调剖增油机理模型建立及分析
——以大港油田为例

邓鲁强，熊 英，许红恩，邓 慧

（中国石油大港油田分公司，天津 300280）

调剖是从注水井封堵高渗透层，从而调整注水层段的吸水剖面，使后续水驱更多地进入剩余油富集区域，提高注入水波及系数，改善水驱效果，提高对应油井产量的一项技术[1–3]。随着油田水驱开发进入后期，吸水剖面非常不均匀，影响水驱效率[4]，因此提高波及体积是提高采收率的重要方向。由于调剖措施普遍投入较大，现场对措施增油有一定的要求。尤其对于多轮次调剖而言，现场应用效果具有不确定性[5]，如果调剖后没有增油或增油量较少，将严重影响调剖技术在油田的规模应用。

大港油田自开发以来，调剖作为强非均质油藏控水稳油、提高水驱效率的重要技术手段[6]，发挥了 重要作用[7]，但也带来一些新的问题。即部分井调剖后吸水剖面得到明显改善，却没有增油效果，如官53–18 井调剖后非均质性得到明显改善，启动了新的吸水层，增加了吸水层数量（表1），但井组增油量却为0。根据吸水剖面变化与增油关系的研究[9]，该井应该增油量较多，但实际上却无增油量。是何种原因造成的无增油效果，现有的一些模型[10]尚无法给出合理的解释。为此，从理论上重新加以思考，建立一个相对简单的机理模型，有助于加强对这种现象的理解，进而可以找到提升调剖增油效果的解决方法。

表1 官53–18 井调剖前后吸水剖面变化数据对比

1 模型建立

1.1 理论根据

1.1.1 调剖定义

调剖是指从注水井进行封堵高渗透层的作业，实现调整注水层段的吸水剖面。因此，调剖会造成有的层/区域被封堵，有的层/区域被启动。

1.1.2 采收率定义

采收率等于波及系数与洗油效率的乘积。因此，对调剖而言，受益油井产量增加，代表着采收率增加；采收率增加对不改变驱替介质而言，就是波及系数增大；波及系数增大，就意味着波及体积扩大。

1.1.3 调后波及体积

调后波及体积是扩大和减少两种变化的叠加。波及体积扩大部分：和调前相比，调剖所启动的新层或层内新区域。波及体积减少部分：和调前相比，调剖所封堵的水流优势通道或其他层、层内区域。

1.1.4 调后受益油井产油量

调后受益油井产油量是增产和减产两种作用的叠加。波及体积扩大部分对产量的影响：波及体积扩大部分会造成产量增加或不增加两种作用。后续注水时，只有当波及体积扩大部分具有水驱可动剩余油时，才具有增油作用，否则无增产作用。波及体积减少部分对产量的影响：波及体积减少部分会造成产量减少或不减少两种作用。后续注水时，只要波及体积减少部分具有水驱可动剩余油，就会起到产量减少作用，否则无减产作用。只有当增产作用大于减产作用时，调剖后才能增油。

1.2 模型建立过程

1.2.1 调剖增油量的组成

调剖增油量由调剖期间增油量和调后水驱增油量两部分组成。

1.2.2 调剖期间增油量

由于注入调剖剂的流体性质与水不同，能引起波及体积及洗油效率变化，当调剖剂波及区域有可动剩余油时，相对于水驱就会有更多的原油被采出。若近井地带可动剩余油少，调剖期间增油量也较少。

1.2.3 调后水驱增油量

调后注水波及体积发生变化，当波及体积增大且增大区域有可动剩余油时，则相对于不调剖就会采出更多的原油。

1.3 调剖增油机理模型

调剖增油量由调剖期间增油量和调后水驱增油量两部分组成，具体公式如下：

式中：Q增油为调后某个时间段内的增油量，m3；0V为调剖剂注入期间，调剖剂所波及的体积，m3；iV扩为调后注水某个时间段内，波及体积的新增加值，m3；iV减为调后注水某个时间段内，波及体积的新减少值，m3；0φ 为调剖剂注入期间，调剖剂所波及区域的可动剩余油饱和度，%；iφ 为调后注水的某个时间段内，新扩大的波及区域的可动剩余油饱和度，%；iφ′为调后注水的某个时间段内，新减少的波及区域的可动剩余油饱和度，%；0η 为调剖体系的洗油效率，%；iη 为后续注水期间，所扩大波及体积范围内的洗油效率，%；iη′为后续注水期间，所减少波及体积范围内，若有水波及时的洗油效率，%；t 为调剖后续水驱时间，d。

