高升油田水平井化學(xué)分段堵水技術(shù)研究與應(yīng)用

趙云峰

（中國(guó)石油遼河油田公司高升采油廠，遼寧盤錦 124125）

高升油田水平井化學(xué)分段堵水技術(shù)研究與應(yīng)用

趙云峰

（中國(guó)石油遼河油田公司高升采油廠，遼寧盤錦 124125）

高升油田的水平井均為篩管完井方式，割縫篩管與巖石壁面之間無隔擋，機(jī)械堵水方法僅能實(shí)現(xiàn)割縫篩管內(nèi)部空間的封隔，而無法實(shí)現(xiàn)外部空間的封隔，給分段堵水增加了難度。對(duì)此，研究了液體橋塞分段堵水工藝，利用暫堵段塞、保護(hù)段塞對(duì)采油層保護(hù)，利用封堵段塞對(duì)堵水層進(jìn)行封堵，然后注入蒸汽對(duì)采油層解堵求產(chǎn)；研制了水平井液體橋塞、強(qiáng)凝膠堵劑、雙激發(fā)無機(jī)堵水劑專用的藥劑配方，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了較為理想的效果。

水平井；化學(xué)分段堵水；液體橋塞；篩管完井；雙激發(fā)無機(jī)堵水劑

為進(jìn)一步提高區(qū)塊的開發(fā)效果，提升油田的產(chǎn)能水平，2006年開始，高升油田開展了水平井二次開發(fā)試驗(yàn)，收到了較好的應(yīng)用效果。目前，高升油田共有水平井43口，日產(chǎn)液量1 802.3 t，日產(chǎn)油量462.9 t，平均單井日產(chǎn)油11.0t。

但受底水脊進(jìn)、注水錐進(jìn)、蒸汽汽竄等因素影響，部分水平井出現(xiàn)了嚴(yán)重水淹水竄問題，產(chǎn)油量大幅下降。目前，高246塊共有水平油井17口，含水在60%以上的14口，占總井?dāng)?shù)的82.3%；含水在90%以上的6口，占總井?dāng)?shù)的35.3%，嚴(yán)重制約了水平井的高效生產(chǎn)。為此亟需開展水平井堵水技術(shù)的應(yīng)用，但目前高升油田的水平井均為篩管完井方式，割縫篩管與巖石壁面之間無隔擋，機(jī)械堵水方法僅能實(shí)現(xiàn)割縫篩管內(nèi)部空間的封隔，無法實(shí)現(xiàn)外部空間的封隔，給分段堵水增加了難度，因此開展篩管完井水平井分段堵水技術(shù)研究勢(shì)在必行。

1 水平井堵水技術(shù)［1－4］

1.1 水平井堵水工藝的選擇

（1）液體橋塞分段法：利用液體橋塞的暫堵、保護(hù)作用，實(shí)現(xiàn)水平井段腳跟部位堵水，其工藝簡(jiǎn)單、成本低，適用于井眼軌跡不規(guī)則、工藝管柱起下困難的復(fù)雜井況堵水。

（2）氮?dú)馀菽胶庾⑷敕ǎ簩⑹┕す苤碌接蛯又胁款A(yù)定位置，正擠堵劑的同時(shí)，反擠氮?dú)馀菽z，使堵劑進(jìn)入腳尖部井段，防止堵劑回流，實(shí)現(xiàn)腳尖部堵水。該方法工藝簡(jiǎn)便，堵、調(diào)結(jié)合，適用于地層能量低的稠油高輪次吞吐井。

（3）置換法：預(yù)處理油層，防止地層漏失；開套管閘門，正替堵劑至腳尖部井段，實(shí)現(xiàn)腳尖部封堵。該方法適用于地層壓力較高、井眼不規(guī)則的稠油、稀油水平井堵水。

（4）管內(nèi)封隔器分段注入法：利用封隔器將出水井段封隔，然后注入堵劑實(shí)現(xiàn)堵水。該方法適用于生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)、篩管外地層較密實(shí)的水平井。該方法定位準(zhǔn)確，工藝簡(jiǎn)便，適用于井筒完好的稠油、稀油水平井堵水。

（5）管外環(huán)空封隔分段注入法：借助水平井化學(xué)注入工藝管柱，在篩管與井壁之間的環(huán)空放置可形成化學(xué)封隔層的封隔材料，形成不滲透的高強(qiáng)度段塞，達(dá)到隔離環(huán)空區(qū)域的目的。然后配合管內(nèi)封隔器，實(shí)現(xiàn)堵劑的定向注入。要求環(huán)空化學(xué)封隔材料具有高觸變性，防止重力沉降導(dǎo)致封隔失敗；具有高固化強(qiáng)度，以達(dá)到良好的封隔效果；配套相應(yīng)的注入（放置）工具。

