竄流通道導(dǎo)致注入水“短路”

油井出水是油田開發(fā)全過程面臨的普遍問題，綜合治水是油田長期效益開發(fā)的根本保障。

我國油田主要以注水補能開發(fā)為主，儲層非均質(zhì)性疊加長期注水會導(dǎo)致油田竄流通道嚴(yán)重發(fā)育。大量注入水沿著竄流通道從注入井流入采油井，不但沒有發(fā)揮補能增大驅(qū)替壓差的作用，而且會導(dǎo)致油井含水率持續(xù)上升，產(chǎn)油量不斷下降，采出水處理成本不斷增加。

目前，我國大部分油田已進(jìn)入開發(fā)中后期，注入水低效甚至無效循環(huán)已成為油田穩(wěn)產(chǎn)的突出瓶頸之一。

注入水是儲層中驅(qū)替原油的動力之源，但竄流通道的存在會“屏蔽”未波及的剩余油，就好像電流短路導(dǎo)致電氣無法工作一樣，竄流通道導(dǎo)致的注入水“短路”，成為儲層中剩余油無法啟動的重要原因之一。

解決注入水“短路”問題，就要通過調(diào)剖堵水封堵儲層中注入水的竄流通道，利用注入水把儲層多孔介質(zhì)中的原油驅(qū)替出來，從而降低油井含水率，提高原油采收率。

調(diào)剖是以注水井為媒介封堵竄流通道，破除注入端“短路”點，使注水層段吸水剖面趨于平均，達(dá)到均衡驅(qū)替的目的。堵水是以采油井為媒介封堵出水點位，切斷近采出端“短路”點，迫使來水改變方向，驅(qū)替其他未波及區(qū)域剩余油，降低油井含水率。

化學(xué)堵水成為常規(guī)治水控水措施

調(diào)剖堵水形式多樣，主要分為機械堵水和化學(xué)堵水兩大類。

機械堵水是采用機械分隔的辦法，在井筒中形成兩個或多個獨立的流動和壓力空間，封堵出水層位，開發(fā)其他層位。

當(dāng)多個獨立油層合采時，由于每層的地層壓力、滲流能力不同，各層的產(chǎn)液能力、吸水能力均不同，產(chǎn)液主要發(fā)生在地層壓力高的儲層，竄流往往發(fā)生在滲透能力好的儲層，導(dǎo)致其他儲層很難動用。為解決這個問題，1964年，大慶油田組織了分層注水會戰(zhàn)，采用封隔器把多個油層按一定規(guī)則進(jìn)行分層開采，之后不斷發(fā)展形成了沿用至今的精細(xì)分層開發(fā)技術(shù)。

目前，針對非常規(guī)儲層長水平井出水情況，也形成了機械找水堵水工藝，在長水平段井筒中封堵不同出水位置。

機械堵水主要解決井筒能控制的出水問題，但無法解決儲層中的竄流難題，如厚油層、薄互層、隔層不連續(xù)、邊底水錐進(jìn)等縱向儲層竄流，以及油層內(nèi)非均質(zhì)性引起的平面竄流。

化學(xué)堵水是解決儲層竄流的主要方法。在油田開發(fā)中后期，儲層竄流普遍存在，化學(xué)堵水成為常規(guī)治水控水措施，伴隨油田開發(fā)整個過程。

化學(xué)堵水是將化學(xué)劑注入儲層竄流通道，利用化學(xué)劑在儲層內(nèi)物化性質(zhì)改變來封堵竄流通道?；瘜W(xué)堵水材料主要有交聯(lián)聚合物、乳化稠油、水玻璃—氯化鈣、水泥漿、微球等。

20世紀(jì)50年代起，玉門油田最先開始進(jìn)行化學(xué)堵水，主要采用松香酸鈉選擇性堵水、水泥堵水等。20世紀(jì)60年代，大慶油田陸續(xù)開展化學(xué)堵水試驗，主要采用水泥堵水、活性稠油堵水等。20世紀(jì)80年代，聚丙烯酰胺和交聯(lián)聚合物的應(yīng)用開啟了化學(xué)堵水蓬勃發(fā)展的時代，大慶油田、勝利油田陸續(xù)將交聯(lián)聚合物作為主要化學(xué)堵水材料規(guī)模推廣，至今仍是最主要的堵水材料之一。20世紀(jì)90年代，調(diào)剖堵水發(fā)展到鼎盛階段，形成了區(qū)塊整體堵調(diào)、等壓降梯度堵水、深部調(diào)驅(qū)等技術(shù)，油田應(yīng)用的堵劑體系有幾十種。

