進入高含水或特高含水開采期后,油田水驅(qū)問題越來越復(fù)雜,堵水調(diào)剖等控水穩(wěn)油技術(shù)難度及要求越來越高,推動著該技術(shù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新和發(fā)展,尤其在深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))液流轉(zhuǎn)向技術(shù)研究與應(yīng)用方面取得了較多新的進展,在改善高含水油田注水開發(fā)效果方面獲得了顯著效果。
1技術(shù)現(xiàn)狀及最新進展
1.1發(fā)展歷程
我國堵水調(diào)剖技術(shù)的研究與應(yīng)用可追溯到 20 世紀50年代末,60至 70年代主要以油井堵水為主。80年代初隨著聚合物及其交聯(lián)凝膠的出現(xiàn),注水井調(diào)剖技術(shù)迅速發(fā)展,不論是堵水還是調(diào)剖,均以高強度堵劑為主,作用機理多為物理屏障式堵塞。90年代,油田進入高含水期,調(diào)剖堵水技術(shù)也進入發(fā)展的鼎盛期,由單井處理發(fā)展到以調(diào)剖堵水措施為主的區(qū)塊綜合治理。進入21世紀后,油田普遍高含水,油藏原生非均質(zhì)及長期水驅(qū)使非均質(zhì)性進一步加劇,油層中逐漸形成高滲通道或大孔道,使地層壓力場、流線場形成定勢,油水井間形成水流優(yōu)勢通道,造成水驅(qū)“短路”,嚴重影響油藏水驅(qū)開發(fā)效果。加之對高含水油藏現(xiàn)狀認識的局限性,常規(guī)調(diào)剖堵水技術(shù)無法滿足油藏開發(fā)需要,因而,作用及影響效果更大的深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))技術(shù)獲得快速發(fā)展,改善水驅(qū)的理論認識及技術(shù)發(fā)展進入了一個新階段。分析我國堵水調(diào)剖技術(shù)的研究內(nèi)容和應(yīng)用規(guī)模,其發(fā)展大體經(jīng)歷了4個階段。①50至70年代:油井堵水為主,堵劑材料主要是水泥、樹脂、活性稠油、水玻璃/氯化鈣等。②70至80年代:隨著聚合物及其交聯(lián)凝膠的出現(xiàn),堵水調(diào)剖劑研制得以迅速發(fā)展,以強凝膠堵劑為主,作用機理多為物理屏障式堵塞,以調(diào)整近井地層吸水剖面及產(chǎn)液剖面為目的。③90年代:油田進入高含水期,調(diào)剖技術(shù)進入鼎盛期,因處理目的不同,油田應(yīng)用的堵劑體系有近100種,其中深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))及相關(guān)技術(shù)得到快速發(fā)展,以區(qū)塊綜合治理為目標。④2000年以后:基于油藏工程的深部調(diào)剖（驅(qū)）改善水驅(qū)配套技術(shù)的提出,使深部調(diào)剖（驅(qū)）技術(shù)上了一個新臺階,將油藏工程技術(shù)和分析方法應(yīng)用到改變水驅(qū)的深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)中。處理目標是整個油藏,作業(yè)規(guī)模大、時間長。
1.2技術(shù)現(xiàn)狀與最新進展
堵水調(diào)剖及相關(guān)配套技術(shù)在高含水油田控水穩(wěn)產(chǎn)(增產(chǎn))措施中占有重要地位,但隨著高含水油藏水驅(qū)問題的日益復(fù)雜,對該領(lǐng)域技術(shù)要求越來越高,推動著堵水調(diào)剖及相關(guān)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展,尤其近年來在深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))液流轉(zhuǎn)向劑研究與應(yīng)用方面取得了許多新進展,形成包括弱凝膠、膠態(tài)分散凝膠(cdg)、體膨顆粒、柔性顆粒等多套深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))技術(shù),為我國高含水油田改善水驅(qū)開發(fā)效果、提高采收率發(fā)揮著重要作用。僅中國石油天然氣股份有限公司(中國石油)所屬油田近年來的堵水調(diào)剖作業(yè)每年就達到了2500～3000井次的規(guī)模,增產(chǎn)原油超過 50 萬 t/a。目前,我國油田堵水調(diào)剖的綜合技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位。
