（石油与天然气工程专业论文）泉241断块可动凝胶调驱研究与应用.pdf

r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o no ff l o w i n gg e lp r o f i l ec o n t r o l t e c h n i q u ei nq u a n 2 4 1f a u l tb l o c kr e s e r v o i r at h e s i ss u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo f e n g i n e e r i n gm a s t e r c a n d i d a t e ：c h e nl e i s u p e r v i s o r ：p r o f w a n g y e f e i s e n i o re n g z e n gq i n g q e n l o r n r i n e e r e n gl n l g q l a o c o l l e g eo f p e t r o l e u me n g i n e e r i n g c h i n au n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ( e a s tc h i n a ) 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关鸳料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 。或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学矗论支作者签名： 醴垒日期：2 护f 年月秒日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) 。，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、 借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、 缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。， 日 日 摘要 本论文通过对泉2 4 1 断块油藏特征、水驱开发特征进行再认识，结合矿场先导性试 验的效果和存在的问题，对可动凝胶体系进行进一步的室内优化筛选研究工作，同时研 究常规水驱调整措施，以满足对该区块大范围进行深部调驱的要求。 其中可动凝胶体系配方的室内优化筛选是本论文研究的核心内容。本论文所涉及的 聚合物、交联剂的技术指标均以华北油田勘探开发研究院提供的泉2 4 1 断块油藏特点为 依据，对收集到的适合该中低温油藏的两种聚合物和两种交联剂样品进行筛选评价，通 过实验优选出适合泉2 4 1 断块油藏的可动凝胶体系为1 2 0 0 1 5 0 0 m g lf p 3 7 3 0 聚合物与 1 5 0 0 m g lc n 1 0 交联剂加8 0 m g l 稳定剂体系，在模拟泉2 4 1 油藏6 0 * 0 条件下具有成胶 浓度范围宽( 4 0 0 1 5 0 0 m g l ) 、初始成胶粘度较低( 4 0 0 m p a s ) 、成胶时间较长( 3 天) 、 热稳定性及抗剪切性均较好的优点。实验表明，该可动凝胶体系在聚合物浓度大于 1 0 0 0 m g l 时，随着时间的增加，体系粘度增加，老化1 7 天后体系粘度继续增加，老化 4 1 天后与1 7 天时最大粘度比较，粘度保持率达到1 0 0 以上，体系热稳定性好：随着 剪切的增加，体系在剪切力作用下成胶粘度从初始3 7 3 6 m p a s 逐渐降为3 4 6 5 m p a s 、 3 2 1 7 m p a s 和2 6 3 2 m p a s ，粘度虽有一定程度的降低，但仍表现出较好的成胶性， 体系的耐剪切能力较强。总体来看该可动凝胶体系适合泉2 4 1 断块油藏深部调驱要求。 通过制定泉2 4 1 断块可动凝胶整体调驱方案和进行技术总结，形成适合冀中北部砂岩油 藏的三次采油配套技术，对缓解油田矛盾、减缓递减、实现开发水平的进一步提高、提 高采收率具有现实的意义，同时可为同类油藏的开发提供经验。 