水平井水淹類型識(shí)別及治理對(duì)策研究排版

1、文章編號(hào)：注水開(kāi)發(fā)水平井水淹類型識(shí)別及堵水技術(shù)研究齊銀1，2，鄭剛2，董立全1，白曉虎1，陸紅軍1，顧燕凌1（1. 長(zhǎng)慶油田分公司超低滲透油藏研究中心 陜西 西安 710018；2. 長(zhǎng)慶油田分公司超低滲透油藏開(kāi)發(fā)部 陜西 西安 710018；）摘要：鄂爾多斯盆地超低滲透油藏采用直井注水、水平井采油井網(wǎng)開(kāi)發(fā)，一口水平采油井對(duì)應(yīng)多口配套注水井，生產(chǎn)過(guò)程中部分井水淹損失產(chǎn)能，為了快速識(shí)別注水開(kāi)發(fā)水平井水淹類型，恢復(fù)水平井單井產(chǎn)能，通過(guò)對(duì)對(duì)應(yīng)注水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析，利用模糊聚類的方法判斷水平井來(lái)水方向，并基于儲(chǔ)層物性、改造措施類型、滲流特征等建立了油藏模型，通過(guò)模擬計(jì)算確定最佳堵水時(shí)機(jī)、堵劑用量、施

2、工參數(shù)等。礦場(chǎng)試驗(yàn)表明該方法可以確定優(yōu)勢(shì)來(lái)水方向，優(yōu)化的堵水調(diào)剖參數(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果明顯。關(guān)鍵詞：超低滲透油藏；水平井；水淹；工程治理對(duì)策例：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0 前言長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏分布廣泛，儲(chǔ)量資源豐富，已探明超低滲透油藏三級(jí)儲(chǔ)量占長(zhǎng)慶油田總?cè)?jí)儲(chǔ)量的50.6%；潛力儲(chǔ)量為11.87億噸，占總潛力儲(chǔ)量的79%，是長(zhǎng)慶油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要資源基礎(chǔ)。以華慶油田為代表的超低滲透油藏以半深湖深湖相沉積為主，沉積類型以砂質(zhì)碎屑流、濁流沉積為主；儲(chǔ)層物性差，平均孔隙度11.12%，巖心滲透率0.3610-3m2；孔吼細(xì)小，中值半徑0.10.2m，地層壓力系數(shù)0.7，屬低壓超低滲透油藏。開(kāi)發(fā)初期該類油藏主要

3、采用定向井超前注水開(kāi)發(fā)技術(shù)，對(duì)于物性相對(duì)較好的區(qū)塊開(kāi)發(fā)效果理想，而對(duì)于物性相對(duì)較差的區(qū)塊，直井開(kāi)發(fā)單井產(chǎn)量低，開(kāi)發(fā)效益差。近年來(lái)，開(kāi)展了超低滲透油藏水平井開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，同樣采用超前注水技術(shù)政策，試驗(yàn)了交錯(cuò)排狀注采井網(wǎng)，直井注水，水平井采油，水平段長(zhǎng)度600-800m，配套6口注水井，見(jiàn)到了明顯的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，單井產(chǎn)量達(dá)直井產(chǎn)量4倍左右，且穩(wěn)產(chǎn)效果好。然而，在生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)了部分井水淹的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了水平井試驗(yàn)效果，由于水平井配套注水井較多，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證時(shí)間長(zhǎng)，堵水調(diào)剖工作難度大，本文結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，提出了水淹類型識(shí)別方法，指導(dǎo)了生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證工作，并提出了相應(yīng)治理對(duì)策。1水淹類型識(shí)別關(guān)于油田注水開(kāi)

4、發(fā)水淹油層的識(shí)別，很多學(xué)者都進(jìn)行了研究1-4，研究的對(duì)象多數(shù)為已進(jìn)入高含水期開(kāi)發(fā)的油田，研究的方法多為通過(guò)測(cè)井資料、錄井等資料進(jìn)行歸納對(duì)比、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判斷等，而判識(shí)水淹井來(lái)水方向及水淹類型時(shí)，多采用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證、示蹤劑測(cè)試等方法，該方法可以準(zhǔn)確判斷來(lái)水方向，但驗(yàn)證周期長(zhǎng)。對(duì)于一口采油井對(duì)應(yīng)多口注水井時(shí)，如HQ油田水平井注水開(kāi)發(fā)時(shí)，水平井水淹動(dòng)態(tài)驗(yàn)證和測(cè)試難度增大、水淹類型識(shí)別周期長(zhǎng)。本文根據(jù)注水一些生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，利用模糊聚類的方法判斷水平井來(lái)水方向5-6。1.1竄流通道識(shí)別指標(biāo)篩選(1) 注水井注入壓力變化率如果注采井之間不存在竄流通道，注水井注入壓力在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)會(huì)保持平穩(wěn)。而在竄流通道形成的

