根据可视化模拟研究确定调剖剂最佳投放位置

2014-03-22

油气田地面工程 2014年10期

巩磊黄涛伍星李之燕袁润成

中国石油大港油田公司采油工艺研究院

通过实验，建立室内可视化物理模型，研究多轮次调剖剂最佳投放位置，解决剖面重叠严重、调剖效果不明显等问题，为调剖堵水现场作业提供技术支持。调剖剂深入地层越深，其调剖效果越好；当调剖剂置于油水井中间位置时，其调剖效果最好，后续水驱波及系数可达49%。调剖剂一次单点投放时，调剖剂段塞长度为5%～10%油水井井距时，后续水驱波及系数上升速率最大。

可视化；模拟；调剖；实验；投放位置

通过实验，建立室内可视化物理模型，研究多轮次调剖剂最佳投放位置，解决剖面重叠严重、调剖效果不明显等问题，为调剖堵水现场作业提供技术支持。

1 实验条件

1.1 可视化模型

首先建立室内可视化模型，如图1所示，并确定实验参数如下：模型尺寸：12.0cm×12.0cm× 1.0cm；砂层尺寸：10.0cm×10.0cm×0.15cm，模型对较大孔道用30～40目石英砂填充，宽度为1.0mm，其余部分用60～90目石英砂填充，均用环氧树脂胶结，模型孔隙总体积为6mL；模拟油：机油与煤油的混合油（体积比为10∶1），用苏丹三染色；饱和及驱替用水：油田注入水，用甲基蓝染色；驱替流量为0.11mL/min。

图1 可视化模型示意

1.2 调剖剂剂配方

本实验中调剖剂为无机铬冻胶体系，基本配方为5000mg/LHPAM+0.3%交联剂（0.108%重铬酸钠+0.192%亚硫酸钠）。

1.3 实验步骤

实验步骤为：模型抽真空→饱和水→饱和油→水驱油至产出液含水率98%→计算水驱波及系数→在模型中设计的调剖剂投放点的位置上注入等量的冻胶→再水驱至含水率98%→计算提高的波及系数。实验温度为20℃。

2 调剖剂最佳投放位置

2.1 调剖剂单点投放

（1）调剖剂最佳投放位置确定。将段塞长度均为10%油水井井距的调剖剂投放于图1所示的模型中油，水井之间的不同位置，投放点分别为距水井1/6l、2/6l、3/6l、4/6l和5/6l处，计算后续水驱的波及系数，实验结果见图2与表1。随调剖剂的投放位置逐渐加深，波及系数先上升又下降，并且在油水井中间位置时调剖效果最好，此时波及系数可以达到48.9%。

图2 调剖剂单点投放实验结果

表1 调剖剂处于不同位置的波及系数

（2）调剖剂段塞长度优化。调剖剂用量对调剖效果具有较大影响，用量小则效果不明显；用量大则作业费用高，因此研究调剖剂合理的段塞长具有重要意义。实验中，将不同段塞长度的调剖剂投放于油水井中点处，计算后续水驱的波及系数，实验结果见图3和图4。调剖剂段塞长度为5%～10%油水井井距时的曲线斜率最大，因此调剖剂段塞长度为5%～10%油水井井距时效果较佳。

图3 不同段塞长度对波及系数的影响

2.2 调剖剂多点投放

（1）调剖剂一次两点投放。将10%堵塞长度的调剖剂均分成两份，一次放置于模型中两点，计算后续水驱波及系数，方案①（0.25l，0.5l）表示将两等份调剖剂分别放置于距离注水井0.25倍和0.5倍油水井井距处，实验结果如表2所示。将调剖剂一次均匀投放于油水井中间两点时，其后续水驱波及系数为28%左右，与调剖剂投放于油水井中间时相近。

图4 不同调剖剂段塞长度与波及系数的关系

表2 调剖剂一次两点投放方案与实验结果

（2）调剖剂两次两点投放。将10%段塞长度的调剖剂用量均分成两份，分两次投放于模型的两个点。投放方案①（0.25l，0.5l）表示，第一次投放时，50%的调剖剂放置于距水井距离0.25l处；第二次投放时，剩余50%的调剖剂放置于距水井距离0.5l处。其他投放方案依此类推，实验结果见表3。在方案①中水驱波及系数最高，可达42.7%。当调剖剂二次投放于0.75l处（接近油井），压力梯度大，调剖剂被迅速突破，0.5l处压力梯度小，不易被突破。对比表2和表3，调剖剂两点两次投放的波及系数要大于一次单点和一次两点投放时的水驱波及系数。