1.2.1 交聯(lián)聚合物弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)
弱凝膠也被稱為“流動凝膠”(flowinggel)。這里所謂的“流動”是指弱凝膠在試管內(nèi)呈現(xiàn)流動狀態(tài),弱凝膠主要由聚合物和交聯(lián)劑兩部分組成,以整體形式存在,交聯(lián)狀態(tài)為分子間交聯(lián)。一般選擇高分子量聚丙烯酰胺作為交聯(lián)主劑,濃度一般為800～3000mg/l。交聯(lián)劑主要有樹脂、二醛和多價金屬離子類等。美國使用最多的是乙酸鉻、檸檬酸鋁(ept公司)和乙二醛(pfizer公司)。我國應(yīng)用較多的為酚醛復(fù)合體、樹脂預(yù)聚體、乙酸鉻、乳酸鉻、檸檬酸鋁等。形成的凝膠強度通常在0.1～2.5pa,現(xiàn)場應(yīng)用則根據(jù)地層及生產(chǎn)狀況選擇凝膠強度。弱凝膠在地層中的封堵是動態(tài)的,凝膠在一定條件下可運移,使其具有深部調(diào)驅(qū)雙重作用。
交聯(lián)聚合物弱凝膠是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的深部調(diào)剖改善水驅(qū)技術(shù),但影響其性能的因素多,針對性強,且多不抗鹽,一般不適宜礦化度100000mg/l以上、溫度90℃以上的低滲地層的深部調(diào)剖作業(yè)。應(yīng)用時應(yīng)重點考慮交聯(lián)聚合物體系與地層流體、配液用水、油藏溫度和油藏地層特征的配伍性。
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最早應(yīng)用弱凝膠深部調(diào)驅(qū)技術(shù)的是勝利油田,1992年采用 hpam/乙酸鉻體系在孤東油田西區(qū)進行了3 個井組處理,共注入調(diào)剖劑 15.5 萬 m3,采用3000mg/l hpam和500mg/l 乙酸鉻體系,調(diào)剖后注水井的注水壓力平均上升了 3mpa左右,累計增油9800t。遼河茨榆坨龍11區(qū)塊是弱凝膠整體深部調(diào)剖效果最好的區(qū)塊,油藏埋深1550～1700m,溫度50～60℃,礦化度2200mg/l ,平均孔隙度 20%,滲透率為1.13d。1999年采用1000～1500mg/l 的hpam、400～500mg/l 的酚醛復(fù)合交聯(lián)體系進行了6個井組的整體調(diào)剖作業(yè),共注入調(diào)剖劑12000m3,處理后注水壓力上升0.6～2mpa左右,累計增油30 000t ,水驅(qū)開發(fā)效果顯著改善 ,有效期長達3年多。
1.2.2膠態(tài)分散凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)
90年代初由美國 tiorco公司提出的膠態(tài)分散凝膠(亦稱cdg)為聚合物和交聯(lián)劑形成的非網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分子內(nèi)交聯(lián)凝膠體系,交聯(lián)反應(yīng)主要發(fā)生在分子內(nèi)的各交聯(lián)活性點之間,以分子內(nèi)交聯(lián)為主,幾個至十幾個分子發(fā)生交聯(lián),形成分散的凝膠線團。cdg體系中聚合物濃度可低至100mg/l ,交聯(lián)劑一般是多價金屬離子,如檸檬酸鋁、乙酸鉻等。
國外只有 tiorco 公司主張 cdg調(diào)驅(qū)體系,該公司曾在美國落磯山地區(qū)對29個油藏采用 cdg進行了深部處理,其中 22個項目獲得了增產(chǎn)。盡管tiorco聲稱是 cdg處理,但從各段塞hpam濃度看,tiorco公司做的這些試驗仍然是弱凝膠處理。
國內(nèi)對cdg也曾有過廣泛重視,尤其“九五”期間,許多從事聚合物驅(qū)的研究人員開始轉(zhuǎn)向該技術(shù)領(lǐng)域,人們希望用極低濃度的聚合物和交聯(lián)劑交聯(lián)形成較大分子的凝膠顆粒,在高滲透層形成比較大的流動阻力和殘余阻力,改善水驅(qū)開發(fā)效果。中國科學院化學研究所、中國石油勘探開發(fā)研究院采收率所、大慶油田等對該技術(shù)進行了大量的研究,并在大慶、河南等油田進行了多項先導性現(xiàn)場試驗,但使用的聚合物濃度大多在 800～1500mg/l,顯然這不是真正意義上的cdg驅(qū)。此外,由于指導思想上的分歧,這些試驗大多沒有取得理想的效果。加之cdg耐溫耐鹽性能差,成膠條件苛刻,封堵程度低,目前國內(nèi)外對該技術(shù)的研究與應(yīng)用都幾乎處于停止狀態(tài)。
