注水井调剖技术

注水井调剖技术一、注水井调剖的概念二、注水井调剖的重要性三、注水井调剖的决策技术四、注水井调剖的调剖剂技术七、注水井调剖的矿场试验例八、注水井调剖的发展趋势九、结论五、调剖选井依据六、注水井调剖的施工程序一、

注水井调剖的概念注水井调剖是指从注水井调整注水地层的吸水剖面。注水地层的吸水剖面是不均匀的。一口注水井的吸水剖面注水地层的吸水剖面说明，地层存在高渗透层。注入的水必然首先沿高渗透层突入油井，引起油井产水率的提高和油井产量的降低。油层是不均质的；注入水沿阻力最小的地方前进；高渗透层流动阻力小；由于注入水的冲刷，使油层的不均质性随着时间的推移而加剧；注入水的波及系数低，采收率低，油井含水上升快。

k2>k3>

k1单井油井堵水高渗透层（含油饱和度低）含油饱和度高二、

注水井调剖的意义调剖的目的是提高原油采收率。水驱采收率

=

波及系数×洗油效率波及系数—驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积的比值；洗油效率—驱油剂波及到的地层所采出的油量与这个地层储量的比值。调剖是通过封堵高渗透层，提高注入水的波及系数，达到提高采收率的目的。k2>k1，k2>k3k1k2k3注入水沿高渗透层突入油井k2>k1，k2>k3

k1堵剂

k2

k3注水井调剖由于区块整体处于一个压力系统，所以要改变液流方向，达到提高采收率的目的，注水井调剖应在区块整体上进行。三、注水井调剖的决策技术为使注水井调剖能体现出整体观念，必须有决定调剖重大问题的一套办法。这套办法通常叫注水井调剖的决策技术。这里提供一种决策技术，主要使用由注水井井口压降曲线计算所得的压力指数（Pressure

Index，PI）进行决策，因此这种决策技术称为PI决策技术。PI决策技术可解决区块整体调剖的5个问题：1）判别区块调剖的必要性；2）决定区块上需调剖的井；3）选择适当的调剖剂用于调剖；4）计算调剖剂用量；5）决定重复施工时间。PI决策技术注水井井口压降曲线与PI值由注水井井口压降曲线计算PI

值按下式定义：PI

＝PI

——注水井的压力指数(MPa)；p(t)

——注水井关井时间t后井口的油管

压力(MPa)；t

——关井时间

间(min)。PI值的理论基础PI

=式中，q——注水井日注量（m3·d

d-1

1）；

μ——流体动力粘度（mPa·s）；

k——地层渗透率（μm2）；

h——地层厚度（m）；

ϕ——孔隙度（％）；

c——综合压缩系数（Pa-1

1）；

re

——注水井控制半径（m）；

t——关井测试时间（s）。一个区块注水井的井口压降曲线1—798井；2—2605井；3—606井；4—6320井；5—7-7井；

6—703井；7—607井；8—6010井；9—707井；10—504井(m

·d

)(m

·d

·m

)区块注水井按PI改正值的排列

PI

值(q/h)×q/h平均值的归整值PI

改正值

=一个区块的注水井按

PI

改正值大小的排列序号

井号q3

-1

h(m)

q

/h3

-1

-1

PI90(MPa)

PI901(MPa)说明12

798260525.046.070.699.00.350.460.030.310.090.67

3

4

5

6

7

8

910

6066320

7

7-7

7

607

703

707

5046010

调剖井不处理井

增注井

92.0

55.0276.0

45.0

83.0

52.0

68.0

30.0

99.6121.8

90.0

61.0

76.0

75.0

79.8116.40.920.453.070.741.090.690.850.26

0.65

1.1110.09

4.98

8.19

7.3213.16

4.21

0.71

2.47

3.29

6.73

7.5110.6115.4816.19平均77.288.90.895.016.38区块调剖必要性的判断按两个标准判断：1．区块的平均PI值区块平均PI值越小越需要调剖。2．区块注水井的PI值极差PI值极差是指区块注水井PI值的最大值与最小值之差，其值越大越需要调剖。调剖井的选定按区块平均PI值和注水井的PI值选定。通常是低于区块平均PI值的注水井为调剖井，高于区块平均PI值的注水井为增注井，在区块平均PI值附近，略高或略低于平均PI值的注水井为不处理井。调剖剂的选择注水井的调剖剂按3个标准选择：1）地层温度；2）地层水矿化度；3）注水井的PI值。序号调剖剂地层温度（℃）地层水矿化度4-1（×10mg.L）注水井PI值（MPa）12345678910粘土悬浮体钙土/水泥悬浮液水膨体悬浮体铬冻胶铬冻胶双液法水玻璃-盐酸水玻璃-硫酸亚铁水玻璃-氯化钙粘土-聚丙烯酰胺粘土-铬冻胶30～36030～12030～9030～9030～9030～15030～36030～36030～9030～900～300～300～60～60～60～300～300～300～300～60～80～60～81～183～208～203～162～140～80～4调剖剂的选择调剖剂用量的计算调剖剂用量由下式计算：W

=

β

h

ΔPI式中，

W—调剖剂用量（m3）；β—用量系数(m3·MPa-1·m-1）

；h—注水层厚度（m）；PI—调剖后注水井PI值的预定提高值（MPa）。重复施工时间的决定重复施工时间由注水井PI值随时间的变化曲线决定。四、注水井调剖的调剖剂技术1.

