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注水井调剖工艺技术-吉林

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注水井调剖 油井堵水 调剖工艺 调剖技术
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注水井调剖工艺技术 2009 年 1 月 22 日 目 录 一、调剖剂的作用机理 二、技术特性 三、调剖剂用量设计和依据 四、天然(底边水)水驱油藏调剖思路 五、边水调剖技术思路 六、边水调剖选井 七、调堵剂性能构思 八、段塞设计 吉林油田调剖堵水工作已走过了十几年的历程,随着开发形势的变化,吉林油田堵水调剖技术的研究和发展可划分四个阶段,即初期研究与探索阶段( 1984— 1989),发展和推广应用阶段( 1989— 1996),完善和提高阶段( 1996— 2000),复合调剖、大剂量深部调剖研究应用阶段( 2000—— 至今)。 化学法调整吸水剖面措施在油田注水开发过程中,属一项稳产的重要措施,尤其层间、层内矛盾突出 的油藏, 在中高含水开发初期,对减缓两个递减、提高可采储量、达到稳油控水的目的,具有十分重要的作用。 一、 调剖剂的作用机理 A、 近井分流 调剖剂在注入地层过程中,使裂缝和高渗透条带被堵剂封堵,注水时水流方向将发生变化,注入水转移到受堵剂影响较小或末受影响的中低渗透层,使原来吸水指数低或水驱波及差的油层受到水驱效应,从而 在纵向上调整了水井的吸水剖面,同时增加了体积波及系数和提高了注入水水驱效率。 B、 深部调剖 调剖剂可根据处理层渗透率因素,地层裂缝发育状况以及注水过程中激发的,反应在平面和层间矛盾的突出影响 , 通过吸附作用、动力捕集、物理堵塞作用对地层深部的高渗透层进行调整。随着注入水的注入,调剖剂溶胀溶解,从而增加水的粘度,改变了油水流度比。 二、 技术特性 在选择调剖剂时,选择了粒径在 3右颗粒型堵剂通过堆集作用封堵大孔道。这是由于常规射孔后 89 弹的孔径约为 10 102 弹孔径为 11右,选择粒径为 3右的堵剂来封堵大孔道,从而避免粒径小的堵剂随注入水流走,不能封堵大孔道。同时又可避免大粒径的堵剂通过炮眼时发生困难,而增加施工风险。 在地层温度的作用下,利用高强凝胶成胶后的整体性来对封堵作用进行加强。从根本上改变目前的注采矛盾。因此选用调剖体系为: 膨胀体颗粒调剖剂 + 调剖添充剂 +高强凝胶调剖剂 1、 膨胀体颗粒调剖剂:单井用量少、岩心封堵率高、吸水膨胀 30 倍以上、对大孔道裂缝封堵能力强、岩心突破压力大于 8 兆帕。 2、 调剖添充剂:成本低、充填性好、絮凝后粘度高,有较好的驱油性。 3、 高强凝胶调剖剂:进入地层后 ,在地层温度的作用下 ,形成一种体型网状结构的整体 时成胶吸水后体积膨胀 30 倍以上,从而大大提高封堵强度 ,成胶时间可控 ,是一种性能较好的新型调剖剂。 交联 型 调剖剂呈颗粒状,具有粘弹性,存在于地层中拥有封堵、变形、运移、再封堵的特征,并存在调驱双重作用。 剂自身封堵强度大,抗冲刷能力强。 粒径可选性好, 根据扶余厂特征初步选定 米备用。 体积可膨胀 30 倍以上 耐温 100℃,耐矿化度 30000 ㎎ /L。 阻力系数和残余阻力系数大。 三、 调剖剂用量设计和依据 A、调剖半径的确定 根据堵剂的突破压力及注水压差,确定调剖半径 R R =( P 流 ) /( Δ P*100) P 流 P 地 Pa/、堵剂用量计算 根据各段塞调剖半径确定各段堵剂用量 Q Q= π 1 h-有效吸水厚度 (m) Φ-平均孔隙度 % 束缚水饱和度( %) C、各段塞用药量确定 根据 各堵剂的突破压力和注入半径有如下关系式存在: 1+ 由以上关系式可以求得各段塞半径 D、 施工压力设计 注水井调剖工艺原则是低于地层破裂压力和略高于注水速度下注入调剖剂。 