关键词：泉2 4 1 断块油藏，水驱开发特征，可动凝胶，提高采收率 r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no ff l o w i n gg e lp r o f i l ec o n t r o l t e c h n i q u e i n q u a n 2 4 1f a u l tb l o c kr e s e r v o i r c h e nl e i ( p e t r o l e u ma n dn a t u r a lg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f w a n gy e f e i s e n i o re n i g i n e e r z e n g q i n g q i a o a b s t r a c t b yr e c o n s i d e r i n g t h er e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c sa n d w a t e r f l o o d i n ge x p l o i t a t i o n c h a r a c t e r i s t i c si nq u a n2 41f a u l tb l o c k ，i nc o m b i n a t i o nw i t ht h ee f f e c ta n dp r o b l e m so fp i l o t f i e l dt e s t s ，t h i sp a p e rm a d eaf u r t h e rr e s e a r c ho ns e l e c t i o na n do p t i m i z a t i o no ff l o w i n gg e l s y s t e ma n ds t u d i e dt h er e a d j u s t m e n tm e a s u r e m e n t so fc o n v e n t i o n a lw a t e rf l o o d i n gt om e e tt h e d e m a n do f c a r r y i n go u td e e pp r o f i l ec o n t r o lt e c h n o l o g yi nt h el a r g ef i e l do ft h i sb l o c k t h ec e n t r a lc o n t e n to ft h et h e s i si st h el a b o r a t o r ys t u d yo fs e l e c t i o na n do p t i m i z a t i o no f f l o w i n gg e ls y s t e m t h er e l a t i v et e c h n o l o g yi n d e x e so fp o l y m e ra n dc r o s sl i n k e rw e r eb a s e d o nt h er e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i c so fq u a n2 41f a u l tb l o c kp r o v i d e db yr e s e a r c hi i n s t i t u t eo f e x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n ti n h u a b e io i l f l e l d t w o p o l y m e r s a n dt w ok i n d so f c r o s s l i n k i n ga g e n ts a m p l e ss u i t a b l ef o rm i d d l e - l o wt e m p e r a t u r er e s e r v o i rw e r ee v a l u a t e da n d t h eo p t i m u mf l o w i n gg e ls y s t e mf o rq u a n2 4 1f a u l tb l o c kw a se s t a b l i s h e da sf o l l o w s ：1 2 0 0 。 1 5 0 0 m g lf p 3 7 3 0p o l y m e r , 1 5 0 0m g r lc n 一1 0c r o s s l i n k i n ga g e n ta n d8 0m g ls t a b i l i z e r i t h a ds e v e r a la d v a n t a g e sa t6 0 c ：w i d er a n g eo fg e lc o n c e n t r a t i o n ( 4 0 0 15 0 0 m g l ) ，l o wg e l v i s c o s i t yo fi n i t i a ls t a g e ( 4 0 0 m p a s ) ，l o n gg e lf i m e ( 3 d a y s ) ，g o o dh e a ts t a b i l i t ya n ds h e a r f o r c er e s i s t a n c e t h