偏桥水淹区裂缝性特低渗油藏自适应调驱室内评价研究

呼园平，黄 博，段景涛，李 平，晁雷辉

（延长油田股份有限公司南泥湾采油厂，陕西 延安 716004）

偏桥水淹区位于鄂尔多斯盆地中的陕北斜坡带东缘，属于裂缝性特低渗油藏。由于储层发育天然裂缝，且注水井多为油井转注，该地区储层天然裂缝与人工裂缝沟通严重，导致水窜水淹形势严峻，注入水无效循，水大关停井多，严重影响矿区正常生产[1]。弱凝胶调驱技术是目前治理老油区水窜水淹最广泛的方法，国内外很多学者通过数值模拟和室内试验在这一方面做了大量的研究[2-6]。胜利、河南、大庆、克拉玛依等国内诸多油田也先后做了先导试验，并取得了一定的增产效果。本文针对陕北油田裂缝性特低渗油藏的特性、偏桥油区开发特征以及控水增油技 术难点，开展适合该区的自适应弱凝胶体系室内评价研究，为矿场自适应深部调驱的实施提供理论依据。

1 自适应调驱技术

1.1 自适应调驱机理

自适应调驱技术调驱机理主要有以下几点。

1.1.1 弱凝胶选择性优先进入大孔道

在注入压力一定的情况下，凝胶注入多孔介质需要克服很大的阻力，所以弱凝胶在渗流过程中优先选择阻力较小的裂缝和大孔道渗流[7-8]。裂缝和大孔道由于长期注入水的冲刷，岩石表面亲水且相对磨圆度高，水基弱凝胶在大孔道渗流受到的剪切阻力和界面阻力较小，弱凝胶在裂缝和大孔道快速运移、封堵，进而抬升地层压力。

1.1.2 弱凝胶的液流改向作用

自适应凝胶在低黏度时注入地层，优先进入裂缝和大孔道。随着黏度升高，其移动缓慢停滞，封堵部分高渗通道，增大高渗通到渗流阻力，致使渗流优势通道中渗透性降低，迫使后续流体无法进入，只能改变方向进入未被波及的次一级渗流通道，实现地层流体转向，进而提高注入流体波及体积。

1.1.3 弱凝胶克服贾敏效应驱油

随着油藏开发的进行，储层内或多或少地存在各种形式的气泡，气泡在高压下运移时体积缩小进入孔喉内，锁住空隙中的油，凝胶团不易进入。但凝胶团可驱替周围低黏度的水去突破气锁孔隙中的油，孔隙中的油被逐渐排出后，气泡进一步膨胀，迫使孔隙中的剩余油流出孔隙，直到气泡占据整个孔隙体积，将孔隙中的油全部驱出。

1.1.4 弱凝胶黏弹性负压驱油

弱凝胶溶液在多孔介质终渗流一旦遇到大孔道就会猛地向前窜流，由于后续液体不能迅速补充，此时在孔道内可形成瞬时负压，周围孔隙中的流体就会被吸出汇入油流。

1.2 自适应调驱特点

自适应凝胶体系具有成胶初期黏度低、容易注入、成胶时间可控、成胶后强度大等特点[9]。在调驱过程中，弱凝胶体系可以根据储层孔隙及裂缝特征自动调节自身成胶性能，根据不同孔道尺度调节注入性能等，以达到最好的调驱效果。其具体特点介绍如下。

一是制备条件宽松，自适应弱凝胶体系制备受水质影响较小，直接利用油田采出水就能满足成胶条件，且成胶强度满足要求[10]。二是自适应弱凝胶体系初始黏度仅为8 mPa·s，很容易注入地层深部，成胶后强度能达到30 000 mPa·s，满足现场强度要求。三是现场施工要求简单，可实现多井组同时注入，控水见效快，成本低，有效期长。

2 调驱性能评价试验

2.1 试验仪器及材料

2.1.1 试验装置

（1）MDMW-1 型波场采油多功能动态模拟系统。该系统具备压力自动读取和数据自动采集功能[11]。注入系统可根据试验要求实现横速注入或恒压注入。

（2）裂缝可视化调驱模拟试验装置。如图1所示，裂缝可视化模拟模型由两块单面毛玻璃片制成，通过在玻璃间夹持不同直径的铜丝控制裂缝开度并用环氧树脂进行密封，两端留有注入端口与驱出端口，具有可视化、裂缝宽度可控等特点，模型尺寸为 300 mm×45 mm。