基于高246塊水平井出水以底水為主、且多發(fā)生在腳跟部位的特點(diǎn)，優(yōu)選了液體橋塞分段堵水工藝。

1.2 技術(shù)原理

利用液體橋塞的暫堵性能將油層保護(hù)起來，然后向出水層段注入堵劑，最后用化學(xué)或物理方法將液體橋塞解除，實(shí)現(xiàn)水平井分段堵水。

（1）預(yù)堵段：以最小排量籠統(tǒng)方式向地層注入具有一定耐溫性的復(fù)合段塞堵水調(diào)剖劑，封堵出水較少、或者不出水層段，以便堵劑更好地選擇性進(jìn)入出水通道。

（2）保護(hù)段：向地層注入一定量的液體橋塞，材料為地下聚合有機(jī)凝膠。其在地面為低粘度液體，地層條件下為高強(qiáng)度的彈性凝膠體，是暫堵的增強(qiáng)劑，可對(duì)預(yù)堵段進(jìn)行進(jìn)一步保護(hù)。

（3）封堵段：封堵出水層，先向出水層段注入具有一定耐溫性的復(fù)合段塞堵水調(diào)剖劑，以壓制底水，再向出水層段注入耐高溫的封口劑，進(jìn)行封口。

（4）注汽段：注汽，解除液體橋塞，開始正常注汽生產(chǎn)。

1.3 堵水材料研究與優(yōu)選

通過大量的研究與試驗(yàn)，堵水材料最終篩選復(fù)配了以水平井液體橋塞、雙激發(fā)無機(jī)堵水劑和強(qiáng)凝膠調(diào)堵劑為主的配方體系。

（1）水平井液體橋塞。開發(fā)出了一種具有觸變性、可解除、高封堵率的液體橋塞，其主要由聚合物增粘劑、成膠液、交聯(lián)劑、促凝劑、破膠劑及添加劑等組成，在30℃的低溫條件下即可形成封堵性能較強(qiáng)的成膠體，封住預(yù)封堵的層位。其成膠時(shí)間在0.5～30 h可控，根據(jù)井況的需要，可以進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的封堵。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)在60℃密封的條件下，封堵時(shí)間可以達(dá)到兩個(gè)月以上。破膠方式有2種：選擇合適的破膠劑，使其在地層溫度下4～7天破膠；也可以使用熱破膠方式。經(jīng)室內(nèi)評(píng)價(jià)技術(shù)指標(biāo)如下：成膠時(shí)間0.5～30 h可調(diào)，成膠后突破壓力大于4 MPa／m，破膠時(shí)間5～50 d可調(diào)，破膠溫度大于170℃。

（2）雙激發(fā)無機(jī)堵水劑。雙激發(fā)無機(jī)堵水劑是由雙激發(fā)無機(jī)非金屬膠凝劑、激活劑、緩凝劑、分散劑等按適當(dāng)比例復(fù)配而成的新型堵水材料。堵水劑中的主要成分雙激發(fā)無機(jī)膠凝材料具有潛在的硬化性能，常溫常壓下呈化學(xué)惰性。40℃以上的溫度、特殊的無機(jī)復(fù)合活化劑是激發(fā)其反應(yīng)活性的兩個(gè)必要條件，因此稱其為“雙激發(fā)無機(jī)非金屬膠凝材料”。在地層條件下，堵水劑經(jīng)活化期、水硬期、強(qiáng)度增長(zhǎng)期三個(gè)階段，生成高強(qiáng)度的凝膠體，降低出水層段的滲透性，達(dá)到堵水的目的。技術(shù)性能指標(biāo)如下：成膠時(shí)間8～240 h可調(diào)，成膠溫度范圍40～80℃，突破壓力大于30 MPa，耐溫350℃。

（3）強(qiáng)凝膠調(diào)堵劑。主劑為低分子聚丙烯酰胺，交聯(lián)體系為樹脂交聯(lián)，并加入增強(qiáng)劑來提高堵劑強(qiáng)度和耐溫性能。調(diào)堵劑成膠前粘度較低，成膠時(shí)間可調(diào)，可長(zhǎng)時(shí)間施工擠注。成膠后強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的封堵能力，對(duì)非均質(zhì)嚴(yán)重的地層有較好的封堵作用。技術(shù)性能指標(biāo)如下：成膠溫度45～70℃，成膠時(shí)間48～72 h可調(diào)，使用溫度220℃；膠體粘度≥10 000 mPa·s；封堵率≥98%。

2 措施效果及典型井分析

水平井化學(xué)堵水技術(shù)在高246塊現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用8口井，堵水后平均含水由93.2%降至75.9%，累增油7 925.4 t，降水增油效果明顯。