er e s u l ts h o w e dt h a tw h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fp o l y m e rw a sg r e a t e rt h a n 10 0 0 m g l ，t h ev i s c o s i t yo ff l o w i n gg e ls y s t e mi n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo ft i m ea n dt h e v i s c o s i t ys t i l li n c r e a s ea f t e ra g i n gf o r17d a y s t h ev i s c o s i t yr e t e n t i o nw a su pt o10 0 a f t e r a g i n gf o r41d a y s ，a n di tw a sr e f l e c t e dg o o dh e a ts t a b i l i t y a ss h e a rf o r c ei n c r e a s e d ，t h eg e l v i s c o s i t yg r a d u a l l yd e c r e a s e df r o m3 7 3 6m p a st o3 4 6 5 m p a s 、3 2 1 7 m p a sa n d 2 6 3 2 m p a s t h o u g ht h ev i s c o s i t yd e c r e a s e dt o ac e r t a i ne x t e n t ，t h es y s t e mp e r f o r m e d p r e f e r a b l eg e l l i n gc a p a b i l i t ya n ds t r o n gr e s i s t i n gs h e a r i n g o v e r a l l ，t h ef l o w i n gg e ls y s t e m w a ss u i t a b l ef o rd e e pp r o f i l ec o n t r o li nq u a n2 41f a u l tb l o c k e o ra u x i l i a r yt e c h n o l o g y w h i c ha p p l i e dt o 。s a n d s t o n er e s e r v o i r si nn o r t h e r np a r to fj i z h o n go i l f i e l dw a sf o r m e db y f o r m u l a t i n gw h o l ep r o f i l ec o n t r o ls c h e m eo ff l o w i n gg e la n dc a r r y i n go u tt e c h n i c a ls u m m a r y t h es t u d yw a su s e f u li n r e l i e v i n gt h ec o n t r a d i c t i o no fo i l f i e l d ，s l o w i n gd o w nd e c l i n e ， i m p r o v i n gt h ed e v e l o p m e n tl e v e la n dr e c o v e r yr a t i o i ta l s os u p p l i e dh e l p f u le x p e r i e n c ef o r d e v e l o p i n gr e s e r v o i r so fak i n d k e yw o r d s ：q u a n2 41 o i lr e s e r v o i r , w a t e r f l o o d i n gd e v e l o p m e n tc h a r a c t e r i s t i c s ，f l o w i n g p r o f i l eg e l ，e n h a n c i n go i lr e c o v e r y 目录 第一章前言1 1 1 选题依据及研究意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 主要研究内容和技术路线6 第二章油藏特征及开发状况7 2 1 储层性质7 2 1 1 构造特征7 2 1 2 储层特征8 2 1 3 流体性质1 0 2 2 开发历史及水驱开发现状特征1 l 2 2 1 开发历史1 1 2 2 2 水驱开发特征1 2 第三章水驱开发效果及开发技术政策评价1 6 3 1 水驱开发效果评价1 6 3 1 1 储层动用程度和水驱控制程度评价1 6 3 1 2 措施效果评价1 7 3 1 3 水驱采收率评价1 9 3 1 4 水驱效果评价2 1 3 2 开发政策评价2 4 3 2 1 注水开发必要性2 4 3 2 2 注水开发可行性2 4 3 3 合理井网评价2 5 3 3 1 合理井网密度2 5 3 3 2 合理注采井数比2 6 3 4 合理压力水平的保持2 8 第四章可动凝胶调驱体系的优化筛选和评价3 0 4 1 先导试验效果及存在问题3 0 4 1 1 先导试验可动凝胶调驱体系3 0 4 1 2 试验区可动凝胶调驱效果3 1 4 1 。