顆粒與泡沫復合調剖組合優選與應用效果

強 星，徐麗娜，易曉輝，張永平，石 璐，蔚學彬

（1.中國石化河南油田分公司第二采油廠，河南南陽473400；2.中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院）

河南油田稠油熱采共投入井樓、古城、王集、新莊及楊樓五個油田，熱采區塊平均單井吞吐周期已達11輪次，這些稠油油藏分布在盆地邊緣地帶，距物源近，主要為三角洲水下分流河道和前緣席狀砂沉積，砂體多變，斷層發育，油層埋藏淺，壓實程度差，泥質含量高，非均質嚴重，構造復雜，具有淺、薄、稠、散的特點。油層埋藏深度90～1 100 m，絕大部分在200～900 m 之間。單層厚度一般在1～4 m之間，層系組合厚度一般在3～10 m 之間。

由于受厚油層注汽嚴重蒸汽超覆、層內或層間強非均質性、相鄰井注采過程同步注入蒸汽沿井間主流線舌進、多輪次吞吐后呈現井間熱連通或壓力連通、注采參數不合理等因素影響，汽竄影響井次逐年增加，汽竄見竄時間不斷縮短，熱采區塊汽竄逐年加劇。采用單一的顆粒、泡沫調剖劑已無法滿足汽竄嚴重井組治理需要。通過選擇合適的顆粒與發泡劑將其組合使用，能夠有效抑制井組汽竄，改善油井生產效果［1-4］。

1 顆粒調剖劑的選擇

目前稠油熱采區塊主要采用BSC-1、GCS-1粉煤灰兩種高溫顆粒調剖劑。BSC-1調剖劑是以硅微粉等耐高溫材料為主要原料，添加分散劑、懸浮劑等助劑。調剖劑進入地層后，優先進入高滲透層，沉積駐留在孔隙中，堵塞喉道，對蒸汽產生流動阻力和物理堵塞作用，改善和抑制油井汽竄現象，改變蒸汽流向，擴大平面上和縱向上的蒸汽波及體積，提高油層動用程度。該調剖劑顆粒粒徑較小（粒度中值：28.15μm），封堵率大于96%，適用于高滲帶汽竄井治理。

GCS-1粉煤灰調剖劑是以粉煤灰、油井水泥為主要原料，添加懸浮劑與增稠劑等助劑。調剖劑進入地層后，優先進入大孔道、高滲透層，形成有一定的強度的大顆粒，封堵汽竄通道，達到抑制汽竄的目的。調剖劑顆粒粒徑較大（粒度中值：33.45 μm），稠 化時間 時間長（大于8 h）、封 堵 率 大 于99%，適用于大孔道汽竄井治理。

從室內實驗來看，GCS-1粉煤灰調剖劑封堵率高于BSC-1調剖劑，更適合在汽竄嚴重井上使用。

2 高溫發泡劑的選擇

選取5種高溫發泡劑，測試不同溫度下發泡體積、半衰期、阻力因子。

2.1 不同溫度下發泡體積和半衰期的測定

實驗用品：配制好的質量分數為0.5%的5 種發泡劑溶液。實驗儀器：HJ-5多功能自動攪拌器，1 000 mL 燒杯，玻璃棒，秒表，可視高溫高壓反應釜。實驗數據分別記錄繪制不同溫度時發泡劑溶液發泡體積曲線和半衰期曲線圖，如圖1和圖2所示。

通過實驗可知：5種高溫發泡劑中，A 發泡體積是隨著溫度的升高而降低的，其余隨著溫度的升高，發泡體積先增大后減小，并且B 發泡劑的發泡體積明顯比其它4種小。

5種發泡劑的溶液的半衰期均是隨溫度的升高而降低的，但是當溫度超過100℃時，因為壓力的增加有利于泡沫保持穩定，所以半衰期有所變長，但是隨著溫度的繼續上升，半衰期是逐漸縮短的。油藏溫度條件下A、D 和E 的穩泡能力較好；當溫度超過150℃后，B和E的穩泡能力比其他發泡劑強。

圖1 高溫發泡劑的發泡體積

圖2 高溫發泡劑的半衰期

2.2 高溫發泡劑阻力因子測定

分別在50 ℃、70 ℃、100 ℃、150 ℃、200 ℃、250℃、300℃溫度條件下測量5種發泡劑溶液的阻力因子大小，見表1。

表1 5種發泡劑不同溫度的阻力因子

通過實驗可知：5種發泡劑的阻力因子均隨溫度的升高而降低，但各種發泡劑的下降幅度不同。小于150 ℃條件下，A 發泡劑和C 發泡劑的封堵能力大于E、D 和B發泡劑，5種發泡劑中B的封堵能力最差。大于200 ℃條件下，E的封堵能力最強，其次分別為A 和D，B 和C 封堵能力相近，均低于其他三種發泡劑的封堵能力。