P 井口 =P 破 +P 损 P 井口 破 柱 损 E、施工排量设计 在注入过程中,施工排量应严格控制。在颗粒调剖剂段,选择注入速度为3 /小时,这是由于在注入过程中,堵剂 与水接触后吸水始预交联,为了保证施工顺利,因低于正常注水速度的情况下,将堵剂泵入地层。对于封口段,为了使凝胶调剖剂不被地层水稀释,成胶后强度有保证,可选择 10 方 /小时注入,以确保系统工艺的圆满完成。 四、 天然 (底边水) 水驱油藏 调剖思路 油田属天然(底边)水驱油藏,油水粘度比大、边底水能量充足,利用天然能量开发,油井见水后含水上升快。随着油藏采出程度的加大、含水的上升速度加快、高渗透条带的形成,储层非均质性不断加剧,单纯依靠高含水油井提液保持油藏稳产和采收率的提高难度加大、效益 变差。如何更好地利用天然能量,改善边水侵入剖面,保持区块稳产,提高采收率是迫切需要解决的问题。 开发过程中面临的问题 1、天然水驱油藏产量递减速度快、采收率低 2、天然水驱油藏含水上升速度快 3、天然水驱油藏边底水利用情况差、区块采出程度低 五、 边水调剖技术思路 1、立足于提高油藏采收率,改善开发效果; 2、优先选择剩余油储量丰富区块进行边水调剖; 3、以边水主要入侵区带为重点,优先选择边水单向推进明显区块; 4、优先选择含水上升快的区块; 5、立足于投入产出比高、经济效益最大。 六、 边水调剖选井 1、调剖井从边水主要入侵方向的边部油井开始依次部署; 2、调剖井排垂直河道展布方向部署,调剖井排之间尽可能多地控制受效油井; 3、充分利用长停井、高含水井与已有调剖井; 4、尽可能选择井况正常井,降低施工难度。 边水调剖和常规的水井调剖有明显的不同,主要体现在两个方面。 首先边水的边部来水是外在的、不可控的,而水井调剖时的注入水是人为的、可控的。这使得边水比注入水更加难以认识、分析。 其次是边水的推进是线状的单向推进,而水井的注入水是点扇式推进。这使得对边水的封堵较对水井的封堵更加困难。 基于以上两个区别,边水调剖较水井调剖有更高的难度,要求更高的调剖工艺。 边水推进虽然是线状推进。但由于油井生产在近井地带长期产生的负压 ,使边水沿内、外线井之间窜流严重 ,加之边水区块非均质性不同,产生了较大的窜流通道,大型窜流通道主要有两种类型: 类型一,极端次生大孔道型。微观几何形态为 “ 蚓洞 ” 型,渗流特征近似于“ 管流 ” 特征。依据连通关系分为基本连通和部分连通两级。基本连通指小 “ 蚓洞 ” 基本是首尾连接,渗流通道最小截面尺寸比较大;部分连接指小 “ 蚓洞 ” 断续发育,部分通道以散砂堆积充填。 类 型二,孔隙高渗型。微观几何形态仍为孔、喉状,渗流特征遵循孔隙介质的基本特征。依据胶结物含量和孔喉尺寸的大小,分为近散砂、粗孔粗喉和普通孔喉三级。近散砂,岩石胶结物剥落严重、含量低,孔喉尺寸接近散砂自然堆积,渗透率增加数十倍,完全被水洗;粗孔粗喉,岩石胶结物部分剥落,与原始状态相比,孔喉尺寸增大,渗透率大幅增加,水洗程度非常高;普通孔喉,接近岩石的原始胶结状态,渗透率有所增加,水洗程度相对较高。 水淹大孔道,由于导流能力、水洗程度的不同,对油藏生产的影响也不同。其影响的强度随论述顺序减弱。从治理水淹大孔道的基 本目的考虑,技术研究主要是为了改变地层液体习惯性运移的方向,进一步增大边水波及体积,提高水驱采收率,改善油藏开发效果。