井网连通性对三元复合驱调剖效果的影响

丁汝杰，张世东，张丽梅，吕 杭，李 萍，祝传增

(1.中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆 163453；2.黑龙江省油气藏增产增注重点实验室，黑龙江大庆 163453)

目前，以大庆油田为代表的老油田逐渐进入高含水开发阶段，注水井调剖技术成为老油田进一步挖潜的主要增产措施之一[1]。大庆油田主力油层聚合物驱产量逐年下降，迫切需要实现产量的接替[2-3]。与主力油层相比，二类油层具有油层更薄、层数更多、渗透率更低、平面上相变频繁、连通关系复杂、纵向层间差异大等特点[4]。实践表明，二类油层聚合物驱工业化较水驱提高采收率10%以上，而二类油层三元复合驱可提高采收率20%以上[5-7]。因此，需要研究二类油层三元复合驱，形成适应于二类油层地质特征的复合驱配套技术[8]。随着三元复合驱工业化推广应用，三元复合驱化学剂用量增大，开发成本增加，三元复合驱低效无效循环问题逐渐突出，需要对注采井组实施深度调剖措施[9-10]。为了设计高效三元复合驱深度调剖方案，需要开展影响注入井调剖效果敏感因素分析实验[11]，明确不同条件对调剖效果的影响，使注采井深度调剖措施应用效果最佳，从而提高油田采收率[12-13]。

以大庆油田三元复合驱二类油层为研究对象，从注采井连通关系角度出发，针对胶结的“1注4采”平板岩心模型开展三元复合驱调剖实验并进行调剖效果分析。

1 实验内容

1.1 实验用模拟地层油和模拟地层水

测出所用的模拟原油在地层温度45 ℃条件下的黏度约为10 mPa·s、密度为0.851 g/cm3，将不同黏度的煤油和地层原油按照一定比例混合并充分搅拌，当脱水原油与航空煤油的比例为12.2时，达到模拟地层温度下的黏度和密度；地层模拟水配方如表1所示。

表1 地层模拟水配方

1.2 实验方案及流程

1.2.1 模型设计

针对设计的7块“1注4采”平板岩心模型开展实验，图1中红色圆圈代表非均质点(渗透率为300×10-3μm2)，中间绿色圆点为注水井，四周黑色圆点为采油井，空白对照实验即注入方案中未采取调剖措施，各模型设计如图1所示，平板岩心物性参数见表2。

图1 “1注4采”平板岩心模型示意图和实物照片

表2 平板岩心物性参数

1.2.2 流程及方案设计

对平板岩心检查气密性后，抽真空、饱和地层水，饱和模拟油后利用高温高压液相驱替实验设备，开展平板岩心水驱油模拟实验，实验采用恒流驱替，具体步骤如下：①实验流量设定为0.5 mL/min，含水率达到95%时停止水驱；②按照0.5 mL/min的速度注入0.1 PV的主段塞三元复合体系(2 000 mg/L聚合物+1.2%碱+0.3%表面活性剂)；③恒速注入0.3 PV凝胶体系(一向、两向、三向连通模型注入凝胶0.3 PV；四向连通模型、优势通道和主流线模型注入凝胶0.1 PV)，候凝48 h至成胶；④恒速注入0.2 PV的主段塞三元复合体系；⑤按照0.5 mL/min的速度注入0.4 PV的副段塞三元复合体系(1 800 mg/L聚合物+1.0%碱+0.2%表面活性剂)；⑥开展后续水驱实验，含水率达98%时结束实验。

2 调剖效果分析

2.1 调剖前、后不同模型分流量变化

记录调剖前后各连通情况下各角井分流量变化，从表3可以看出，调剖后，高渗流方向(角井1)分流量大幅度下降，通过调剖可以有效抑制驱替流体沿高渗流方向窜流。以一向连通的井网关系为例，措施前角井1、角井2、角井3和角井4对应的分流量分别为62.3%、12.9%、12.2%和12.5%，措施后各角井对应的分流量分别为18.7%、28.1%、26.5%和26.7%，表明凝胶对平面突进方向具有较好的封堵效果，高渗透方向(角井1)分流量比措施前下降了70.0%(图2)。其他连通情况的角井分流量变化也具有相同的规律，两向连通高渗透层(角井1和角井3)分流量比措施前下降60.3%和60.7%；三向连通高渗透层(角井1、2和3)分流量与措施前相比，分别下降了33.2%、33.2%和35.3%；优势通道高渗透层(角井1)分流量与措施前相比下降了71.1%。可以看出，随着连通方向的增加，高渗透层分流量下降幅度减小。