3 先导区试验效果评价3 6 4 2 可动凝胶体系筛选和影响因素分析3 7 4 2 1 可动凝胶体系室内优选3 7 4 2 2 影响因素分析3 9 4 2 3 小结4 6 第五章可动凝胶深部调驱方案设计4 8 5 1 整体深部调驱方案设计原则4 8 5 2 常规水驱调整措施4 8 5 3 可动凝胶整体调驱方案设计4 9 5 3 1 调驱井组与单井配注配产设计4 9 5 3 2 注入方式和注入量设计5 3 5 3 3 效果预测及经济效益评价5 8 5 3 4 现场地面配注工程5 9 5 3 5 动态监测6 l 5 3 6 后续水驱制度6 2 结论6 3 参考文献6 4 攻读工程硕士期间所取得的学术成果6 7 致谢6 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章前言 1 1 选题依据及研究意义 石油是当今世界最主要也是最重要的能源，工业生产、交通运输、发电等等均需要 石油，虽然目前各种新能源技术不断涌现，但是在可预见的未来，石油都是不可替代的 支柱性能源。我国石油储量1 0 8 6 亿吨，天然气5 6 万亿立方，油气资源丰富，据最新统 计，2 0 1 0 年我国产原油超过2 亿吨，是当之无愧的产油大国。但是我国油田开发条件相 对较差，优质的整装大油田较少，我国东部的大庆、胜利、任丘等大型油气田经过几十 年的高速开采已陆续进入油田开发后期，产量明显递减。一些新生代断陷瓮地，在多次 地质构造运动的作用下断层非常发育，地质结构十分复杂，形成了复杂断块油气藏。 同时随着油田的不断开发，注入水大量冲刷造成油层粘土和胶结物膨胀、溶蚀，微粒运 移，出砂加重，致使油藏地质非均质情况进一步恶化，对油田的稳产造成了严峻的挑战。 特别是华北油田以条件较差油藏为主，大部分油藏的采收率较低，如何改善这部分油藏 的开发效果，提高水驱采收率，已成为影响华北油田可持续发展的关键问题之一。华北 油田经过多年的探索和努力，立足现状，形成了符合华北油田特点的复杂断块油藏水驱 效果评价技术，近年来又不断发展和完善可动凝胶调驱体系的配套技术【l 】。 注入水的波及效率低是影响采收率提高的主要矛盾，因此，提高注入水的波及效率 是提高采收率及降低采油成本的关键。可动凝胶调驱技术于2 0 世纪8 0 年代中期开始在 常规凝胶调剖技术的基础上发展起来，该技术的基本原理是将聚合物溶液与交联剂在地 面或地下进行交联，形成凝胶体系而“堵住 高渗透层或裂缝的水流通道，迫使水流改 向到剩余油较多的部位或层位，达到调节层间或层内矛盾，有效地扩大波及体积，进而 提高油田的采收率1 2 1 。 本文针对泉2 4 1 断块油田地质条件较差，开发过程中平面及层间矛盾突出，注入水 沿固定方向形成高渗条带的主要问题，从泉2 4 1 区块油藏的特点和开发现状主要矛盾出 发，提出应用可动凝胶作为深部调剖剂进行深部调剖，对高渗条带进行有效封堵，从而 提高注入水的波及面积，提高采收率。本文研究意义在于通过对可动凝胶体系的对比优 化筛选，确立适合泉2 4 1 油藏整体深部调驱的可动凝胶体系，制定适合该区块三次采油 措施的开发方案。通过进行技术总结，形成适合冀中北部砂岩油藏的三次采油配套技术， 第一章前言 对缓解油田矛盾、减缓递减、实现开发水平的进一步提高、提高采收率具有现实的意义， 同时可为同类油藏的开发提供经验。 1 2 国内外研究现状 凝胶也称为交联聚合物，根据凝胶体系中不同的聚合物浓度，一般将交联聚合物体 系分为本体凝胶和可动凝胶，其中可动凝胶又细分成胶态分散凝胶( c d g ) 和弱凝胶 ( w o ) ，详细分类及性质见表1 1 。 表1 1 聚合物凝胶的一般分类及特性 可动凝胶 凝胶类型 本体凝胶( b g ) 胶态分散凝胶( c d g )弱凝胶( w g ) 聚合物浓度( m g l )大于2 0 0 0小于8 0 0 8 0 0 2 0 0 0 分子间为主， 交联反应形式分子间为主分子内为主 分子内为辅 成胶后的形状 有一定形状、有整 没有整体性，没有固 具有整体性，没有一 体性、不能流动的定的形状，会缓慢地 和流动性定的形状，可以流动 半固体整体向前“漂移” 凝胶强度较强一般较弱 主要用于油水井主要用于无裂缝 主要用于中低渗透的 适用对象 堵水和调剖 及特高渗透层 调驱或裂隙 配制矿化度要求可以较高低矿化度低矿化度 ( 1 ) 本体凝胶( b u l k g e l ，简称s o ) 这一交联体系主要由聚丙烯酰胺和交联剂两部分组成。