綜合發泡體積、半衰期、阻力因子實驗結果，選取性能較好的E發泡劑。

3 顆粒與泡沫雙管封堵驅油實驗

實驗采用兩個填砂管，分別填裝60目和120目的石英砂，從而使得兩管的滲透率不同。往填砂管中飽和地層水，飽和完后，計算出填砂管內飽和水的體積，即填砂管的孔隙體積；測量出填砂管兩端的壓差，根據達西公式，計算出兩個填砂管的水相滲透率大小。飽和原油，兩管飽和好油后并聯起來進行蒸汽驅，當高滲管蒸汽驅驅到階段含水率達到98%時，轉換成調剖劑溶液驅替，若采用顆粒與泡沫復合溶液，則先注入顆粒溶液并靜置24小時之后注入泡沫溶液。當雙管注入溶液達到1 PV 時，實驗停止。記錄高低滲管累積驅油效率。

表2 高低滲管驅油效率實驗

實驗表明（表2）：采用雙劑驅油效率高于單劑驅油效率，逐漸增加顆粒溶液劑量用有利于提高低滲管驅油效率，從而提高整體的驅油效率。

4 顆粒與泡沫復合調剖應用效果

由于油井多向汽竄（汽竄通道數大于3條）和每個方向的汽竄程度不同，對于多向汽竄油井進行調剖一次性施工。注入單一調剖劑，調剖劑容易沿汽竄強度較大的通道推進，而調剖劑進入其它通道較少，造成整體汽竄通道封堵效果差。從汽竄規律來看，汽竄主要沿高滲層推進，滲透率較高層位動用程度較高，潛力較小；低滲層位動用程度較低，具有一定的潛力。為了提高調剖劑對每個汽竄通道的封堵效果，采用顆粒與泡沫復合調剖工藝，分兩次施工，先注入顆粒調剖劑封堵汽竄程度度最強的通道或高滲層，再注入泡沫段塞并注氮封堵汽竄程度度較弱的通道或次高滲層，從而實現動用低滲層位，調整吸汽剖面的目的。

顆粒與泡沫復合調剖工藝在河南油田累計應用40井次，調剖前共計汽竄通道117條，調剖后有72條汽竄通道得到有效封堵，有5條汽竄通道汽竄減弱，有16條汽竄通道汽竄未能封堵（另有24條汽竄通道組合注汽封堵效果不評價），封堵率82.7%，表明顆粒與氮氣泡沫復合調剖能夠有效抑制井組汽竄。措施后油井生產效果得到一定的改善，平均單井排水期由32天縮短至14天，平均單井峰值產油由5.3 t上升至6.6 t，平均單井綜合含水由87.6%下降至80.7%，平均單井油汽比由0.19上升至0.21，累計增油4721.3 t，平均單井組增油118 t，擴大了蒸汽波及體積，改善油井生產效果。

X2306井是新莊南三塊新淺25斷塊的一口大斜度定向井，累計吞吐7個周期。調剖前有5條汽竄通道，調剖后4條汽竄通道得到有效封堵，1條汽竄通道減弱。措施前該井注氣量594 t，生產111天，產油231 t，峰值產油7.7t，油汽比0.39；措施后注氣量588 t，生產67天，產油282 t，峰值產油12.1 t，油汽比0.47；調剖井增油51 t，井組增油132 t。

5 結論與認識

（1）選取室內實驗封堵性能較好的顆粒調剖劑與發泡性能較好的發泡劑進行組合并現場試驗，措施后能有效抑制井組汽竄。

（2）顆粒與泡沫復合調剖應用效果良好，調剖后縮短了油井排水期，提高了油井油汽比，改善了油井生產效果。

［1］ 馬道詳，強星，蔣莉，等.CY／GCS-1粉煤灰調剖劑的研制與應用［J］.石油地質與工程，2010，24（6）：122-124.

［2］ 馬道祥，石曉渠，張清軍，等.河南井樓油田樓資27井區氮氣泡沫調驅技術應用研究［J］.石油地質與工程，2011，25（3）：108-110.

［3］ 張杰.栲膠復合氮氣泡沫體系調堵劑性能評價及應用［J］.斷塊油氣田，2012，19（5）：642-645.

［4］ 張文玉，路群祥，周建華，等.河南油田稠油熱采井組合封竄技術及應用［J］.石油地質與工程，2012，26（2）：110-111.