2 模型分析

2.1 各参数对增油量的影响

2.1.10V ，iV扩，iV减

V0大小主要与调剖剂的黏度及注入量相关，调剖剂黏度高、注入量大，则0V 大。0V 增大，会给调剖期间增油量带来正向影响。iV扩增大，会给“调后水驱增油量”带来正向影响。iV减增大，会给“调后水驱增油量”带来负向影响。

2.1.20φ ，iφ ，iφ′

0φ 大小主要受近井地带可动剩余油饱和度大小影响，近井地带可动剩余油多，则0φ 大；0φ 增大，会给“调剖期间增油量”带来正向影响。iφ 大小主要受所扩大波及体积部分可动剩余油饱和度大小影响，所扩大波及体积部分可动剩余油多，则iφ 大；iφ增大，会给“调后水驱增油量”带来正向影响。iφ′大小主要受所减少波及体积部分可动剩余油饱和度大小影响，所减少波及体积部分可动剩余油多，则iφ′大；iφ′增大，会给“调后水驱增油量”带来负向影响。

2.1.30η ，iη ，iη′

0η 大小主要受调剖剂的性质及原油性质、孔喉结构等多种因素影响；0η 增大，会给“调剖期间增油量”带来正向影响。iη 大小主要受后续注水时注入水的性质及原油性质、孔喉结构等多种因素影响；iη 增大，会给“调后水驱增油量”带来正向影响。iη′大小主要受注入水的性质及原油性质、孔喉结构等多种因素影响；iη′增大，会给“调后水驱增油量”带来负向影响。

2.2 增油量比较

模型中的增油量有两个不同的类型，即“调剖期间增油量”和“调后水驱增油量”。

2.2.1 调剖期间增油量

一般调剖剂黏度和水有较大差异，在注入期间，调剖剂具有一定的驱油作用，由于调剖剂注入量较少，且近井地带可动剩余油相对较少，致使“调剖期间增油量”相对较少，不是调剖增油量的主体。

2.2.2 调后水驱增油量

调剖措施的主要目的是封堵水流优势通道，使后续水进入其他层或区域，驱替出更多的可动剩余油。因此，“调后水驱增油量”是调剖增油量的主体，是重点关注的对象。

2.3 调剖增油的确定性及不确定性

由于“调后水驱增油量”在调剖中占据主导地位，并且是调剖技术应用的目标，因此主要探讨“调后水驱增油量”的确定性和不确定性。

2.3.1 不确定性

“调后水驱增油量”受多种因素影响，模型所涉及因素无法精确预测和描述，并且在笼统调剖的情况下，调剖对各层的封堵具有不可控性，这进一步加剧了“调后水驱增油量”的不确定性。

（1）iV扩，iV减大小的不确定性。对于笼统调剖而言，由于调剖对现有吸水层/区域的封堵和对新层/区域的启动具有不可控性，所以，后续注水期间，除一些特殊情况下可以确定这两个体积大小关系外，其他情况下相互之间的大小关系很难确定。比如：对于单一强吸水层的井，若调后封堵了该层，启动了多个新层，则一般iV扩>iV减；对于多层吸水的井，若调后仅剩一强吸水层，则一般iV扩

（2）iiφη 和iiφ η′ ′数值大小的不确定性。由于地下可动剩余油具有较强分散性，除特殊情况外，一般这两个乘积大小无法确定。比如：当单一吸水层吸水，且由于长期冲刷形成水窜通道，那么该水窜通道的可动剩余油为0，则iiφ η′ ′值为0；除此之外，两者数值大小都很难确定。