一般选择分子量为5 0 0 万到 1 2 0 0 万的聚丙烯酰胺为主剂，在聚合物和交联剂的选择中重点考虑与地层水和地质特点 的配伍性。本体凝胶的特点是聚合物浓度较大( 交联时聚合物浓度一般大于4 0 0 0 m g l ) ， 形成具有一定形状、有整体性、不能流动的半固体，交联反应以分子间交联为主，形成 连续三维网状结构，水包裹在网络之中，有脱水反应。主要用于油水井调剖和堵水。 交联剂和聚合物注入到地层后进行交联反应，在地下生成本体凝胶，用于封堵高渗 透层，调整吸水剖面和产液剖面。本体凝胶是研究最多和应用最广的一种凝胶体系，其 优点是：技术成熟，交联剂的选择范围广，强度高，能封堵高渗透层，适用于污水配制； 缺点是：成本较高，成胶时间短，不适合油藏深部调剖。 2 中国石油大学( 华东) 二程硕二卜学位论文 ( 2 ) 可动凝胶 这一交联体系主要由聚丙烯酰胺和交联剂两部分组成，体系中聚合物浓度较本体凝 胶中聚合物浓度低，交联时聚合物浓度一般小于2 0 0 0 m g l 。在可动凝胶中，由于交联 反应时，聚合物与交联剂交联时形成的结构不同，许多研究人员又把可动凝胶细分为胶 态分散凝胶和弱凝胶。 胶态分散凝胶( c o l l o i d a ld i s p e r s i o ng e l ，简称c d g ) ，这一概念是s m i t h 等在8 0 年代中期对部分水解聚丙烯酰胺( h p a m ) 和柠檬酸铝的交联体系进行室内配方研究后， 于9 0 年代中期提出的。胶态分散凝胶是通过低浓度的聚合物和交联剂形成的非三维网 络结构的凝胶体系。由于聚合物和交联剂的浓度低，分子间发生碰撞的机会少，不大可 能形成分子间交联的三维网状结构，主要由分子内交联的聚合物分子线团构成的胶态粒 子分散在水介质中，形成具有凝胶属性和胶体性质的热力学稳定体系，该体系没有整体 性，没有形状，可以流动，聚合物浓度一般小于8 0 0 m g l ，其粘度小于相同聚合物溶液 的粘度。 胶态分散凝胶由低浓度高分子量的聚丙烯酰胺和交联剂组成。聚合物要求分子量在 9 0 0 万以上，浓度范围在0 0 1 , - - - 0 1 2 ，交联剂主要选择多价金属离子，如柠檬酸铝等。 根据j c m a r k 和j e s m i t h 等人的研究，胶态分散凝胶要达到较好的应用效果，必须满 足一定的条件，要求配液水的矿化度在2 5 0 0 0 m g l 以下，油藏无裂缝及特高渗透层。 胶态分散凝胶的特点是：成本低，成胶时间长，适合深部调剖和驱油，不适合裂缝 和大孔道，适用的油藏温度极限为9 4 ，清水配制，适应性差。胶态分散凝胶体系在高 分子溶液领域中，不论在基础研究还是在应用方面都是一种新的现象，目前还没有准确 的表征方法。因此，很难对其机理、结构、流动特性和控制方法有充分认识，胶态分散 凝胶体系的评价方法和物理模拟技术是尚未解决的问题。 弱凝胶( w e a kg e l ，简称w g ) ，其概念最早是由法国石油公司的n o r k e tk o h l e r 等人提出的，但他们并没有给出关于弱凝胶的任何定义。z a i t o u n a 等人把低浓度的聚 合物有机交联体系称为弱凝胶，其体系的聚合物浓度介于本体凝胶和胶态分散凝胶之间 ( 为8 0 0 , 、, 2 0 0 0 m g l ) ，以分子间交联为主，分子内交联为辅，形成交联程度较弱的三 维网络结构，形成的体系具有整体性，没有一定的形状，这种凝胶体系在后继注入水的 驱动下会缓慢地整体向前“漂移 ，从而具有深部调剖和驱油的双重作用，体系成胶粘 度远远大于相同浓度聚合物溶液的粘度。 第一章前言 弱凝胶与本体凝胶相比，两者均以分子间交联为主，具有脱水特性，但弱凝胶区别 于本体凝胶的特性是它具有一定的流动性。它与胶态分散凝胶的共性是体系中聚合物的 浓度较低，形成的体系具有流动性，但区别在于其成胶的粘度大于胶态分散凝胶。 目前华北油田矿场试验应用的凝胶体系主要是弱凝胶体系。 可动凝胶调驱属于深度调剖技术，“调与“驱 相结合，交联形成的凝胶可增大 原高渗层水通道的流动阻力，使后续的驱替液能够进入原来波及不到的相对低渗层，从 而缓解层内和层间矛盾，改善储层的非均质性，增大波及体积，提高驱油效率，进而提 高采收率【3 】 国外对于可动凝胶技术的研究工作进行的较早，对于凝胶的聚合物组成、地下流动 状况及数学模型等问题取得了结论性的认识。1 9 9 5 年，美国工程师s m i t hje 通过对1 8 种聚合物以及凝胶的性质进行的实验室研究发现，凝胶的特性在很大程度上依赖于所使 用的聚合物的类型及数量【4 】。同时a l b o n i c o p a o l a 等人在对三元丙烯酰胺聚合物的研究 中发现在凝胶中使用能够螯合二价阳离子的添加剂可以增强聚合物溶液和凝胶在较高 温度下的稳定性，从而制备出在温度高达1 4 0 、海水条件下，稳定时间较长的聚合物 凝胶体系【5 】。