海上油田大孔道识别及调剖调驱技术

田　苗，狄桂荣，曾　鸣，冯　青

（中海油田服务股份有限公司，天津塘沽　300450）

专论与综述

海上油田大孔道识别及调剖调驱技术

田苗，狄桂荣，曾鸣，冯青

（中海油田服务股份有限公司，天津塘沽300450）

海上油田多采用强注强采开采方式，储层非均质性进一步加剧，导致大孔道的形成，水驱效果明显变差，因此开展大孔道识别及相应调剖调驱技术研究是海上油田稳产的关键。大孔道的识别主要有生产动态监测法、试井资料法、示踪剂监测法、测井资料法、综合评价法等，应综合应用各种技术实现大孔道半定量-定量识别。目前海上油田针对大孔道主要有冻、凝胶、聚合物微球、深部液流转向、分级组合等调剖调驱技术，具有各自特点和适用条件，应根据不同的油藏特点及经济效果预测，选择有针对性的体系，实现堵、调、洗、驱有机结合。

海上油田；大孔道识别；示踪剂监测；调剖调驱

海上油田具有投入高、开发周期短的特点，决定了其必须以较高的采油速度进行生产，以便在平台设计寿命时间内取得最大开发效益，多采用强注强采开发方式。经过长期注水冲刷，地层非均质性进一步加剧，油层内部形成高渗通道或大孔道。大孔道的存在加剧了层间矛盾，导致大量注入水沿大孔道低效或无效循环，油井含水率升高、产量递减率增大，油藏水驱开发效果明显变差。准确识别大孔道，明确大孔道在油藏中的分布状况，以便采用合适的调剖调驱工艺对大孔道进行封堵，对改善高含水油田的水驱效果、控水稳产、提高采收率具有重要意义。

1　大孔道识别技术

大孔道识别是大孔道治理的关键，目前，大孔道识别技术大多介于定性和半定量之间，不能定量描述大孔道井间分布规律。

1.1生产动态监测技术

目前海上油田大都建立了较为完善和规范的油藏动态分析数据库，可以方便查看油田、区块、井组、单井开采历史及注采现状等数据，监测油藏的生产动态。大孔道形成后在生产动态上表现出很多特征，如吸水指数增幅变大、综合含水上升速度增大、产量递减速度加快、水驱特征指数曲线斜率变大等。通过监测生产动态，可以定性地判断大孔道的形成情况，但存在较大的不确定性。

1.2试井资料识别技术

在油田开发中，压力和产量等参数对优势通道比较敏感，因而可以采用试井方法识别大孔道。试井分析方法判断大孔道主要有压降试井法和水力探测法。

压降法根据注水井关井后测得的压降曲线，可计算出注水井压力指数PI值。当注入量与流体黏度为定值时，PI值与地层系数成反比，PI值越小，压力降落速度快，压降曲线越陡，表明油层渗流阻力小，存在高渗条带或大孔道。该方法现场操作方便，录取资料及时、准确，可不断监测，成本也比较低，因此应用比较广泛。但单纯应用此方法判断大孔道存在一定的风险，应该结合其他方法一起使用。

水力探测法采用动态油层模型，考虑了长期注水过程中油层物性的变化。注水开发后油层物性变化主要表现在渗透率上，而渗透率的变化则反映在压力波从注水井传播到油井所需时间及井间压差的变化上。如果油层产量及厚度不变，则时间及压差与流度成反比，随着井间含水率上升，平均流度上升，井间压差变小，压力传播时间变短。应用水力探测法需要向注水井和油井下入压力计，探测一次得到压差值和时间值，可以求出油层平均渗透率，进而求得油层孔喉半径中值，判断是否存在大孔道［2，3］，但该方法受制于生产条件，施工繁琐，时效性差，未能得到广泛应用。