2000年以后，許多油田區(qū)塊進(jìn)入高含水開發(fā)后期，儲層水竄情況更加復(fù)雜，常規(guī)近井調(diào)剖堵水難以滿足持續(xù)控水穩(wěn)油的需要，調(diào)剖技術(shù)由固定封堵向沿程調(diào)控發(fā)展，我國調(diào)剖堵水技術(shù)發(fā)展進(jìn)入新階段。

目前，調(diào)剖堵水依舊是油田開發(fā)最常用的控水穩(wěn)油方法，隨著油田開發(fā)轉(zhuǎn)向非常規(guī)、深層超深層、縫洞型等復(fù)雜類型油田，對堵劑、工藝技術(shù)都提出了更高的要求，逐步發(fā)展出水平井選擇性控水技術(shù)、平臺在線調(diào)堵設(shè)備、高溫超高溫堵劑、超高溫高鹽堵劑、泡沫劑、凍膠分散體系、等密度顆粒等先進(jìn)材料和技術(shù)。

因地制宜發(fā)展特色調(diào)剖堵水技術(shù)

中國石化油藏類型復(fù)雜，多年來，通過不斷技術(shù)攻關(guān)，形成了類型多樣的調(diào)剖堵水工藝。

20世紀(jì)80年代，選擇性堵水、單液法/雙液法調(diào)剖等技術(shù)在勝利油田試驗應(yīng)用。勝利油田先后研制了鉻交聯(lián)聚丙烯酰胺、酚醛交聯(lián)聚丙烯酰胺、甲基氯硅烷等選擇性堵劑，先后實施300余井次，累計增油超35萬噸。其中，臨盤油田盤42-2井采用甲醛交聯(lián)聚丙烯酰胺堵水，累計增油4777噸，有效期長達(dá)467天。水玻璃—氯化鈣雙液法調(diào)剖工藝首次在勝坨油田坨3-8-16井試驗，對應(yīng)油井累計增油2487噸。

20世紀(jì)90年代，弱凍膠深部調(diào)驅(qū)、復(fù)合離子堵水等技術(shù)在勝利油田試驗應(yīng)用。孤東油田率先采用聚丙烯酰胺/乙酸鉻弱凍膠體系進(jìn)行深部調(diào)驅(qū)，3個井組調(diào)剖后注水井注入壓力平均上升3兆帕，累計增油9800噸。孤島油田試驗并推廣復(fù)合離子堵水技術(shù)，先后實施261井次，累計增油超10萬噸。

2000年以后，隨著不同類型油藏穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的需要和先進(jìn)堵水材料的發(fā)展，中國石化形成了“2+3”技術(shù)、縫洞型油藏堵水、稠油熱采封竄、水平井選擇性控水等調(diào)剖堵水技術(shù)。

“2+3”技術(shù)，即在充分調(diào)剖的基礎(chǔ)上進(jìn)行有限度三次采油技術(shù)。樁西油田樁106老區(qū)開展“2+3”提高采收率試驗，先后注入調(diào)剖劑510立方米、驅(qū)油劑6540立方米，其中L106-43井日產(chǎn)油由11.8噸升至26.3噸，綜合含水率由81.9%降至70.3%。

聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)，即依靠納微米級遇水膨脹的微球進(jìn)行逐級深部調(diào)驅(qū)。2004年，孤島油田東區(qū)1注11采井組開展聚合物微球調(diào)驅(qū)試驗，平均見效期3~4個月，累計增油1000余噸。

由于縫洞型儲集空間與常規(guī)砂巖油藏差別較大，是縫、孔、洞與復(fù)雜通道的組合，非均質(zhì)性更強，且為高溫高鹽油藏，常規(guī)調(diào)剖技術(shù)不適用。塔河油田形成了油井五項基礎(chǔ)綜合分析與權(quán)重分析結(jié)合選井方法，研發(fā)了可溶性硅酸鹽、可固化顆粒、有機無機復(fù)合等堵劑，形成了塔河特色的縫洞型油藏堵水技術(shù)。

稠油熱采封竄技術(shù)，即采用自適應(yīng)“溫度場、壓力場”的逐級深部封竄方法，按近井、過渡、遠(yuǎn)程地帶劃分溫度場和壓力場，選擇與之適應(yīng)的堵劑體系封堵蒸汽竄流通道，充分發(fā)揮蒸汽熱降黏作用，提高稠油熱采效率。該技術(shù)在孤島、濱南、現(xiàn)河等采油廠應(yīng)用。