1.2.3 體膨顆粒深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))技術(shù)
體膨顆粒調(diào)剖是近幾年發(fā)展起來的一種新型深部調(diào)剖技術(shù),主要是針對非均質(zhì)性強、高含水、大孔道發(fā)育的油田深部調(diào)剖、改善水驅(qū)開發(fā)效果而研發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)。體膨顆粒遇油體積不變而吸水體膨變軟(但不溶解),在外力作用下可發(fā)生變形運移到地層深部,在高滲層或大孔道中產(chǎn)生流動阻力,使后續(xù)注入水分流轉(zhuǎn)向,有效改變地層深部長期水驅(qū)形成定勢的壓力場和流線場,達到實現(xiàn)深部調(diào)剖、提高波及體積、改善水驅(qū)開發(fā)效果的目的。該技術(shù)具有以下特點:①體膨顆粒由地面合成、烘干、粉碎、分篩制備形成,避免了地下交聯(lián)體系不成膠、抗溫、抗鹽性能差等弊端,具有廣泛的適應(yīng)性,耐溫(120℃)、耐鹽(不受限制)性能好; ②體膨顆粒粒徑變化大(微米—厘米級)、膨脹倍數(shù)高(30～200倍)、膨脹時間快(10～180min);③顆粒吸水體膨變軟,外力作用下在多孔介質(zhì)中運移時表現(xiàn)出“變形蟲”特性,顆粒的形變運移可擴大調(diào)剖作用范圍,達到深部調(diào)剖液流轉(zhuǎn)向目的;④體膨顆粒深部調(diào)剖施工工藝簡單、靈活、無風險;⑤體膨顆�？蓡为殤�(yīng)用,也可與聚合物弱凝膠體系復(fù)合應(yīng)用于注水開發(fā)油藏深部調(diào)剖改善水驅(qū)作業(yè),又可用于聚合物驅(qū)前及聚合物驅(qū)過程中的深部調(diào)剖;⑥體膨顆粒適宜存在大孔道、高滲帶的高含水油藏深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))改善水驅(qū)效果。體膨顆粒深部調(diào)剖技術(shù),其優(yōu)良的性能、廣泛的油藏適應(yīng)性及全新的“變形蟲”作用機理,使其在高含水、大孔道油田深部調(diào)剖中的作用被廣泛認可,成為我國高含水、高采出程度油田進行深部挖潛、實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的重要技術(shù)手段。據(jù)對大慶、大港、中原等油田的不完全統(tǒng)計,在355個井組現(xiàn)場試驗中,累計增油46.73萬t,經(jīng)濟效益達6.57億元,平均投入產(chǎn)出比1∶4.8,取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。
1.2.4含油污泥深部調(diào)剖技術(shù)
含油污泥是原油脫水處理過程中伴生的工業(yè)垃圾,主要成分是水、泥質(zhì)、膠質(zhì)瀝青和蠟質(zhì)。作為調(diào)剖劑,與其他化學調(diào)剖劑相比,含油污泥具有良好的抗鹽、抗高溫、抗剪切性能,便于大劑量調(diào)剖擠注,是一種價格低、調(diào)剖效果好的堵劑。同時也解決了含油污泥外排問題,減少了環(huán)境污染和含油污泥固化費用。該技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景。
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含油污泥調(diào)剖的基本原理是:在含油污泥中加入適量添加劑,調(diào)配成黏稠的微米級的油/水型乳化懸浮液,當乳化懸浮液在地層達到一定的深度后,受地層水沖釋的作用,乳化懸浮體系分解,其中的泥質(zhì)吸附膠質(zhì)瀝青和蠟質(zhì),并通過它們的黏聯(lián)聚集形成較大粒徑的“團粒結(jié)構(gòu)”沉降在大孔道中,使大孔道通徑變小,增加了注入水的滲流阻力,迫使注入水改變滲流方向,從而達到提高注入水波及體積、改善注水開發(fā)效果的目的。該技術(shù)適用于縱向上滲透率差異大、有高吸水層段、啟動壓力低的注水井。在江漢、勝利老河口、遼河、河南、長慶等油田現(xiàn)場應(yīng)用均取得了良好的效果,但受原料產(chǎn)地、產(chǎn)量限制,不易在其他油田推廣。
1.2.5微生物深部調(diào)剖技術(shù)
