（石油与天然气工程专业论文）调剖技术在埕岛油田的应用.pdf

调剖技术在埕岛油田的应用 岳晟( 石油与天然气工程) 指导教师：张责才( 教授) 刘兴奎( 高级工程师) 摘要 本文针对埕岛油田油井多层合采水井无法实现严格的分层注水， 层间矛盾进一步加大和含水持续上升的开发现状，提出了对深部区块 进行调剖堵水技术，即封堵强注强采产生的特高渗透条带，改善注水 剖面，以达到控水稳油，实现油田的可持续开发目的。 根据实际情况和不同的调剖作用机理，优选出适于试验井组特 点的调- n 齐t j ，即树脂类冻胶体系；应用调剖堵水p i 决策技术对区块、 调剖井、调剖剂等进行了优化设计；同时对现场施工中的一些问题如 注入工艺、施工参数和检测方法进行了优化设计；讨论了试验效果评 价标准，从现场试验结果来看，该技术能有效改善吸水剖面、提高水驱 效率、增加可采储量，最终达到改善水驱开发效益和提高原油采收率 的目的。 关键词：调剖，埕岛油田，现场实验，选择性堵水，p i 决策技术应用 t h e a p p l i c a t i o n o fp r o f i l ec o n t r o lt e c h n o l o g yi n c h e n g d a oo i l f i e l d y u es h e n g ( o i l & g a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o t 惫s s o r z h a n g g u i - e a i l i u x i n g - k u i a b s t r a c t n o wi nt h e c h e n g d a o o i l f i e l dt h eo i lw e l l sa r em u l t i l a y e r c o m m i n g l e dp r o d u c t i o n ，t h ew a t e rw e l l sc a n ts t r i c t l yc a r r ) ro u ti n j e c t i o n f r o ms e p a r a t ez o n e s t h ec o n f l i c tb e t w e e nz d n e sc h a n g em o l eb i g g e ra n d t h ew a t e rc u tm o r ei n c r e a s e t h ep a p e rp r e s e n tw a t e rb l o c k a g ea n dp r o f i l e m o d i f i c a t i o nt e c h n o l o g yv s f a r - o f f - w e l lb o r ec h a n n e l i n g ，n a m e l yb l o c ku p e s p e c i a l l yh i 曲p e r m e a b i l i t ys t r i p t h a t s t r o n gi n j e c t i o n a n d s t r o n g p r o d u c t i o nc o m ei n t ob e i n gi no r d e rt oi m p r o v ei n j e c t i o np r o f i l e ，c o n t r o l w a t e ra n do i lp r o d u c t i o na n da c h i e v et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f o i l f i e l d a c c o r d i n gt oa c t u a lt h i n ga n dd i f f e r e n tp r o f i l ec o n t r o lm e c h a n i s m ， t h ep a p e rc h o o s eap r o f i l ec o n t r o la g e n t ( r e s i ng e ls y s t e m ) a d a p tt ot h et e s t w e l lg r o u p s u s i n gp id e c i s i o n m a k i n gt e c h n o l o g yo p t i m i z et h ed e s i g no f t h eb l o c k , t h ep r o f i l ec o n t r o lw e l l sa n dt h ep r o f i l ec o n t r o la g e n t a n d o p t i m i z et h ed e s i g no fs o m ep r o b l e m sd u r i n gs i t ew o r ks u c ha si n j e c t i o n t e c h n o l o g y , c o n s t r u c t i o np a r a m e t e ra n dd e t e c t i o nm e t h o d 。