5、過(guò)程中，注水井的注入壓力在短期內(nèi)迅速下降。(2) 注水井注入壓力相對(duì)值當(dāng)注水井與水平井之間存在竄流通道時(shí)，注入水沿地層內(nèi)部竄流通道突進(jìn)至生產(chǎn)井，滲流阻力小，在達(dá)到作者簡(jiǎn)介：齊銀（1980-），男，陜西定邊人，工程師，碩士，主要從事壓裂酸化技術(shù)研究與應(yīng)用工作。地質(zhì)配注條件下，地面注水壓力相對(duì)系統(tǒng)壓力偏低。(3) 注水井每米吸水指數(shù)變化率存在竄流通道的井，其單井每米吸水指數(shù)會(huì)遠(yuǎn)比其它井大，吸水指數(shù)較大的井存在竄流通道的可能性較大。(4) 注水井超前注水量相對(duì)值注水井超前累計(jì)注水量越大，發(fā)生竄流的可能性越大。(5) 注采動(dòng)態(tài)相關(guān)性生產(chǎn)過(guò)程中的注入量和產(chǎn)液量可以反映注采井之間的相關(guān)性，油水井動(dòng)態(tài)相關(guān)值

6、越大，竄流通道的發(fā)育程度越大。1.2竄流通道識(shí)別方法竄流通道模式分為孔隙型或裂縫型。如果Darcy徑向流公式左端大于右端5倍或者更多，則近井筒流體流態(tài)為線性流，即竄流通道為裂縫型7。在確定表征竄流通道的指標(biāo)后，利用模糊聚類數(shù)學(xué)方法客觀劃分注水井類型，即判斷確定注水井存在竄流通道的概率，從而篩選出優(yōu)勢(shì)注水井。1.3實(shí)例應(yīng)用QP3井位于HQ油田，該井2010年12月13日投產(chǎn)，排液穩(wěn)定后日產(chǎn)液18.8m3，日產(chǎn)油6.1t，含水61.8%，含鹽47353mg/l；見(jiàn)水后日產(chǎn)液13.5m3，日產(chǎn)油2.97t，含水74.1%，動(dòng)液面位于井口，含鹽12861mg/l，水淹后日產(chǎn)液14.4m3，日產(chǎn)油0t，

7、含水100%，動(dòng)液面位于井口，水型為Na2SO4型，而該區(qū)地層水為CaCL2型，為此可以確定見(jiàn)注入水。通過(guò)整理、分析QP3井組生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及測(cè)試資料，采用竄流通道識(shí)別方法計(jì)算結(jié)果表明：B260-60井存在竄流通道的概率最大(96.3%)，其次為B261-62井(65.7%)。計(jì)算流態(tài)識(shí)別指數(shù)，B260-60井為線性流(5)，因此認(rèn)為該井與QP3井有裂縫溝通。經(jīng)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證，B260-60井2010-12-31停注后，QP3井從2011-1-6開(kāi)始含水由96.0%下降至48.4%。表1 QP3井對(duì)應(yīng)注水井計(jì)算結(jié)果注水井B258-62B259-64B260-60B261-62B262-58B263-6

8、0超強(qiáng)注水相對(duì)值0.370.150.150.150.040.14注采相關(guān)性0.010.011.000.010.800.30注水壓力相對(duì)值1.050.841.320.980.891.02注水壓力變化率0.030.050.400.070.210.21米吸水指數(shù)m3/(d.Mpa.m)0.180.480.250.280.510.40竄流概率（%）6.35.596.365.75.932.6流態(tài)識(shí)別指數(shù)0.170.1515.603.820.700.86流態(tài)識(shí)別/裂縫線性流弱線性流/2治理對(duì)策研究2.1典型模型的建立采用CMG數(shù)值模擬軟件(STARS模塊)，結(jié)合華慶長(zhǎng)6油藏物性和滲流特征，以QP3井為例，