微生物用于注水井調(diào)剖最早始于美國,把能夠產(chǎn)生生物聚合物的細菌注入地層,在地層中游離的細菌被吸附在巖石孔道表面后,開始形成附著的菌群;隨著營養(yǎng)液的輸入,細菌細胞在高滲透條帶大量繁殖,繁殖的菌體細胞及細菌產(chǎn)生的生物聚合物等黏附在孔隙巖石表面,形成較大體積的菌團或菌醭;后續(xù)有機和無機營養(yǎng)物的充足供給,使細菌及其代謝產(chǎn)出的生物聚合物急劇擴張,孔隙越大細菌和營養(yǎng)物積聚滯留量越多,形成的生物團塊越大。細菌的大量增殖及其代謝產(chǎn)出的生物聚合物在大孔道滯留部位的迅速聚集,對高滲透條帶起到較好的選擇性封堵、降低吸水量的作用,使水流轉(zhuǎn)向增加中、低滲透部位吸水量,從而擴大波及區(qū)域、提高原油采收率。
天津工業(yè)微生物研究所和南開大學成功地篩選出了適應(yīng)油田地層條件并具有良好調(diào)剖作用的多株微生物。其中南開大學在大港油田先后進行了5口井的試驗,取得了很好的效果。并在勝利油田、遼河油田分別進行了室內(nèi)評價及井下試驗,均取得預(yù)期效果。最近大慶油田勘探研究院應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學方法研究油層本源微生物技術(shù)取得重大進展,在第三采油廠開展微生物調(diào)剖礦場試驗獲得成功,微生物處理后改善了吸水剖面,取得了壓力上升、含水下降、增油多于1300t的效果,投入產(chǎn)出比達1∶9。
1.2.6 無機凝膠涂層深部調(diào)剖技術(shù)
塔里木油田井深(4500～6000m)、地層溫度高(120～140℃)、地層水礦化度高(150 000～210 000 mg/l),對于類似油藏條件下的調(diào)剖堵水作業(yè),交聯(lián)聚合物類堵劑由于其鹽敏、熱敏及多價離子的絮凝等而使其應(yīng)用范圍受到限制,水泥及無機顆�；虺恋眍惗聞┚哂休^好的耐溫耐鹽性能,但因其在多孔介質(zhì)中的進入深度有限而不適宜深部處理。為此,最近中國石油勘探開發(fā)研究院采油工程研究所提出了一種無機凝膠涂層調(diào)剖劑(wjstp),該調(diào)剖劑與油藏高礦化度地層水反應(yīng)形成與地層水密度相當?shù)臒o機凝膠,通過吸附涂層,在巖石骨架表面逐漸結(jié)垢形成無機凝膠涂層,使地層流動通道逐漸變窄形成流動阻力,從而使地層流體轉(zhuǎn)向,擴大波及體積。
2017年 3 月,利用該技術(shù)在塔里木輪南油田ln203井進行的現(xiàn)場試驗中獲得了成功,共注5%的調(diào)剖液3800m3,處理后注水壓力升高、吸水剖面明顯改善,并初步獲得了增油降水效果。
1.2.7 精細化學調(diào)剖技術(shù)
精細化學調(diào)剖技術(shù)是以精細地質(zhì)研究成果為依據(jù),根據(jù)注水井內(nèi)縱向上高吸水層的具體分布特點進行有針對性的化學調(diào)剖,從而實現(xiàn)吸水剖面的精細調(diào)整,達到挖掘各類油層剩余油目的的化學調(diào)剖技術(shù)方法。它作為機械細分注水工藝和機械堵水工藝的補充手段,在深化穩(wěn)油控水技術(shù)、提高儲量動用程度、改善油田開發(fā)效果、提高經(jīng)濟效益等方面可起到積極作用,為高含水后期挖掘剩余油潛力提供了新的技術(shù)手段。
根據(jù)大慶油田的相關(guān)試驗,通過精細化學調(diào)剖,提高了機械分層注水井中縱向上高吸水層附近的薄、差層的吸水動用程度;對層內(nèi)各部位吸水狀況存在較大差異的地層,調(diào)剖后,層內(nèi)吸水剖面得到了明顯調(diào)整;油層儲量動用程度得到較大提高。
1.2.8 組合調(diào)剖(調(diào)驅(qū))技術(shù)
隨著油田水驅(qū)問題日趨復(fù)雜化,單一技術(shù)的應(yīng)用越來越受到限制或效果不理想,各種技術(shù)組合越來越廣泛地應(yīng)用于深部調(diào)驅(qū)改善水驅(qū)或聚驅(qū)開發(fā)效果上。通過技術(shù)組合可以克服單一技術(shù)的不足、發(fā)揮組合技術(shù)的協(xié)同效應(yīng),如對存在大孔道或裂縫的水驅(qū)油藏采取弱凝膠與體膨凝膠顆粒的技術(shù)組合,既可實現(xiàn)對高滲通道的封堵,也可實現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向。大港油田應(yīng)用該技術(shù)組合進行了100多井組的現(xiàn)場試驗,取得了較好的效果;存在高滲、大孔道的聚合物驅(qū)厚油藏,聚合物驅(qū)過程中聚竄嚴重,采取聚合物+體膨顆粒調(diào)驅(qū)技術(shù)組合,可有效改善聚竄問題。據(jù)大慶油田部分聚驅(qū)井采出水分析,注入聚合物濃度為2000～3000mg/l的井組產(chǎn)出污水中聚合物濃度高達 1000mg/l以上,大量聚合物隨著高滲透層帶或大孔道竄流,造成大量聚合物浪費和聚驅(qū)效率低下。在聚合物驅(qū)體系中加入適量的體膨顆粒,有效地改善了上述情況,體膨顆粒在大孔道中形成堵塞,使流動阻力增加,通道滲流能力降低,限制聚合物溶液流動,從而轉(zhuǎn)向進入相對低滲透層帶,既減少了聚合物溶液竄流,又提高了聚驅(qū)效果。此外,還有其他技術(shù)的組合,如含油污泥與弱凝膠的組合等。
