有效改善水井吸水剖面调剖技术探索与应用

刘杰

天津大港油田滨港集团博弘石油化工有限公司 天津 300280

摘要：文章针对调剖、酸化技术对剖面改善作用相对单一，效果受作用机理和地层层间渗透率差异等因素的限制，且调剖酸化施工过程中堵剂、酸液可能进入非目的层，导致低渗透层被堵剂污染或高渗透层被酸液解堵，以致吸水剖面进一步变差的现状，提出了调剖与酸化结合改善注水井吸水剖面新工艺，利用调剖—酸化两种工艺的协同作用，最大限度地缩小层间渗透率级差，提高吸水剖面的均匀程度和水驱动用效果的工艺技术，并结合室内评价，筛选出了适合不同渗透率地层封堵需要的强堵、弱堵、暂堵3类堵剂和针对不同污染的地层复合解堵酸体系，并优化出了一套相应的选井原则和施工工艺。

关键词：注水井；吸水剖面；调剖技术；应用研究

1 问题的提出

注水井吸水剖面的均匀程度主要受层间原始渗透率级差和注水开发强度影响。统计表明，在注水开发油田中，注水井的吸水厚度只占射孔厚度的1/3左右。目前普遍使用调剖、酸化工艺来改善注水井吸水剖面。调剖工艺主要通 过注入堵剂封堵强吸水层来启动中、低渗透层，实现改善吸水剖面的目的，它本身不能提高中、低渗透层的吸水能力，相反在施工过程中，由于施工压力普遍高于正常注水压力，造成中、低渗透层受堵剂污染，影响了剖面改善效果。酸化工艺通过酸液解堵，提高中、低渗透层的吸水能力，它本身不能降低高渗透层的吸水能力，并且在施工过程中，部分酸液进入吸水能力较好的高渗透层，导致高渗透层吸水能力进一步加强，吸水剖面改善程度变差 。

综上所述，调剖、酸化工艺由于各自作用的相对单一，其剖面改善效果受层间渗透率级差、施工工艺等严重制约，如何改善高、低渗透层并存的吸水剖面是油田开发亟待解决的技术难题。

2 技术原理

堵酸结合改善吸水剖面工艺技术是调剖、酸化两种工艺的有机结合。其基本原理是：先利用调剖工艺降低高渗透层的渗透率，提高高渗透层的启动压力，控制其相对吸水量，为防止和减少酸化工艺中的酸液进入高渗透层打下基础，同时提高了全井启动压力，为酸化工艺中的酸液进入低渗层提供条件；然后利用酸化工艺对低渗透层、微吸甚至不吸水的层进行酸化改造，酸液一方面可以解除调剖剂对低渗透层的污染，另一方面可提高低渗透层的吸水能力。两者的协同作用使吸水剖面的改善力度加大，最大限度缩小了层间启动压差，提高吸水剖面的均匀程度和水驱动用效果。工艺过程如图1所示。

图 1 堵酸结合改善剖面工艺技术原理示意图

图1是具有高、中、低 3个 渗透层的堵 酸结 合改善吸水剖面工艺原理示意图。P低、P中、P高和Q低、Q中、Q高分别是高、中、低3个渗透层的启动压力和相对吸水量。调剖封堵后，高渗透层的启动压力升高、相对吸水量下降，酸化解堵后，低渗透层的启动压力下降、相对吸水量上升。经过堵 酸结合工艺改造后，层间渗透率级差缩小，各层的吸水能力趋向均匀。该工艺的特点在于：一是综合应用调剖一酸化两种工艺各自的优势，既控制了高渗透层的吸水能力，又提高了中、低渗透层 的吸水能力，剖面改善力度大，效果好；二是调剖封堵、酸化解堵连续施工，不排酸，可操作性强 ；三是实施后注水压力变化不大，减少了地面注水配套设备的负荷。

