课题研究的现状、意义、拟研究的主要问题、重点和难点、研究方法和步骤、预期效果:研究的现状:调剖堵水技术在国外的研究和应用的历史已有将近60年的时间,因油井堵水技术的不断快速发展,注水井堵水技术在其基础上得以迅速发展成熟。
水基水泥和封隔器分层卡水堵水是早期应用较为广泛的堵水技术。
自50年代开始,国外各大油田先后使用高粘度原油、油水乳状液、固态烃以及油基水泥等作为堵水剂进行现场应用[1]。
叔丁基酚与甲醛合成后的树脂,环烷酸皂尿素甲醛树脂等作为化学堵水剂在前苏联开展了理论研究和现场应用。
60年代初期,HPAM等聚合物凝胶技术在国外开始应用,为化学调剖堵水技术提供了一个思路[2]。
70年代以来,通过研究HPAM在多孔介质中存在吸附和机械捕集效应,Needham 等人[3]提出利用HPAM的这种机理可进行封堵储层中的高渗通道,化学堵水调剖技术得到了长足的发展且领域更加宽广。
80年代末期,美国和前苏联等国都陆续研究并研制了一匹新型化学类调剖堵水用剂,总的来说,这些堵水剂可被分成水溶性聚合物凝胶类堵水剂,水玻璃类堵水剂及颗粒型堵水剂等。
近年来,深部流体改向技术等新技术的出现,为化学调剖堵水技术提供了新思路新方法。
三十年的发展,化学调剖堵水技术已发展成为日趋成熟的提高原油采收率的一项重要手段[4]。
90年代初期,C S Mccooi等人进行相关室内试验,研究了HPAM/Cr3+凝胶体系使地层渗透率降低机理。
一种实用的评价弱凝胶性能的方法由Na Mumallah提出,其通过试验证明弱凝胶作为调驱剂,可有效封堵高渗通道,且有效封堵率可达99%以上。
凝胶层内液流转向技术在国外也逐步受到重视,Marathon公司在怀俄明州北部油田进行了2次液流转向堵水技术矿场试验,该油田中等发育裂缝,注水开发存在水窜现象,最终试验结果表明,措施后水井注水能够有效地增加可采储量可达34400m3。
加拿大F G. Cusack等人培养出了一种可用于深度调剖堵水措施的超微型细菌(UMB)。
美国Akzo公司的Liave等人在北伯班克开发试验区进行了表面活性剂/酒精调剖堵水矿场试验,当然在深部调剖方面,国外还有很多油田亦取得了较好的成就。
位于前苏联的奥尔良和呵尔兰油田,位于加拿大的飞马湖和Rapdan油田,位于法国的Chatearenard和Courtenay试验区以及德国、阿曼等国的油田都进行了聚合物驱工业性矿场试验,且都取得了较好的经济效益,原油采收率增值达到6%~17%[5]。
在国外,长延缓交联型凝胶体系和弱凝胶体系是目前最具有应用前景和市场前景的
化学调剖剂。
而聚合物/柠檬酸铝延缓交联凝胶体系又是弱凝胶体系中应用较多体系[6],Ghazali等人[7]针对凝胶的形成条件及其影响因素进行了探讨。
Seright和Zaitoun等人研究了油水相渗曲线受弱凝胶影响的规律,并通过其影响规律探讨了弱凝胶对油水的选择性封堵的作用机理[8~9]。
50年代后期,堵水调剖技术在国内得以发展和应用[10]。
从50年代至70年代主要进行的是油井堵水,水泥、树脂、活性稠油及水玻璃/氯化钙等是比较常用的堵水剂。
到了80年代初期,聚合物及其交联凝胶的出现和应用使得注水井调剖堵水技术得以快速发展。
调剖剂和堵水剂主要是高强度封堵剂,且大多数堵塞机理均为物理堵塞,通过物理堵塞使得近井地带的产液、吸水剖面得到调整。
进入90年代后,国内各大油田基本进入高含水期,调剖堵水技术也随之进入了发展的高峰期,以调剖堵水措施为主的区块综合治理替代了单井处理。
根据处理目的的不同,油田上已经应用的封堵剂达到一百多种,其中,深部调剖技术及相关配套技术得到快速发展。
