单家寺稠油热采井调剖技术研究与应用

郭勇

摘  要：针对单家寺稠油的油藏条件，利用可视化物理模拟实验和油藏数值模拟技术，详细研究了不同原油粘度下各调堵措施与渗透率极差关系，确定了氮气泡沫及耐温凝胶的适用条件。研究结果表明：超稠油范围内，单纯泡沫封堵不具备适应条件，应使用强度高的凝胶类或复合类调堵剂，特稠油范围泡沫适应范围为3倍级差以下，普通稠油泡沫适应范围为3-10倍级差。氮气泡沫+凝胶复合驱具有优良的封堵调剖能力，能很好地改善非均质性稠油油藏的开发效果。

主题词：稠油;可视化实验;数值模拟;复合调剖;

目前国内稠油开采方式主要是蒸汽吞吐和蒸汽驱。在蒸汽驱油过程中，由于稠油与蒸汽密度和粘度的差异、储层非均质性等，易产生蒸汽超覆和汽窜，造成储层动用不均衡，使蒸汽体积波及系数降低，从而影响最终采收率[1]。氮气泡沫调剖具有提高波及系数和驱油效率的双重作用，延缓气体的突破时间，从而提高采收率和气体的利用率[2-3]。凝胶调驱技术主要依靠凝胶改向作用及粘弹作用提高微观波及效率及微观驱油效率，从而提高采收率。研究此类技术的适用界限及参数优化，对于实现稠油调剖技术大规模商业应用具有重要的指导意义。

1.调剖措施渗透率级差界限研究

1.1概念模型的建立

根据单家寺稠油油藏特点建立数值模拟三维理论模型，纵向上分为低渗，隔层，高渗3个层，通过改变理论模型的上下层渗透率来实现渗透率级差的模拟，进而分析渗透率级差与波及系数的关系，为以下的不同原油粘度下渗透率级差实验提供一定的理论依据。

数模结果表明，含油饱和度的波及范围随着渗透率级差的增加而减小，所以实验设置标准为低渗层产液量占总产液量10%的点所对应的级差为极限渗透率级差。所谓极限渗透率级差，即两层间的渗透率级差超过一定值之后，注入的流体只进入高渗透层，而低渗层得不到动用。

1.2渗透率极差界限研究

不同原油粘度下各调堵措施与渗透率极差实验结果表明：随着原油粘度的增加，极限渗透率级差减小，而后逐漸平稳;即原油粘度越大，要动用低渗层则所需的极限渗透率级差越小;将实验数据进行汇总，得到不同原油粘度下各种调堵措施的渗透率极差适应性图版：①超稠油范围内（>50000mPa·s），单纯泡沫封堵不具备适应条件，应使用强度高的凝胶类或复合类调堵剂;②特稠油范围内（10000-50000mPa·s），泡沫适应范围为3倍级差以下;③普通稠油范围内（<10000mPa·s），泡沫适应范围为3-10倍级差。

2.物理模拟实验

2.1凝胶封堵强度实验

优选廉价、耐高温及交联时间可调的HB-1型高强度凝胶堵剂进行实验。

2.1.1堵剂成胶突破压力

利用40-120目玻璃珠制备不同渗透率填砂模型，实验温度为90℃，注入不同长度的段塞;候凝成胶后，后续注水，测定体系的封堵强度，获得封堵强度随注入体系量的关系。影响堵剂封堵强度的因素包括堵剂的粘度（强度），堵剂的注入量和多孔介质的渗透率。实验结果表明，相对较小的注入量即可达到较高的突破压力梯度，因此堵剂体系凝胶对于窜流通道具有较好的封堵作用。

2.1.2堵剂成胶耐冲刷性能

选择长度为100cm，填砂渗透率为3.7μm2单管模型，注入堵剂段塞长度为30cm，注汽速度（CWE）为1.0ml/min，测定后续注汽量为0.5PV、1PV、2PV、3PV、4PV、5PV、10PV下的压力变化，折算成残余阻力系数，实验表明，当注蒸汽冲刷10PV时，残余阻力系数达到120以上，表明封堵段塞位于井眼附近具有较好的耐冲刷能力。

2.2 凝胶调堵可视化实验

利用可视化机理模型研究一次驱油后向地层中注胶以及后续驱替对于改善水驱及蒸汽驱开发效果的机理。先将单层可视平板模型饱和原油，然后蒸汽驱至生产井突破，注入0.2PV的HB-1型耐温凝胶体系，后续再进行蒸汽驱。

通过平面网格计算可以得出，注采井间汽窜时，蒸汽平面波及系数仅为43.16%。注入0.2PV凝胶溶液，平面波及范围增至50.99%，实施后续注蒸汽波及系数达到80.14%，提高了29.15%。同时，通过实验中拍摄的定点高清显微图可以看出，胶溶液进入孔隙中将孔隙占据，成胶后将原来的窜流通道进行封堵，使得再次驱替时的蒸汽和热水发生绕流，使得之前未被动用的原油被驱动。固化后的凝胶没有运移，说明成胶效果良好。

2.3现场实施

2014.9月，结合研究结果和现场生产实际，针对单56-12-10井组开展了高温凝胶+氮气泡沫调剖现场实验。分4个段塞共挤入HB-1耐高温凝胶450m3，泡沫剂5t。措施前该井组平均注汽压力9.8MPa，汽窜通道5条，措施后平均注汽压力提高4.1MPa，且井组未发生汽窜。单井累计增油613t，油汽比由0.21提高到0.36。调剖效果明显，达到了封堵汽窜通道、调整吸汽剖面、提高驱替波及系数的目的。

3.结论

（1）地层原油粘度超过5000mPa·s后，单纯蒸汽的极限渗透率级差为2左右，泡沫的极限级差为3左右。特稠油至超稠油范围，单纯泡沫的封堵效果较差，普通稠油泡沫封堵具有一定适应性。

（2）由于注入的凝胶溶液与原油的粘度相差较大，注胶的过程与蒸汽和热水驱过程相似，注胶后续蒸汽驱的过程中，由于成胶封堵作用使得窜流通道中阻力较小的孔道被封堵，主流通道两侧的未被动用的原油被驱替出来，极大地提高了原油的采出程度。

（3）该高温凝胶堵剂的注入性能良好，在多孔介质中的吸附损耗较小，体系受多孔介质的剪切后，对堵剂的动态成胶性能影响很小，对于窜流通道具有较好的封堵作用，能够有效的封堵蒸汽优势渗流通道，迫使蒸汽驱扫未波及区域，改善蒸汽注入剖面，提高采收率。

参考文献

[1]廖广志，李立众等.常规泡沫驱油技术[M].北京：石油工业出版社，l999：239-256.

[2]Tanzil D，Hirasal G J，MiIer C A.Mobilty of foam in heterogeneous media：Flow parallel and perpendicular to stratification[c]. In：SPE Annual Technical Conference. Dallas：SPE，2000：437-448.

[3]吕广忠，刘显太，尤启东，等.氮气泡沫驱热水驱室内实验研究[J].石油大学学报，2003，27（5）：50-53.