應用化學添加劑提高超稠油水平井周期吞吐效果

楊 海 清

（中國石油遼河油田公司曙光采油廠，遼寧 盤錦 124109）

應用化學添加劑提高超稠油水平井周期吞吐效果

楊 海 清

（中國石油遼河油田公司曙光采油廠，遼寧 盤錦 124109）

針對超稠油水平井的區塊特性及原油物性，在完井后用粘土防膨劑溶液替泥漿，防止泥漿污染，優選化學添加劑，并形成系列配方體系，提高油井采注比和油汽比；優化施工工藝，提高藥劑的有效利用率，最終實現改善超稠油水平井周期吞吐效果的目的。現場試驗見到良好的措施效果，具有廣闊的推廣前景。

水平井；粘土防膨；化學添加劑；超稠油

曙光油田自2003年以來，在杜84館陶油藏實施2口水平井，從此揭開曙光油田超稠油[1,2]水平井開發的序幕，經過幾年的發展，其建設規模逐年擴大。目前在杜813興隆臺、杜84興隆臺、曙104205、曙127454興隆臺、杜212興隆臺等區塊共有水平井87口，占興隆臺總井數的7.1%，目前日產320t/d，占興隆臺規模的13.2%。

(1)隨著水平井開發規模的不斷擴大，水平井新井部署區域儲層類型由巨厚塊狀、厚層狀轉為互層狀；沉積相帶變化，由早期的主河道（杜84主體）轉移至河道邊部、前緣薄層砂及分流河口壩；由于所處地質位置不同，區塊間物性存在差異，總體上具有較明顯變化趨勢，從構造高部位向低部位物性變差，數據見表1。

表1 超稠油主要儲層油層物性表Table 1 Physical properties of super heavy oil reservoir formation

(2)超稠油物性具有明顯的“四高一低”特征，即原油密度高，在20 ℃時密度大于1.0 g/cm2；原油粘度高，經地面脫氣脫水后的原油粘度達16～22 ×104mPa.s(50 ℃)；凝固點高，平均值在25 ℃以上，個別單井可達 45 ℃；膠質瀝青質含量高，平均含量超過50%；含蠟量低，平均低于2.5%。數據見表2。

（3）水平井段動用程度差。超稠油薄層挖潛井以及井間加密水平井數量較多，這部分油井受相鄰直井影響較大，在開發過程中，由于油藏非均質性影響，水平井水平段油藏動用不均的矛盾逐輪加劇（井溫測試曲線顯示），嚴重制約了水平井產能的發揮。在蒸汽吞吐生產的環境下，水平井腳跟、腳尖部位都可能出現過度動用的情況，水平段動用不均呈現多樣性。水平段動用不均可能造成油井近井地帶的含水飽和度越來越高，采水期延長；地下存水造成蒸汽前緣的熱水帶加熱溫度低，原油粘度高，回流油井困難，周期產油下降，油氣比低。另外，井間加密的水平井與相鄰直井距離為35～50 m，造成直井-水平井和水平井井間干擾嚴重。這類井單純的均勻注汽不能有效解決原油重質成分沉積的問題，解堵助排等措施又達不到改善動用的目的，兩種技術現場應用具有局限性。

表2 超稠油區塊水平井原油物性統計表Table 2 Tables for horizontal wells in super heavy oil block crude oil physical property

以上三方面矛盾最終導致超稠油水平井周期吞吐效果的降低，經統計 65口水平井，平均周期3.6輪，結束周期共注汽111.84萬t，產油31.20萬t，產水83.66萬t，油汽比0.28，采注比1.03。油汽比低于0.2的有29口，占總數的44.6% ，平均油汽比只有0.10 ；采注比低于1.0的有40口，占總數的61.5% ，平均采注比只有0.61 。數據見表3。

表3 超稠油水平井油汽比、采注比分類統計表Table 3 Super heavy oil horizontal gas oil ratio, production injection ratio classification statistical table

1 技術原理

超稠油水平井能否進行高效開發是多種矛盾共同作用的結果，同時前期的開發效果對后期也存在較大影響。因此，提高超稠油水平井周期吞吐效果技術是自水平井鉆完井過程直到正常蒸汽吞吐生產的系統技術，主要包括水平段替泥漿防膨劑的優選，不同區塊化學添加劑配方體系的研究[3-5]，以及現場施工工藝的優化。該技術的主要工藝原則是首先在鉆完井過程中，優選粘土防膨劑，在完井前替出水平段泥漿，防止鉆完井過程中的泥漿污染；其次，針對不同區塊特性，優選化學添加劑，形成系列配方體系，提高油井采注比和油汽比；同時針對不同油井對施工工藝進行優化，利用分段注汽管柱[6]，提高藥劑的有效利用率；并且最終實現改善超稠油水平井周期吞吐效果的作用。