9、建立了水平井井組優(yōu)勢(shì)注水井凝膠深部調(diào)剖數(shù)值模型。水力壓裂裂縫是通過(guò)模型中局部網(wǎng)格加密和“等效導(dǎo)流能力”的方法實(shí)現(xiàn)，即適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大縫寬而同時(shí)等比例縮小裂縫滲透率，保持裂縫導(dǎo)流能力不變的做法處理裂縫8-12。2.2深部調(diào)剖技術(shù)研究從QP3井水淹類型識(shí)別可見(jiàn)，該井屬于裂縫見(jiàn)水特征，應(yīng)對(duì)注水井深部調(diào)剖達(dá)到對(duì)竄流通道的“填、堵”作用，對(duì)油層縱向調(diào)剖，橫向提高水驅(qū)效率的作用。目前的堵劑品種眾多，針對(duì)該井油層特征、水淹特征采用低強(qiáng)度堵劑+多功能強(qiáng)凝膠+弱凝膠體系具有較強(qiáng)的針對(duì)性。利用數(shù)值模擬計(jì)算的方法確定了注入濃度、堵劑用量、注入時(shí)機(jī)及段塞設(shè)計(jì)。(1) 注入濃度堵劑注入濃度不同，措施效果不同。計(jì)算結(jié)果表明，相

10、同的堵劑用量條件下(1500m3)，堵劑濃度增加，水平井含水下降，但在30kg/m3以后下降幅度逐漸趨緩。為此確定堵劑濃度在30kg/m3為最佳堵劑濃度值。 圖1 QP3含水率不同堵劑濃度曲線 (2) 堵劑用量在水平井含水達(dá)到90%時(shí)，不同的堵劑用量得到不同的措施效果。模擬計(jì)算結(jié)果表明，隨著堵劑用量的增加，水平井含水下降越多，但下降幅度逐漸趨緩。相對(duì)應(yīng)的深部調(diào)剖井注入壓力也隨著堵劑用量的增加而增大， B260-60井注水井口壓力上升空間4-5MPa，綜合確定合理的堵劑用量為1500-2000m3。 圖2 不同堵劑用量措施效果曲線 (3) 注入時(shí)機(jī)對(duì)于微裂縫發(fā)育的超低滲透油藏而言，在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程

11、中，一旦注入水沿微裂縫突進(jìn)，則注入時(shí)間越長(zhǎng)水淹優(yōu)勢(shì)滲流通道越明顯。為此，在裂縫竄流發(fā)生后，應(yīng)及時(shí)對(duì)優(yōu)勢(shì)注水井進(jìn)行深部堵水調(diào)剖，改變注入水沿優(yōu)勢(shì)滲流通道的滲流能力，達(dá)到注水均勻驅(qū)替的作用。通過(guò)對(duì)QP井計(jì)算結(jié)果表明，相同的堵劑用量下(1500m3)，竄流注水井累計(jì)注水量越大，調(diào)剖措施效果越差，即調(diào)剖時(shí)機(jī)越早越好。 圖3 QP3含水率-不同累注量曲線 (4) 段塞設(shè)計(jì)在堵劑類型、堵劑用量確定條件下，如何優(yōu)化注入段塞設(shè)計(jì)直接影響堵水調(diào)剖的措施效果。結(jié)合該區(qū)油層特征、水淹類別，分別計(jì)算了單段塞、強(qiáng)凝膠與弱凝膠組合段塞條件下的堵水效果?？梢?jiàn)相同的堵劑用量下(1500m3)，多段塞效果好于單段塞，而封堵段塞

12、“強(qiáng)-弱-強(qiáng)(1:2:1)”組合降含水效果較優(yōu)。 圖4 QP3含水率-不同段塞組合曲線 2.3調(diào)剖堵水實(shí)施效果在上述水淹類型識(shí)別、動(dòng)態(tài)驗(yàn)證和模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)B260-60井進(jìn)行了復(fù)合堵水調(diào)剖試驗(yàn)，凝膠段塞采用“強(qiáng)-弱-強(qiáng)(1:2:1)”，其中強(qiáng)凝膠用量985方，弱凝膠用量699方，累計(jì)用量1684方，實(shí)際堵劑濃度28.2kg/m3，堵水調(diào)剖措施后，見(jiàn)到了明顯效果。(1) 堵水調(diào)剖后注水井注水壓力升高、壓降趨勢(shì)明顯變緩。圖5 B260-60井調(diào)堵前后注水壓力變化曲線從調(diào)剖前后的壓降曲線來(lái)看，調(diào)剖后注水井注水壓力升高2.0MPa，調(diào)剖前后測(cè)壓6小時(shí)，壓降速率分別為1.01MPa/h和0.33M