（3）基于上述因素的不确定性，某个时间段内V扩iφiηi-V减iφi′ ηi′ 值为正或负具有不确定性。如官53–18 井，尽管吸水剖面得到改善，甚至吸水层数增加，若整个后续注水期间V扩iφiηi-V减iφi′ ηi′≤0，调剖后井组依然不会有增油效果。

2.3.2 确定性 （1）只有当后续注水期间某个时间段内的V扩iφiηi-V减iφi′ ηi′ >0时，“调后水驱增油量”才为正。 （2）调剖要尽可能增大V扩iφiηi值（增产作用），尽可能减小V减iφi′ ηi′ 值（减产作用），才能使“调后水驱增油量”为正的概率增大。例如对于调前单层吸水且该层是严重水窜通道的井，若调剖封堵了该水窜通道（严重水窜通道内的可动剩余油几乎为0），即φi′ 为 0 ， 则V减iφi′ ηi′ 值 为 0 ， 那 么V扩iφiηi-V减iφi′ ηi′ >0就具有确定性；对于多层吸水的井， 若仅对最强吸水层调剖， 那么V扩iφiηi-V减iφi′ ηi′ >0的可能性也较大。

3 现场实例

本文所建立的模型属于机理模型，其中涉及的各参数在实际中无法获取准确值。虽然本模型无法计算出调剖后所带来的具体增油量，但可依据本模型提供的思路，为现场调剖实现增油或增油量最大化提供解决方法。依据机理模型分析，调后油井的产油量是因调剖所带来的增产与减产两种作用的叠加，只有当增产作用大于减产作用时，调剖后才能有明显增油效果。即调剖应封堵含油饱和度低的区域，使调后注入水进入到含油饱和度高的区域，这样调剖增油的确定性概率才会大。在实际操作中，当水井需要调剖时，应尽可能的通过调剖去封堵住含油饱和度低的强吸水层（水流优势通道），使后续注入水进入到其他层。

以官9–14–3 井为例，该井于2011 年4 月油井转注水井，2012 年5 月21 日吸水剖面显示有明显的两个强吸水层（38 号层和47 号层）（图1）。由于存在水流优势通道，井组含水快速升高，产油量降低，需要调剖治理。2013 年1 月10 日至5 月1 日进行调剖施工，调后吸水剖面显示这两个强吸水层得到封堵，不再吸水，并有新的11 号层被启动。该井组受益油井3 口，3 口油井在2013 年1月至2014 年12 月均正常生产，无补孔等增产措施，周边对应水井也无调剖等措施。井组调剖后，3 口受益油井均取得明显增油效果（图2），截至2014年12 月井组增油2 371 t。结合图2 分析原因，认为由于长期受水冲刷，吸水强度最大的38 号层和47 号层已经形成水流优势通道，这两个层的水驱波及区域含油饱和度极低甚至可能为零；而对于调前未吸水的层，如11 号层，含油饱和度则相对较高。本井调剖后，38 号层和47 号层得到封堵，但由于含油饱和度极低，封堵这两个层所带来的减产作用相对较小；调后注水进入到11 号层，但该层含油饱和度相对38 号层和47 号层要高很多，启动11号层带来的增产作用相对较大，正是因为本井调后的增产作用明显大于减产作用，所以调剖后才具有明显的增油效果。

图1 官9–14–3 井调剖前后吸水剖面对比

图2 官9–14–3 井组生产曲线

4 结论

（1）调剖增油机理模型可以比较合理地解释调剖增油产生的原因，即调剖增油量由调剖期间增油量和调后水驱增油量两部分组成，并以调后水驱增油量为主。

（2）为获得最佳的调剖增油效果，应将增加“调后水驱增油量”作为技术应用的重点，并以专门封堵强吸水层、启动含油饱和度相对较高的新层为目标，才能增加“调后水驱增油量”为正的可能性，进而取得更好的调剖效果。