注水井调剖技术

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注水井调剖技术中国石油大学（华东）石油工程学院戴彩丽TlTel：0546-8396084；13864768470Email：daicl@hdpueducndaicl@hdpu.edu.cn；daicl306@163.com 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五、注水井调剖的矿场试验例六、注水井调剖的发展趋势七、结论 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五、注水井调剖的矿场试验例六、注水井调剖的发展趋势七、结论 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。 一、注水井调剖的概念二、注水井调剖的意义三、注水井调剖的决策技术四、注水井调剖的调剖剂技术五、注水井调剖的矿场试验例六、注水井调剖的发展趋势七、结论 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=波系数波及系数×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。 k>k，k>k2123k1k2k3注入水沿高渗透层突入油井 k>k，k>k2123k1堵剂k2k3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。 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五、注水井调剖的矿场试验例六、注水井调剖的发展趋势七、结论 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（PressureIndex，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：t∫0p(t)dt0PI＝t式中，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(min)。 PI值的理论基础2qμ12.5rϕμcePI=ln15khkkt式中，q——注水井日注量（m3·d-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）；r——注水井控制半径（m）；et——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 区块注水井按PI改正值的排列PI值PI改正值=×q/h平均值的归整值(q/h)一个区块的注水井按PI改正值大小的排列1qhq/hPI90PI90序号井号3-13-1-1说明(m·d)(m)(m·d·m)(MPa)(MPa)179825.070.60.350.030.092260546.099.00.460.310.67360692.099.60.920.650.71调剖井4632055.0121.80.451.112.4757-72760276.090090.03073.07100910.09323.29660745.061.00.744.986.73不处理井770383.076.01.098.197.51870752.075.00.697.3210.61950468.079.80.8513.1615.48增注井10601030030.01164116.40260.264214.21161916.19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。 调剖剂的选择地层温度地层水矿化度注水井PI值序号调剖剂4-1（℃）（×10mg.L）（MPa）1粘土悬浮体30～3600～300～82钙土/水泥悬浮液30～1200～300～63水膨体悬浮体30～900～60～84铬冻胶30～900～61～185铬冻胶双液法30～900～63～206水玻璃-盐酸30～1500～308～207水玻璃-硫酸亚铁30～3600～303～168水玻璃-氯化钙30～3600～302～149粘土-聚丙烯酰胺30～900～300～810粘土-铬冻胶30～900～60～4 调剖剂用量的计算调剖剂用量由下式计算：W=βhΔPI式中，W—调剖剂用量（m3）；3-1-1；β—用量系数(m·MPa·m）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。 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五、注水井调剖的矿场试验例六、注水井调剖的发展趋势七、结论 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，collidldilloidaldispersiongel，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%NaCrO和0.16%227NaSO配成。23 (2)硅酸凝胶（胶凝体系）在10%HCl溶液中加入15%NaO·mSiO溶液，22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%NaO·mSiO溶液和8%CaCl溶液，222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%N10%NaO·mSiO溶液和5%HCl5%HCl溶液，22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%NaCO溶液，中23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%NaO·mSiO22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。 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五、注水井调剖的矿场试验例六、注水井调剖的发展趋势七、结论 五、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水驱动用储可采储量综合递减自然递减含水上升率量（×104t）（×104t）（%）（%）（%）试验前1128352169916.99248724.870450.45试验后11903646.8716.890.06西区时间水驱动用储可采储量综合递减自然递减含水上升率量（×104t）（×104t）（%）（%）（%）试验前58525019.7625.492.15试验后5972614.2013.111.10 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.广广油莱利油田莱38块试验区时间：1995年4月~12月投入调剖剂：6439m3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52%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：5822m3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：4516m3年增产油：9394t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 3每投入1m调剖剂增产的油量3序号试验区每投入1m调剖剂增产的油量(t)2+31濮城油田西、南区沙二上层系0.582文明寨油田明一东块和马寨油田卫95块0.541-23渤南油田五区沙三9层2.314桩西油田桩52块和桩45块3803.805广利油田莱38块1.736埕东油田埕4南块1.177临盘油田盘2-26块1.138乐安油田草13块5.039喇嘛甸油田中部东块1.7910曙光油田曙2-6-6块1.2511兴隆台油田马20块0640.6412科尔沁油田包1块1.3313蒙古林油田西部、中部和北部0.94平均1.71 区块整体调剖的投入产出比序号试验区投入产出比2+31濮城油田西、南区沙二上层系1:4.452文明寨油田明一东块和马寨油田卫95块1:4.021-23渤南油田五区沙三9层1:5.304桩西油田桩52块和桩45块1:5.005广利油田莱38块1:8.926埕东油田埕4南块1:5.227临盘油田盘2262-26块1:8201:8.208乐安油田草13块1:6.00平均1:5.90 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五、注水井调剖的矿场试验例六、注水井调剖的发展趋势七、结论 六、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。有些研究认为应在投入产出比合理的条件下，及时重复施工，使地层渗透率尽快趋向均质化。 4．由近井调剖过渡至远井调剖（深部调剖）调剖剂放置离井眼的位置是先近后远，而注水井调剖的发展趋势是由近井调剖过渡至远井调剖。近井调剖投入少，施工时间短，但波及系数提高小；远井调剖虽然投入多，施工时间长，但波及系数提高大。 一个国外油田用CDG进行远井调剖的效果BOPD：桶油/日；WOR：水油比 5．将调剖技术与驱油技术结合起来调剖技术与驱油技术有各种结合，例如1)调剖技术与化学驱技术结合；2)调剖技术与气驱技术结合；3)调剖技术与热驱（热力采油）技术结合；4)调剖技术与微生物驱技术结合。 调剖技术与化学驱技术结合的矿场试验例埕东油田东区西北部试验区井位图 工作液（1）调剖工作液（5500m3）弱冻胶：0.40%聚丙烯酰胺+0.09%重铬酸钠+0.16%亚硫酸钠强冻胶：0.60%聚丙烯酰胺+0.09%重铬酸钠+0.16%亚硫酸钠低度固化体系：8%钙土+8%水泥高度固化体系：12%钙土+12%水泥（2）驱油工作液（2300m3）0.32%KPS+0.11%APS油水界面张力达3.8×10-3mN·m-1 效果埕东油田东区西北部试验区产量变化曲线 埕东油田东区西北部试验区的水驱特征曲线 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五、注水井调剖的矿场试验例六、注水井调剖的发展趋势七、结论 七、结论1.注水井调剖技术是通过提高波及系数提高原油采收率的重要技术。2.注水井调剖必须在区块整体中进行。3.区块整体调剖技术主要包括决策技术和调剖剂技术。 七、结论4.注水井调剖技术成功的矿场试验例说明该技术有广阔的应用前景。5．注水井调剖技术是其他提高采收率技术的基础技术，应该特别重视发展这项技术。