低渗透油田注水井深部调剖技术应用

低渗透油田注水井深部调剖技术应用目录1项目概要 (1)1.1问题的提出 (1)1.1.1油藏概况 (1)1.1.2开发过程中存在的问题及对策 (2)1.1.3深部调剖技术研究现状 (3)1.1.3.1国外调剖技术发展现状 (3)1.1.3.2国内调剖技术发展现状 (4)1.2主要研究内容 (14)1.3研究思路 (14)1.4项目完成情况 (15)1.4.1主要工作量 (15)1.4.2研究成果 (15)2深部调剖凝胶体系 (16)2.1铬离子交联凝胶体系 (16)2.1.1凝胶体系配方筛选 (16)2.1.1.1聚合物筛选 (16)2.1.1.2交联剂筛选 (30)2.1.1.3交联助剂筛选 (37)2.1.2凝胶体系影响因素分析 (41)2.1.2.1聚合物浓度 (41)2.1.2.2交联剂浓度 (43)2.1.2.3交联助剂浓度 (44)2.1.2.4温度 (45)2.1.2.5矿化度 (46)2.1.3凝胶体系性能评价 (49)2.1.3.1机械剪切 (49)2.1.3.2多孔介质剪切 (51)2.1.3.3稳定性 (52)2.1.3.4堵水率 (53)2.1.3.5选择性封堵能力 (54)2.1.3.6提高采收率 (55)2.2有机酚醛交联凝胶体系 (57)2.2.1凝胶体系影响因素分析 (59)2.2.1.1聚合物浓度 (59)2.2.1.2交联剂浓度 (60)2.2.1.3交联助剂浓度 (61)2.2.1.4温度 (65)2.2.1.5矿化度 (66)2.2.2凝胶体系性能评价 (67)2.2.2.1机械剪切 (67)2.2.2.2多孔介质剪切 (68)2.2.2.3稳定性 (69)2.2.2.4堵水率 (70)2.2.2.5选择性封堵能力 (71)2.2.2.6提高采收率 (71)2.3调剖剂配方 (73)2.3.1温度34℃ (73)2.3.2温度42℃ (74)2.3.3温度51℃ (75)3注水井深部调剖段塞结构设计 (77)3.1调剖剂量 (77)3.1.1调剖层及调剖厚度 (77)3.1.2调剖方向 (77)3.1.3调剖半径 (77)3.1.4调剖剂量 (77)3.2段塞结构 (78)3.3施工原则 (79)4结论与建议 (80)4.1结论 (80)4.2建议 (80)1项目概要1.1问题的提出1.1.1油藏概况长庆油田采油四厂作业区主要位于陕西省的靖边县和安塞县境内，包括化子坪区、白于山区、盘古梁东区、大路沟一区、大路沟二区、大路沟三区、大路沟四区、新14井区等。