调剖剂的分类可按不同的标准对调剖剂进行分类：

若按注入工艺，可分为单液法调剖剂（如铬冻胶）和双液法调剖剂（如水玻璃氯化钙双液法调剖剂）。前者是指调剖时只需向地层注入一种工作液；后者是指调剖时需向地层注入两种工作液。若按调剖剂封堵的距离，可分为渗滤面调剖剂（如水膨体）、近井地带调剖剂（如硅酸凝胶）和远井地带调剖剂（如冻胶的胶态分散体，colloidal

dispersion

gel，CDG）。若按使用的条件，可分为高渗透层调剖剂（如粘土/水泥固化体系）、低渗透层调剖剂（如硫酸亚铁）、高温高矿化度地层调剖剂（如各种无机调剖剂）。若按配调剖剂时所用的溶剂或分散介质，可分为水基调剖剂（如铬冻胶）、油基调剖剂（如油基水泥）和醇基调剖剂（如松香二聚物醇溶液）。若按选择性，可分为选择性调剖剂（如泡沫）和非选择性调剖剂（如粘土/水泥固化体系）。但是由于地层中的高含水层是高渗透层，因而是低注入阻力层，所以注入的非选择性调剖剂，主要进入高含水层，起选择性封堵作用。2.重要的调剖剂有下列几种重要的调剖剂：(1)

铬冻胶（成冻体系）在0.40%

HPAM溶液中加入重铬酸钠和亚硫酸钠，直至质量百分数为0.09%

Na2Cr2O7和0.16%Na2SO3

配成。(2)

硅酸凝胶（胶凝体系）在10%

HCl溶液中加入15%

Na2O

·

mSiO2

溶液，直至pH为2配成。(3)

粘土/水泥体系（固化体系）在8%

粘土悬浮体中加入水泥，直至质量百分数为8%

水泥配成。(4)

水玻璃-氯化钙双液法调剖剂（沉淀体系）交替注入10%

Na2O

·

mSiO2溶液和

8%

CaCl2溶液，中以隔离液（如水）隔开。(5)

水玻璃-盐酸双液法调剖剂（增注调剖体系）交替注入10%

Na2O

·

mSiO2溶液和

5%

HCl溶液，中以隔离液（如水）隔开。(6)

粘土-碳酸钠双液法调剖剂（活化体系）交替注入20%

粘土悬浮体和

8%

Na2CO3

溶液，中以隔离液(如水）隔开。(7)

粘土-聚丙烯酰胺双液法调剖剂（絮凝体系）交替注入20%

粘土悬浮体和

0.1%

HPAM

溶液，中以隔离液（如水）隔开。(8)

粘土-水玻璃双液法调剖剂（固化体系）交替注入20%

粘土悬浮体和20%

Na2O

·

mSiO2溶液，中以隔离液隔开。这些调剖剂包括了单液法调剖剂和双液法调剖剂，也包括了近井地带调剖剂和远井地带调剖剂，可用于一般地层、高渗透地层、低渗透地层和高温高矿化度地层的调剖。五、调剖选井依据及步骤1.米吸水指数该指标反映地层厚度的吸水能力。米吸水指数越大，越需要调剖。2.有效渗透率注水井的有效渗透率反映了水驱过程中水相的流动能力，有效渗透率也能反映储层孔吼的大小。

有效渗透率越高，水驱效率越低，越需要调剖3.吸水厚度指数

h由分层测试或吸水剖面资料确定；吸水厚度指数反映了储层纵向上的非均质性，值越小，储层纵向上的非均质性越大，越需要调剖。4.对应油井水淹速度对应油井水淹速度反映了储层平面上的非均质性；见水速度越大，储层纵向上的非均质性越大，越需要调剖。5.连通油井产水率连通油井产水率越大，越需要调剖。6.选井方法1）选择评价参数确定该开发单元参数的取值区间。2）确定计算函数，并计算参数；3）确定权重系数；4）计算决策因子7.实例分析评价认为，该井储层为裂隙型储层，即地层存在微裂缝型大孔道，层间吸水能力差异较大，确定决策因子的最大界限为0.6，因此，有必要对该井进行调剖。六、施工方案1.施工前期准备经油藏科研究确认选井根据注水井近期的吸水剖面和PI决策确定调剖层位根据地层的结构做动态、静态实验,确认最佳的优化方案和设计用量对分层调剖井需要进行钢丝作业2.施工压力控制

