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深部调驱提高水驱采收率技术新进展（塔里木油田二届提高采收率研讨会）吴行才中国石油勘探开发研究院2013.6.26青岛前言什么叫调驱？为什么要调驱？做到怎样才是真正的调驱？调驱的概念目前还有争议调驱的内涵在不同的人会有不同的理解就我们研究和实践工作中的些许可能还不成熟的认识、体会与油田专家共同探讨、商榷，以利我们进一步做好工作！中国石油70%的产量来自“双高”（高含水、高采出程度）老油田，73%的剩余可采储量存在于“双高”老油田，进一步挖掘“双高”老油田的水驱潜力是中石油可持续发展的重要保证。这些油田一般地质条件恶劣、开发矛盾复杂，采用深部液流转向与调驱技术进一步提高其水驱采收率、是当前现实可见的主要技术方向。报告主要内容技术理念、认识调剖调驱剂体系的研制或改进物理模拟、数值模拟技术及方案优化设计注入工艺流程下步总体攻关方向技术理念、认识为什么要调剖调驱？物性差异（非均质）：波及范围、程度不均——含水上升快粘度差异：粘性指进、舌进————————含水上升快老油田：长期注水冲刷、多种多轮措施、高含水，剩余油分散，开发矛盾由开发早中期的近井地带向远井深部转移、直至整个注采流场水驱非均质老油田的开发矛盾（原生问题）深部调驱提高采收率（要解决的目标问题）提高采收率：波及效率（波及系数×水洗程度）大幅提高、水驱不利形态根本、长期改善。深部调驱：什么叫深部调驱？相对于传统近井地带，如何深部？如何有效？加大剂量就可以吗？意义中石油“二次开发”战略，主导技术“深部调驱”——中国石油70%的产量来自“双高”老油田，73%的剩余可采储量存在于“双高”老油田，进一步挖掘“双高”老油田的潜力是中石油可持续发展的关键。老油田开发技术、理论的重大突破。技术理念、认识为什么要调剖调驱？水驱非均质老油田的开发矛盾（原生问题）技术理念、认识调什么？驱什么？调和驱的关系？物性差异（非均质）：波及范围、程度不均——含水上升快粘度差异：粘性指进、舌进————————含水上升快影响：物性差异粘度差异K-----新思路提出：物性调整应粘度调整=——二者统一？μ-----传统思路非均质的形式及剩余油的分布形态在水流优势大孔道、渗流优势孔道、渗流优势孔隙等大、中、小三个尺度级别的低效、无效水循环日益严重；技术理念、认识调什么？驱什么？调和驱的关系？大小孔喉低渗系统高渗系统调驱≠调剖＋驱油调驱＝不论是在近井地带还是储层深部、不论是宏观还是微观的局部，都需要不断地调整驱动方向，提高水驱波及体积和水洗效率，达到有效驱替的目的，是宏观和微观水驱流场的改善，实现较根本地改善油田开发形势、提高采收率。“调”即调整驱动方向，使注入水从非均质储层内长期注水后所形成的高渗透老通道转向水驱程度较低的中低渗透部位，有效地扩大注入水的波及体积；“驱”即在调的基础上的有效驱替，驱出分散于中低渗透部位的剩余油。空间连续、时间连续不是固定靶，是移动靶调什么？驱什么？调和驱的关系？技术理念、认识调什么？驱什么？调和驱的关系？非均质的形式及剩余油的分布形态在水流优势大孔道、渗流优势孔道、渗流优势孔隙等大、中、小三个尺度级别的低效、无效水循环日益严重；对该三个尺度物性非均质进行调整干预，抑制低效、无效水循环、大幅度提高波及系数和水洗程度是进一步挖潜提高老油田采收率的技术关键。技术理念、认识调什么？驱什么？调和驱的关系？调剖－大剂量调剖－堵大孔道：几百方－－几千方从上世纪七八十年代开始发展了调剖堵水技术，从粘土、粉煤灰、水泥等无机类调剖剂发展到有机冻胶类调剖剂，调剖技术取得较大进展，但因其注入量小，处理半径小，仅对近井地带的纵向非均质问题产生一定作用，严格说来还只是一种生产措施。为了解决调剖技术只能在近井地带进行处理的限制，人们试图进行“大剂量调剖”，也有人称“深部调剖”，但实际上其处理半径往往不过十几二十米，效果虽然较之早期的调剖要好得多，但处理成本较高，而且随着油田含水的升高，水驱矛盾进入储层深部，甚至贯穿整个油藏流场，这样做最多也只能达到单井增产的目的，不能从根本上解决高含水期油田的提高采收率问题。