2研究與應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)及對策
據(jù)統(tǒng)計,我國水驅(qū)油田可采儲量的 60%及年產(chǎn)量的80%以上來自含水率大于80%的高含水油藏。高含水油田水驅(qū)面臨的低效或無效循環(huán),使堵水調(diào)剖或深部調(diào)剖技術(shù)面臨眾多難題和挑戰(zhàn)。
我國堵水調(diào)剖及深部調(diào)驅(qū)改善水驅(qū)技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展完善,在化學劑、施工工藝等技術(shù)方面都已比較成熟。但隨著油田的開發(fā),油藏特征及環(huán)境不斷變化,尤其是油藏進入高含水開采期后,長期水驅(qū)使油藏開發(fā)矛盾更為復(fù)雜,現(xiàn)有堵水調(diào)剖(深部調(diào)剖)技術(shù),特別是能有效應(yīng)用的技術(shù)總是落后于油田開發(fā)的需要;一些特殊條件油田,堵水調(diào)剖及深部調(diào)驅(qū)技術(shù)還沒有有效解決,需要針對性地研發(fā)相關(guān)新技術(shù)以適應(yīng)特殊油田改善水驅(qū)(聚驅(qū))的需要。
2.1高溫深井油藏的堵水調(diào)剖及深部調(diào)剖技術(shù)
隨著塔里木、輪南等西部油田的開發(fā)及部分油井相繼進入高含水期,高溫深井的控水穩(wěn)油及改善水驅(qū)問題已提上日程。而現(xiàn)有成熟應(yīng)用的調(diào)剖堵水技術(shù)及相關(guān)配套技術(shù)大多不適宜溫度在120℃以上、礦化度在100 000mg/l以上的高溫高鹽深井(4500m以上)油藏。盡管近年來針對塔里木油田特點開展了一些相關(guān)技術(shù)研究,如基于油藏巖石骨架重建或修復(fù)的無機凝膠涂層技術(shù),但都處于起步階段,還有許多根本性問題沒有解決。類似塔里木油田特點的深井高溫高鹽油藏的堵水調(diào)剖、深部液流轉(zhuǎn)向等改善水驅(qū)技術(shù),仍然是個世界性的技術(shù)難題。因此,研究適用于深井高溫高鹽油藏的堵水調(diào)剖、深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))技術(shù),對該類水驅(qū)油田改善水驅(qū)效果、提高注入水利用率及水驅(qū)波及體積,實現(xiàn)油田的控水穩(wěn)油、提高采收率具有重要意義。
2.2 厚油層的深部液流轉(zhuǎn)向提高水驅(qū)效率技術(shù)
大慶喇薩杏油田目前均已進入高含水、特高含水開采期,但大慶油區(qū)無論是剩余儲量規(guī)模、還是當前產(chǎn)量構(gòu)成都集中在喇薩杏油田。因此,改善喇薩杏厚油層的水驅(qū)開發(fā)效果仍然是“十一五”期間大慶油田的工作重點之一。喇薩杏厚油層原始非均質(zhì)性嚴重,加之長期水流沖刷逐漸形成的大孔道,導致注入水沿大孔道或高滲條帶低效或無效循環(huán),嚴重影響水驅(qū)開發(fā)效果和油田開發(fā)整體效益。據(jù)近年 17口檢查井取心資料分析,目前喇薩杏厚油層還有29.2%的厚度未水洗,12.3%的厚度弱水洗,強水洗厚度只占14.5%,這給進一步改善水驅(qū)開發(fā)效果留下了空間,但常規(guī)的堵水調(diào)剖或大劑量深部調(diào)剖都不能解決厚油層的深部繞流問題。因此,針對大慶喇薩杏厚油層水驅(qū)開發(fā)面臨的水驅(qū)低效或無效循環(huán)難題,研發(fā)出深部液流轉(zhuǎn)向劑及相關(guān)配套技術(shù),將為有效治理喇薩杏厚油層注水低效或無效循環(huán)、改善水驅(qū)開發(fā)效果、提高水驅(qū)采收率提供技術(shù)保障。
2.3 海上油田的堵水調(diào)剖、深部調(diào)驅(qū)技術(shù)
利用堵水調(diào)剖、深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))技術(shù)改善水驅(qū)開發(fā)效果,在陸上油田已有廣泛的研究和應(yīng)用,技術(shù)成熟、經(jīng)驗豐富,但在此方面針對海上油田的系統(tǒng)研究與應(yīng)用才剛起步。