d i s c u s st h e e v a l u a t i v es t a n d a r do ft h et e s tr e s u l t s f r o mt h eo u t c o m eo ft h es i t et e s t s t u d y , t h et e c h n o l o g yc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v e t h ew a t e ti n j e c t i o n p r o f i l e ， e n h a n c et h ew a t e r - f l o o d i n ge f f i c i e n c y , i n c r e a s et h er e c o v e r a b l er e s e r v e s a n da tl a s ta c h i e v et h ea i mo fi m p r o v i n gw a t e r - f l o o d i n gd e v e l o p m e n t b e n e f i ta n di n c r e a s i n go i lr e c o v e r y k e y w o r d s ：p r o f i l ec o n t r o l c h e n g d a o o i lf m d ，p i l o tt e s t ，s e l e c t i v i t yw h t e r b l o c k a g e ，p id e c i s i o n - m a k i n gt e c h n o l o g y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中国石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 签名：岳最 肋解亏月乡秒e l 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅； 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复 制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 堡筮 卜 矽6 年r 日；口e l 2 p 。萨- 月；日 中星森浊大学( 华表) i 程碾士学位论文第l 章藏言 第1 章前言 1 1 调剖技术发展现状 她层的不均质往使注入水沿高渗透孔道突入油井。水对于高渗透 层的j 唾l 剧，掇离了地屡鲍不均质性，从丽使水更容易没高渗透层突入 油井。因此，注水地朦常常出现局部的特高渗透条带，使得浪水地层 懿暖瘩剡覆受不均匀。荛提袁注入瘩的波及系数，必缀封堵离渗透层， 调整注水地层的吸水剖面，此项技术即为调剖“1 。 谲裁墙承之掰臻霹菇撵篱采浚率，其箨蘧爹毛瑾莛离渗透瑟鹣嚣臻 可以提高注入压力。注入压力的提高可使水进入高含油饱和度的中、 低渗透层，提高了波及系数，从而提高采收率。 调剖堵水是不会将大量的油堵在地层采誉出来的。这是因为堵荆 进入的层是以被强水洗的含油饱和发低的高渗透层，而且由于堵剂流 度低手拳，它慰渣魄零对油鸯更舂剽躯滚度魄，所以瘫渗透艨中即健 有油，也可被堵剂带出，很少留在封堵区内。 嚣内努都专分耋稷涵妥镄甏墙承王痒，溺多 将灞潮麦羞承露海三次 采油前的地艨的预处理措施，而我国则将调剖堵水作为控水稳油的重 要手段2 。 浅国调削堵水工作的发展大概经历了五个阶段： 第一阶段是6 0 年代，为油并单井堵水阶段； 第二阶段是7 0 每代，必水舞单势谡到羚段； 第三阶段是8 0 年代前期，为井组的油水井对成调剖堵水阶段； 第遥玲段是8 0 年我爱期，为嚣块整箨调蘩堵承狯段； 第五阶段是9 0 年代，为区块整体以调剖堵水为中心的综合治理 阶段。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章前言 1 2 论文的理论依据、研究内容及研究方法 1 2 1 论文的理论依据 根据水驱油田开发过程中累积产量和累积产水的关系式 n p = a ( 1 9 w p l g b )( 1 - 1 ) 式中a 、b - - - 经验常数； n p 一一油藏累积产油量，t ； w p 一油藏累积产水量，m 3 。 a 值与地质因素、油田开发方案、油田管理及其措施等因素有关。 开展措施可以增大a 值。埕岛油田水驱开发实践表明：采取增加可采 储量和提高驱油效率的堵调措施，能够有效增大a 值。 1 2 2 论文的研究内容 ( 1 ) 埕岛油田馆上段油藏的地质特征和开发状况 ( 2 ) 埕岛油田馆上段油藏调剖堵水的决策技术 ( 3 ) 适用于埕岛油田馆上段油藏的堵剂 ( 4 ) 埕岛油田馆上段油藏调剖堵水的施工工艺 ( 5 ) 埕岛油田馆上段油藏调剖堵水效果的评价方法 1 2 3 论文的研究方法及基本思路 主要研究方法是认识储层，找出影响水驱开发效果的问题关键所 在，分析储层潜力和挖潜的可行性；通过室内模拟实验确定提高采收 率的技术方向和技术手段：优化措施用量、施工工艺和相关参数；利 用p i 决策技术、递减对比法和水驱曲线方法评价技术效果以及技术经 济效益。 