注水井调剖工艺参数的优化

朱虹

摘 要：针对调剖井调剖工艺参数准确确定的问题，分析了调剖半径、注入压力、管柱设计、效果预测等调剖工艺参数，并给出了优化方法。试验表明，应用效果明显，为同类油田调剖工艺参数优化提供了借鉴经验。

关键词：调剖半径，注入压力，管柱设计，效果预测

由于长期注水开发的油田，油藏平面和纵向的非均质性、油水粘度上的差异以及油水井组内的不平衡，势必造成注入水沿高渗透带向生产井窜进，影响了原油的采出程度。为了减缓平面和层间矛盾，控制油井含水上升速度，充分发挥油井产能，对注水井进行调剖堵水起到越来越重要的作用。然而，如果调剖工艺参数选择不合理，不仅起不到调剖的效果，而且有可能伤害地层，为此，确定合理的调剖工艺参数，成为调剖成败的关键。

一、调剖参数优化

（1）优化调剖半径。一是所用调剖剂的性能，主要是考虑调剖剂的强度和有效期。当其封堵强度高时，可适当减少用量。二是油层性质。特别是变异系数大，即渗透率差异大时，其计算的理论用量应适当加大。如果一口井全井吸水量特别大，则可判断该井可能存在大孔道或形成裂缝，则调剖剂用量和强度应适当加大。三是从经济效益考虑。先进行封堵深度与采收率关系的模拟试验，封堵半径应与取得的效益进行权衡论证后确定，以求得最大收益率或较高的采收率。今年，应用调剖软件优化了调剖半径。由达西公式可以推导出处理半径计算公式：

　

式中：R—调剖半径，m；；f_g——调剖层段处理前后注入能力之比；r_w—井筒半径，m；r_e—注入井注入水影响半径，m；RRF—残余阻力系数。

为计算方便，f_g可根据处理井的设计要求确定。若要求将处理层段的吸水量降低75%则：

　　

这里关键是RRF的确定，RRF的取值范围：渗透率(μm²)>1.2，RRF值为100；渗透率(μm²)为0.6－1.2，RRF值为50－70； 渗透率(μm²)为0.3－0.6，RRF值30；渗透率(μm²) <0.3；RRF值为20。结合实际情况，RRF取值为20。应用该优化软件对A区块的11口井20个调剖目的层进行调剖半径优化。在利用优化半径调剖的8口井中，选取不同井不同层进行效果对比，地质方案平均砂岩厚度为6.3m，优化施工设计平均砂岩厚度为6.7m，优化半径为7.1m，设计半径为6.9m，调剖剂用量为176.4m^3。应用表明，启动压力上升，同一压力下吸水量在降低，见到了较好的效果。

（2）施工注入压力的确定。调剖施工时，由于各层或各部位启动压力不同，在控制较低压力注入调剖剂，使其进入高渗透层或部位，形成凝胶体堵塞岩石孔隙，降低其渗透率，在此基础上，提高全井注水压力，从而达到对低渗透层或部位增注，扩大波及体积的目的即达到把调剖剂注入到预定层位或部位，又不至对非调剖层或部位产生污染，控制调剖施工压力就成为调剖成败的关键。控制好施工压力，就使得调剖剂可以“有选择地”进入予堵层或予堵部位。确定合理的注入压力也是保证非目的层不受或少受伤害的一种方法。注入压力应与调剖管柱统一考虑。对于层间调剖时单卡调剖目的层管柱，可以较高压力注入，使调剖剂进入油层各个部位，充分封堵，但最高压力不能超过地层破裂压力。如果是笼统管柱调剖，则应尽量采用较低压力注入，使调剖剂具有“自然选择”作用，主要进入目的层，而不污染非目的层，因此，对笼统调剖的压力设计主要是给出最高压力限制。主要采用两种方法：