油田为中等温度、高盐、中低渗透率，主要以岩性控制为主，属三角洲前缘沉积体系控制下的岩性低饱和油藏。

长庆油田采油四厂各个区块基本物性见表1-1-1。

表1-1-1 长庆油田采油四厂基本物性表安塞油田化子坪区位于安塞县化子坪乡境内。

其构造主要为由东向西倾没的低幅鼻隆。

主力油层是三叠系延长组长213层，储层岩性以灰白色中、细粒岩屑质长石砂岩为主，长石含量45.2%，石英含量32.6%，岩屑含量8.6%，其它碎屑含量5.6%。

长213油层在平面上连片性好，面积大，纵向上泥质夹层少，但孔渗低，非均质性强，油水分异差，含水饱和度高。

储层平均孔隙度14.2%，渗透率7.5×10-3μm2。

平均单井油层厚度12.2m，原始地层压力5.62MPa，油藏属弹性弱水压驱动。

靖安油田白于山区位于靖边县大路沟乡境内，构造上位于陕北斜坡西倾单斜背景上发育的局部东西向鼻状隆起。

主力储油层长4+5岩性以浅灰色中细粒长石砂岩为主，储层物性差，非均质性强，电测解释平均孔隙度12.49%，平均渗透率1.33×10-3μm2，均较低。

平均油层厚度为18.17m，油水层厚度为2.24m。

油层原始含水饱和度高（52.56%），油藏属弹性弱水压驱动，原始地层压力11.71MPa。

本区裂缝（高渗带）发育，具有多向性，给油藏开发管理带来困难。

目前白于山区发现裂缝18条，高渗带17条，发育呈多向性，共有见水井46口。

靖安油田盘古梁东区油藏为三叠系延长组长6，位于靖边县大路沟乡境内，构造为一组西倾的鼻状隆起。

该区主力油层三叠系长6，平均油层厚度12.5m，油层埋深1785m，储层孔隙度10.7%、渗透率1.49×10-3μm2，储层岩性为中－细砂岩，油层物性差，属岩性控制油藏，底水不发育。

靖安油田大路沟一区位于靖边县大路沟乡和五里湾乡境内，构造上位于陕北斜坡北东－西南向的鼻状构造。

主力储油层长212岩性以灰、浅灰色、中细粒岩屑质长石砂岩为主，长212储层物性差，非均质性强，电测解释平均孔隙度14.47%，平均渗透率10.3×10-3μm2。

含油层系单一，油层较薄，平均单井油层厚度4.41m，油水层厚度6.70m。

油层原始含水饱和度高（51.87%），原始地层压力11.4MPa，油藏属弹性弱水压驱动。

靖安油田大路沟二区三叠系长6油藏为典型的低渗油藏，位于陕北斜坡中北部，油藏主要受上倾方向致密层与砂体侧变带所形成的圈闭所控制，为典型的弹性溶解气驱油藏。

本区储层主要为一套中－细粒长石砂岩，岩性致密、储层物性差，非均质性强，平均孔隙度为12.46%，平均空气渗透率为1.58×10-3μm2，平均含水饱和度53.0%，油藏埋深1660m。

平均砂体厚27.4m，有效厚度19.1m，油藏原始地层压力11.5MPa，饱和压力6.02MPa，地面原油粘度9.68mPa.s，比重0.8647g/mL，沥青质含量5.09%，凝固点21.9℃，原始气油比59.9m3/t。

靖安油田大路沟三区属于鼻隆背斜与岩性组合圈闭，油藏为岩性－构造油藏。

储层河道砂体发育，呈北东西南向展布，平面上为条带网状，剖面上为顶平底凸的透镜状。

主力储油层长213和长221岩性以灰、浅灰色、中细粒长石砂岩和岩屑质长石砂岩为主，电测解释油层平均孔隙度15.8%，渗透率23.8×10-3μm2。

其中长213平均单井油层厚度4.0m，油水层厚度12.7m，油层平均原始含水饱和度52.1%；长221平均单井油层厚度1.0m，油水层厚度9.7m，油层平均含水饱和度57.5%，原始地层压力8.49MPa，油藏属弹性弱水压驱动。

靖安油田大路沟四区油层为三叠系延长组长2，该区块沉积环境同大路沟三区，地质特征也很相象。

该区长2油藏主要储层河道砂体发育，属于平缓西倾单斜上的鼻隆背斜与岩性组合构成的岩性－构造油藏，呈东北西南向展布，平面上为条带状，剖面上为顶平底凸的透镜状。

根据本区块42口井资料统计，油层垂直中深为1293.2m，平均油层厚度为1m，油水层厚度为8.3m，平均电阻率为12.9Ω•m，孔隙度为17.7%，渗透率11.4×10-3μm2，含水饱和度为41.1%，原始地层压力是9.97MPa。

绥靖油田新14井区位于靖边县杨米涧乡境内，构造上在陕北斜坡中东部杨米涧鼻褶带背景上形成的北东－西南向的鼻状构造。

含油层系单一，开采层位侏罗系延9层，储油层延9层发育河道相沉积，平均砂体厚度20.8m。

储层以灰白色细、中粒长石质岩屑砂岩为主，石英含量56.3%，长石12.0%，岩屑14.2%，云母0.7%，填隙物16.8%，以高岭石、水云母、硅质及铁白云母为主。