法国科学家d e l a p l a c e 等人对聚丙烯酰胺溶液在多孔介质中机械降解后的物 理化学特性进行了研究：得到以下认识：在非均质油藏中，聚合物在低渗层的穿透力大 大减小，而在高渗透层可以穿透较深。因此，当聚合物被直接注入到非均质层段时，可 以提高井筒周围油藏的波及系数，近井筒地带用聚合物和凝胶处理时不需要层间隔离来 提高效剁6 1 。另外，国外还对聚合物对油层伤害的问题进行了研究，同时得出结论：当 用水溶性聚合物增加注入水粘度从而提高水驱油的波及系数时，必须考虑对油层的伤害 问题，如果不经过适当的油田系统设计，在注入聚合物时，其溶液的性质可能会对油层 造成较大伤害【7 。美国科研工作者研究了水驱、聚合物驱过程中油层非均质性对凝胶 调剖效果的影响。在双层地质模型上进行了凝胶处理数值模拟研究。模型层与层间水平 方向渗透率之比的变化范围为0 0 0 3 3 0 5 ，各层垂向水平渗透率之比相同，变化范围 为0 0 0 1t 0 1 。凝胶注入下部高渗透层，后续聚合物驱水驱进入各层液量取决于其流度 值。研究结果表明，在低于r v r h 比情况下，近井地带凝胶处理可以提高采收率，反之 调剖效果较差，甚至无效。 国内可动凝胶技术发展稍晚于国外，但近年来取得了巨大的进展。从只是利用凝胶 堵水到大剂量深部调驱，再到最新的可动凝胶调驱技术，逐渐形成有中国特色的先进的 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 二次采油提高采收率( a s r ) 方法【l o 。n 。九十年代初期胜利油田率先开展了可流动凝胶驱 油的应用试验，随后其他油田也陆续进行了许多室内试验研究。大港油田针对交联剂中 聚丙烯酰胺使用浓度过高导致费用过高的问题研制出了一种高效延缓交联剂，可使聚丙 烯酰胺在较低浓度下交联，交联性能稳定，降低堵剂成本5 0 左右【1 2 】。2 0 0 5 年西南石 油学院的吴优等人研制出了一种新型的水溶性疏水缔合聚合物a p p 4 ，与普通部分水 解聚丙烯酰胺比较，具有更好的增粘效果和抗温、抗盐能力。同时对影响其成胶性能的 因素进行了研究，得出以下结论：( 1 ) 当聚合物浓度为1 7 5 0 m g l - - 2 5 0 0 m g l ，交联剂 浓度小于2 5 m g l 时，弱凝胶成胶时间和强度可控。( 2 ) 表面活性剂的加入使得实验更 加灵活，可以根据调驱需要而加入适当的表面活性剂。( 3 ) 控制弱凝胶的成胶时间和成 胶强度，可通过改进聚合物和交联剂的浓度、交联剂的配方、温度以及体系p h 值等途 径。华北油田勘探开发研究院针对聚合物体系耐温、耐盐性差的问题，研究出了一种适 合于较高温度、高盐地层需要的p m n b w 弱凝胶调驱体系。该体系的主剂为非离子聚 合物p m n ，并辅以相应的有机交联剂b w ，有很好的抗盐性及成胶后的热稳定性，并成 功运用于现场，取得了很好的增油效果【1 3 】。在现场试验及应用方面，可动凝胶调驱技术 及凝胶地层流体转向技术受到了广泛重视。从九十年代初开始，该项技术的现场试验已 经实施了几十次。自1 9 9 2 年起，胜利油田采用聚合物与交联剂比为5 0 6 8 的聚丙烯酰 胺和x l 系列的交联剂驱油配方体系，分别在孤东和孤岛油田3 个区块开展了可动凝胶 的矿场先导试验，取得了明显的增油降水效果。东辛油田针对自身油藏高温、高矿化度、 非均质严重等地质特点，采用了一种成胶性能很好的聚丙烯酰胺酚醛复合体调驱剂t y l 对东辛油田的7 口井实施弱凝胶调驱，取得了明显效果，注水井的启动压力上升， 吸水指数下降，层内及层间的吸水状况均得到了很大程度的改善【1 引。 综合国内外研究现状，对于交联聚合物得出以下认识【l5 l ： ( 1 ) 水质对交联聚合物体系成胶性能影响较大，清水配制交联聚合物体系的成胶 效果优于污水。 ( 2 ) 聚合物类型、分子量、水解度对交联聚合物体系成交性能有影响。 ( 3 ) 聚合物浓度越高、聚铝比越小，其成胶性能越好，成胶强度越大。 ( 4 ) 剪切降解对交联聚合物体系成胶性能影响较大，剪切降解程度越大，成胶效 果越差。剪切降解程度控制在2 0 以内，有利于获得较好的成胶性能。 第一章前言 1 3 主要研究内容和技术路线 ( 1 ) 主要研究内容 泉2 4 1 断块油藏特征、水驱开发现状进行再认识。 对水驱开发政策效果和先导性试验效果进行评价。 进行可动凝胶体系室内优化筛选研究。 结合以上研究，确定适合泉2 4 1 断块深部调驱措施方案。 ( 2 ) 技术路线 开展泉2 4 1 断块构造特征、储层特征、流体性质精细分析，为在该复杂断块实 施可动凝胶调驱三次采油作业提供依据。 对泉2 4 1 断块的开发历史和现状进行分析，确定实行水驱开发的合理性和必要 性，采取可动凝胶调驱技术对大孔道进行封堵。 对前期矿场先导性实验中暴露的可动凝胶体系存在的问题进行分析和再认识， 为可动凝胶体系的进一步筛选优化研究奠定基础。 对可动凝胶体系性能进行评价，通过室内实验筛选合适的体系配方。 结合以上研究成果，进行可动凝胶深部调驱方案设计。 