海上油田的油藏環(huán)境和生產(chǎn)條件獨特,如平臺生產(chǎn)作業(yè)空間受限,缺乏淡水,環(huán)保要求高,繞絲篩管礫石充填防砂完井,大井距,長井段,一套井網(wǎng)多層合采,在平臺壽命期限內(nèi)(15～20a)為收回投資而采取的強注強采等措施既不利于水驅(qū)(海上水驅(qū)采收率僅18%～25%),又加劇油藏非均質(zhì)及水指進程度。鑒于海上油田的上述特點,陸上油田現(xiàn)有成功應(yīng)用的堵水調(diào)剖、深部調(diào)剖(調(diào)驅(qū))技術(shù)及經(jīng)驗不能滿足海上油田作業(yè)要求,需深入開展適合海上油田特點的改善水驅(qū)技術(shù)研究,提高海上油田的采收率。
2.4 水平井的堵水技術(shù)
水平井作為油氣田開發(fā)的一項先進技術(shù),已應(yīng)用于大多數(shù)類型的油氣藏。通過“八五”對水平井鉆井技術(shù)的攻關(guān),我國水平井鉆井技術(shù)基本趨于成熟,并在油田開采中取得了良好的效果。但隨著油田生產(chǎn)時間的延長,邊底水等沿著高滲透層段或裂縫侵入導致水平井出水、甚至關(guān)井,已是目前水平井開采中的難題之一。
至2017年10月,中國石油塔里木油田分公司190口水平井中,因高含水而關(guān)井17口,含水率大于90%的達20口;輪南、塔中等油田水平井平均綜合含水率超過70%;冀東油田的113口水平井平均含水率也達80%以上,迫切需要與之相適應(yīng)的堵水技術(shù)。但目前國內(nèi)外尚沒有具有工業(yè)應(yīng)用層次的水平井堵水技術(shù)。此外,水平井的出水方式和機理復(fù)雜、完井方式特殊,使水平井的堵水技術(shù)較直井面臨更多、更復(fù)雜的問題和挑戰(zhàn)。因此,開展水平井出水方式、出水機理以及對應(yīng)的堵水技術(shù)及配套工藝技術(shù)研究,對解決我國水平井生產(chǎn)面臨的現(xiàn)實問題具有重要的現(xiàn)實意義。
2.5特高滲大孔道油田深部調(diào)剖改善水驅(qū)技術(shù)
大港、遼河、吉林等一些東部老油田,由于長期水驅(qū)使油藏非均質(zhì)矛盾進一步惡化,加之天然或人工裂縫等,油藏內(nèi)部形成特高滲水流優(yōu)勢通道,注入水沿水流優(yōu)勢通道低效或無效循環(huán),導致大量影響生產(chǎn)的問題,如油層水淹、大量的污水處理、設(shè)備及管線腐蝕等,使油田生產(chǎn)受到嚴重影響,甚至關(guān)井。盡管像交聯(lián)聚合物弱凝膠、體膨顆粒等深部調(diào)剖劑在上述油田應(yīng)用中見到一些效果,但仍需進一步完善及開發(fā)新的更有效的技術(shù),如高強度長膨脹時間吸水劑油藏深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù),地層內(nèi)生成高強度泡沫的深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù),觸變性高強度深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)等。
3技術(shù)發(fā)展趨勢
目前,我國水驅(qū)油田普遍進入高含水或特高含水開采期,針對單井或幾個井組水驅(qū)問題開展的近井調(diào)剖堵水或大劑量處理技術(shù),已不能滿足解決油藏深部水驅(qū)問題的需要。為改善高含水油藏的水驅(qū)效果、實現(xiàn)油田的高效開發(fā),開展適合不同油田條件的深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)及相關(guān)配套技術(shù)研究,是高含水或特高含水油田改善水驅(qū)技術(shù)的發(fā)展趨勢。
堵水調(diào)剖、深部液流轉(zhuǎn)向等技術(shù)均是建立在油藏工程研究基礎(chǔ)上的油藏問題識別、堵劑材料、施工工藝、數(shù)值模擬、優(yōu)化設(shè)計等技術(shù)的綜合應(yīng)用。尤其高含水油田,為擾亂油藏深部水流優(yōu)勢通道,改善形成定勢的流線場,提高油藏水驅(qū)開發(fā)效果,迫切需要針對不同油藏條件開展相應(yīng)的深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)及相關(guān)配套技術(shù)的研發(fā),主要包括:①廉價、長效、適應(yīng)不同油藏條件的新型深部轉(zhuǎn)向劑材料研發(fā)。實現(xiàn)高含水油藏深部液流轉(zhuǎn)向需要轉(zhuǎn)向劑材料用量大,因此,轉(zhuǎn)向劑材料的廉價長效是關(guān)鍵。