1.3示踪剂监测技术

示踪剂监测技术是识别井间高渗透层及大孔道的重要手段，通过对注水井全井或分层注入示踪剂段塞，然后按一定的取样规范在周围受益油井进行取样、脱水、检测工作，监测生产井的产出情况。示踪剂进入地层后，首先沿高渗透层或大孔道突破进入生产井，示踪剂产出曲线会出现峰值，峰值出现时间越早，说明渗透率值越高，有几个高渗透层，则将出现几个峰值。该技术通过对示踪剂产出曲线进行拟合判断油水井间的连通情况，不但能确定油水井对应关系，还能确定水淹层的厚度、渗透率和大孔道的孔喉半径。随着技术的进步，其解释准确度大大提高，广泛用于油层的连通关系评价及大孔道的识别，为堵剂用量的计算提供了依据，但此方法取样周期长，需要对油水样品进行长期检测，成本相对也比较高。

1.4测井资料识别技术

利用测井资料可以通过分析储层物性参数变化规律，识别储层内是否存在大孔道。测井资料识别大孔道的方法主要有时间推移测井法、同位素追踪检测法及近年来的五参数（同位素、流量、磁定位、井温、压力）组合测井法等［1］。同位素方法的测量原理是“滤积法”，存在大孔道的地层吸水能力较强，随水携带较多的同位素载体滤积在井眼周围。在注入井测井曲线图上，同位素曲线表现出高吸水异常，流量曲线也表现出高吸液异常，井温曲线显示为低温异常。同位素组合测井方法是识别大孔道的有效方法，但该方法也存在一定局限性，不适用于低注入量及裂缝井、深穿透射孔井等，在注聚、凝胶等三次采油井中存在玷污、堆积沉降等问题。而近些年来得到广泛应用的中子氧活化测井则有效地解决了这些问题，该技术通过发射脉冲中子活化水中的氧来测量水的流动速度，不受流体黏度、岩性、孔渗参数及孔道大小等因素影响，测井结果是注入量的唯一函数，测量精度高，适用面广。目前海上油田多应用注水井氧活化注入剖面测试结合示踪剂测试结果，并通过油井产出剖面测试验证，综合判断井组平面及纵向上注水方向性，确定优势渗流通道及调剖调驱层位。

1.5指标体系综合评价技术

指标体系综合评价技术就是筛选评价参数，建立大孔道识别的指标体系，利用层次分析法确定各指标权重，进而对各指标进行综合评价。

根据大孔道形成的机理，从储层和流体性质、开发生产特征等方面筛选影响因素。其中储层和流体性质主要包含地层非均质性、沉积韵律、渗透率、孔隙度、泥质含量、胶结程度、油层厚度、隔夹层分布、原油黏度、储层岩性、砂体连通性等因素；而大孔道形成后的生产动态指示信息主要包括注采压差异常、产液吸水剖面异常、采液吸水指数增加、含水程度、出砂程度等［4，5］。根据筛选原则和海上油田的实际特点，选择主要影响因素作为评价指标，确定指标权重，建立隶属度函数，进而根据一定的评判标准对大孔道发育情况进行综合评价。该方法考虑参数比较全面，但各参数权重的分配，需要比较丰富的经验。

大孔道识别技术众多，具有各自的优缺点，应该采用多项技术进行优势互补，发挥各技术的协同效应，逐步细化描述大孔道的方法，形成井间大孔道半定量-定量识别配套技术。

2　大孔道调剖调驱技术

海上油田大孔道调剖调驱技术的研究近些年来才刚起步，且油藏环境及生产特点不同于陆地油田，不能照搬陆地油田经验，应深入开展适合海上油田特点的调剖调驱技术研究。在综合应用大孔道识别技术的基础上，判断窜流通道类型，识别窜流条带的厚度、渗透率及平均孔喉半径，针对不同的油田特点选择合适的调剖调驱体系，从而达到控水稳油，夯实油田产量的目的。