一是公式法，可按下式计算：　

式中：P_注—井口注入压力，MPa；P_t—— 注入时注采井之间的压力梯度，MPa/m；P_地 — 最小油水井的地层压力，MPa； —井内油层中部液柱压力，MPa。P_t值选择在0.038－0.025MPa/m范围内，根据药量的增加而增大，每注入10m³调剖剂P_t值增加0.002MPa/m。但P_注的最大值应小于破裂压力。

另一是经验法，按吸水指示曲线，对于存在高、低渗透层差异大的井来说，在配注水量90%相对的压力下，没有水嘴控制时，基本上注入的调剖剂应是进入了调剖目的层，可以避免对非目的层的污染。具体一口井，可先测该井的吸水指示曲线，作图，从图上找出该压力值。

二、调剖工艺管柱设计

（1）调剖管柱类型。调剖施工管柱可根据目前井下管柱情况确定，采取分层注入和笼统注入两种工艺。分层管柱主要是为了满足地质方案要求，对调剖目的层进行分层调剖，主要包括两种：一种是完全按地质方案进行分层调剖，另一种增加陪堵层进行分层调剖；笼统调剖一种主要是针对套变井无法下分层管柱的井，另一种是目的层多为高吸水层。笼统法调剖和分层法调剖各有利弊。相对于分层法，笼统法优点：节省了作业施工费用，现场施工工序简单，有针对性地解决无法下分层管柱的套变井。笼统法缺点：相对增加了调剖剂用量，措施井的有效率较分层法低。相对笼统法，分层法的优点：所用调剖剂较少，措施井的有效率较笼统法高。分层法的缺点：需要下分层调剖管注，增加作业施工费用及工作强度。

（2）设计应用长胶筒封隔器，减少陪堵层。针对调剖井调剖目的层与非目的层夹层小，应用普通封隔器无法实现单卡单调的实际问题，2004年，引进长胶筒封隔器，利用该封隔器可以封堵炮眼、不受接箍影响的优点，实现了对调剖井调剖目的层进行单卡单调的目的，适应了油田开发的需要，满足了地质方案要求。截止到目前，共应用了8个长胶筒封隔器，实现了4口调剖井6个调剖目的层的单卡单调，共减少10个陪堵层，累计砂岩厚度12.6m。如B井，调剖目的层SI1、SI3，与SI2的夹层分别为0.6m、2.0m，既要实现单卡单调又要满足投捞要求，应用普通封隔器无法实现，通过应用长胶筒封隔器堵SI2层，不仅施工简单方便，又实现了SI1、SI3的单卡单调，满足地质方案要求。该井共减少3个陪堵层，累计砂岩厚度2.8m。

三、调剖效果

（1）调剖效果预测。根据岩心模拟试验结果和对多年来调剖井的效果统计分析，得出调剖后增油效果的经验公式：

　　

式中： —增油量，m³;H —有效厚度，m； —调剖层厚度，m； 　—孔隙度，％；R—调剖半径，m。

截止到目前，调剖井刚施工完，周围油井增油效果待进一步观察。

（3）试验效果

A计划调剖11口井，统计已调完10口井，平均单井油压由调前的16.9MPa上升到调后的18.6MPa，上升了1.7MPa；平均单井日注由调前的38.9m³下降到调后的37.8m³，下降了1.1m³；平均视吸水指数由调前的2.31m³/d·MPa下降到调后的2.03m³/d·MPa，下降了0.28m³/d·MPa。达到了调整吸水剖面的效果。

四、结论

（1）确定合理的调剖半径、注入压力等工艺参数是确保调剖效果的基础。

（2）利用调剖软件优化调剖半径，在A油田见到了较好的效果，可以为同类油田提供借鉴经验。

（3）应用长胶筒封隔器，减少陪堵层，实现了对调剖目的层的单卡单调。

参考文献

[1] 陈涛平，胡靖邦. 石油工程[M]. 北京：石油工业出版社，2000：236~367