2 室內性能評價

2.1 水平井段替泥漿粘土防膨劑性能

將粘土防膨劑試樣配成不同濃度的水溶液，備用。稱取0.5 g膨潤土放入離心管中，加上述的水溶液10 mL。在室溫下靜置2 h。將離心管放入離心機中，用1 500 r/min，離心15 min。讀取膨潤土在離心管中的膨脹體積。用煤油和蒸餾水同等條件下做試驗。按公式（1）計算防膨率，數據見式1。

式中：η— 防膨率，%；

v1 — 膨潤土在試樣水溶液中的膨脹體積，mL；

v 2— 膨潤土在水中的膨脹體積，mL；

v 0— 膨潤土在煤油中的膨脹體積，mL。

由圖1可以看出，1#藥劑性能最佳。

2.2 化學添加劑配方體系性能評價

針對不同區塊油藏及原油物性的特點，通過化學藥劑的優選形成有針對性的配方體系，針對原油及油藏物性矛盾不是特別突出的主體區塊，我們主要以降低滲流阻力為主，藥劑配方命名為“減阻型”；針對杜 813興隆臺等泥質含量較高的區塊，我們在“減阻型”配方的基礎上添加粘土穩定劑成分形成”防膨型“配方體系，在保留降低滲流阻力能力的同時，有效解決泥質含量高油藏注汽過程中二次傷害的問題；針對原油粘度超高的杜813興隆臺，杜212興隆臺等區塊，我們在配方中添加高效原油降粘成分，形成的“降粘型”配方具有極強的乳化降粘性能，對延長油井生產時間，提高原油產量具有重要意義。

圖1 粘土防膨劑的防膨率曲線Fig.1 Clay antiswelling agent anti swelling rate curve

圖2 時間與表面張力曲線Fig.2 Time and surface tension curve

圖2曲線表明該藥劑具有較好的耐溫性能。

2.2.1 化學添加劑耐溫性能測定

將油層處理劑溶液置于310 ℃的高溫烘箱內，分別經24，48，2，96 h恒溫熱處理后取出，冷卻至室溫，然后在不同濃度下與處理前相對比，測定其表面張力，具體結果見圖2。

2.2.2 化學添加劑表面活性測定

圖3 濃度與表面張力曲線Fig.3 Concentration and surface tension curve

將試樣按不同濃度配成水溶液，用JYW-200A全自動表、界面張力儀測定其表面張力。 圖 3可以看出：試樣在 7‰濃度以上才能達到一般表面活性劑所要求的表面張力值，在 5‰濃度時有一個較好的表面張力降低梯度。化學添加劑具有較好的表面活性，平均表面張力低于24 mN/m。

2.2.3 化學添加劑乳化性能測定

在藥劑濃度分別為3‰（w/w）的情況下，取超稠油區塊原油，按油、水比為7∶3的比例，在80℃的水浴中恒溫30 min后快速攪拌，使其乳化，實驗室內用RS600旋轉粘度計分別測定乳化前后的原油粘度，對比其降粘率達到99.8%，數據見表4。

表4 化學添加劑乳化降粘實驗數據表Table 4 chemical additive emulsified viscosity data sheet

2.2.4 藥劑對采出液脫水性能影響

超稠油不僅開采難度大，而且也增加了聯合站的后續脫水難度。由于聯合站內原油物性及水質差異性較大，頻繁造成外輸含水超標，為避免這種現象，我們考察了藥劑劑對采出液脫水性能的影響，按Q/SY-LH 0165-2004推薦標準進行室內實驗，數據表明，該劑與破乳劑具有較好的配伍性，對聯合站原油的破乳脫水及后續的水質處理不會產生任何不良影響。具體結果見表5。

2.3 施工工藝的優選

根據水平段的動用程度對施工工藝進行優選，井溫曲線顯示水平段動用較均衡的井，直接利用注汽管柱進行施工，水平井段動用不均的油井，選擇與適當的分段注汽管柱相配合，利用管柱將藥劑直接送達目的井段，提高藥劑的有效利用率。

