池46長8油藏聚合物微球調驅效果評價

趙燕紅 ，李帥文 ，張武安 ，景文杰 ，方鴻奎

（1.西安長慶化工集團有限公司研究所，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

聚合物微球深部調驅作為近年來新發展起來的一項調驅技術，成為國內外調驅及提高采收率技術關注的熱點[1-5]。聚合物微球粒徑主要分微米級和納米級兩種，因儲層應用需要而定。微球初始粒徑小，在水相中具有良好的分散性，可以順利通過近井地帶進入到地層深部，在地層水和溫度作用下，通過單個球發生體積膨脹、多個球聚集堆積，形成較大的黏彈性聚集體，在孔隙喉道內逐級深部運移，實現較大幅度調整水驅流場和擴大水驅波及體積。與交聯聚合物凍膠體系相比，聚合物微球耐溫耐鹽性、熱穩定性好，受地層機械剪切影響小，尤其是含有特定抗鹽基團的聚合物微球還可以污水配液[6-8]，為油田污水利用、綠色生產提供了新手段。聚合物微球為單劑，現場可在線加注，大大降低了施工勞動強度。聚合物微球調驅技術在勝利、大慶、華北、青海、新疆等油田均有應用[9-11]，該技術在長慶油田累計應用3 500余口，成為當前老油田控水穩油改善水驅的主要技術手段。

姬塬油田池46區塊位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡西端，為巖性油藏。油藏平均埋深2 560 m，砂層厚度19.98 m，油層厚度13.69 m。儲層平均孔隙度12.02%，平均滲透率1.31×10-3μm2，為典型的低孔特低滲油藏。2004-2007年，池46長8油藏整體勘探評價工作取得了重大突破，2008年區塊進入試采階段，后采用超前注水方式全面投入開發。開發井網為480 m×130 m菱形反九點，井排方向為NE70°。隨著開發的深入，區塊綜合含水上升速度加快，水驅非均質性加劇，吸水不均矛盾突出。2017年12月，區塊綜合含水達到60%，單井日產油能力1.39 t。為了抑制油井含水上升速度，提高原油產量及最終采收率，2016年以來在池46區塊持續開展了聚合物微球在線深部調驅技術應用?，F場應用表明，聚合物微球調驅后區塊開發指標全面變好，有效改善了區塊水驅開發形勢。

1 區塊聚合物微球調驅概況

1.1 聚合物微球調驅工藝設計

研究表明[3]，聚合物微球粒徑與儲層孔喉匹配是調驅工藝設計的關鍵，二者存在一定的適配關系。聚合物微球的注入性和在地層的運移性是調驅設計考慮的主要因素，微球粒徑過大使其注入性和運移性受到限制，難以實現深部調驅。微球粒徑過小時容易隨注入水沿優勢通道流出，無法形成有效的封堵和液流轉向，造成無效調驅。利用油層物理經典的高才尼—卡爾曼公式，對池46區塊聚合物微球粒徑進行設計計算，則有：

式中：d-孔喉直徑，μm；K-儲層滲透率，μm2；φ-儲層孔隙度，%；τ-迂曲度，無因次常數，本文取1.0。

將池46長8油層滲透率、孔隙度等相關參數代入公式（1）中，得到孔喉直徑為 0.591 μm，即 591 nm。在聚合物微球粒徑選擇方面，考慮兩方面因素：一是由于聚合物微球具有吸水膨脹特性，在初始粒徑選擇時考慮1～3倍的膨脹倍數。二是公式（1）取值為油層平均滲透率和孔隙度，而調驅過程中主要針對大于平均滲透率的優勢水流通道，需要選擇粒徑相對較大的聚合物微球。因此，粒徑選擇100 nm～300 nm。對微裂縫的調驅則選擇800 nm粒徑聚合物微球?，F場采用先大后小的段塞組合方式，依次注入800 nm、300 nm、100 nm，實現逐級調驅。

注入濃度采用高低結合的方式，即先注0.5%的800 nm大粒徑聚合物微球，再注0.2%的100 nm～300 nm小粒徑聚合物微球，通過濃度與粒徑組合搭配應用。單井注入量在2 000 m3～5 000 m3，注入排量按注水井地質配注執行。在實施過程中根據油水井動態反應、實施效果等及時調整注入濃度、注入段塞、微球粒徑等，確保試驗取得成效。

1.2 現場應用情況

針對區塊水驅不均現狀，2016年9月在池46長8油藏中部試驗聚合物微球調驅4口，主要采用800 nm微球，取得了初步效果。2017年至今累計實施39口，主要采用300 nm粒徑。由于聚合物微球采用低濃度集中注入，2018年處于實施期的有29口，注入粒徑為100 nm，主要分布在區塊的中部和北部。

2 注水井調驅效果評價

2.1 注水壓力

微球調驅后，注水井注水壓力整體上升。2016年4口井注水壓力由14.8 MPa上升至16.5 MPa，上升幅度1.7 MPa。2017年實施39口注水壓力由15.2 MPa上升至16.1 MPa，上升幅度0.9 MPa。2018年正在實施的29口注水壓力由15.6 MPa上升至16.4 MPa，上升幅度 0.8 MPa（見圖 1）。