1 3 论文的主要工作及意义 针对胜利浅海地区的埕岛油田，研究在油井多层合采，水井无法 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第l 章前言 实现严格的分层注水，层问矛盾进一步加大和含水持续上升的生产现 状下，如何对深部区块进行堵水调剖技术，封堵高渗透条带，调整注水 剖面，实现控水稳油，最终达到改善水驱开发效益和提高原油采收率 的目的。 本文首次探索研究了胜利极浅海地区开展的油层区块深度堵水 调剖技术，不仅对于埕岛油田的控水稳油工作进行了有益指导，而且 对于其他早期注水开发的海上油田具有深远的借鉴意义。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章埕岛油田概况 第2 章埕岛油田概况 2 1 埕岛油田的地质特征 埕岛油田位于渤海湾南部的极浅海海域，区域构造位于渤中坳陷 与济阳坳陷交汇处埕北低凸起的东南端，西南以埕北大断层与埕北凹 陷相邻，向北倾伏于渤中凹陷和桩东凹陷，南距现海岸3 k 。 埕岛馆陶组为前第三系潜山背景上发育起来的大型披覆背斜构 造，探明含油面积9 9 0k m 2 ，地质储量2 9 5 4 4 x1 0 4 t ，占油田地质储 量的7 6 8 ，为埕岛油田的主力含油层系。 2 1 1 构造特征 埕岛馆陶组构造简单，地层平缓，高点在c b 2 2 井附近，地层倾 角一般为l o 2 。；除对油气水分布起明显控制作用的埕北大断层外， 区域内仅有6 条北东走向的三级断层，对油气水的分布起一定的控制 作用。 2 1 2 储集层特征 ( 1 ) 含油井段长，主力层突出 埕岛馆陶组钻遇l + 2 n 9 7 等6 个砂层组含油，n 9 1 + 2 n g6 砂 层组划分为3 0 个小层，含油井段长达2 5 0 m 3 0 0 m 。共钻遇油砂体2 4 1 个，叠合含油面积4 1 9k m 2 ，地质储量1 7 6 5 0 1 0 4 t 。 主力油砂体含油面积大于8 k m 2 ，地质储量大于1 0 0 0x1 0 4 t 的i 类小层6 层( n g l + 2 3 、n 9 4 2 、n 9 4 5 、n 9 5 3 、n 9 5 4 、n 9 5 6 ) ，占2 0 ，地质 储量8 8 5 1 1 0 4 t ，占5 0 1 ；主力油砂体含油面积4k m 2 8k m 2 ，地 质储量3 0 0 x1 0 4 t 1 0 0 0 x1 0 4 t 的i i 类小层6 层( n g l + 2 4 、n 9 3 2 、n 9 3 3 、 n 9 4 4 、n 9 5 2 、n 9 5 5 ) ，占2 0 ：地质储量4 9 3 2 1 0 4 t ，占2 7 9 ；主力 油砂体含油面积小于4 k m 2 ，地质储量小于3 0 0 1 0 4 t 的i i i 类小层1 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章埕岛油田概况 层( n g l + 2 1 、n g l + 2 2 、n g l + 2 5 、n g l + 2 6 、n 9 3 1 、n 9 3 4 、n 9 3 5 、n 9 3 6 、 n 9 4 1 、n 9 4 3 、n 9 5 、n 9 6 、n 9 6 2 、n 9 6 3 、n 9 6 、n 6 5 、n 9 6 6 、n 9 6 7 ) ， 占6 0 ，地质储量3 8 6 7 1 0 4 t ，占2 1 9 。 ( 2 ) 储层物性好，非均质现象突出 埕岛馆陶组属河流相沉积的疏松高渗透砂岩油藏。主体部位岩 心，平均孔隙度3 3 9 9 6 ，平均空气渗透率2 2 5 7 ) 1 0 4 um 2 ，碳酸岩含量 1 2 ，泥质含量7 6 ，粒度中值0 1 3 咖，分选系数1 5 2 ，但平面、 层间、层内受河道砂体发育与展布控制，非均质现象突出。 平面上，砂体主要呈条带状或透镜体展布，横向变化大，连通性 差。n g l + 2 1 n g6 1 砂层组的2 4 个小层，i 类层砂体分布系数5 3 4 9 6 2 ，平均7 3 3 ；油层分布系数5 0 0 6 6 7 ，平均5 9 6 。i i 类层砂体分布系数4 1 8 7 3 6 ，平均5 8 2 ：油层分布系数3 5 1 7 0 3 ，平均5 5 7 。i i i 类层砂体分布系数2 1 2 6 9 7 ，平均3 7 2 ； 油层分布系数2 1 6 5 7 4 ，平均3 7 9 。渗透率平面分布具有明显 的方向性，渗透率高值区基本与主河道微相吻合，在垂直于河道方向 上，渗透率从河道中心向两侧迅速降低。 纵向上，油层厚度与渗透率非均质性突出。c b 2 2 b - 1 井共钻遇馆 陶组油层1 2 层，有效厚度7 0 2 m 。其中单层厚度最大的n 9 4 ”层有 效厚度1 9 3 m ，单层厚度最小的n 9 4 4 有效厚度0 7 m ，厚度差异达 2 7 6 倍。据c b 2 2 井岩心分析，n 9 5 砂层组渗透率突进系数3 2 7 ，n 9 6 砂层组渗透率突进系数3 0 8 ，n 9 5 n g6 砂层组渗透率突进系数5 4 9 。 油层内，馆陶组正韵律河流相非均质现象也很突出。据c b 2 2 、 c b 2 5 、c b 2 5 1 和c b 2 5 3 等井取心资料，1 2 个小层渗透率变异系数范围 0 2 2 3 3 ，其中有8 个小层渗透率差异系数大于0 7 ，占6 6 7 。