杜66火驅生產井氣竄封堵技術研究

于 浩

（遼河油田曙光采油廠工藝所，遼寧盤錦 124010）

曙光油田杜66塊經過數十年的開發，采出程度高達88.5%，具有“低壓、低產、低速、低油汽比”的特點。為了進一步減緩稠油老區產量遞減速度，2005年6月火驅開發在杜66塊進入現場試驗。由于受油藏非均質性及蒸汽吞吐階段油井動用差異性的影響，轉驅后注入空氣沿氣竄通道單向、單層突進，部分生產井產氣量大等問題日益突出。針對以上問題，本文開展了對生產井氣竄封堵及配套工藝的研究，使措施井獲得良好的穩油控氣效果，同時讓火線推進更加均勻，有利于整個井組的后續開發。由于杜66塊物性表現為上高下低的分布特點，層間儲層滲透率差異明顯。單井滲透率變異系數平均為0.62，突進系數平均為5.1，級差平均高達為50倍，非均質性較強。其帶來的危害首先表現在，縱向上層間燃燒不均。其次，平面非均質性導致生產井尾氣在各個方向上分布不均，單井間產氣量差異大。通過示蹤劑顯示，火驅一線井見效方向只有3~4個，并存在2線井見效的情況。

火驅生產井一旦形成單層，單向突進，火線會更難以控制，最終導致大部分油井將無法受效，因此亟需采取化學凝膠封堵,使其優先進入高滲透層，成膠后調節油層縱向上的動用程度，同時，封堵氣竄通道,對火線的均勻推進起積極作用。

1 實驗內容

1.1 藥品和主要儀器

實驗藥品：聚丙烯酰胺（1 200萬，盤錦海瀾公司）甲醛、混酚、草酸（均為AR，沈陽大方試劑廠）；主要儀器：成膠反應釜、水測填砂模型。

1.2 凝膠體系制備

凝膠體系主要由聚丙烯酰胺、有機交聯劑、耐高溫油溶性樹脂及熱穩定劑組成。聚丙烯酰胺和有機交聯劑在一定的時間內可形成高強度凝膠。

1.2.1 聚丙烯酰胺用量對凝膠效果的影響 在實驗溫度為75℃，甲醛用量2.0%，混酚用量0.5%保持不變的情況下，改變解HPAM的用量，觀察配方體系的成膠時間，并對膠體強度做了對比測試。從圖1中可以看出，聚丙烯酰胺濃度達到0.5%以上時，成膠粘度大于105mPa·s滿足封堵要求。

圖1 不同HPAM濃度下成膠時間對體系粘度的影響

1.2.2 甲醛的量對凝膠效果的影響 在實驗溫度為75℃，HPAM用量0.60%，混酚用量0.5%不變的情況下，改變甲醛的用量，進行成膠實驗，從圖2可見，甲醛濃度大于1.5%時，成膠強度滿足封堵要求，而濃度達到2.5%時，配方體系在24 h內迅速成膠，不利于地面配制與泵送，因此甲醛最佳使用量為1.5%~2.0%。

圖2 不同甲醛濃度下成膠時間對體系粘度的影響

1.2.3 混酚的量對凝膠效果的影響 在實驗溫度為75℃，HPAM用量0.60%，甲醛用量2%，改變混酚的用量不變的情況下，進行成膠實驗，從圖3可見，混酚濃度對體系的影響相比較部分水解聚丙烯酰胺和甲醛的濃度增加對凝膠強度、成膠時間的影響要小一些，只要濃度大于0.4%均能正常成膠，濃度大于0.6%后成膠時間過快。

圖3 不同混酚濃度下成膠時間對體系粘度的影響

通過分析實驗結果得知，隨著部分水解聚丙烯酰胺、甲醛和混酚濃度的增加，堵劑的成膠時間縮短、強度增大。考慮到凝膠強度、堵劑的地面粘度（因施工時要求堵劑具有較好的泵送性）、堵劑成本等因素，確定部分水解聚丙烯酰胺的最佳使用濃度最好為0.6%，甲醛的最佳使用濃度最好為2.0%，混酚的最佳使用濃度最好為0.5%。同時，在滿足強度要求的前提下，改變部分水解聚丙烯酰胺、甲醛的濃度，可對堵劑的成膠時間進行有效的調節。

1.2.4 pH值對堵劑成膠時間的影響 在其它條件不變的情況下，改變堵劑的pH值，則成膠時間發生變化，隨著pH值的升高，成膠時間延長，當pH值達到10以上時，堵劑很難成膠。在現場施工可根據具體需要，可以利用調節pH值的方法來調節堵劑的成膠時間。

表1 pH值對堵劑成膠時間的影響

1.2.5 阻力因子及殘余阻力因子測定 采用不同滲透率填砂模型，在50℃條件下，水測填砂模型滲透率后（記錄壓力和流量），向填砂模型中正向擠入1.0 PV的凝膠堵劑，并用氮氣保持填砂管壓力穩定，恒溫恒壓48 h使其成膠。然后打開出口端，正向注入300℃蒸汽（10.0 PV）驅替，記錄壓力和流量，直至出口端被蒸汽突破為止，記錄蒸汽突破的時間。然后，反向注水（2.0 PV）驅替，再用熱油（2.0 PV）反向驅替，分別記錄壓力變化。