復(fù)雜條件水平井化學(xué)控水技術(shù)在塔河油田高溫高鹽碎屑巖水平井試驗應(yīng)用，2010年左右先后實施200余井次，增油超11.5萬噸。

目前，我國老油田普遍進(jìn)入高含水甚至特高含水期，油藏非均質(zhì)矛盾更加突出，疊加深層、縫洞、稠油、水平井、多輪次等復(fù)雜條件，調(diào)剖堵水雖然持續(xù)發(fā)揮穩(wěn)油控水作用，但面臨效果變差、成功率降低等問題，需要不斷創(chuàng)新帶動調(diào)剖堵水技術(shù)進(jìn)步，發(fā)展因地制宜的特色調(diào)剖堵水技術(shù)。（方吉超）（作者單位：石油勘探開發(fā)研究院）

知識鏈接

什么是調(diào)剖堵水？

●調(diào)剖：采用機械或化學(xué)的方法，從注水井作業(yè)封堵油藏高滲透層，調(diào)整整個注水層段的吸水剖面。

●堵水：采用機械或化學(xué)的方法，從油井作業(yè)封堵油藏高滲透層，減少油井產(chǎn)水。

有哪些常見的調(diào)剖堵水技術(shù)？

●等壓降梯度堵水技術(shù)：在儲層條件下，根據(jù)地層壓降曲線進(jìn)行級次劃分，根據(jù)不同級次的壓力梯度選用不同強度的堵劑體系進(jìn)行等壓降梯度堵水。此技術(shù)已發(fā)展成為目前最普遍的堵水方法之一，實現(xiàn)高效堵水。

●人工隔板堵水技術(shù)：在油水界面上部，以一定的工藝措施擠注化學(xué)堵劑，形成一定范圍的人工隔板，以防止底水錐進(jìn)。此技術(shù)逐漸成為底水油藏控水的主要方法。

●水泥塞堵水技術(shù)：在井底特定深度注入水泥，形成水泥塞封堵下部高產(chǎn)水層，逐漸上返生產(chǎn)，降低油井含水。此技術(shù)在深層碳酸鹽巖裸眼完井生產(chǎn)過程中應(yīng)用較普遍。

●區(qū)塊整體調(diào)剖技術(shù)：從區(qū)塊整體開發(fā)效果出發(fā)，采用科學(xué)決策方法，以注水井調(diào)剖為主要措施，對區(qū)塊內(nèi)油水井進(jìn)行綜合治理。

勝利油田：深度堵調(diào)為老油田“延壽”

經(jīng)過6年攻關(guān)，曾讓勝利油田石油工程研究院三次采油研究所副經(jīng)理史樹彬撓頭的孤東七區(qū)西館63+4單元試驗井組，交上了一份亮眼成績單：綜合含水率下降2.1個百分點，噸油耗水率由70%降至28%，增油2.3萬噸。

此前，該單元經(jīng)歷了自噴、注水、注聚合物驅(qū)等開發(fā)階段，含水率達(dá)98.3%，采收率卻只有42.8%?！吧洞胧┒际股狭司褪遣怀鲇停嬉獔髲U還不甘心?！爆F(xiàn)在提起來，史樹彬還耿耿于懷。

事實上，這種“滾刀肉”油藏在勝利油田不算少見。開發(fā)到中后期，地層能量降低，通過注水補充地層能量可以提高采收率。由于地層、油層的非均質(zhì)性和復(fù)雜性，注入水很容易向孔隙大、滲透率高的地方流動，久而久之，就會造成高滲、孔隙大的地方，油被驅(qū)替得干干凈凈，而小孔隙中則有大量的原油無法被開采出來。

2017年，勝利油田開始攻關(guān)“整裝油田特高含水期深度堵調(diào)技術(shù)”研究，并選擇孤東七區(qū)西館63+4單元進(jìn)行試驗。

根據(jù)取芯井水驅(qū)效率及剩余油分布特征研究，勝利油田把儲層劃分為極端水洗帶、強水淹帶和弱水驅(qū)帶，創(chuàng)新形成了極端水洗帶深部高強封堵、強水淹帶流度調(diào)控、弱水驅(qū)帶擴大水驅(qū)的分級調(diào)控技術(shù)對策，水驅(qū)實現(xiàn)了從“大水漫灌”到“精準(zhǔn)滴灌”的轉(zhuǎn)變。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，深度堵水調(diào)剖不是單純的封堵，而是類似于調(diào)控，針對不同的深度堵調(diào)的水驅(qū)“三帶”劃分了高強封堵、流量調(diào)控、相滲調(diào)節(jié)三類分級調(diào)堵體系。堵水調(diào)剖不用建站，只需要兩個調(diào)配水池，建造成本低、可移動，還能針對不同的油井分類施策，采用聚合物凍膠或表面活性劑堵水調(diào)剖，通過分層注水一體化管柱，把地下剩余的油驅(qū)替出來，提高采收率。