高含水期单纯堵大孔道效果有限或无效技术理念、认识以前我们是怎么做的？聚合物（二三元）驱：难以适应高温高盐复杂断块油田因为原油粘度高导致不利的水驱流度比，我国从七五开始了聚合物驱油技术的攻关试验工作，在大庆、胜利油田获得很大成效。虽然聚合物驱能进入储层深部，但对较强的非均质问题调整作用不够，也会发生聚合物窜流的现象；尤其是在储层温度高、地层水矿化度高的条件下，因聚合物溶液不稳定而不能采用聚合物驱。技术理念、认识以前我们是怎么做的？交联聚合物凝胶调剖、调驱•大部分区块仅为单井措施，注入量介于2000-4000方，实质上还是属于“大剂量调剖”或“深部调剖”，因为没有从油藏整体着眼，注入量不够导致效果不够好、甚至无效。•对近井地带的较严重的层间矛盾和水窜通道具有较好的抑制作用。相对于深部调驱的目的，其最大的不足是粘度过高，难以推进到深处，而且当注入量达到一定的规模时，大大影响生产井的供液能力，导致重新被驱动的剩余油不能充分产出。技术理念、认识以前我们是怎么做的？蒙古林砂西先导区可动凝胶驱生产与方案预测曲线对比图0102030405060708090100200203200303200403200503200603200703200803200903201003201103201203201303时间（date)日产油(t/d)水驱预测产油实际产油量胶驱拟合及预测值砂西工业推广又覆盖先导区，相当二次注胶蒙古林砂西先导区可动凝胶驱生产与方案预测曲线对比图0102030405060708090100200203200303200403200503200603200703200803200903201003201103201203201303时间（date)日产油(t/d)水驱预测产油实际产油量胶驱拟合及预测值砂西工业推广又覆盖先导区，相当二次注胶砂西断块可动凝胶规模化推广生产曲线7009001100130015001700日产液(t)开始注胶507090110130150日产油(t)8688909294962006-1-12006-2-152006-4-12006-5-162006-6-302006-8-142006-9-282006-11-122006-12-272007-2-102007-3-272007-5-112007-6-252007-8-92007-9-232007-11-72007-12-222008-2-52008-3-212008-5-52008-6-19含水(%)推广Ⅰ区先导试验区扩大试验区工业推广区技术理念、认识以前我们是怎么做的？技术理念、认识同步调驱技术理论谁去调？谁去驱？如何调？如何驱？调与驱的矛盾调（堵）好驱不好，驱好调不好自相矛盾不如分工合作！机理、原理的提出我们从水驱开发后期非均质储层深部大小吼道（高低渗层、区）的剩余油主要形态和不同驱替方式的作用过程和结果来说明同步调驱的调驱机理：A：水驱非均质老油田后期，除局部剩余油富集区外，剩余油大部高度分散于储层深部、低渗层区或小孔隙吼道，常规水驱很难有效动用；如图中A所示，注入水在高渗层、区或大吼道很快突破，将低渗层、区或小吼道中还未驱出的油“水锁”，继续水驱或常规措施很难干扰到这种储层深部的剩余油。技术理念、认识同步调驱技术理论机理、原理的提出B：注入连续粘性驱替流体，可在水驱基础上进一步动用剩余油，但如果粘度大，则对高渗层区、大孔喉“堵塞”较好的同时，同样粘度的流体也将对低渗层区、小孔喉产生“堵塞”，难以对低渗层区、小孔喉中的剩余油进行高效驱替；最终导致油井供液不足，影响产量，如果粘度小，则有利于对低渗层区、小孔喉中的剩余油高效驱替，但因同样低粘度的流体不能对高渗层区、大孔喉有效“堵塞”，则在高渗层区、大孔喉窜出，而达不到波及控制的目的；如图中B所示，对于聚合物溶液和交联聚合物凝胶等连续粘性驱替流体来说，其粘度是一定的，既要求它能很好地堵塞高渗层区、大孔喉，又要求它同时能对低渗层区、小孔喉中的剩余油进行高效驱替，这是一个无法调和的矛盾。