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第二章油藏特征及开发状况 泉2 4 1 断块构造位于冀中坳陷廊固凹陷固安旧州构造带( 图2 1 ) ，油藏埋深 1 4 0 0 1 9 5 0 m ，含油层位为沙三段，含油面积4 0 2 k m 2 ，地质储量4 7 3 9 2 1 0 4 t ，可采储 量1 1 8 5 1 0 4 t ，溶解气储量7 1 7 1 0 8 m 3 ，是华北油田采油四厂重要的生产油气田。泉 2 4 1 断块纵向上划分有e s 3 3 油组、e s 3 4 0i 油组、e s 3 4 1i i 油组等三套油气层，各套油气 层顶部均以气层为主，中下部以油层水层间互为主。含油砂组多，呈现为不具统一油水 界面的层状油气藏特征。剖面上油气主要沿泉2 4 1 西南控油断层高部位聚集并呈牙刷状 分布，平面上油气分布既受构造控制，又有岩性影响。 图2 - 1 泉2 4 1 断块井位构造图 f i 9 2 - 1 w e l ls t r u c t u r em a po fq u a n 2 4 1f a u l tb l o c k 2 1 储层性质 2 1 1 构造特征 泉2 4 1 断块位于固安旧州构造带中部，东南以l e l , j , l , i 断层为界，西南以反向正断层 ( 泉2 4 1 断层) 与州9 断块相隔。从e s 3 4 di 油组、e s 3 4 以i i 油组气层顶部构造形态看构 造完整，均为北、西、南三面受断层夹持、地层向东倾伏的断块圈闭，其内部受近东西 向断层切割，将断块分为南北两部分，南部沿i n j + i 断层发育一条断距2 0 m 的断层，形成 7 第二章油藏特征及开发状况 了小的断阶。断块走向北东向，地层倾向近东，地层倾角6 。左右，构造高点位于断块的 西北角，即断块西部北西向断层和断块北部北东向断层的夹角处。构造高点沿近北西 南东走向的泉2 4 1 断层上断棱分布。 整体上来看断块比较完整，沉积较稳定，上下各层的构造继承性较好。断块南部边 界断层为旧州断层，断距较大，深切入下部沙三下段的成熟生油岩中，为油气运移提供 了良好的通道。断块西部边界断层，断距约1 0 0 m ，是油气在上倾方向的封堵断层。北 部东西向的内部断层，断距由6 0 1 5 m 自西向东逐渐尖灭，对油气水的分布起着分割的 作用。最北部的北东走向的泉2 4 1 5 1 井断层，断距约1 2 0 , - , 1 5 0 m ，对油气的运移及油气 水的分布起着控制和封堵作用。 2 1 2 储层特征 ( 1 ) 储集砂体分布特征 泉2 4 1 断块沙三中段的上部砂层不发育，多呈透镜状出现。沙三中段中、下部为扇 三角洲相前缘砂体沉积，砂层发育，分布相对稳定，连通性较好。据泉2 4 1 井薄片资料， 岩石类型主要为含碳酸岩质粉、细砂岩、粉砂岩和长石粉砂岩。岩心物性分析，孔隙度 2 6 5 ，渗透率2 0 9 x 1 0 。3 1 t m 2 ；电测解释，平均孔隙度2 5 3 ，渗透率7 2 x 1 0 。3 m 2 ；利用 压力恢复资料计算的有效渗透率6 9 3 x 1 0 3 u m 2 。 储层类型为高孔中渗透储层，不同层段砂体横向分布略有变化。e s 3 3 砂体不发育， 物源来自西北，渗透性储层仅分布于泉2 4 1 1 仁泉2 4 1 1 5 井区，向其他方向变薄直至 尖灭。e s 3 4 以i 油组l 、2 砂组砂层发育，横向分布稳定，向东南至泉2 4 井区略有变薄。 e s 3 4 。i 油组3 砂组砂层发育区位于泉2 4 1 3 2 一泉2 4 1 3 仁泉2 4 1 9 _ 泉2 4 1 2 泉 2 4 1 3 8 井一带，向西、向南，略有变薄。e s 3 4 。1i 油组5 砂组砂层发育区位于泉2 仁泉 2 4 1 1 2 _ 泉2 4 1 1 6 井一带，在泉2 4 1 3 一泉2 4 1 6 井一带尖灭。 ( 2 ) 油层分布特征 油层纵向分布井段长，主力油层段为e s 3 段，纵向上划分有e s 3 3 、e s 3 4 。i 油组、 e s 3 4 1i i 油组等三套油气层，各油组顶部多为气层，油层多位于中下部。平面上e s 3 4 1i i 油组油层分布主要沿控油断层高部位聚集，受构造控制明显；e s 3 4 ji 油组平面上油层连 片分布，除5 砂组油层横向变化较大，其余油层分布比较稳定，连通状况较好；e s 3 3 油 气层横向变化较大，多为岩性边界。 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 ( 3 ) 砂体连通状况 e s 3 4 以i 油组南北两块整体统计分析结果，南断块砂层连通率9 1 5 ，其中两井连通 率2 4 6 ，多井连通率在6 6 9 ；北断块砂层连通率9 6 ，其中两井连通率1 1 2 ，多 井连通率在8 4 8 。 e s 3 4 。i i 油组储层横向分布稳定，全断块均有分布，对比性好，砂层连通率1 0 0 ， 其中两井连通率1 3 ，多井连通率在8 7 以上。 ( 4 ) 储层敏感性分析 表2 - l 、表2 2 、表2 - 3 中的敏感性试验数据结果表明：储层岩石敏感性分别表现为 无一弱速敏、强水敏、无酸敏。鉴于该块水敏反应较强，因此在该油藏的注水开发过程 中要严格控制注入水的水质和p h 值，以确保实施有效注水。 表2 - 1 泉2 4 1 断块岩样速敏性评价综合成果表 空气渗透率孔隙度 临界 渗透率伤 井号油组 取样深度( m ) 流速 速敏程度 ( )害率( )( 1 0 。岬) ( m d ) e s 3 4 1i l7 9 8 4 0 - - , 17 9 8 4 5 23 2 13 1 70 8 73 8 3 6 中等偏弱 泉 速敏 2 4 1 4 6 e s 3 4 1i 18 9 0 0 0 - 18 9 0 0 5 5 72 8 1 2 6 5无速敏 表2 - 2 泉2 4 1 断块岩样水敏性评价综合成果表 空气 地层 次地层去离子 取样深度渗透 孔隙 水渗 井号油组 透率 水渗透水渗透水敏水敏 l t ) ，措施有效率3 1 ，措施后，见效井平均单井日产液增加5 2 t ， 日产油增加3 6 t ，含水下降2 5 6 。 总体来看，油井补孔效果不理想，成功率低，主要是由于油气水分布情况复杂，识 别难度大，在补孔过程中射开气层或者油水层，导致油量降低或者含水大幅度上升，比 如2 4 1 3 井补开的i 五3 小层为含气层，补孔后不出油，日产气1 5 万方；2 4 1 1 井补开 的i i 二1 小层为油水层，补开后含水上升、油量下降，类似井占有较大比例。同时从有 效井的增产幅度看，大多在5 t 以下，说明剩余有效厚度大多储层物性较差，产量接替能 力有限。 ( 2 ) 油井酸化压裂 酸化、压裂是改造低渗透油藏的一项主要的进攻性增产措施。泉2 4 1 断块实施对泉 2 4 1 2 5 井进行过一次酸化，另有3 口井进行过的压裂。从反馈效果来看，增产幅度较低， 1 7 第三章水驱开发效果及开发技术政策评价 压裂效果略优于酸化，措施后平均日增油1 5 t ，含水下降1 0 1 。增产效果不理想的原 因主要是目前的地层压力水平偏低，三口压裂井的地层静压均在8 m p a 左右，仅为原始 地层压力的4 0 ，因此压裂后增油效果不理想。具体压裂效果见表3 3 。 表3 - 3 泉2 4 1 断块酸化压裂措施效果统计表 t a b l e 3 - 3t h ea c i d i f i c a t i o nf r a c t u r i n gm e a s u r ee f f e c to fq u a n 2 4 1f a u l tb l o c k 措施前 措施后对比 措施。措施层厚 日日日日日 井号 含含日含 类别时间数度 产 寓 水 产 毒 水 产 产油水 液油 ( ) 液 油 ( ) 液 ( t )( 呦 ( t )( t )( t )( t )( t ) 泉 2 4 1 压裂 2 0 0 8 286 46 14 7 8 7 6 51 61 5o 3 0 6 1 2 泉 2 4 1 压裂 2 0 0 8 31 9 24 8o 39 3 84 1o 58 7 80 70 25 9 0 6 1 5 泉 2 4 1 压裂 2 0 0 8 19 40 70 7 o 4 34 2 51 23 63 5 5 1 2 0 6 2 2 泉 2 4 1 酸化 2 0 0 5 31 4 65505 75 7oo 70 70 1 0 2 5 合计95 14 232 8 45 54 51 8 31 3 1 51 0 ( 3 ) 水井调剖 针对注水开发过程中暴露的问题，曾实施过两批注水井调剖，旨采用4 种堵水剂( 选 择性强凝胶、稀土矿粉堵水剂、高分子聚合物和k m i i 抗盐抗温膨胀凝胶) ，希望有效 封堵已形成的主流线方向的高渗条带，调整水线，使其均匀推进，控制高产井含水上升 速度，带动非主流线方向油井的见效。 从前期两次调剖效果看取得了一定的效果，减缓了含水上升速度，但仍存在以下三 个问题： 注入量小，油井见效普遍有效期短，增油幅度低。 现场注入体系达到4 - - 一5 种，且这些体系没有室内评价结果，性能无法掌握，对 中国石油大学( 华东) 丁程硕士学位论文 客观评价试验效果造成一定困难。 注入速度高，对地层产生一定的污染，调剖后层间矛盾加剧。 3 1 3 水驱采收率评价 对泉2 4 1 断块水驱采收率的计算是衡量目前注水开发效果的重要指标。在油田开发 初期，水驱采收率的预测主要根据油藏的储层物性及岩石流体性质等基础资料，通过理 论公式计算得到。本次采用五种不同的计算方法对水驱采收率进行标定。 ( 1 ) 水驱采收率计算【1 8 】 通过以下多种经验方法计算泉2 4 1 断块的水驱采收率： 陈元千的相关经验公式( 1 9 9 6 年) ：适用于中等粘度，物性较好，相对均质油藏。 e 只：0 0 5 8 4 1 9 + 0 0 8 4 6 1 2 1 9 竺+ 0 3 4 6 4 + 0 0 0 0 3 8 7 1 s 以 ( 3 1 ) 万吉业的相关经验公式( 1 9 6