6年來，該技術(shù)在勝利油田共應(yīng)用783井組（次），累計增油35.43萬噸，延長老油田經(jīng)濟(jì)開發(fā)壽命5~10年。（本報記者 于 佳 通訊員 劉夢雪 婁鑫娟）

西北油田：堵住深層上百米的大裂縫

截至7月15日，經(jīng)過堵水調(diào)流治理的TK260井，復(fù)產(chǎn)158天，平均日產(chǎn)原油20.2噸。今年上半年，西北油田階段治理136井次，增油5.5萬噸。

2009年，國內(nèi)油田基本上采用無機堵水，通俗地說，就是水泥打塞。這一年，現(xiàn)任西北油田采收率高級專家何龍畢業(yè)來到西北油田，開始把自己博士研究課題——有機堵水應(yīng)用到堵水作業(yè)中。西北油田第一次將化學(xué)堵水應(yīng)用于塔河碎屑巖水平井，使用的堵劑是聯(lián)合站干化池的顆粒，當(dāng)年在30多口井實施，有效率提高了9個百分點。

縫洞油藏底水兇猛、裂縫發(fā)育，當(dāng)時國外堵水成功的案例也不過是幾微米的孔隙、幾毫米的裂縫，而西北油田要堵的是幾十米甚至上百米的大裂縫。在井深6000米、溫度140攝氏度、壓力60兆帕的井況下，有的堵劑到了井里不能凝固，有的堵劑沒到目的層卻發(fā)生凝固造成堵塞。

攻關(guān)團(tuán)隊經(jīng)過不懈努力，發(fā)明了密度介于原油和地層水之間，低成本、高強度的新型固化顆粒堵劑，在油水之間形成隔板，實現(xiàn)了“只出油不出水”，堵水有效率提高了17個百分點。

2022年，攻關(guān)團(tuán)隊又研發(fā)出適應(yīng)160攝氏度的堵水顆粒，初步解決了順北8000米深油層的堵水問題。

目前，西北油田擁有18種不同體系顆粒，具有各種性能，能大能小、能強能弱、能遠(yuǎn)能近、能走能停，還可以延遲變大縮小。

堵水技術(shù)有兩條主線：研發(fā)堵劑和提升堵水工藝。西北油田在解決了堵劑耐高溫、抗高鹽諸多難題后，堵水工藝也同步調(diào)整提升。

近年來，攻關(guān)團(tuán)隊提出了“深部堵水”概念，堵水從表層裂縫表層剩余油向深部地層深部剩余油轉(zhuǎn)變。在碳酸鹽巖油藏，他們變“近堵繞流”為“源頭控水”；在碎屑巖油藏，變“單一波及”為“堵疏結(jié)合”；在凝析氣藏，變“井筒堵提”為“深部隔板”……不但堵得住水，更保證了油路暢通、產(chǎn)量提高。（曹 俊 甄恩龍）

河南油田：“調(diào)”“引”并重驅(qū)出剩余油

“要采出更多剩余油，就必須想辦法調(diào)整地下的注水和注汽通道，把水和蒸汽引向剩余油富集區(qū)域。”河南油田注水工藝專家謝滔在介紹下一步化學(xué)調(diào)剖堵水思路時，特別強調(diào)了“調(diào)”和“引”。

目前，在河南油田的常采區(qū)域，還有約60%的剩余油；在大部分稠油熱采區(qū)域，還有高達(dá)90%的剩余油。因此，必須做好“引流”文章，讓水和蒸汽波及更多的剩余油區(qū)域。“我們對不同油藏定制特色方案，把剩余油有效驅(qū)替出來?！敝x滔說。

在常采區(qū)域，針對注入水竄流嚴(yán)重的問題，河南油田形成了5種不同強度的調(diào)剖劑配方，滿足中高孔滲油藏的調(diào)剖需求，同時，根據(jù)地層壓力場分布，在遠(yuǎn)井、中井和近井地帶分別采用強度不同的凝膠，調(diào)剖堵水成本降低40%。

截至2023年6月，河南油田在王集西區(qū)、柴莊區(qū)、泌124等區(qū)域累計實施注水調(diào)剖28個井組，井組日產(chǎn)油由148.2噸升至172.9噸，累計增油1.63萬噸。