②深部液流轉(zhuǎn)向改善水驅(qū)作用機理的研究。建立與油藏開發(fā)后期條件相適應(yīng)的物理模型,依托先進的測試評價手段,研究油藏真實條件下轉(zhuǎn)向劑材料與油藏的匹配關(guān)系、轉(zhuǎn)向作用機理、轉(zhuǎn)向劑深部放置運移過程中的行為特征、微觀力學性能變化等,從而為滿足不同油藏條件的新型轉(zhuǎn)向劑材料的開發(fā)、改進及應(yīng)用提供指導。③有效實用的油藏問題識別技術(shù)方法研究。依靠后期動態(tài)開發(fā)數(shù)據(jù)處理,擺脫傳統(tǒng)的示蹤劑等檢測手段,建立宏觀的油藏深部水流優(yōu)勢通道流線場譜圖,使研究重點由剩余油分布轉(zhuǎn)向水流優(yōu)勢通道分布的研究,從而為深部液流轉(zhuǎn)向提供更為明確的基礎(chǔ)支持。④簡捷、準確的數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計軟件研發(fā)。我國油藏陸相沉積以及長期強注強采的開發(fā)實際,使高含水油田儲集層條件已發(fā)生了很大變化,基于傳統(tǒng)滲流理論的數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計手段已經(jīng)不能滿足深部液流轉(zhuǎn)向改善水驅(qū)技術(shù)的需要。結(jié)合長期水驅(qū)油藏儲集層實際條件,研發(fā)與之相適應(yīng)的數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計軟件,是更有效利用轉(zhuǎn)向劑材料、獲得深部液流轉(zhuǎn)向最佳效果的需要。
4 結(jié)語
堵水調(diào)剖、深部調(diào)剖等技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已形成了一系列適應(yīng)不同油藏條件的控水穩(wěn)油、改善水驅(qū)開發(fā)效果的有效技術(shù)。但隨著我國老油田普遍進入高含水(特高含水)開發(fā)期,油藏深部的非均質(zhì)矛盾加劇,水驅(qū)效率低下,一些特殊油田(如西部的高溫、高鹽、深井油藏,海上油藏、厚油層、水平井開采油藏、裂縫大孔道油藏等)的高含水及水驅(qū)低效問題日益嚴重使控水穩(wěn)油、改善水驅(qū)等技術(shù)面臨極大的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)這些高含水油藏改善水驅(qū)要求,需進一步研發(fā)和完善與之相適應(yīng)的堵水調(diào)剖、深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù),為提高我國高含水油田后期開發(fā)效果提供可靠、有效的技術(shù)保障。
堵水調(diào)剖技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向2017-05-16 14:26 | #2樓
一、當前我國堵水調(diào)剖技術(shù)的主要研究成果
油田堵水調(diào)剖工作對于不同的施工對象經(jīng)常是對其進行了非常細致的區(qū)分，主要是區(qū)分為注水井調(diào)剖以及油井堵水這兩種方式，不論是注水井的調(diào)剖，亦或是油井的堵水，當前操作起來最有效果的都還是化學劑的使用，也就是使用化學的方式去對水層進行合理的阻塞，這種化學制劑有著很多的種類，并且其發(fā)展的迅速以及具體的效果也非常的明顯。其能夠把化學堵水劑區(qū)分為兩種分別是選擇性的堵水劑以及非選擇性的堵水劑；按照相關(guān)的形式還能夠把這兩種堵水劑區(qū)分為膠體的分散型和凍膠型，還有就是沉淀型與凝膠型這四種；并且如果按照施工的工藝還能夠被劃分成雙液法的堵水劑以及單液法的堵水劑。
1.凍膠類
凍膠類主要是將物理阻塞作為關(guān)鍵，并且有著動力捕集還有一定的吸附作用，可是物理阻塞是因為在聚合物鏈上有著很多反應(yīng)基團以及交聯(lián)劑接觸出現(xiàn)交聯(lián)作用，使用一定的發(fā)展變化產(chǎn)生的一種網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠令晶格結(jié)構(gòu)中含水，從而產(chǎn)生有著很強粘滯性以及彈性的凍膠體，這種凍膠體可以在空隙介質(zhì)里形成物理的阻塞，使得水流的方向產(chǎn)生變化，成功的對水流的通行進行阻隔。
（一）吸附
存在于分子鏈上的極性基團以及巖石表面之間互相進行吸附，有效的對堵水劑和調(diào)剖劑對巖石構(gòu)成了一定的阻力，可以更好的對堵水的效果加以提升。
