耐溫抗鹽選擇性封堵體系研究與應用

楊昌華，閆江華

(1.中國石化中原油田分公司石油工程技術研究院;2.中原石油勘探局公共事業(yè)管理處:河南濮陽 457001)

油井產(chǎn)水是油田開發(fā)過程中的普遍現(xiàn)象，可能發(fā)生在油井開采的任何時期，尤其在開發(fā)后期，經(jīng)常遇到油井水淹的問題，使得油層能量降低，從而降低油層的最終采收率。因此必須及時關注油井出水動向，研究并采取堵水措施，減少出水，提高采收率［1－2］。

中原油田是埋藏深、含油層系多、非均質性嚴重的斷塊油田，由于各油層間滲透率變化大，注入水沿高滲透層突進，造成注入水波及系數(shù)低，利用率低，使得中低滲層的生產(chǎn)潛力得不到發(fā)揮。目前為改善油井產(chǎn)液剖面，通常采用非選擇性堵劑，對出水層明確、隔層大、井況好的油井，其使用效果較好;對于隔層小，井況差、找水難度大的油井，在堵水的同時也將油層堵死，會對油層產(chǎn)生很大傷害。利用堵劑進行選擇性封堵，則可以有效降低地層基質的水相滲透率，降低含水率，延長有效期，并有可能迫使注入水轉向、繞流進入動用程度較差的其他部位，提高驅油效率［3－4］;同時，在封堵帶內油相滲透率降低很少，可以保證油滴易產(chǎn)出。采用選擇性封堵措施，既能改變油水相滲關系，提高單井產(chǎn)油量，又能有效降低含水率，延長單井增油有效期，挖掘更多剩余油。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

滲透率調節(jié)劑(陽離子三元聚合物)，相對分子質量為1.2×106，工業(yè)品，北京恒聚有限公司;復合交聯(lián)劑(酚醛類樹脂+有機硅，質量比為17∶1)，工業(yè)品，濮陽市信昌化工廠;實驗用水為中原油田注入水，礦化度為1.2×105mg/L，含Ca2+3 100 mg/L、Mg2+800 mg/L ，pH 為 7.2;穩(wěn)定劑，用于解決活性氧、氧化劑和細菌對體系的影響，工業(yè)品，濮陽信昌化工有限公司。

NDJ－1型旋轉黏度計，上海昌吉地質儀器有限公司。

1.2 測試方法

按照NDJ－1型旋轉黏度計說明書要求，根據(jù)體系的預測強度，選用不同轉子和轉速，測定不同條件下體系的黏度。

2 結果與討論

2.1 主劑用量對堵劑黏度的影響

用油田注入水配制不同質量濃度的滲透率調節(jié)劑，交聯(lián)劑的質量濃度為5 000 mg/L，實驗溫度為90℃，選用NDJ－1型旋轉黏度計3號和4號轉子，轉速為12 r/min，考察滲透率調節(jié)劑用量對堵劑黏度的影響，結果如表1所示。滲透率調節(jié)劑的質量濃度為5 000～7 000 mg/L時，堵劑的黏度較高，完全能夠達到水平井堵水的要求。

表1 主劑用量對堵劑黏度的影響

2.2 交聯(lián)劑用量對體系性能的影響

水平井封堵體系選用復合交聯(lián)劑，酚醛與聚合物分子上的羧基和酰胺基在地層條件下緩慢反應，形成耐溫、高強度凝膠，封堵高滲層;有機硅膠具有潤濕、乳化作用，且能增強聚合物與地層的膠結作用。

固定實驗溫度為90℃，滲透率調節(jié)劑的質量濃度為5 000 mg/L，改變復合交聯(lián)劑的濃度，選用3號和4號轉子，轉速為12 r/min，考察交聯(lián)劑濃度對體系性能的影響，結果如圖1所示。隨著復合交聯(lián)劑濃度逐漸增加，體系黏度最終可達7×104mPa·s;但隨著交聯(lián)劑濃度的增加，體系成膠時間明顯縮短。復合交聯(lián)劑的最佳質量濃度為5 000～6 000 mg/L。

圖1 交聯(lián)劑用量對體系性能的影響

2.3 穩(wěn)定劑用量對堵劑黏度的影響

由于聚合物易在地層溫度及有氧條件下發(fā)生降解，導致體系黏度下降，影響滲透率調節(jié)劑作用的有效期，因此在封堵劑中加入除氧穩(wěn)定劑，以保證體系的穩(wěn)定性。固定滲透率調節(jié)劑的質量濃度為5 000 mg/L，交聯(lián)劑的質量濃度為6 000 mg/L，實驗溫度為90℃，改變穩(wěn)定劑的用量，考察穩(wěn)定劑用量對體系黏度的影響，結果如表2所示。穩(wěn)定劑的質量濃度為300 mg/L時，即可使堵劑體系30 d后的黏度損失率小于8%。