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章埕岛油田概况 ( 3 ) 泥岩隔层发育状况 埕岛馆陶组由下向上，由辫状河沉积向曲流河沉积过渡，泥岩隔 层发育具有以下特点： n g l + 2 n 9 5 砂层组之间，泥岩隔层发育稳定，分别为1 9 4 m 、 1 5 6 m 和1 5 5 m 。 on 9 1 + 2 n 9 5 砂层组内，部分油砂体之间泥岩隔层发育不稳定。 统计主体部位1 7 0 口井资料，n g l + 2 1 n 9 6 等2 4 个小层，共钻遇砂体 叠合连层1 6 6 井次，占8 9 5 。其中埕岛一区n 9 3 1 n 9 6 1 各小层间， 钻遇泥岩隔层厚度小于5 m ，共2 6 2 井次，占2 8 8 。 2 i 3 流体性质 埕岛馆陶组属常规稠油油藏，原油性质相对较好，平均地面原油 密度0 9 4 0 9g c m - 3 ，粘度2 6 7 m p a s ，地下原油密度0 8 9 3g c m - 3 ， 粘度5 4m p a s 。由上到下原油性质变好；平面上，构造高部位原油 性质明显好于构造低部位油水过渡带。 2 2 试验区油藏的开发现状 馆陶组油藏从1 9 9 5 年投入正式开发，经历了2 个开发阶段： 1 9 9 5 年8 月2 0 0 0 年6 月馆陶组滚动投产大规模建产能、依靠 天然能量开发阶段。该阶段整体上表现为开井数、日产油水平大幅度 增加，地层压力持续下降。其中以1 9 9 8 年6 月为界，又可划分为弹 性开采和溶解气驱两个阶段。弹性开采阶段油气比基本稳定，综合含 水略有下降；溶解气驱阶段油气比迅速上升，综合含水率上升。阶段 末，总井数1 8 8 口，动用含油面积3 6 0k m 2 ，地质储量1 1 9 3 6 1 0 4t 。 油井数1 8 4 口，开井1 5 1 口，日产液能力6 4 4 7 t ，日产油能力5 1 7 5 t ， 日产油水平4 9 5 7 t ，平均单井日产油能力3 4 3 t ，综合含水率1 9 9 6 ，油 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章埕岛油田概况 气比6 3m 3 t 。累积产油6 5 2 1 x 1 0 4 t ，采油速度1 5 2 ，采出程度5 4 6 ， 主体部位地层压降3 7 6 m p a 。 2 0 0 0 年7 月馆陶组正式投入注水开发，比方案设计合理注水时间 滞后两年。通过开展沉积微相研究、非均质特征研究、跟踪数值模拟 研究、油藏工程综合评价等工作，优化确定了馆陶组温和注水技术政 策，方案整体设计，分批实施。到2 0 0 3 年6 月已转注4 8 口，井组注 采比控制在0 8 左右，转注后见到较好效果。此阶段表现为开井数、 日产油基本稳定，综合含水率上升，油气比降低，地层压力开始回升。 截止2 0 0 3 年6 月，总井数2 1 5 口，动用含油面积4 1 4k d ，地质储 量1 3 6 4 7 ) 1 0 4 t 。油井1 6 7 口，开井1 4 5 口，日产油水平4 3 7 0 t ，综 合含水率3 1 8 ，油气比4 8 一t ，累积产油1 1 8 1 1 1 0 4 t ，采油速 度1 1 7 ，采出程度8 6 5 ，地层压降3 4 6m p a 。注水井4 8 口，对应 油井1 4 0 口，注采井数比为1 ：2 9 ，注采对应率6 0 8 ，其中二向以 上注采对应率2 5 o ，目前注水井开井4 7 口，井组注采比0 7 1 2 ， 日注水量3 4 2 4m 3 ，累计注水量2 5 1 8 x1 0 4m 3 ，月注采比0 4 8 ，累计 注采比0 1 5 。 目前，c b l l 区块和c b 2 5 区块的综合含水率分别为3 5 2 和4 4 6 ， 而采出程度分别为9 1 和1 4 5 ，因此这两个区块的调剖堵水是在低 采出程度和低含水条件下进行的，具有前瞻性和探索性。 2 3 前期可行性分析 储层平面上和纵向上的非均质性，对埕岛油田馆上段油藏的注水 井调剖工作和油井堵水工作提出了迫切的要求。只有做好调剖堵水工 作才有可能从根本上改善该油藏的开发状况。 埕岛油田馆上段油藏上的注水井和油井是处于同一个压力系统 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章埕岛油田概况 中，因此注水井调剖和油井堵水都应整体进行。只有通过注水井整体 调剖和油井整体堵水才能有效地提高水驱采收率。为使注水井调剖和 油井堵水体现出整体的观念，必须研究注水井调剖的决策技术和油井 堵水的决策技术啪。 根据埕岛油田馆上段油藏的地层压降，要求该油藏保持着足够的 吸水能力，因此要求注水井调剖立足于深部调剖。同时，为了保持油 井的高产液量，油井堵水也应立足于深部堵水。 埕岛油田的深部调剖和深部堵水，要求提供系列的深部调剖剂和 深部堵水剂。根据埕岛油田条件，应对冻胶型堵剂进行系统的研究。 埕岛油田的综合含水率处在低含水期。按照调剖堵水效果越早越 好的规律，埕岛油田应把握目前的调剖堵水时机，做好调剖堵水工作， 使埕岛油田良好的储层条件和原油物性条件，在提高采收率中起重要 作用。 