圖1 池46區塊微球調驅前后注水壓力變化

分析認為，越靠近油層中部，驅替壓力梯度越小，注采兩端壓力梯度最高。2016年注入的800 nm微球粒徑相對較大，地層運移性較差，未能進入油層深部，主要發揮了近井封堵的作用，使得注入壓力上升幅度較大。2017年以來，采用100 nm～300 nm粒徑微球調驅后，注水壓力上升幅度變小，表明小粒徑納米聚合物微球注入性和地層運移性較好。

池46區塊姚3-12井聚合物微球調驅注入壓力曲線（見圖 2）。

從圖2可以看出，在聚合物微球調驅過程中，注入壓力呈階梯狀上升，與聚合物微球運移、膨脹封堵、突破運移、再封堵的調驅機理具有一致性，進一步表明聚合物微球發揮了逐級深部調驅的作用。

2.2 吸水狀況

從池46區塊微球驅9口可對比井的吸水剖面測試解釋成果看，調驅后平均吸水厚度由16.38 m下降至14.71 m，下降了1.67 m，整體剖面吸水厚度減小。從姚7-4聚合物微球調驅前后吸水剖面測試對比看（見圖3），調驅前該井吸水厚度較大，且下部小段吸水能力強，上部大段吸水能力弱，吸水不均特征明顯。調驅后該井吸水厚度變小，變小部分主要為上部層段，下部層段尖峰狀吸水狀況得到了明顯改善。該井調驅后整體吸水變均勻，吸水層段更加集中。

3 區塊整體調驅效果評價

3.1 調驅增油量

在2016年4個井組先導試驗取得效果基礎上，自2017年4月起，開始加大聚合物微球調驅實施力度。統計2017年實施的39個調驅井組，對應油井月度遞減明顯下降。截至2018年8月，去除措施井，利用雙曲遞減法計算得到的累計增油量為9 518 t，累計降水12 455 m3。池46區塊聚合物微球調驅增油降水明顯。

3.2 見效特征分析

圖2 姚3-12井聚合物微球調驅注入壓力曲線

通過見效特征看，聚合物微球調驅后，相對高液量井、相對低液量井的比例均有所降低，中等液量井占比增加，表明調驅后平面不均矛盾得到緩解，水驅趨于均衡。對于日產液6 m3以上的油井，聚合物微球調驅主要表現為含水下降；對于日產液3 m3至6 m3的油井，聚合物微球調驅后含水上升速度得到抑制。區塊不同液量見效情況統計（見圖4）。

圖3 姚7-4井調驅前后吸水剖面對比

圖4 池46區不同液量油井調驅見效統計

從不同含水油井的見效情況看，含水大于60%的油井聚合物微球調驅效果較好，主要表現為產液量、含水下降，產油量增加；對40%～60%含水的油井，調驅后表現含水上升速度減緩。區塊不同含水油井調驅見效情況統計（見圖5）。

圖5 池46區不同含水油井調驅見效統計

統計池46長8油藏2016-2018年實施聚合物微球調驅井43口，其中中部31口，北部12口。通過對比，區塊中部實施效果相對較好，中部微球調驅井平均注水壓力上升0.9 MPa，對應井組綜合含水下降3.2%，平均單井組日增油1.4 t；北部微球調驅井平均注水壓力上升0.2 MPa，對應井組綜合含水下降1.3%，平均單井組日增油0.5 t（見圖6）。

表1 池46區塊不同粒徑聚合物微球調驅效果

圖6 池46區平均單井組日增油量對比

通過對比不同聚合物微球粒徑的實施效果（見表1）。由表1可以看出，微球粒徑越大見效越快，但有效期較短。從注入性、增油量、見效周期綜合對比，300 nm粒徑微球整體實施效果較好，適應性最佳。

從調驅后對應油井增油降水、見效特征綜合對比看，聚合物微球調驅對區塊注水開發狀況起到了較好的調整作用。

4 結論及認識

（1）池46長8油藏受儲層物性及非均質性、超前注水等影響，含水上升速度加快，油井產油能力下降，自然遞減增大。有必要開展堵水調驅技術應用，實現區塊穩油控水及改善水驅開發效果。通過粒徑匹配和工藝參數設計，聚合物微球調驅在池46區塊實現了規模應用。

（2）聚合物微球調驅后，注水井注水壓力整體上升。粒徑越小，壓力上升幅度越小，深部運移性越好。在調驅過程中，注入壓力呈階梯狀上升，與聚合物微球運移、膨脹封堵、突破運移、再封堵的調驅機理具有一致性，表明聚合物微球發揮了逐級深部調驅的作用。吸水剖面測試對比表明調驅井吸水狀況得到了調整和改善。

（3）聚合物微球調驅后，對應油井增油降水效果明顯。從不同日產液量、含水、平均單井組日增油量、見效周期等方面分析了聚合物微球調驅的見效特征。應用表明，調驅有效改善了池46區塊注水開發效果。