表2 穩(wěn)定劑用量對體系黏度的影響

2.4 溫度對成膠性能的影響

固定堵劑中滲透率調節(jié)劑的質量濃度為5 000 mg/L，交聯(lián)劑的質量濃度為6 000 mg/L，穩(wěn)定劑的質量濃度為300 mg/L，考察溫度對成膠性能的影響，結果見圖2。隨著溫度升高，成膠時間縮短，凝膠黏度先增加后降低。實驗溫度為90℃時，體系成膠時間大于30 h，強度達5×104mPa·s，表現(xiàn)出較好的耐溫性能。

圖2 溫度對體系性能的影響

2.5 礦化度對成膠性能的影響

分別配制不同總礦化度(其中Ca2+和Mg2+的質量濃度分別為4 000 mg/L和1 000 mg/L)的水溶液，再用這些水分別配制凝膠體系，置于90℃的恒溫箱中，定時觀察并測定堵劑的成膠時間和成膠強度，滲透率調節(jié)劑的質量濃度為5 000 mg/L，交聯(lián)劑的質量濃度6 000 mg/L，穩(wěn)定劑的質量濃度為300 mg/L，結果見表3。隨著礦化度的增加，成膠時間變化不大，成膠黏度降低，但體系總體黏度較高，表現(xiàn)出較好的耐鹽性。

表3 礦化度對體系性能的影響

2.6 熱穩(wěn)定性

用現(xiàn)場用注入水配制堵劑，滲透率調節(jié)劑的質量濃度為5 000 mg/L，交聯(lián)劑的質量濃度為6 000 mg/L，穩(wěn)定劑的質量濃度為300 mg/L，混和后裝入不銹鋼筒中密閉，置于90℃的烘箱中，一定時間后取樣，選用NDJ－1型旋轉黏度計3號和4號轉子測定體系黏度，轉速為12 r/min，結果見表4。該體系在熱處理90 d后黏度基本保持穩(wěn)定，具有較好的熱穩(wěn)定性。

表4 交聯(lián)體系熱穩(wěn)定性評價

2.7 封堵性能

選用70～120目混合石英砂填制2根相同的填砂管，用油田注入水配制堵劑，滲透率調節(jié)劑的質量濃度為5 000 mg/L，交聯(lián)劑的質量濃度為6 000 mg/L，穩(wěn)定劑的質量濃度為300 mg/L，實驗溫度為90℃，測定堵劑的堵水、堵油率。2根填砂管的基礎數(shù)據(jù)見表5，實驗結果見圖3和圖4。封堵體系使水相滲透率下降89%以上，油相滲透率降低17%，說明該堵劑具有較好的油水自動選擇性封堵能力。

表5 填砂管基礎數(shù)據(jù)

圖3 1#管驅替實驗

圖4 2#管驅替實驗

3 現(xiàn)場應用

該項技術在中原油田各類地層和特殊井況的16口油井進行了現(xiàn)場試驗，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。工藝成功率100%，施工井有效率大于 81.3%，累計增油 2 220.2 t，累計降水26 229 m3。

典型井例:中原油田文東某井，油藏埋深2 130～2 600 m，原始壓力系數(shù)為1.27，地層水礦化度為18×104mg/L，為氯化鈣水型。該井主力生產(chǎn)層為S2下43和44、S2下51和52，共計4個小層 13.1 m，施工前日產(chǎn)液 26.9 t，含水 97.4%，表現(xiàn)出明顯的水淹狀況。經(jīng)分析，主力產(chǎn)油層也是產(chǎn)水層，無法進行封隔堵水。該井實施選擇性堵水后，日產(chǎn)液降至21 t，含水最低降至80%，日產(chǎn)油由 0.8 t增至 2.1 t，累計增油 321.2 t。實施選擇性堵水后，調整了層間及層內矛盾，改善了產(chǎn)液剖面，擴大了水驅波及體積，取得了較好的增產(chǎn)效果，達到了增油控水的目的。

4 結語

1)研發(fā)的耐溫抗鹽水平井封堵體系耐溫可達90℃，耐鹽25×104mg/L(其中Ca2+和Mg2+的質量濃度分別為4 000 mg/L和1 000 mg/L)，凝膠強度大于5×104mPa·s，具有較好的長期熱穩(wěn)定性。

2)宏觀封堵實驗結果表明，該體系在巖心中具有較好的選擇性封堵能力。

3)現(xiàn)場試驗結果表明，該體系不需要油井作業(yè)，可直接應用于油井堵水，尤其是因井筒變形而無法作業(yè)、油水同層、出水層復雜無法有效封隔時的油井堵水。

［1］趙福麟，戴彩麗.油井堵水概念的內涵及其技術關鍵［J］.石油學報，2006，27(5):71－78.

［2］ 戴彩麗.油井選擇性堵水技術［D］.山東東營:中國石油大學(華東)石油石油工程學院，2006.

［3］楊懷國，劉法杰.油井化學堵水工藝技術新進展［J］.油氣田地面工程，2009，28(5):29－30.

［4］崔志昆，王業(yè)飛，馬衛(wèi)東，等.一種新型選擇性堵水技術及現(xiàn)場應用［J］.油田化學，2005，22(1):35 －37.