高2蓮H602投產(chǎn)初期日產(chǎn)液45 m3，日產(chǎn)油20.2 t，生產(chǎn)3個(gè)月后含水逐漸上升；2009年1月起，含水突然升高至90%以上，日前日產(chǎn)液量27.3 m3，日產(chǎn)油量0.6 t，含水98%。

2.1 出水原因分析

（1）產(chǎn)出水分析。高246塊油藏地層水礦化度為7 614 mg／L，而注入蒸汽冷凝水礦化度為2 700 mg／L。2009年1月16日對(duì)該井的水樣進(jìn)行了分析，總礦化度為4 005.1 mg／L，礦化度介于地層水與注入水之間，因此可以判定出水的水源為地層水與注入水的混合水。

（2）產(chǎn)液剖面測(cè)試。2010年3月對(duì)該井水平段進(jìn)行了產(chǎn)液剖面測(cè)試，以確定出水井段位置。根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析，1 935～2 092 m為低動(dòng)用層段，產(chǎn)液量7.37 m3，占20%，出水部位集中在1 863～1 935 m處，該段產(chǎn)液量為29.07 m3，占總量的80%，可以判斷為主要出水段。

可以判斷，高2蓮H602在注汽和生產(chǎn)過程中，底水沿腳跟部位的高滲層突進(jìn)，導(dǎo)致油井出水，含水快速上升。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)施工情況及效果分析

高2－蓮H602井2010年4月29日開始堵水施工，設(shè)計(jì)注入量1 553.8 t，實(shí)際注入量為1 707.8 t。為了提高該井產(chǎn)量，于2010年5月28日開始注汽，設(shè)計(jì)注入量3 000 t，實(shí)際注入量為3 036 t，6月26日注轉(zhuǎn)抽。通過對(duì)比堵水前后產(chǎn)液剖面測(cè)試解釋結(jié)果表明，高2－蓮H602堵水非常成功，出水部位得到了有效封堵，低產(chǎn)層得到了有效動(dòng)用。

截止2011年7月底，高2蓮H602日產(chǎn)液量由26.6 m3下降到18.0m3，日產(chǎn)油量從0.5 t上升到10.7 t，含水從98%下降到40.6%，見到了明顯的增油降水效果。

3 結(jié)論

（1）液體橋塞分段堵水技術(shù)在高246塊應(yīng)用效果較好，降水增油效果明顯，為區(qū)塊的穩(wěn)油控水提供了技術(shù)支持。

（2）配方體系能夠滿足底水油藏腳跟出水水平井的堵水需求，藥劑適用范圍廣、性能優(yōu)良，成功解決了篩管完井水平井的堵水難題。

（3）水平井化學(xué)分段堵水技術(shù)在高升油田的成功實(shí)施，為解決類似油藏水平井底水錐進(jìn)難題提供了一種新的技術(shù)手段。

［1］ 魏發(fā)林，劉玉章，李宜坤，等.割縫襯管水平井堵水技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.石油鉆采工藝，2007，（1）：70－72.

［2］ 王曉惠，趙玲莉，孔明煒，等.暫堵凝膠在水平井堵水中的應(yīng)用［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，（2）：68－71.

［3］ 范志毅，陳利，郝軍芳，等.無機(jī)凝膠調(diào)剖技術(shù)在衛(wèi)22塊的應(yīng)用［J］.石油地質(zhì)與工程，2011，25（2）：117－119.

［4］ 周偉，王業(yè)飛，趙方劍，等.有機(jī)鉻凍膠堵劑的研制與應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2010，17（3）：472－474.

Zhao Yunfeng（Gaosheng Oil Production Plant of Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning 124125）

The horizontal wells in Gaosheng oilfield are all screen pipe completed wells.As there is no screening between slotted screen and rock wall，the mechanical water plugging method can only succeed in the inner space but failed in the outer space of the slotted screen，which makes it difficult on segment water plugging.Therefore，the technology on liquid bridge plug has been studied.By using the temporary plugging slug to block the water shutoff formation and protect the oil producing layers and then carry out steam injection to deplug for production.In the end，the pharmaceutical formulations on liquid bridge plug，strong gel sealing agent and inorganic water shutoff agent with double excitations have been developed and the field application achieved good effects.

126Research and application of chemical segment water plugging of horizontal wells in Gaosheng oilfield

horizontal well；chemical segment water plugging；liquid bridge plug；screen pipe completed well；inorganic water shutoff agent with double excitations

TE357

A

1673－8217（2012）03－0126－02

2012－01－20

趙云峰，工程師，1980年生，2003年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事油田開采方面的研究工作。

李金華