水驱油的物理模拟证实，在不同的含水率( 即不同的调剖时机) 条件下进行调剖，可得到不同的采收率( 图2 - 1 ) 。这些规律说明调剖 越早进行越好“1 。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章埕岛油田概况 零 v 苷 擎 饿 曩 唾 o 2 04 0 6 0 8 0l o o 含水率 图2 - i 调剖时机与原油采收率的关系曲线 油田开发过程的含水期通常按表2 - i 的标准划分。 表2 - 1 油田开发过程含水期的划分 含水期产液中含水率( ) 无水期 9 0 图2 - 1 的调剖时机与原油采收率关系，可从图2 2 所表示的变化 规律得到理解。 o 伯加m 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章埕岛油田概况 l 式 h l 暮 h l 片呜 i l 薯 l 曩 i ) 对旧 i 不调剞堵水时区块油产量髓时间的变化 i i 一早期调剖堵水时区块油产量随时间的变化 m 一中期调剖堵水时区块油产量随时问的变化 一后期调剖堵水时区块油产量随时问的变化 图2 2 油藏开发阶段的调剖堵水时机 1 0 中国蕊油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 第3 章堵剂配方的研究 3 1 调堵空间的划分 有爰一爱五焘法筵嬲拜发豹潼藏，缝层串鼢流露是争赣流薅，擎 相稳定渗流，流体不可压缩，渗透率、流体粘度、流体密度均为常数。， 取反五赢法并潮的一个荦元，魏滔3 一l 。中心一口注永并，衙胬 四口采油井，右边为这一单元的四分之一部分，一口注水井，一口采 油井。注、采井距为r o ，注水井井底的压力为届，采油并并底的压力 菇荔。地层巾醚点到注袁势鼹离麦嚣，裂采濑劳鼯燕韪。 洼水井；a 卜_ 采油井 圈3 - ! 反五点法并网的个单元 压力梯度分布公式为： j ! 巴。一= 如l n 奠 ( 3 一1 ) d 2 b 塑 ，( 埯一，) 气 搬擐压力梯度懿分布公式，压力梯度睫躐离的变纯曲线见隧3 - 2 。 当参= 。时所对应的距离点为拐点。因此在压力梯鹰曲线上，曲线拐 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 点至注水井这一侧称为调剖空间；曲线拐点至油井这一侧称为堵水空 间。 山个 。 i 调剖空间 l挥占 黼趴 ， 注水井油井 图3 - 2 压力梯度曲线 从图3 2 可以明显地看出，地层压力梯度在注水井附近和在采油 井附近i m 5 m 范围内变化很大，在中问地带很小，井距之半的地方最 小。压力主要消耗在井底附近，这是因为愈靠近井底渗流面积愈小， 而流动阻力愈大”1 。 根据牛顿流体的压力梯度分布，将调剖空间或堵水空间做大致划 分( 如表3 1 ) ，以供参考。 表3 - i 调堵空间划分标准 调剖空间或堵水空间 离注水井或油井井底的距离( m ) 近近井地带 1 5 ) 不流至瓶盖。 f 高度变形不流动冻胶：将试样瓶垂直倒置时，冻胶不能流至瓶盖。 中等变形不流动冻胶：将试样瓶垂直倒置时，冻胶向下变形至约一 g 半的位置处。 轻微变形不流动冻胶：将试样瓶垂直倒置时，只有冻胶表面轻微发 h 生变形。 i刚性冻胶：将试样瓶垂直倒置时，冻胶表面不发生变形。 3 5 、堵剂的强度评价 堵剂强度可采用表3 - 1 的标准进行定性评价，也可进行定量评价， 即用突破真空度的方法测定冻胶的强度，具体方法如下： 将装有已成冻冻胶的比色管按图3 - 6 顺序连接起来，开动真空泵， 测定空气突破冻胶时真空表上真空度增至最大的读数，即突破真空度， 简称口r ( b r e a k t h r o u g hv a c u u m ) 值。使用前均用水和甘油校正，水 的b v 值为- 0 0 0 7m p a ，甘油的b v 值为一0 0 1 8m p a 。每个样品( 或条 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 件) 均平行作三次测定，然后取其平均值( 测定时大气压为0 i m p a ) 。 b v 值越小，强度越高。 1 一比色管；2 u 型管；3 一橡皮管；4 一压力表；5 抽滤瓶 图3 _ 6突破真空度测定装置 3 6 、试验结果 真空裂 3 6 1 成冻时间等值图 若用不同质量分数的交联剂交联不同质量分数的聚合物，可得到 不同成冻时间的冻胶。 若以交联剂质量分数为横坐标，以聚合物质量分数为纵坐标，将 不同质量分数的交联剂和不同质量分数聚合物冻胶配方的成冻时间标 于图上，就可画得冻胶的成冻时间等值图。 针对埕岛油田条件，制备了1 0 7 冻胶、1 0 2 冻胶和1 0 3 冻胶的成 冻时间等值图( 图3 - 7 - 图3 - 9 ) 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 霹 姐 联 v 圭 霉 加 酥 v 量 o 0 o w ( y g l 0 7 ) 图3 71 0 7 冻胶的成冻时间( h ) 等值图 wy g l 0 2 ( i + i i ) 图3 - 81 0 2 冻胶的成冻时间( h ) 等值图 2 2 ， 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 霁 联 v 圭 w ( y u l 0 3 ) 图3 - 91 0 3 冻胶的成冻时间( h ) 等值图 由图3 7 图3 - 9 可以看到，三种冻胶体系存在同样的规律，即随 着交联剂浓度和聚合物浓度的增加，成冻时间缩短。