延9储层物性好，根据测井解释结果，平均孔隙度17.1%，渗透率94.28×10-3μm2，油层较厚，平均单井油层厚度9.6m，油层中深1096m，原始地层压力6.56MPa，油藏属弹性弱水压驱动。

1.1.2开发过程中存在的问题及对策长庆油田采油四厂的各区块均以注水开发为主，在许多井区，注水开发后，含水波动大且上升速度快，含水率升高，产量递减。

通过对长庆油田采油四厂各区块的地质情况和注水开发中存在的问题进行仔细分析后，发现影响各区块注水开发的主要问题有：1）部分区块裂缝和大孔道发育，吸水剖面严重不均。

2）部分层位不吸水，需剖面改造。

3）裂缝发育无规律，调剖难度大。

由此造成的后果：水驱储量动用程度低，注水沿着主砂体带方向、能量较低部位突进，造成主向部分油井水淹，含水上升速度快，而侧向油井注水不见效。

长庆油田采油四厂各区块为中低渗透，主要以岩性控制为主，属三角洲前缘沉积体系控制下的岩性低饱和油藏，几乎所有已成岩的砂岩储层都发育有天然裂缝，裂缝对低渗透储层的油藏动态产生明显的影响。

同时油藏进入中高含水期，原始地层存在的天然裂缝和溶洞以及在开发过程中产生的人为诱导裂缝，以及强采强注引起的地层出砂、胶结物大量流失、胶结结构遭到破坏，导致了地层出现高渗透层、大孔道、裂缝，注入水窜进，注入水平面上单向突进和剖面上的尖峰状吸水比较普遍。

针对开发过程中存在的问题，调研国内外相近油藏开发的经验教训，基于油田的措施效果，决定采用深部调剖技术，研制开发调剖体系，利用深部调剖防止层内绕流、层间窜流，阻止后续注入液绕过封堵区再窜到高渗透层，改善吸水剖面，启动低渗透层，采取“堵调驱相结合”的治理思路提高波及体积和驱油效率：堵：在裂缝处，即剖面上的吸水尖峰处，采用强度较高的调剖剂，封堵裂缝，削减吸水尖峰，改善吸水剖面。

调：调整渗透率级差，在中高渗透层段，主砂体带方向，采用强度适中的调剖剂，抑制注入水推进速度，改变渗流路径，提高波及体积。

驱：对中等渗透率层段，通过注入调驱体系，建立一定阻力，为低渗透层段吸水留下足够的压力空间，提高驱油效率与波及体积。

为实现这一治理思路，研究适合长庆油田采油四厂各区块油藏条件的深部调剖体系是关键。

因此，研制开发综合性能优良的深部调剖体系就显得十分必要而迫切。

1.1.3深部调剖技术研究现状根据“堵调驱相结合”的治理思路，研究适合长庆油田采油四厂油藏条件的调剖体系，有必要对深部调剖技术研究现状进行全面调研，为长庆油田采油四厂中低渗透油藏深部调剖体系研究提供参考。

1.1.3.1国外调剖技术发展现状国外调剖技术的研究和应用己有近六十年的历史，注水井调剖技术是在油井封堵水层技术的基础上发展起来的。

早期利用水基水泥和封隔器进行分层卡堵水。

20世纪50年代在油田应用原油、粘性油、憎水的油水乳化液，固态烃溶液和油基水泥等作堵水剂。

前苏联试验了叔丁基酚和甲醛合成树脂，环烷酸皂尿素甲醛树脂等化学剂。

20世纪60年代开始使用聚丙烯酰胺类高分子聚合物凝胶技术，这为化学调剖堵水技术打开了新局面。

20世纪70年代以来，Needham等人指出利用聚丙烯酰胺在多孔介质中的吸附和机械捕集效应可有效地封堵高含水层，从而使化学堵水调剖技术的发展上了一个台阶。

20世纪80年代末，美国和前苏联都推出一批新型化学剂，归纳起来，大致可分为水溶性聚合物凝胶类调剖技术，水玻璃类调剖技术和颗粒调剖技术等。