針對稠油熱采區(qū)塊汽竄嚴(yán)重問題，河南油田攻關(guān)形成了氮氣泡沫調(diào)剖、顆粒復(fù)合調(diào)剖、凝膠調(diào)剖、區(qū)域組合治理等特色稠油熱采調(diào)剖技術(shù)。但是，隨著稠油吞吐輪次增加，地層壓力持續(xù)下降，所注蒸汽波及范圍有限，調(diào)剖成本增高、效果變差。

2020年以來，河南油田以燃煤鍋爐廢渣粉煤灰、脫硫渣等工業(yè)廢料及農(nóng)作物廢料植物纖維等為主劑，以聯(lián)合站含油污泥等為輔劑，研制出適合不同油藏需求的低成本粉煤灰調(diào)剖劑、乳化油泥調(diào)剖劑和植物纖維調(diào)剖劑等，并配套實施不動管柱調(diào)剖工藝，單井措施費用下降約50%。

針對單一堵劑無法滿足油井不同部位調(diào)剖需求的問題，河南油田根據(jù)不同油藏類型、不同油層物性、生產(chǎn)狀況等，設(shè)計“泡沫+凝膠”“泡沫+凝膠+顆?！薄芭菽?顆粒”等段塞組合，有效增加了封竄抑水半徑，實現(xiàn)了對油藏深部的精準(zhǔn)堵調(diào)。（本報記者 常換芳 通訊員 王超強 陳永保）

中原油田：生物質(zhì)調(diào)剖助力降本增效

7月3日，中原油田石油工程技術(shù)研究院提高采收率所最新研發(fā)的低成本生物質(zhì)復(fù)合調(diào)剖先導(dǎo)技術(shù)在濮2-481井組成功應(yīng)用，化學(xué)堵水調(diào)剖劑家族又添新成員——低成本生物質(zhì)復(fù)合調(diào)剖劑。該系列產(chǎn)品的成功研發(fā)，為東濮老區(qū)開展區(qū)塊經(jīng)濟(jì)性整體調(diào)剖提供了一條可行路徑。目前，中原油田化學(xué)堵水調(diào)剖劑已形成不同形態(tài)、不同粒徑的三大系列產(chǎn)品，油藏應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴大。

“由于油層存在非均質(zhì)性，注水驅(qū)油時常常出現(xiàn)水在油層中‘突進(jìn)’‘竄流’現(xiàn)象，嚴(yán)重影響區(qū)塊開發(fā)效果。化學(xué)堵水調(diào)剖工藝正是通過向油水井注入堵劑，封堵油水井間優(yōu)勢通道，改善油藏非均質(zhì)性，使儲層均衡驅(qū)替，避免‘旱的旱死，澇的澇死’，達(dá)到擴大注入水波及體積、增強開發(fā)效果的目的?！敝性吞锸凸こ碳夹g(shù)研究院調(diào)剖堵水方向?qū)＜覘顜浗榻B。

然而，隨著東濮老區(qū)進(jìn)入高含水開發(fā)后期，優(yōu)勢通道發(fā)育現(xiàn)象極為普遍，油藏溫度高、鹽度高，非均質(zhì)越發(fā)嚴(yán)重，很多常規(guī)調(diào)剖技術(shù)逐漸失效，多輪次調(diào)剖后措施效果及經(jīng)濟(jì)性難以盡如人意。對此，中原油田成立低成本調(diào)剖堵水技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊，專注于研發(fā)具有低工作液成本和高堵塞強度優(yōu)點的低成本生物質(zhì)復(fù)合調(diào)剖劑系列。

“歷時一年半，該技術(shù)成功研發(fā)并現(xiàn)場應(yīng)用，實現(xiàn)了中高滲油藏流場調(diào)控和提壓提油的目標(biāo)。然而，生物質(zhì)原材料粒徑不一、儲存困難及配注復(fù)雜的難題又?jǐn)[在我們面前。”楊帥說。

為此，攻關(guān)團(tuán)隊又啟動了多尺度生產(chǎn)工藝技術(shù)研究，歷經(jīng)上千次試驗，多次優(yōu)選生物質(zhì)原材料類型，建立干燥鑄型分散篩選制備工藝，針對不同油藏條件，研發(fā)出適用不同滲透率條件下的多尺度系列生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品，該技術(shù)覆蓋的油藏提高可采儲量5000萬噸以上。

下一步，攻關(guān)團(tuán)隊將繼續(xù)研發(fā)在線調(diào)驅(qū)一體化技術(shù)工藝和生物質(zhì)復(fù)合驅(qū)油體系，為東濮老區(qū)降本增效添磚加瓦。（楊 敏 張學(xué)成）