2.1冻、凝胶类技术

冻胶类堵剂是目前应用较广的一类堵剂，是以水溶性线性高分子材料（聚丙烯酰胺-PAM、部分水解聚丙烯酰胺-HPAM、水解聚丙烯腈-HPAN、多糖类生物聚合物-XC、羧甲基纤维素-CMC等）为主剂，以高价金属离子（Cr3+、Al3+、Ti4+等）或酚醛树脂、苯酚以及间苯二酚等为交联剂，在地层条件下发生交联反应，形成具有空间网状结构的不溶于水的冻胶，从而堵塞地层孔隙，封堵高渗透层。

铬冻胶是目前海上油田应用较广的冻胶，Cr3+通过络合、水解、羟桥作用形成Cr3+的多核羟桥络离子，与聚丙烯酰胺的羧基配位形成铬冻胶。冻胶内可加入助剂，具有延迟交联特点，冻胶成冻时间和强度可控、成胶性能好、成胶后黏度和稳定性好、封堵强度高、耐冲刷性能好。采用不同强度的铬冻胶，封堵离注水井井眼不同距离的地方，尤其适应于封堵高渗透、大孔道地层，且现场施工简便、施工用量少、成本低，取得了很好的应用效果。

2.2聚合物微球技术

聚合物微球作为一种新型的逐级深部调驱技术，近年来成为国内外提高采收率的热点技术之一［6］。聚合物微球初始粒径为纳米/微米级，根据地层孔喉大小选择适合的微球类型。微球初始粒径小，可以顺利进入地层，优先进入高渗条带，经过水化、溶胀后形成架桥，能达到封堵大孔喉的要求，从而实现注入水连续动态改向。后期注入的微球逐渐进入中、低渗层，形成多级调堵，且微球具有一定强度和弹性，在一定压力下能够产生突破和变形，不断向油层深部运移，提高波及系数，扩大水驱波及体积，驱替未动用区域，提高采收率。聚合物微球具有初始尺寸小、黏度低、注入工艺简单、可在线注入、可根据注水突进速度调节膨胀时间、可根据地层孔喉大小调节膨胀倍数、可实现逐级封堵等特点，且其化学、机械、热稳定性好，耐温耐盐，受地层剪切影响小。诸多优点使聚合物微球调驱技术近些年来广泛用于海上油田深部调驱，实施调驱的井组均见到了控水增油效果，吨微球增油在40 m3以上，投入产出比1∶2～1∶6，取得了良好的经济效益。调驱措施使得区块自然递减率下降，在油田稳产方面起到重要作用。同时，调驱井组在降水方面成效显著，含水上升势头得到了有效控制，调驱效果持续时间普遍在6个月以上，具有广阔的应用前景。

2.3深部液流转向技术

随着多轮次调剖的进行，近井地带增产潜力越来越小，在调剖、调驱基础上发展起来的深部液流转向技术顺势成为油田进一步提高采收率的重要技术发展方向。深部液流转向技术是向地层中注入液流转向剂，优先进入高渗层和大孔道，在其中滞留使其流动阻力增加，从而实现封堵大孔道，在后续注水的驱替下，后续液流发生转向，注入的液流转向剂向地层深部缓慢运移，将吸水剖面调整和驱油有机结合起来，既而扩大波及体积，有效启动剩余油，提高区块的采收率。对于高渗层，适合采用先注入弱凝胶后注入聚合物微球的方式，这样才能有效发挥这两种深部液流转向剂各自的优势，更好的调整吸水剖面，最终实现深部液流转向［8，9］。深部液流转向技术近些年来在改善海上高含水油田注水开发效果方面取得了显著成果，有效改善了注入水突进等问题。

