稠油熱采水平井堵水技術研究應用

昝輝

摘 要：水平井技術已成為稠油油藏開發的主要技術之一，受邊底水內侵、汽竄等因素影響，水平井高含水問題突出。在室內實驗和數值模擬研究基礎上，針對不同的出水規律，形成了適用于弱邊水及汽竄井的氮氣泡沫調剖控水技術，適用于B點為主出水的插管橋塞卡封配合水泥堵水技術，適用于單點、多點出水或不明確出水點的強邊水水平井的溫敏可逆凝膠堵水和凝膠復合顆粒堵水技術等稠油熱采水平井堵水系列技術。

關鍵詞：稠油油藏 水平井 堵水技術

隨著主力稠油油藏進入高輪次吞吐階段，受邊底水內侵、井間汽竄和油井井況變差等因素影響，樂安稠油進入產能迅速遞減階段，為實現產能平穩接替，2007年以來樂安油田針對薄層、出砂、超稠等低品味油藏，應用了裸眼精密濾砂管為主的熱采水平井配套開發新技術，實現了草20、廣9、王140等稠油新區的規模開發。

目前樂安油田稠油水平井產量占稠油產量的70.6%。因此稠油水平井產量穩定對稠油產量穩定至關重要。但是由于邊水內侵、汽竄等因素影響造成水平井高含水問題突出，含水大于95%水平井73口，占開井數的38%，高含水問題突出，已成為制約樂安油田穩產的關鍵因素。

一、稠油水平井堵水技術難點

由于稠油油藏的開發方式及水平井復雜的井身結構，決定了機械堵水或者機械卡封的難度較大，也導致常規堵劑及封堵方式不能滿足稠油水平井堵水的要求。

目前稠油熱采水平井主要采用裸眼精密濾砂管完井方式，這種精密濾砂管擋砂精度高（100～200μm），在擋砂的同時，也阻擋了堵劑的進入，堵劑容易在濾砂管處架橋形成堵塞。因此，堵水過程中不僅對堵劑粒徑要求高，而且施工難度大，風險高。另外由于水平段篩管的連通性，出水位置難以精確判斷，多數情況下只能進行籠統堵水。同時由于稠油油藏采用熱采開發方式，要求堵劑耐高溫。

二、稠油水平井堵水技術特點

針對稠油水平井堵水難點，通過不斷研發，初步形成了氮氣泡沫調剖、插管橋塞配合水泥封堵、溫敏可逆凝膠和凝膠復合顆粒堵劑四類適應于不同出水類型、不同封堵半徑、相對定點堵水的封堵方式。

1.氮氣泡沫調剖堵水技術

氮氣泡沫調剖技術作用機理是利用泡沫劑在地層大孔道中產生的泡沫來降低蒸汽的滲流能力，從而使注汽壓力升高，迫使其后注入的蒸汽轉向未驅替帶，可以起到堵水、調整吸汽剖面、實現水平段均勻動用的目的，同時泡沫劑是一種表面活性劑，能大幅度降低油水界面張力，改善巖石表面的潤濕性，提高驅油效率。由于泡沫具有“遇油消泡、遇水生泡”的特性，屬于彈性封堵，不受精密篩管擋砂精度的限制，能夠適應不同出水點水平井的堵水，施工簡便，目前該技術已成為稠油水平井堵水的主導工藝。

篩選出性能良好的DP-4泡沫劑，常溫狀況下濃度1%泡沫劑表面張力31.2 mN/m，半衰期5h21min，高溫狀況下半衰期3h。采用三段塞注入方式，一般情況下油井含水率大于80%進行氮氣泡沫調剖，對于含水較低的汽竄井采用首先預注蒸汽，再注泡沫劑方式。

2.插管塞卡封復合水泥封堵技術

針對B端出水為主的高含水水平井，結合水平井管柱特點，提出了水平井插管橋塞卡封復合水泥封堵技術：即通過在水平出水點前端打插管橋塞封堵篩管內滲流通道，并配合水泥對下部出水點進行封堵，達到封堵底部出水點的目的。