进入21世纪以后,伴随着以油藏工程为基础的深部调剖改善水驱效果以及配套技术的提和应用出,深部调剖技术步入了一个新的历史阶段。
近年来,深部调剖液流转向剂在研究与应用方面取得了许多新进展,形成的代表性深部调剖剂主要包括弱凝胶、胶态分散凝胶、体膨体颗粒、柔性颗粒等并配套发展了多种相关的深部调驱技术,这为我国进入高含水油田能够有效改善后期水驱效果、提高最终采收率提供了有力的技术保障[11-12]。
意义:随着全球石油需求的快速增长以及国内外油田开发的快速进行,高渗油田逐渐达到现有技术开采极限,越来越多的视线聚焦在低渗特低渗油田。
低渗透油藏尤其是特低渗透油藏将成为今后我国油田开发的主要对象,低渗特低渗储层的合理开发对石油工业增储起着至关重要的作用。
据统计,在近期探明储量中,60%~70%为低渗储量。
低渗透油藏具有原油性质好,水敏矿物少的特点,其特别适合于注水开发,且开发潜力非常巨大,目前已经是油田勘探开发过程中一个无法忽视的对象。
特低渗透储层中,由于构造应力场的作用,岩石会发育不同程度的裂缝和裂隙,从而形成裂缝性特低渗这种储层结构。
造成这一结果也是特低渗透油藏能够经济有效开发的重要原因。
特低渗及超低渗储层中天然裂缝较发育,进入弹性开采中后期将逐渐转向注水开发。
而在注水开发过程中,由于油层渗透率低,吸水能力差,需要较高的压力梯
度方可达到注得进的目的,但是注水压力一旦超过油藏中裂缝的张启压力,裂缝的开度及长度均增加,注入水沿裂缝高渗通道突进,甚至会水窜至油井,造成油井高含水或水淹。
因水窜严重而产生油井见水或水淹的裂缝性低渗透油藏,需要对其进行堵水工作,增油降水,提高原油采收率。
最近几年,国内外堵水调剖技术的发展迈上了快车道,21世纪以来,针对低渗透油藏,比较热门的是凝胶深部调剖等技术,相关研究基本集中在调剖剂的研制及性能评价方面。
目前,针对弱凝胶调剖体系在模拟裂缝性低渗透油藏的注入方式优化选择方面还缺乏研究。
有必要进行多段塞多轮次弱凝胶注入的调剖实验研究。
拟研究的主要问题:调研裂缝性特低渗油藏的开发特征,对油水井间压力分布规律进行分析研究,从而阐释深部调剖的机理。
利用可视化裂缝物理模型进行室内调剖实验研究。
考察多段塞多轮次注入弱凝胶的方式封堵单裂缝规律以及多段塞多轮次注入弱凝胶对多裂缝逐级封堵的规律等,分析总结多段塞弱凝胶调剖单裂缝和多裂缝的机理。
重点:分析低渗、特低渗裂缝性油藏的储层特征,通过可视化裂缝物理模型进行室内调剖实验研究。
考察多段塞多轮次弱凝胶封堵单裂缝规律以及多段塞多轮次弱凝胶对多裂缝逐级封堵的规律。
难点:如何有效封堵储层中部高渗通道,增大高渗通道沿程流动阻力,提高中部驱替压力梯度,迫使注入水进入微裂缝微孔隙。
研究方法和步骤:(1)调研相关文献资料,对裂缝性特低渗油藏特征进行分析研究;
(2)分析多段塞调剖油水井间压力分布规律,进而对深部调剖的机理进行阐释;
(3)多段塞多轮次注入弱凝胶封堵单裂缝的实验机理研究;
(4)多段塞多轮次注入弱凝胶封堵多裂缝的实验机理研究;
(5)多段塞弱凝胶调剖单裂缝和多裂缝机理分析。
预期效果:
在调研裂缝性特低渗油藏的开发特征基础上,以裂缝性低渗透储层为研究对象,以油藏渗流理论为基础,对油水井间压力分布规律进行分析研究,从而阐释深部调剖的机理。
利用可视化裂缝物理模型进行室内调剖实验研究。
研究不同注入方式下弱凝胶的调剖效果,考察了多段塞多轮次注入弱凝胶的方式封堵单裂缝规律以及多段塞多轮次注入弱凝胶对多裂缝逐级封堵的规律等,总结分析多段塞弱凝胶调剖单裂缝和多裂缝的机理,可为现场施工提供一定理论依据。