为使调剖剂不进入或少进入中、低渗透层，在调剖中必须控制注入泵压。选择施工最高泵压有两个原则：一是不大于注水泵压，二是施工泵压小于折算至井口的油层破裂压力。施工中要求压力是一个缓慢的爬坡上升3.施工程序设备吊装及就位油管正挤试压,试压15MPa,稳压10min,管线无刺漏,方能进行下一步的施工配置、挤注调剖工作液关井后凝6天恢复注水4.调剖设备调剖专用注聚泵1台熟化罐15方2个（带搅拌器）聚合物分散溶解装置1台控制系统参见图1－图45.注意事项由于施工时间长，平均每一口井要25天左右，同时工作劳动强度大的特点，要合理的安排员工的作息时间施工期间始终存在高压危险，要加强对设备和管线的巡检，一般要求20－30min巡检一次严防配聚合物时冒罐现象的发生各种废弃垃圾要专用容器回收，不得污染海洋或进入平台生产流程七、注水井调剖的矿场试验例1.濮城油田西、南区沙二上2+3层系试验区时间：

1996年投入调剖剂：3.86×104m3年增产油：2.249×104t濮城油田试验区的开发状况

南区

时间试验前试验后

水驱动用储量（×104t）

1128

1190

可采储量（×104t）

352

364综合递减

（%）

16.99

6.87自然递减

（%）

24.87

16.89含水上升率

（%）

0.45

0.06西区

时间试验前试验后

水驱动用储量（×104t）

585

597

可采储量（×104t）

250

261综合递减

（%）

19.76

4.20自然递减

（%）

25.49

13.11含水上升率

（%）

2.15

1.10濮城油田试验区(南区)产量变化曲线濮城油田试验区(西区)产量变化曲线2.蒙古林油田试验区时间：1995年

~

1996年投入调剖剂：6.93×104m3年增产油：

6.50×104m3自然递减率：试验前为15.41%

试验后为8.13%3.广利油田莱38块试验区时间：

1995年4月

~

12月投入调剖剂：6439

m3年增产油：1.117×104t含水上升率：试验前为0.87%试验后为0.38%自然递减率：试验前为15.6%试验后为5.2%广利油田莱38块产量变化曲线4.喇嘛甸油田中部东块试验区时间：

1994年

~

1995年投入调剖剂：5822

m3年增产油：1.04×104t含水上升率：试验前为1.87%试验后为0.23%喇嘛甸油田中部东块试验区产量变化曲线5.乐安油田草13块试验区时间：

1995年

~

1996年投入调剖剂：4516

m3年增产油：9394

t综合含水率：试验前为81.7%试验后为79.4%乐安油田草13块产量变化曲线每投入

1

m3调剖剂增产的油量序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

试验区

濮城油田西、南区沙二上2+3层系文明寨油田明一东块和马寨油田卫95块

渤南油田五区沙三91-2层

桩西油田桩52块和桩45块

广利油田莱38块

埕东油田埕4南块

临盘油田盘2-26块

乐安油田草13块

喇嘛甸油田中部东块

曙光油田曙2-6-6块

兴隆台油田马20块

科尔沁油田包1块

蒙古林油田西部、中部和北部

平均每投入1

m3调剖剂增产的油量(t)

0.58

0.54

2.31

3.80

1.73

1.17

1.13

5.03

1.79

1.25

0.64

1.33

0.94

1.71区块整体调剖的投入产出比26块序号

1

2

3

4

5

6

7

8

试验区

濮城油田西、南区沙二上2+3层系文明寨油田明一东块和马寨油田卫95块

渤南油田五区沙三91-2层

桩西油田桩52块和桩45块

广利油田莱38块

埕东油田埕4南块

临盘油田盘2

盘2-26

乐安油田草13块

平均投入产出比

1:4.45

1:4.02

1:5.30

1:5.00

1:8.92

1:5.22

1:8.20

1:6.00

1:5.90八、注水井调剖的发展趋势1.

降低调剖剂成本

其中包括降低调剖剂原料成本和降低调剖剂的使用浓度。前者如用水体改造后剩下的残渣（石灰泥）、造纸厂的废液（黑液）和热电厂产出的粉煤灰作调剖剂原料，配成调剖剂，用于调剖堵水；后者如用低浓度的聚合物与低浓度的交联剂配成的CDG调剖剂。CDG调剖剂是通过冻胶束的形成对压差小的深部地层进行封堵。由于CDG调剖剂的原料浓度低，所以成本低，因此可大量使用。2.合理组合调剖剂可将调剖剂按地层压降漏斗的特点进行组合。在组合调剖剂中有不同强度的调剖剂，其中强度较大的调剖剂用于封堵近井地带，强度较小的调剖剂用于封堵远井地带。调剖剂的合理组合，可以减少调剖剂用量，也即降低调剖剂费用。3.

把握调剖剂注入时机调剖剂不同注入时机，有不同的增油效果。对油藏开发阶段，有调剖堵水的最佳时机。有些研究认为最佳的时机是在区块油产量开始下降的时候。调剖堵水后的重复施工中也有最佳时机