凝膠配方：部分水解聚丙烯酰胺0.6%，甲醛2%，混酚0.5%。

圖4 阻力因子與滲透率關系曲線

圖5 殘余阻力因子與滲透率關系曲線

通過實驗結果可以看出，巖心滲透率越高，阻力因子越高。同時，正向汽驅和反向水驅后殘余阻力因子小。因此，在選擇性封堵高滲透層或層段時，阻力因子較高而汽驅后殘余阻力因子較低，具有明顯的“高封堵能力、低油層傷害”技術優勢。

1.3 輔助工藝設計

為了保證調堵施工效果，配合應用輔助工藝，提高注入堵劑的有效利用率，改善措施效果。首先，針對上下層系同采的油井，將下層系填砂，單獨對上層洗進行調堵。其次，采用了智能控制注入裝置，可使堵劑低速連續注入地層，增加了堵劑向地層深處的推進距離。其主要由往復高壓泵、溶液攪拌罐、水罐和交聯劑添加裝置組成。現場施工時，用罐車，將聯合站的清水放入水罐，通過葉輪泵抽入攪拌罐內，經過充分攪拌后，由可控制變頻的往復高壓泵，從油管注入井中。注蒸汽吞吐時為充分發揮油藏潛力，運用配注管柱工藝對上下層系進行單獨卡封，合理設計注汽量，從而提高了注入熱能的利用率，使上下層系都得到有效動用，增加油井產能。

2 現場應用情況及效果分析

截止2013年10月，火驅氣竄井封堵技術累計實施5井次。措施后對比上輪吞吐注汽壓力上升1.3 MPa，階段措施增油651.3 t，日產油量同期對比上升1.5 t，平均單井日產氣量下降2 490 m3，注入空氣波及體積得到了有效提升，火線推進更加均勻，下面以曙1-42-636為例對該技術做以詳細分析。

2.1 存在的問題

曙1-42-636井1986年10月常規投產，目前杜家臺生產井段910.3～1 095.7 m。油層厚度60.2 m，19層。19周期時轉為火驅新增14井組中的一口生產邊井。該井措施前，產氣量一直較高，由于該井產氣量突增時，曙1-43-035注氣壓力下降，且曙1-43-035的主吸氣層與該井有良好的對應關系，因此分析該井與曙1-43-035相關性更加明顯。

2.2 施工步驟

首先將下層系填砂，根據油層數據，將砂面位置確定在980 m，上下誤差不超過1 m。測吸收性合格后，連接地面流程。利用智能注入設備按照最佳堵劑配方正擠調剖劑800 m3，現場壓力7.5 MPa。施工完成后關井候凝48 h后，作業沖砂至人工井底。按設計要求下入配注管柱，達到配注量后，燜井下泵生產。

2.3 效果分析

措施后，該井注汽壓力明顯上升，與上輪蒸汽吞吐對比，壓力上升3.1 MPa；生產曲線顯示該井措施后產液量、產油量明顯上升，開井86 d，對比上周期同期，階段措施增油138.1 t。

圖6 曙1-42-636措施前后生產曲線

同時，措施井曙1-42-636日產氣量明顯較少，從措施前的平均每天7 849 m3，下降至平均每天1 200 m3。從所在井組來看，曙1-43-035井組共有生產井9口，其中7口井正常生產。措施后，4口井產氣量均有所增加。平均單井每天增加385 m3，說明注入空氣波及面積得到了有效提升，火線推進更加均勻。

圖7 曙1-43-035井組措施前后各生產井產氣量對比

3 結論

（1）火驅防氣竄封堵技術，縱向提高了低滲透層動用程度，平面上擴大了注入空氣有效波及面積，對火線均勻推進起積極作用。

（2）室內實驗結果表明，堵劑性能指標優良，具有成膠時間可控，成膠粘度可調等技術優勢，滿足生產井現場需要。

（3）現場實施效果表明，小排量、遠距離連續注入化學堵劑在技術上可行。既控制產氣量，又保證了油層孔道的聯通，實現火驅排氣及產油的要求。

[1]關文龍，等.火驅儲層區帶特征實驗研究[J].石油學報，2010，31（1）:100-104.

[2]謝志勤，賈慶升，蔡文斌，等.火燒驅油物理模型的研究及應用[J].石油機械，2002，30（8）:4-6.

[3]楊德偉，王世虎，王彌康，等.火燒油層的室內實驗研究[J].石油大學學報（自然科學版），2003，27（2）:51-54.

[4]張方禮，等.火燒油層技術綜述[J].特種油氣藏，2011，18（6）:1-5.

[5]張方禮，劉其成，趙慶輝，等.火燒油層燃燒反應數學模型研究[J].特種油氣藏，2012，19（5）:55-59.

[6]劉其成.火燒油層室內實驗及驅油機理研究[D].東北石油大學，2011.

[7]關文龍，王世虎，蔡文斌，等.新型火燒油層物理模型的研制與應用[J].石油儀器，2005，19（4）:5-7.