从体系的成冻时 间看，1 0 3 冻胶成冻时间最长，1 0 2 冻胶成冻时间次之，1 0 7 冻胶成冻 时间最短。 由图3 7 图3 - 9 可得到埕岛油田不同成冻时间的冻胶型堵剂的 配方( 表3 5 ) 。 表3 - 5 埕岛油田冻胶型调剖剂配方 冻胶型调剖剂成冻时间( d )配方 1 0 7 冻胶 l0 3 0 蜊p 删+ 0 4 0 y 6 1 0 7 1 0 2 冻胶 5 0 3 0 h p a i d + 0 0 9 y 6 1 0 2 ( i ) + 0 1 8 y 6 1 0 2 ( 1 i ) 1 0 3 冻胶 1 00 2 0 肝删+ 0 8 0 y g l 0 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 3 6 2 冻胶强度等值图 将上述成冻后的冻胶用突破真空度法定量测定冻胶的强度( b v 值) 。 若以交联剂质量分数为横坐标，以聚合物质量分数为纵坐标，将 不同质量分数的交联剂和不同质量分数聚合物冻胶配方的b v 值标于 图上，就可画得冻胶的b v 值等值图，如图3 一1 0 3 1 2 。 w ( y g l 0 7 ) 图3 1 01 0 7 冻胶的强度( b v 值，肝a ) 等值图 中国石油大学( 华东) i 程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 霹 d 嫌 v 莹 霁 如 v 釜 w y g l 0 2 ( i + 1 1 1 图3 一i i1 0 2 冻胶的强度( b v 值，l i p a ) 等值图 w ( y 0 1 0 3 ) 图3 - 1 21 0 3 冻胶的强度( b v 值，肝a ) 等值图 由图3 - 1 0 - - 图3 1 2 可以看到，三种冻胶体系所形成的冻胶配方 2 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 强度都较高，并存在相似的规律，即每种体系的冻胶，成冻时间越短 的冻胶体系强度越高。从三种体系的相对强度看，1 0 3 冻胶强度较高， 1 0 7 冻胶强度次之，1 0 2 冻胶强度较弱。 3 7 堵剂的物性参数 分别测定了1 d 、5 d 、l o d 冻胶配方的p h 值、粘度和密度，结果见 表3 - 6 。 表3 - 6 不同成冻时间的冻胶配方及相应的性质 成冻时间 冻胶配方p h 值 粘度密度 ( d )( m p a s )( g c m 4 ) l0 3 0 h p a m + 0 4 0 y g l 0 76 6 2l o 1 60 9 6 6 6 0 3 0 h p a m + 0 0 9 y g l 0 2 ( i ) + 5 7 4 27 4 30 9 6 9 2 0 1 8 y g l 0 2 ( i i ) 1 00 2 0 9 6h p a i i + 0 8 0 y g l 0 38 1 2 7 2 50 9 6 7 8 3 8 堵剂封堵率的评价 3 8 1 试验步骤 ( 1 ) 在填砂管中充填砂粒，制作岩心，使岩心的渗透率接近试验 区的渗透率； ( 2 ) 在岩心中饱和地层水，计算孔隙体积，并测渗透率k 目： ( 3 ) 注入0 1 k 堵水剂； ( 4 ) 侯凝； ( 5 ) 注入地层水，直至压力稳定，测定渗透率k * ； ( 6 ) 计算堵剂封堵率= ( k i k 目) k i 1 0 0 。 试验流程图见图3 1 3 。 中国石油大学( 华东) i 程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 l 平流泵；2 。7 一六通蜩；3 、4 - - 中间容器； 5 一药剂罐；6 一精密压力表；8 一填砂管；9 一量筒 图3 - 1 3 堵剂封堵率测定试验装置 3 8 2 试验结果 将筛选的堵剂配方进行了岩心封堵率试验测定，结果见表3 7 。 表3 7 不同成冻时间的冻胶配方的封堵率 成冻时间 封堵率 冻胶体系冻胶配方 ( d )( ) 1 0 7 冻胶 10 3 0 h p a m + 0 4 0 y 6 1 0 79 9 8 4 0 3 0 盱a m + 0 0 9 y g l 0 2 ( i ) + 1 0 2 冻胶 59 8 9 0 0 1 8 y g l 0 2 ( i i ) 1 0 3 冻胶i 00 2 0 h p a l + 0 8 0 9 6y g l 0 39 8 0 2 由表3 7 可看出，这三种冻胶体系的封堵率都很高( 大于9 8 ) ， 成冻时间短的配方相对封堵率更高。 3 9 堵剂提高采收率试验 堵剂提高采收率试验可通过线性双管模型或者非均质平板模型试 验，但非均质平板模型反映了流体的径向流，更接近流体在地层中的 流动，因此本试验采取非均质平板模型进行试验。