表3 各连通情况下分流量变化情况

图2 “一向连通”模型分流量变化曲线

2.2 一向连通模型含水率和采出程度变化

由图3a可以看出，一向连通模型(注凝胶)与空白模型(未注凝胶)对应的含水率最低值分别为64.8%和80.4%，含水率下降15.6%；由图3b可以看出，调剖前、后最终采出程度分别为57.59%、60.62%，采用凝胶调剖后采出程度提高了3.03%，说明采取调剖措施能够有效控制平面内注水井不同方向的吸水剖面，降低含水率并最终提高井区采出程度。

图3 “一向连通”模型与对照模型含水率与采出程度曲线

2.3 不同模型调剖前、后含水率及采出程度变化

一向、两向、三向连通模型均注入0.3 PV的凝胶，而四向连通模型、优势通道和主流线模型注水井附近连通均质，注入0.3 PV凝胶体系候凝后，对应注入压力迅速升高，超过平板模型承压极限，因此四向连通模型、优势通道和主流线模型注入凝胶体系为0.1 PV。从图4可以看出，实施调剖措施后，随着注入量的增加，各向连通模型含水率逐渐降低，优势通道含水率比其他连通情况的低，仅为58.1%，后续水驱时含水率在86.2%～92.5%波动。随着注入量的增加，采出程度增长趋于平稳。

图4 不同连通条件下含水率与采出程度曲线

从图5可以看出，措施前四向连通模型对应的采出程度最高，为48.74%，优势通道模型采出程度最低(42.28%)，这是由于注入凝胶前，优势通道模型随着水驱进行，形成大孔道过早见水导致采出程度降低。措施后四向连通模型对应的采出程度增幅最低(12.77%)，虽然优势通道模型注入凝胶体系为0.1 PV，但采出程度增幅最高(23.54%)，这是由于注入凝胶后，凝胶封堵了优势通道和高渗透层，扩大了低渗透层动用程度并提高了采出程度。

图5 不同连通条件下采出程度变化

从表4可以看出，优势通道模型最终采出程度最高(65.82%)，采出程度增量最大，调剖阶段可提高23.54%，一向连通模型最终采出程度最低(60.62%)，说明最终采出程度是由储层连通情况决定的，但开发工艺也起了至关重要的作用，在进行水驱的同时需要配合其他工艺才能最大限度地提高储层采出程度。通过对比优势通道模型与四向连通均质模型可以看出，四向连通模型调剖采出程度仅提高12.77%，说明调剖效果也与模型连通情况有直接关系，模型连通情况差异性越大，调剖效果越好。

表4 阶段采出程度变化趋势

3 结论

(1)调剖措施可有效抑制驱替流体沿高渗流方向窜流，调剖后，高渗流方向分流量大幅度下降。对于不同连通情况模型分流量，单向连通与两向连通突进分流量接近，三向连通分流量下降幅度明显降低，所以建议选择连通方向在两向以内的注入井进行三元复合驱深部调剖。

(2)调剖措施有效的控制了平面内注入井不同方向的分流量。相同用量下，随着储层的连通方向数增加，调剖措施提高采出程度的幅度降低。模型连通差异性越大，调剖提高采出程度的幅度越高。优势通道模型措施后采出程度的提高幅度较不同连通方向数的模型高5.00%～6.00%。

(3)通过对比0.1 PV优势通道模型和0.3 PV不同连通方向数调剖效果，优势通道采用较小的剂量进行调剖即可达到相同的调剖效果，且优势通道与其他连通模型相比，措施后提高采出程度增幅更大，说明调剖对于优势通道、窜流严重的注入井，更能大幅提高采出程度，解决三元复合驱过程中的窜流和后续注水快速指进的问题，进一步扩大波及体积，实现油田高效开发。