13、Pa/h，壓降曲線明顯變緩，調(diào)剖起到了一定的效果。 (2) QP3井含水下降。在堵水調(diào)剖過(guò)程中，QP3井含水100%，日產(chǎn)液量14m3，動(dòng)液面位于井口，堵水調(diào)剖結(jié)束后生產(chǎn)三個(gè)月，含水下降至20%，動(dòng)液面下降至1200m，日產(chǎn)油達(dá)5.0t，生產(chǎn)形勢(shì)基本穩(wěn)定，見(jiàn)到了良好的效果。圖6 QP3井采油曲線3結(jié)論及建議(1) 對(duì)于一口水平井對(duì)應(yīng)多口注水井開(kāi)發(fā)的條件下，水平井水淹后，利用模糊聚類的方法可快速判斷水平井來(lái)水方向、確定優(yōu)勢(shì)注水井，通過(guò)對(duì)QP3井對(duì)應(yīng)的6口井分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證結(jié)果一致，表明該方法具有一定的實(shí)用性。(2) 在對(duì)水平井來(lái)水方向盼識(shí)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬的方法對(duì)最佳堵水時(shí)機(jī)、

14、堵劑用量、注入濃度、段塞設(shè)計(jì)、施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究，確定了合理的施工方案，在QP3井對(duì)應(yīng)的注水進(jìn)行深部調(diào)堵后，該水平井含水下降至20%，動(dòng)液面下降至1200m，產(chǎn)油量恢復(fù)到5t，取得了良好的應(yīng)用效果。參 考 文 獻(xiàn)1 王超，蔡敏.大慶西部低滲透水淹層識(shí)別方法研究J. 石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2008,30(3)：249-251.2 董玲.低滲透裂縫性儲(chǔ)層水淹層識(shí)別方法探討J. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2010,第六期:121-123.3 朱華艷,王樹(shù)明,郭萬(wàn)奎,等。 多資料水淹層識(shí)別的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究J.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2006,2：226-229.4 何文祥，楊樂(lè)，劉逸

15、. 水驅(qū)前后儲(chǔ)層滲流單元變化特征研究J. 天然氣與石油,2011,29(2)：54-57.5 揚(yáng)小兵.聚類分析中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究D.浙江:浙江大學(xué),2005.6 閏長(zhǎng)輝注采關(guān)聯(lián)性分析D.四川：成都理工大學(xué).2002:10-25.7 Liu F L,Jerry M M.Forecasting injector-producer relationships from production and injection rates using an extend kalman filterR.SPE 110520,2007. 8 曾凡輝,郭建春,茍波,等。水平井壓裂工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 石油天然氣

16、學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2010,32(6)：294-298.9 趙杰，羅森曼，張斌. 頁(yè)巖氣水平井完井壓裂技術(shù)綜述J. 天然氣與石油,2012,30(1)：48-51.10 常彥榮. 裂縫型油藏深部調(diào)剖工藝技術(shù)研究與應(yīng)用D.成都：西南石油大學(xué). 2006.11 李宜坤,胡頻,馮積累,等。水平井堵水的背景、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 石油天然氣學(xué)報(bào). 2005,27(5):757-760.12 楊希志,李君,楊付林，等。高質(zhì)量濃度聚合物溶液注入壓力的降壓效果J.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),2005,29(6):31-35.Research on water flooded type identificatio

17、n and Water Shutoff Technology of Horizontal wellQiYin1，2，ZhengGang2，Dong Liquan1，Bai Xiaohu1，Lu Hongjun1，Gu yanling1（1. Changqing Oilfield Company Ultra Low Permeability Reservoir Research Center Shaaxi xian 710018；2. Changqing Oilfield Company Ultra Low Permeability Reservoir Development Departmen

18、t Shaaxi xian 710018；）Abstract：Erdos Basin ultra low permeability reservoir using vertical well water injection and horizontal well production, A horizontal well corresponding to several water injection wells, some wells loss capacity for flooding during production. In order to identify water flooded type quickly for water flooded horizontal well, and recovery of the horizontal well productivity. Through the production parameters analysis for water injection well and using the fuzzy clustering