因此,封堵水淹大孔道就应该是重点解决对油藏生产影响比较大的 “ 极端次生大孔道型 ” 和 “ 孔隙高渗型 ” 中分级的 “ 散砂、粗孔粗喉 ” 。 在真实的地层环境当中,上述各型、各级的水淹大孔道是同时共生的。其空间展布遵循的普遍规律,受沉积相和驱动压力场共同控制。 在纵向上,主要受沉积相控制。由沉积韵率的不同,形成不同的空间展布规律。 正韵率沉积,自下而上渐次发育展布 “ 极端型次生大孔道或高孔高渗 孔隙→中高渗→中渗→中低渗→低渗 ” 孔隙。 反韵率沉积,自上而下渐次发育展布 “ 极端型次生大孔道,或高孔高渗孔隙→中高渗→中渗→中低渗→低渗 ” 孔隙。 在平面上,主要受驱动压力场控制。沿水流主线发育极端型次生大孔道,或高孔高渗孔隙;沿水流主线两侧随着距离的增加,渐次发育展布 “ 中高渗→中渗→中低渗→低渗 ” 孔隙。 根据国内技术调研和资料查询,从理论上讲,封堵水淹大孔道可通过两种方式实现。一是通过增粘,控制水淹大孔道导流;二是通过机械堵塞,减小渗流通道尺寸,降低水淹大孔道导流能力。 借用油藏工程原 理 “ 油水流度比 ” 的概念。 “ 油水流度比 ” 原意是指同一渗流单元油流度与水流度的比值,反映了油藏水驱动的均匀性指标。增粘方式不改变储层渗透率,而依靠流体介质粘度增加后渗流阻力增大,降低水流度,改变 “ 油水流度比 ” ;机械堵塞方式则改变储层渗透率。因此,这两种方式,从本质上分析,前一方式是治标,后一方式是治本。 根据水动力学原理,圆管的恒定均匀层流流量方程为: 式中: Q— 液体流量; π — 圆周率; J— 驱动压差; μ — 流体黏度; d— 直径。 从上述流量方程可以看到,对于流动通道为理想的圆管,流量与流体黏度成反 比关系,与圆管直径的 4 次方成正比关系。这表明,当流动通道尺寸大于一定值时,流体粘度对流量的影响小于流动通道尺寸的影响。 因此,水淹大孔道的治理,特别是极端型水淹大孔道的治理,从理论上讲,缩小渗流通道尺寸是更为有效的方式。由此确立了封堵水淹大孔道的基本思路是:通过各种封堵工艺手段,缩小渗流通道尺寸,降低水淹大孔道的渗透率。 对水淹大孔道的治理,必须从油藏油水运动关系的整体调整角度,坚持因势利导的原则。最终目的是通过有力的技术手段,改变压力驱动条件,获取油藏水驱效率的提高。 依据水淹大孔道不同的 微观形态及空间展布规律,以对改变来水方向最有利为原则。其治理技术对策的确定,首先是引导利用所客观存在的水淹大孔道,而4128  不是简单的堵死。 对边水调剖来说,采用全程封堵沿水流主线发育极端型次生大孔道或高孔高渗孔隙,在工艺实现的可能性和技术投入的经济性方面都是不足取的。因此,现实的调堵方式选择是:可采用先部分封堵沿水流主线发育极端型次生大孔道,或高孔高渗孔隙的方式 ,然后再大面积横向封堵侧向的中渗、中低渗部位,达到更好的调剖效果。 七、 调堵剂性能构思 有良好的可泵性,能保持连续施工; 有可运移性,能够保证进行大剂量深 部封堵; 在可利用水源下具有较高强度封堵作用; 适应调剖地层条件,能保持长期稳定; 调剖成本低,可以大规模推广应用。 针对油藏特性,调堵剂从性能适应角度考虑,必须形成以下性能体系: 1、前部采用水溶性填充剂,对低渗透部位进行预充填,保护低渗透部位。 2、依靠颗粒堵剂的粒径变化,达到一定的机械堵塞作用,控制各种高孔高渗孔隙。 3、依靠增粘和吸附和部分机械堵塞作用,通过控制水流运移速度,控制水流运移速度,实现液流深部转向。 八、 段塞设计 1、针对不同窜流程度的油层,采用不同堵剂、段 塞组合。 2、采用变速式注入方法分别注入不同堵剂、段塞。
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