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 3 9 i 试验步骤 ( i ) 称模型干重研； ( 2 ) 抽真空饱和地层水，然后称湿重_ 目5 ，孔隙体积忙厮一 ( 3 ) 饱和原油； ( 4 ) 水驱，直至含水率f i 达到9 8 ，计算采收率； ( 5 ) 注入0 i k 堵剂( 5 d1 0 2 冻胶配方) ； ( 6 ) 侯凝l d ； ( 7 ) 水驱至含水率达到9 8 ，计算采收率； ( 8 ) 将测得前后两次采收率进行对比。 试验流程图见图3 1 4 ，试验结果见图3 1 5 。 l 一注入泵；2 4 一压力计；3 一中间容器； 5 一阀座；阱板模；7 一量筒 图3 1 4 试验流程图 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 1 0 0 8 0 s 6 0 槲 麓4 0 2 0 0 注入堵剂 滟 蟊 书卧 摹 注入孔隙体臌 图3 1 5含水率和采收率与注入孔隙体积倍数的关系 由图3 1 5 可看出，注入堵剂后采收率可提高约2 3 。 3 1 0 堵剂稳定性的评价 冻胶是一种特殊的体系，其中的聚合物分子被交联剂分子交联， 形成空间网状结构，在网状结构的孔隙中充满了液体。冻胶长期在热 和盐( 电解质) 的作用下首先脱水，然后结构破坏。这个现象发生的 时间取决于冻胶的强度和所处的环境( 温度和盐度、氧化还原性、酸 碱度) 。在相同的环境中，结构弱的先破坏，结构强的后破坏。在地层 中，冻胶脱水收缩，堵塞能力降低；冻胶结构破坏，堵塞能力消失。 因此，要研究冻胶在热和盐的作用下的形态和性能的变化，以设计深 部调剖剂“”。 由于地层环境为还原环境，因此将注入水除氧，用2 0 m l 安瓿瓶配 制l o d 、5 d 、l d 的冻胶样品，在地层温度( 6 7 。c ) 的水浴中成冻，然 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵剂配方的研究 后在此温度下观察冻胶的形态变化。为了对比，将另一个平行样品置 于8 5 的水浴中同时观察现象，结果见表3 8 、表3 - 9 。 表3 - 8 地层温度( 6 7 c ) 下冻胶的稳定性现象 冻胶经历不同时间的现象 冻胶样品 l o d2 0 d3 0 d4 5 d6 0 d9 0 d l d 配方冻胶表面出现 0 3 脯 i p 枷4 - 0 4 傩y g l 0 7极少量液体 5 d 配方冻胶表麻 冻胶表面出现 0 3 0 9 6h p a m + o 0 9 y g l 0 2 ( i )出现极少 极少量液体 + 0 1 8 y g l 0 2 ( i i ) 量液体 l o d 配方 o 2 0 ，6 i p 枷+ 0 8 0 y g l 0 3 “一”表示冻胶形态无变化。 表3 - 9 在8 5 c 下冻胶的稳定性现象 冻胶经历不同时间的现象 冻胶样品 l o d2 0 d3 0 d4 s d6 0 d9 0 d 冻胶表面 2 0 s l 试管中 2 0 i l 试 1 d 配方 管中分离 出现极少分离出 0 3 0 h p a m + 0 4 0 y g l 0 7出2 8 s 1 量液体 1 6 m l 液体 液体 5 d 配方 冻胶表 2 0 m l 试管2 0 s l 试管中 2 0 m l 试 0 3 0 h p a m + o 0 9 k y g l 0 2 ( 面出现 中分离出分离出 管中分离 极少量 出4 6 m l i ) + 0 1 8 q o y g l 0 2 ( i i )1 o r a l 液体2 5 m l 液 液体液 2 0 m l 试 冻胶表面2 0 m l 试管中 管中分离 l o d 配方 出现轻微分离出 0 2 0 h p a m + 0 8 0 y g l 0 3出1 1 m l 液体1 o s l 液 液 “一”表示冻胶形态无变化。 从表3 8 、表3 - 9 可看出，优选的不同成冻时间的三种冻胶体系 在地层温度( 6 7 c ) 下是比较稳定的，但在8 5 c 稳定性稍差。三种冻 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章堵荆配方的研究 胶体系相比较，y 6 1 0 3 冻胶体系较稳定，即使在8 5 的条件下也相当 稳定。 通过以上室内实验结果可以得出以下结论：本次所研究的冻胶型 堵剂体系，即y g l 0 7 、y g l 0 2 和y g l 0 3 冻胶体系，无论是在成冻时间、 冻胶强度、封堵率、稳定性及其提高采收率作用等方面，均满足埕岛 油田油藏调剖堵水剂的需求。最终的堵剂配方确定需要根据现场实际 情况或通过现场实验来进行优选。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章埕岛油田p i 决策应用 第4 章埕岛油田p i 决策应用 4 1p i 决策技术简介 决策技术是利用注水井井1 3 压降与时间的关系曲线，计算出区 块的平均刀值，再将每1 3 水井的值与之对比，来判定各水井是否 需要调剖，做出明确的决策n 1 1 。 4 1 1 注水井井口压降曲线与尸，值 关井后测得的注水井井1 3 压力随时间的变化曲线称为注水井井1 3 压降曲线。图4 - 1 为三种类型注水井井口压降曲线，它们有不同的特 点：其中i 型是迅速下降；i i 是先迅速下降然后缓慢；i 型缓慢下降。 注水井的刀值是由注水井井口压降曲线算出。 刀值按下式定义： p e = 竺竺 (41)t 式中尸! 