在合适的粘度下，其在注入初期能够驱动一部分低渗层区、小孔喉中的剩余油，但很快类似A中的水锁，大部剩余油仍被锁住。技术理念、认识同步调驱技术理论机理、原理的提出C：SMG为微凝胶胶粒在注入水中的分散体系，表观粘度低，易于进入储层深部，凝胶胶粒在微观上通过对水流通道（孔喉）暂堵－突破－再暂堵－再突破的过程、增加大孔隙喉道的阻力同时，注入水进入小孔隙喉道，直接作用于其中的剩余油，实现高效的波及控制，提高注入水利用效率；宏观上体现为原有的水驱优势高渗带或优势方向的水驱沿程阻力增加，储层深部水驱方向改变；如图中C所示，分散体系中的微凝胶胶粒优先进入高渗层区、大孔喉，产生堵塞作用，同时分散体系中水进入低渗层区、小孔喉，直接作用于其中的剩余油。技术理念、认识同步调驱技术理论机理、原理的提出因此，同步调驱的基本原理就是“调驱剂（SMG微凝胶胶粒）和水‘分工合作’，调（堵或暂堵）、驱协调同步”，确保不同级别的动态的“堵得住、驱得出”。这种机理不同于传统的近井地带调剖，也不同于传统的“先调后驱”的“调驱”。技术理念、认识同步调驱技术理论实验研究（从传统宏观表征（双管、Fr、Frr）－微观过程－微观测量？）技术理念、认识同步调驱技术理论SMG具有弹性及较好的变形能力，可以变形通过比SMG颗粒小的孔喉在出口端，SMG无破损现象，说明体系稳定12431324实验研究（夹砂模型－同步调驱现象－SMG和水“分工合作”）SMG驱20sSMG驱60s高渗层突破SMG驱70sSMG驱120s结束SMG驱90s饱和油结束水驱结束SMG驱5s技术理念、认识同步调驱技术理论吸水膨胀-脱水收缩-再吸水膨胀-再脱水收缩的稳定可逆变化过程蒸发失水彻底失水蒸发失水蒸发失水彻底失水彻底失水初始吸水膨胀再吸水膨胀三次吸水膨胀技术理念、认识同步调驱技术理论人工裂缝：可基本堵死--强胶+大颗粒天然微裂缝：较强封堵、但堵而不死--“中强胶+小颗粒”/大粒径SMG交替注入高渗层：弱胶/中粒径SMG交替中低渗：SMG调驱不同类型油藏、不同级别的非均质区别对待，系统整体设计大级别非均质的“堵”是为孔隙尺度的“驱”服务的，因为主体的目标剩余油潜力在孔隙级别。技术理念、认识分类分级调驱技术方法从储层的优势水流大孔道、优势渗流孔道、优势渗流孔隙三个尺度级别微观非均质研究入手，确定剩余油的分布形式和驱动对策，研制、采用一种或组合应用多种调驱材料、优化设计方案；通过材料的深部准确放置或深部生成，高效封堵优势水流大孔道，有效抑制优势渗流孔道，对优势渗流孔喉进行间歇的暂堵，从而实现注入水在三个尺度级别可持续的液流转向，实现在储层深部对全水驱流场系统整体的干预调整，达到高效波及、高效驱动剩余油的目的。技术理念、认识分类分级调驱技术方法双液甚至多液，受储层条件影响，成胶可靠性较差。聚合物浓度一般200－1500mg/l，交联剂一般为Al3＋、Cr3+等金属离子，主要适用于中、低温油藏（60℃)；一般必需采用清水配制；聚合物浓度在浓度200－600mg/l时，以分子内交联为主，粘度低、注入性好但封堵能力差，适于中低渗油藏；聚合物浓度在600－1500mg/l时，以分子间交联为主，粘度高、封堵性好，适宜中高渗油藏；交联技术方面也发展到使用有机交联剂，在一定程度上提高了耐温性能。调剖调驱剂体系的研制或改进交联聚合物可动凝胶需进一步提升耐盐、耐温能力和在储层中的稳定性；不断优化配方，聚合物和交联剂的改进和匹配，提高性能、降低成本进一步研究交联聚合物凝胶在储层多孔介质中的成胶性能和流动特征成胶粘（mPa.s）0.00.51.01.52.00.00.51.01.52.02.5压力（MPa）PV数渗透率800渗透率1800水驱调驱后续水驱酚醛类凝胶垢调剖调驱剂体系的研制