3 現場實施效果

2011年應用化學添加劑提高超稠油周期吞吐效果技術共計實施76井次，措施成功率100%，累計措施投入758萬元，累計措施增油3.7萬噸，經濟效益5 684.1萬元，取得了明顯的效果。

（1）措施井周期吞吐效果得到改善

統計周期結束的 33井次生產情況，油井周期前后對比增油188 t，油汽比提高0.04，采注比提高0.13，回采水率提高8.8%，油井生產情況得到較大改善。

（2）措施井后續生產效果持續提高

統計措施連續2個周期結束的措施井11井次。措施周期生產效果得到改善的同時，后續周期生產效果得到持續提高，措施效果進一步得到體現。油汽比由措施前的0.18提高到措施周期的0.25和后續周期的0.36。采注比由措施前的0.61提高到措施周期的0.75和后續周期的0.92。

表5 原油脫水與化學添加劑配伍性試驗記錄Table 5 the dehydration of crude oil and chemical additives compatibility test record

典型井例分析：

（1）杜84-興H3038

杜84-興H3038井是杜84興隆臺邊部一口薄層挖潛水平井，該區域原油粘度高的矛盾突出，原油中膠質瀝青質含量 56.8%，原油粘度達到 19.16 mPa·s。施工中選用“降粘型”配方體系，注入藥劑25 t，措施后與上周期對比生產天數延長32 d，周期產量提高429 t，油汽比提高了0.1，采注比提高了0.3，措施取得較好效果。

（2）杜212-興H227CH

杜212-興H227CH井，該井原始及第一、二輪井溫曲線顯示，水平段中部動用較好，兩端動用較差，油井一方面受到油層非均質性影響，另一方面在兩輪注汽生產過程中，兩端原油經過反復加熱熟化，造成重質成分沉積，原油物性進一步變差。針對這種情況，我們在施工中利用分段注汽管柱，在“兩端”注入化學添加劑，措施后油汽比、采注比大大提高，井溫曲線也顯示兩端被有效動用。

4 認識與結論

經過室內試驗和現場應用，該技術取得以下結論：

（1）優選的粘土防膨劑以及化學添加劑配方體系，滿足不同區塊超稠油水平井提高油汽比及采注比的需要。

（2） 化學添加劑配合水平井分段注汽管柱應用，可有效改善水平段動用不均矛盾，現場應用效果明顯。

（3）化學添加劑在超稠油水平井的成功應用，為同類油藏的高效開發提供一定借鑒意義。

［1］劉文章.熱采稠油油藏開發模式[M].北京：石油工業出版社，1998：3-17.

［2］萬仁溥,羅英俊.采油技術手冊(修訂本)[M].第八分冊.稠油熱采工程技術. 北京：石油工業出版社,1996.12～24.

［3］佟曼麗.油田化學[M]..石油大學出版社,185-189.

［4］楊元亮.石油磺酸鹽在深層熱采超稠油油藏驅油試驗[J].特種油氣藏,2008,15(5):87-88.

［5］郎寶山.曙光油田超稠油蒸汽添加劑的研制和應用[J].油田化學,2004():23-24.

［6］張守軍.水平井分段優化注氣技術及其應用[J].大慶石油學院學報2010(04)：62-66.

Application of Chemical Additives in Improving Development Effect of Super Heavy Oil Horizontal Wells

YANG Hai-qing
（PetroChina Liaohe Oilfield Company Shuguang Oil Production Factory, Liaoning Panjin 124109， China）

Aiming at block characteristics and crude oil physical properties of the super heavy oil horizontal well, clay antiswelling agent was used to prevent contamination of mud;chemical additives were optimized, and a series of formula system was formed, the production injection ratio and oil gas ratio were increased; Through optimizing the construction process and improving effective utilization rate of chemical additives, ultimate objective of improving cycle huff and puff effect of super heavy oil horizontal wells was realized. Field test has gained good results, so it has a broad prospect.

Horizontal well; Clay antiswelling; Chemical additives; Super heavy oil

TE 254

A

1671-0460（2012）09-0888-04

2012-08-19

楊海清（1973-），男，遼寧盤錦人，工程師，1996畢業于西南石油學院采油工程專業，研究方向：從事采油工藝管理工作。E-mail：yanghaiqing@petrochina.com.cn，電話：0427- 7531716