3 堵酸结合配方体系研究

鉴于以上技术原理和现场不同注水井改善吸水剖面的需要，在室内通过多种封堵剂与解堵 剂组合的对比、评价，优选出了堵酸结合配方体系，具体如下。

3.1封堵剂选择及性能

在实验过程中，考虑到不同油田、不同区块及不同注水井的地层渗透能力差异、吸水剖面现状，分别筛选了强堵、弱堵和暂堵3类堵剂。

3.2解堵剂选择及性能

酸化解堵是砂岩油藏开发过程中常用解除近井地带污染的措施之一，但是常规无机酸酸化时易产生铁离子氢氧化物的二次沉淀，重新堵塞地层孔隙，酸化效果差，而且酸化处理半径小，有效期短。堵酸结合工艺的酸化体系是盐酸 1％-15％+氢氟酸 1％-15％+ 浓缩酸 1％～5％+表面活性剂混合物 1％-15％+胶束酸 1％～15％+粘土稳定剂 O.01％～5％+缓蚀剂 0.01％- 5％+铁离子稳定剂 O.O1％～5％+水 25％~95％组成，其性能具有处理半径较大、可有效地稳定铁离子、酸化解堵效果显著等特点。

4 施工工艺

4.1选井原则

堵酸结合工艺由于具有封堵与解堵的双重作用，室内及现场试验的回归分析总结认为，选井原则如下：(1)纵向渗透率级差大，层间矛盾突出，吸水剖面极不均匀，有相对吸水大于30％的层存在；(2)与动用程度最好时的剖面相比，吸水厚度或层数有较大幅度下降，即存在较严重污染。全井吸水厚度占射孔厚度 1/3以下；(3)具有未动用或动用程度差的层与油井连通；(4)井况良好，无破及串槽 。

4.2施工压力

施工压力或施工排量的优选可有效防止封堵时非目的层污染 和解堵时目的层的动用。目前广泛采用的施工最高压力为地层破裂压力的 70％-80％，对不同吸水状况的井，这一压力范围有可能使全井射孔层都启动，在封堵为目的的调剖时导致非目的层进入堵剂而受到污染。为此，施工压力和排量采用如下方法决策。

（1）对比调剖井在不同注水压力下的吸水剖面，根据不同压力下调剖目的层和非目的层的启动情况确定最高施工压力(即目的层和非目的层启动压力中值)；

（2）根据该井的吸水指数曲线，计算最高施工压力下的施工排量；

(3)根据计算结果来选用适合排量的施工设备。 如果调剖井近期没有吸水剖面或吸水剖面不能确定最佳注入压力，则用经验公式来确定施工压力，然后再计算施工排量。

4.3堵剂、解堵剂用量

堵剂的用量可用下式计算 ： Qd=πφ高r2h吸

式中Qd- 堵剂用量；φ高一高渗透或需封堵层的孔隙度；r-处理半径 ，耐酸堵剂一般 为 1.0-1.5m，弱堵剂一般为 2.0-5.0m；暂堵剂一般为0.m；h吸-吸水厚度，为需要控制、降低吸水量的层的射孔厚度 。

解堵剂用量可用下式计算：Qj=πφ低r2h低

式中Qj一解堵剂用量；φ低一低渗透层或需解堵层的孔隙度；r-处理半径，一般为 2-5m；h低一吸水厚度，需要启动或提高吸水量的层的射孔厚度。

4.4 施工方式

根据吸水剖面表现出来的不同吸水状况和不同的注水需要，按封堵强度可分为强堵、弱堵和暂堵3类，若同一口注水井同时存在高渗透大孔道、中高渗透层和需要维持的中等渗透层，则3类封堵可均被采用，具体封堵强度可根据吸水剖面状况选择，但在施工顺序上，采用由强到弱的原则，以确保不同吸水状况的封堵需要。通常情况下，按调剖、酸化的施工顺序不同，施工方式可分为先堵后酸、酸一堵一酸2种，施工管柱可采用光管或分层管柱。

5认识与结论

(1)堵酸结合改善吸水剖面工艺将调剖封堵与酸化解堵有机结合，克服了各自工艺的机理缺陷，加大了吸水剖面改善力度；

(2)选择的3类堵剂分别满足了不同吸水剖面的封堵需要；

(3)复合解堵酸解决了低渗透层及非目的层的污染问题：

(4)现场应用堵酸结合改善剖面工艺技术，剖面改善效果好，对应油井增油效果明显高于单纯调剖和单纯酸化，经济效益显著 ；

(5)在单独使用强堵剂调剖时,存在低渗透非封堵目的层的污染问题，这种污染难以解堵，最好先用暂堵剂再用高强度堵剂，或在挤入强堵剂时严格控制低压低排量施工。

参考文献:

[1] 陈一江.大港油田区块整体堵水调剖技术论文集[M].北京，石油工业出版社，2014.06.

[2] 刘建军.油田堵水技术的实践与效果[J].石油钻采工艺.2009,17(03):115-117.