图1 裂缝调驱室内试验流程及裂缝模型

2.1.2 材料部分

HPAM 的相对分子质量1 400 万，固含量为89%，水解度为25%，山东宝莫生物化工股份有限公司。有机铬交联剂HD-1，自制，萘酚绿，NaCl、KCl、CaCl2、Na2SO4，国药集团。试验用水为延长油田南泥湾采油厂偏桥区地层水，水型CaCl2，矿化度为51 745 mg/L，其中Cl-含量平均值为29 965 mg/L，平均pH 值为5.5，呈弱酸性。

2.2 试验方案与步骤

（1）首先，检查管线与阀门气密性，检查试验数据采集系统等电子系统是否正常工作。然后，检查裂缝可视化模型密封性，饱和地层水。之后，水测渗透率，改变水驱速度并记录各流速下的压差。

（2）针对单一裂缝进行多轮次多段塞凝胶封堵试验。选择裂缝宽度130 μm 的裂缝模型，进行多段塞凝胶封堵单一裂缝试验，凝胶注入速度为0.1 mL/min，凝胶段塞后水驱速度为1 mL/min，试验全程记录注入压力数据并对凝胶在可视化模型中的运移进行拍照记录。

（3）在实际油藏中，注水井与油井间的窜流通道并不是单独的某一条裂缝，而是由多条裂缝组成的裂缝带，而且裂缝的宽度也不相同，利用可视化裂缝模型，开展不同开度裂缝的调驱封堵试验。使用裂缝开度分别为130 μm、220 μm、330 μm 的可视化模型进行试验，标号依次为1 号、2 号、3 号。试验具体方案如表1所示，试验全程记录注入压力数据并对凝胶在可视化模型中的运移进行拍照记录。

（4）试验结束后向可视化裂缝模型中注入破胶剂，待缝内凝胶破胶后冲洗干净备用。停泵，结束试验并整理试验报告。

表1 试验方案

2.3 试验结果分析

2.3.1 多段塞凝胶封堵单裂缝效果分析

从8 轮次凝胶封堵单裂缝效果图2中可以看出，注入①-②个凝胶段塞后，凝胶被注入水突破、冲碎，散布在裂缝中，不能形成有效封堵；③-④段塞后，注入水在凝胶封堵区只能形成以大孔道为主的网状窜流通道；⑤-⑥段塞后注入水逐渐在凝胶封堵区只形成一条曲折的渗流通道；⑦-⑧段塞后注入水渗流通道宽度进一步缩小，趋于稳定。随着注入凝胶轮次数增多，水驱压力梯度逐轮次升高趋势明显。特别是水驱突破压力梯度（红色趋势线）前期递增特别明显；水驱稳定压力曲线（绿线趋势线）呈稳定上升趋势。总的来说，多轮次凝胶封堵可有效降低单裂缝等效渗透率，从而达到控制裂缝窜流的效果。

图2 八轮次凝胶封堵单裂缝效果图

2.3.2 多段塞凝胶封堵多裂缝效果分析

试验过程中由高清相机记录了多段塞凝胶封堵多裂缝过程中凝胶的注入情况及凝胶在裂缝中的分布，第一段塞凝胶首先进入开度大的3 号裂缝进行封堵，后续凝胶依次进入的2 号、1 号裂缝。在水驱过程中，3 号裂缝首先被凝胶冲破，再后续的凝胶再次进入3 号大裂缝，而次一级裂缝被水突破，凝胶再进行封堵，如此反复。凝胶在所有裂缝中均形成网状有效封堵，并随轮次数增多，封堵不断强化，最终驱替压力显著上升，达到明显的调驱效果。多轮次凝胶封堵多裂缝后的水驱稳定压力梯度明显高于多轮次凝胶封堵单裂缝后的水驱稳定压力梯度。

室内试验结果表明，多轮次多段塞凝胶调控通过降低裂缝等效渗透率，明显抬升水驱压力梯度，可有效控制裂缝窜流。

3 结论

自适应凝胶配方与偏桥区地层水配伍性好，成胶时间可控。在单裂缝模型中，随注入凝胶轮次数增多，水驱压力梯度逐轮次升高趋势明显；不同开度可视化模型中，多轮次多段塞注入凝胶可优先进入大孔道，致使后续驱替液流转向进入次级裂缝通道，通过降低裂缝整体等效渗透率，明显抬升水驱压力梯度，可有效控制裂缝窜流。研究结果可为该区裂缝性特低渗油藏水窜水淹自适应调控工艺参数优化提供可靠依据。