卜- 注水井的压力指数，y p a ； p f 纱一注水井关井时间t 后井1 3 的油管压力，m p a ； t 一关井时间，m i n 。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章埕岛油田p i 决策应用 罡 = v r 田 时闻( m i n i 一高渗透地层；l i 一中渗透地层；低渗透地层 图4 - i 注水井井口压降曲线的类型 若指定t = - 9 0 m i n ，则可由注水井井口压降曲线计算f p ( f ) m 值( 见 图4 2 ) ，因此注水井的刀值可求。 言 星 r 幽 0 时间( m i n ) m4 2 由注水井井口压降曲线计算f p ( ，) d ，值 4 1 2 注水井井口压降曲线的充满度 - 3 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章埕岛油田p i 决策应用 充满度由下式定义： 刃：1 l l ：p 旷( t ) 一a t ( 4 2 ) 式中f 卜充满度； p ( 力一关井后井底压力随时间变化的函数； 口0 - 关井前注水井的注水压力，i c l p a ； 卜关井后所经历的时间，m i n 。 从式( 4 - 2 ) 可以看到，励是指注水井井口压降曲线下的面积占 p o xt 面积的百分数，所以叫充满度。通常充满度在o 1 0 之间。充 满度越低，地层非均质越严重。通过堵水调剖后，注水井井口压降曲 线充满度可改善0 6 o 8 范围。 4 1 3 区块注水井井口压降曲线的测试 区块注水井井口压降曲线是尸z 决策技术的基础。注水井井口压降 曲线的测试应按下列步骤进行： ( 1 ) 将注水井的日注量调至指定的数值，稳定注水一天。 ( 2 ) 测定前井口压力表要经过校正。 ( 3 ) 测定时，记下注水压力( 油压、套压、泵压) 和实注量，迅 速关井，记下关井开始的时间，从这一时间起读井口压力，一直至压 力变化很小为止。在读数期间，若压力下降快则加密读数( 例如0 5 m i n 或1m i n ) ；若压力下降慢，则延长时间读数( 例如5m i n 或1 0 m i n ) 。 ( 4 ) 以时间( m i n ) 为横坐标，以压力( m p a ) 为纵坐标，画出注 水井井口压降曲线。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章埕岛油田p i 决策应用 4 1 4 区块注水井按p ，改正值的排列 为使注水井的盯值可与区块中其他注水井的刀值相比较，应将 各注水井的户z 值改正至相同q h 条件下，区块中注水井的户7 值就可 代表地层渗透率相互比较。 q h 可选区块注水井的q h 平均值或其就近的归整值。由式( 4 - 3 ) 可计算盯值改正值。 p ， p l f f t & i e 值2 舌南。q h 平均值的归整值 ( 4 3 ) 4 1 5 区块调剖必要性的判断 按两个标准判断： ( 1 ) 区块的平均尸7 值 区块平均彤值越小越需要调剖。根据统计，平均刀值小于i o m p a 的区块均需要调剖。 ( 2 ) 区块注水井的值极差 刀值极差是指区块注水井刀值的最大值与最小值之差，其值越 大越需要调剖。根据统计，尸z 值极差大于5 m p a 的区块均需要调剖n 2 1 。 符合上述两个标准或其中一个标准的区块均需要调剖。 4 1 6 调剖井的选定 按区块平均盯值和注水井的刀值选定。通常是低于区块平均盯 值的注水井为调剖井，高于区块平均用。值的注水井为增注井，在区块 平均刀值附近，略高或略低于平均丹值的注水井为不处理井。 4 1 7 调剖剂的选定 注水井调剖剂按4 个标准选择： ( 1 ) 地层温度；( 2 ) 地层水矿化度；( 3 ) 注水井的盯值；( 4 ) 成 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章埕岛油田p i 决策应用 本。 4 1 8 调剖剂用量的计算 通过下面三个步骤计算出调剖剂用量： ( 1 ) 决定调剖剂的配方： ( 2 ) 由调剖剂试注算出由下式定义的用量系数： = 去，( 4 - 4 ) h p i 式中卢一用量系数，t 1 d p a2 m 1 或m a m p a - t m - 1 ； 卜调剖剂用量，t 或i ； 古注水层厚度，m ； 试注调剖剂前后尸z 值变化，l d p a 。 ( 3 ) 由用量系数计算调剖剂正式施工用量： = ，五用 ( 舢5 ) 式中厶用一调剖后注水井刀值的预定提高值，m p a 。 注水井j d z 值的预定提高值应考虑注水干线压力、区块平均刀值 和注水井目前的刀值。 ( 4 ) 若不用试注法决定用量系数，而参照其他区块用量系数选值 时，则需考虑，调剖剂配方、地层温度、地层水矿化度、注水井目前 的刀值和重复施工情况。 调剖剂用量也可用调剖空间法计算。该方法认为调剖剂只进入调 剖空间的高渗透层，并将高渗透层定义为强水洗层，因此按调剖空间 法计算调剖剂用量时，可用下面的公式： w2 _ r j r ；j h 。( 4 - 6 、 式中口r - 调剖剂用量，m 3 ； 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第4 章埕岛油田p i 决策应用 露一调剖剂到达