2.4分级组合深部调剖技术

分级组合深部调剖是针对近井地带存在大孔道、深部动用效果差等问题提出的一项技术体系，它采用连续相和分散相的组合，且根据渗透率级差对堵剂进行分级，包括连续相的强弱分级和分散相的颗粒大小分级。连续相堵剂为冻胶或凝胶类，分散相堵剂主要是微球、水膨体和黏土等。通过将连续相注入近井地带封堵大孔道，对地层进行充分调剖，再将分散相注入远井地带，通过溶胀、颗粒间架桥封堵地层孔喉，从而改变液流方向，有效提高波及体积，达到深部调剖的目的。海上油田多采用绕丝筛管砾石充填防砂完井方式，筛管和砾石充填层孔隙狭小，且易对调剖体系造成强烈的剪切；海上油田注入风险大，为避免调剖剂堵塞井筒，要求调剖剂成胶均匀，成胶时间和强度可控；分散相堵剂要求与地层孔喉匹配；海上作业受时间及平台空间限制，还要考虑作业方便及环保等因素。基于以上条件，优选海上油田调剖体系的连续相堵剂为冻胶，分散相堵剂为聚合物微球，推荐采用“低强度连续相+高强度连续相+大粒径分散相+小粒径分散相”的段塞组合，利用分级的手段，采用组合的方式，达到深部调剖的目的［7］。目前该技术已在渤海油田成功应用，取得明显的降水增油效果，为通过该项技术实现深部调剖提供了成功范例。

3　结论

（1）海上油田经过长期注水开发，油层内部存在大孔道，严重影响水驱油田开发效果。

（2）大孔道识别技术众多，逐渐形成较为成熟的理论体系，但仍介于定性和半定量之间，应该结合整体定性识别和典型井组大孔道定量研究，不断提升技术理念，形成井间大孔道半定量-定量识别配套技术。

（3）近些年来海上油田调剖调驱技术发展迅速，在海上油田的应用取得了良好的降水增油效果，显示其在提高海上油田采收率中具有良好的应用前景。加强区块整体、深部、多轮次调剖技术研究，形成满足海上油田高效开发需求的堵、调、洗、驱一体化综合治理技术，是未来海上油田调剖调驱技术的发展方向。

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［3］ 尹文军，陈永生，王华，等.水力探测大孔道和剩余油饱和度解释模型的建立［J］.油气地质与采收率，2005，12（1）∶63-65.

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［5］ 赵传峰，姜汉桥，张贤松.窜流通道分级模糊评判方法及其在绥中36-1油田的应用［J］.中国海上油气，2010，12（6）∶387-390.

［6］ 陈治中.海上油田聚合物微球深部调驱技术应用研究［D］.中国石油大学（华东），2010.

［7］ 梁丹，等.渤海油田分级组合深部调剖技术［J］.石油钻探技术，2015，43（2）∶104-108.

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［9］ 赵修太，董林燕，王增宝，等.深部液流转向技术应用现状及发展趋势［J］.应用化工，2013，42（6）∶1121-1123.

High capacity channel recognition and profile control and flooding methods in offshore oilfield

TIAN Miao，DI Guirong，ZENG Ming，FENG Qing
（China Oilfield Services Limited，Tanggu Tianjin 300450，China）

The reservoir heterogeneity of offshore oilfield is aggravated because of intensive injection and production，thus leading to the formation of large channels and the water flooding effect was deteriorated.Therefore，big channel recognition and the corresponding profile control and flooding technology research is the key to stable offshore oilfield production.The main big channel recognition techniques are summarized as follows，production performance monitoring，well testing，well tracer testing，well logging and comprehensive evaluation method. Various techniques should be integrated to realize semi-quantitative and quantitative identification of big channel.Many profile control and flooding techniques for big channel are developed in recent years，thus as gel，polymer microspheres，deep fluid diversion and classified combination.Each technique has its own characteristics and application condition，specific system should be selected according to different reservoir characteristics and economic pre－diction results，thus to integrate the process of blocking，profile modification，oil washing and flooding.

offshore oilfield；high capacity channel recognition；tracer monitoring；profile control and flooding

TE357.62

A

1673-5285（2016）05-0001-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.05.001

2016－03-09

田苗，女（1986-），硕士，工程师，现从事高含水综合治理方面的研究工作，邮箱：ex_tianmaio@cosl.com.cn。