（二）滲透率減弱。化學劑產(chǎn)生一定的交聯(lián)反應(yīng)，不斷的減弱了地層的滲透率，特別是一些高滲地區(qū)的降低幅度則更加的明顯，其下降的幅度主要涉及到兩者之間的配比和交聯(lián)劑具體濃度的多少。
（三）滯留以及捕集。有很多交聯(lián)體系的分子以及分子上保留的極性基團會在孔道里出現(xiàn)卷縮，這種卷縮的現(xiàn)象也就是捕集，它能夠成功的對水的流動產(chǎn)生阻礙。
（四）油層非均質(zhì)水平的降低。堵水調(diào)剖可以對注水井的有關(guān)吸水剖面去做出非常合理的調(diào)整，令油井以及水井周圍的高滲地區(qū)能夠降低，能夠很好的驅(qū)替劑擴大波還有體積。
2.顆粒類
顆粒類的主要是使用物理阻塞的方式，主要關(guān)注的是顆粒的大小以及孔隙喉道相互的聯(lián)系看起是不是真的匹配，然后形成封堵。顆粒類堵水劑能夠被區(qū)分為三種主要是土類顆粒和水膨體顆粒以及其他類的顆粒。這種堵水劑很容易會滲入進高滲層中，因此，其對高滲透地層來講有著非常好的封堵的效果，可是因為其不具備很強的懸浮性，所以非常容易產(chǎn)生沉積然后對地層造成阻塞，加上強度低以及選擇性非常差，封堵的效果并不是十分的持久。
3.沉淀類
使用地層流體里的離子和化學劑相互融合并且進行作用之后會構(gòu)成沉淀，能夠很好的降低高滲透層的具體吸水量。其主要是慢慢的在地層里進行變化為沉淀的堵塞物，這樣可以把地層高滲透孔道全部進行封堵。這種堵水劑適合用以深井高溫高鹽的油藏上。
4.泡沫類
（一）泡沫凝膠堵水劑。這種堵水劑在最近幾年才被研制出來的，它的堵水效果非常的好。它的構(gòu)成主要是通過凝膠和溶液以及氣體構(gòu)成，其中并沒有非常高的氣含量，其中氣體的含量大概有一半左右。而泡沫液膜是通過凝膠的產(chǎn)物而形成的，因此它還有著凝膠和泡沫兩種特性，進一步的對其自身的機械強度還有穩(wěn)定性能給予了充分的提升，一般使用在中滲透的地層和高滲透的地層以及液量比較大的裂縫性含水層中。泡沫凝膠堵水劑的成本比較低，并且操作上也十分的簡單，同時因為其安全可靠，并且對油層的損害非常小，所以比較適合用于大規(guī)模的油田施工中。
（二）三相泡沫堵水劑。總的來講三相泡沫的堵水劑主要是依賴于其自身獨特的穩(wěn)定性以及泡沫的流體然后在儲層水的流通管道里形成一定的阻塞效果，這樣能夠?qū)ξ畬觾?nèi)的吸水剖面還有滲流的方向進行改變，令主要的水流方向的吸水量和水線推動速度有所減緩，這種方式能夠?qū)ψ⑷胨撵钣涡Ч雀袢畬τ谄淝逵偷捏w積也是很大的。這種堵水劑的構(gòu)成是固體粉末和水溶液還有氣體構(gòu)成，它的特點是膨脹率很大，并且起泡快還有就是密度低以及粘度都很高。
二、未來堵水調(diào)剖技術(shù)在我國的發(fā)展趨勢
1. 加強對于地層含水率比較高的油藏進行描述的技術(shù)
為了能夠更好的對高含水油藏與特高含水油藏的具體地層條件進行熟悉與把握，應(yīng)該進一步的去分析高含水地層的油藏描述的技術(shù)，盡量去找到一套和地層條件相適合的描述軟件，這一軟件需要有以下的幾種功能：主要是對油藏的平面進行描述；對垂向滲透率場分部進行描述；對儲層空隙結(jié)構(gòu)的變化進行描述；對剩余的油分布進行描述；對特高含水層油藏的具體水淹狀況進行描述。
2.加強層條件以及堵水劑自身的適應(yīng)性
地層條件對堵水劑的適應(yīng)性有很大的影響，堵水劑的適應(yīng)性會受到地層條件的變化而產(chǎn)生一定的變化，因此除了應(yīng)該認真的對新型油田堵水劑進行研究以外，還應(yīng)該對堵劑適用條件和與地層配伍性與堵水劑性能和應(yīng)用效果的研究水平加以提升，以此對不同種類的油田可以使用和其相適應(yīng)的堵水劑進行研究。
3.加強多輪次堵水調(diào)剖效果和堵水劑定位的投放技術(shù)
象牙對堵水劑定位投放技術(shù)和多輪次堵水調(diào)剖效果加以強化，需要做到做好價格低廉以及封堵效果好還有多種堵水劑相互融合使用的數(shù)的分析和選擇。
結(jié)束語
最近幾年，伴隨著我國的很多老油田逐漸的引來了一個高含水的開發(fā)期，油田的油藏深部產(chǎn)生的不均勻性的矛盾也不斷的加深，可是一些特殊性的油田所出現(xiàn)的高含水的問題也顯示出了不斷加重的情況，這對控水穩(wěn)油技術(shù)的執(zhí)行產(chǎn)生了非常嚴酷的考驗。對于這種狀況需要進一步的去對油田堵水調(diào)剖技術(shù)的進展以及發(fā)展趨勢進行深入的研究和分析，給我國老油田的建設(shè)總結(jié)一些相關(guān)的經(jīng)驗。
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