水平井插管橋塞由座封及錨定機構、鎖定及解封機構、滑套開關及防粘機構、插管及打撈機構組成。水平井插管橋塞具有防卡性能穩定、獨特的防粘結構、具有一定的可鉆性的突出特點，能夠確保水平井水泥堵水技術施工安全性。

耐高溫水泥是以450目超細水泥為基料，粒徑小，可達到10μm以下，能夠進入地層微孔隙起到封堵作用；通過添加輔劑復配而成的高強度水泥，解決了注汽條件下常規水泥強度降低，易失效的問題。在350℃、養護3天條件下，耐高溫水泥抗壓強度為29Mpa，遠高于注汽壓力15Mpa，能夠滿足注汽要求。

堵劑用量優化，根據插管塞以下裸眼井段的理論井筒體積確定堵劑最佳注入量。由于篩管完井特殊的井身結構，水泥漿不可能有效地擠入出水段油層。因此堵劑設計用量要求填滿井筒，計算插管塞以下裸眼井段的理論井筒體積。

插管塞配合水泥封堵示意圖

現場施工過程中先在出水段以上位置打插管橋塞，打開滑套開關進行擠灰作業，擠灰結束后，上提管柱拔出插管，滑套開關關閉，施工結束。

水平井插管橋塞封堵技術的成功，突破了精密篩管水平井水泥封堵治理的禁區，很大程度上解決了精密篩管水平井無有效治理手段的難題。

3.溫敏可逆凝膠堵水技術

溫敏可逆凝膠由溫敏聚合物、尿素、添加劑和水溶解而成，在高溫狀態下穩定。特點：低溫時由于聚合物上的親水基團和水分子之間存在氫鍵作用為低粘度流體；高溫時，更多氫鍵斷裂，使得大分子之間通過疏水作用而形成疏水聚集體（hydrophobic aggregate）。當所有氫鍵都斷裂后，疏水結合達到最大程度，不同疏水聚集體相互結合，形成三維網絡結構轉變為膠體，經冷卻又轉變為低粘度流體，稱高溫可逆凝膠。

注入油層后，遇高溫蒸汽形成凝膠，封堵大孔道，調整吸汽剖面；而當溫度降低到一定值時，又轉變成低粘度流體，打開大孔道，恢復產液剖面。

從凝膠溫敏性能測試看：高溫時（75～90℃可調）轉變為膠體封堵大孔道，調整吸汽剖面；在一定溫度范圍內，凝膠具有可逆性，適用溫度范圍：90℃～135℃。

溫敏凝膠不同溫度下封堵率

4.凝膠復合顆粒堵劑堵水技術

凝膠顆粒堵劑構成主要由 超細水泥+凝膠+添加劑組成。堵劑主要特點：

4.1添加凝膠提高水泥的懸浮性，易于水平段泵送；

4.2水泥稠化時間大大增長，90℃下3天不凝固，提高了堵水的施工安全性；

4.3過篩率高：106um篩子過篩率達到100%；

4.4耐溫性：堵劑低溫不凝固；90℃下3天堵劑初步凝結，但硬度較低；180℃下呈凝固狀態且強度較好，因此該堵劑適合高溫堵水；

4.5懸浮性：堵劑漿液具有粘彈性，通過凝膠堵塞孔道，起到駐留效果，延長稠化時間。

凝膠復合顆粒堵劑堵水技術突破了篩管水平井完井結構、開發方式（熱采）對顆粒類堵劑制約，首次實現了顆粒類堵劑在水平井上的大劑量施工，初步形成了一種水平井顆粒堵劑堵水的工藝技術，在水平井堵水工藝方法上取得新突破。

三、現場應用效果

2011年稠油水平井堵水實施36井次，累計增油10649t，平均單井日產油增加2.4t/d，措施后含水率降低了6.1%。其中，氮氣泡沫調剖實施26井次，累計增油8224t；溫敏可逆凝膠堵水3井次，累增油485t；凝膠復合顆粒堵水實施7井次，累增油3379t，取得較好效果。

參考文獻

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