堵水調剖技術在哥倫比亞安壩口油田的應用

姚 凱，朱 明，畢志峰，遲麗薇，呂明智

（1.中石化石油工程技術研究院，北京 100101；2.中石化勝利油田分公司，山東 東營 257068；3.中國地質大學，湖北 武漢 430074；4.中油大連銷售分公司，遼寧 大連 116300）

引 言

哥倫比亞安壩口油田儲層為高孔中滲儲層，原油屬于普通稠油—特稠油［1－2］。主要開發方式為水平井分層系蒸汽吞吐。開發過程中出現多口新鉆水平井投產后即高含水（基本無產能），生產井蒸汽吞吐兩三個周期后含水急劇上升等問題。針對這些問題開展了堵水調剖技術研究，研發了易鉆塞、微膨性的 WFC膨脹堵劑，在現場應用中取得了較好效果［3－7］。

1 堵劑研究

1.1 主劑選擇

通過實驗對比超細顆粒和超細水泥的性能。實驗水灰比為2∶3，在60℃下考察堵劑的析水量，初、終凝時間、抗壓強度、硬度等性能（表1）。由表1可知，在相同溫度和水灰比下，粒徑越小，初、終凝時間越短；在相同條件下，粒徑越小，抗壓強度和硬度越大。現場以封堵管外竄及炮眼為主，綜合考慮價格因素，選用超細顆粒作為WFC膨脹堵劑的主劑。

表1 不同種類主劑性能對比

1.2 添加劑篩選

1.2.1 外加劑篩選

篩選外加劑的主要目的是改善水泥塞的抗壓強度和硬度。一般水泥的肖氏硬度為60～67HS。篩選了碳酸鈣、氯化鈣、藻土、細硅粉進行實驗（表2）。由表2可知，加入細硅粉可大大降低水泥塞硬度，且抗壓強度適中。由于細硅粉粒徑小，一般為35μm，易進入地層，且細硅粉是一種減輕劑，能降低水泥漿密度，因此，確定細硅粉為外加劑。

表2 超細顆粒加入各種外加劑指標對比（60℃）

對添加不同比例細硅粉的堵劑進行性能評價實驗（圖1）。由圖1可知，隨著細硅粉比例的增加，堵劑密度下降，初、終凝時間延長，水泥塞硬度逐漸降低，抗壓強度顯著降低。抗壓強度下降過快，表明細硅粉的加入量不宜過多，不能單純靠提高細硅粉的比例來改善堵劑性能，需要采用其他助劑來提高強度。綜合考慮，以細硅粉含量占總質量的30%為宜。

圖1 不同細硅粉比例堵劑的性能比較（60℃）

將上述添加細硅粉的堵劑（超細顆粒與細硅粉的質量比為7∶3）和超細顆粒各60g，按照水灰比2∶3的比例混合后進行實驗（表3）。由表3可知，添加細硅粉的堵劑的抗壓強度比超細顆粒低，同時凝固后仍然存在體積收縮的問題，即應加入一定量的膨脹劑來提高堵劑性能。

表3 添加細硅粉前后堵劑性能對比

1.2.2 膨脹劑和強化劑

設計不同濃度膨脹劑和強化劑的堵劑性能評價實驗（表4）。表中超細顆粒與細硅粉的質量比為1∶1。由表4可知，8號樣品最適合現場應用，其初凝時間為3h，終凝時間為5h；抗壓強度為7.3 MPa；肖氏硬度為38.5HS；線性膨脹率為0.2%。

表4 堵劑加入不同濃度膨脹劑和強化劑的性能對比

1.3 堵劑配方優化

在上述配方中需要另外添加降失水劑、減阻劑、消泡劑和緩凝劑，通過大量室內實驗，形成了易鉆塞、微膨性WFC堵劑配方：超細顆粒＋細硅粉（質量比為7∶3）＋1%晶格微膨劑＋2%微膨脹劑＋2%增強劑＋（0.1%～0.3%）降水劑＋（0.0～0.3%）消泡劑＋（0.1%～0.3%）減阻劑＋（0.0～0.5%）緩凝劑。相對密度為1.5～1.7。優化后的堵劑性能與超細顆粒性能對比見表5，隨養護時間增長，2種堵劑抗壓強度均大幅升高，而新型堵劑抗壓強度略高，水泥塞硬度大大降低，這有利于后期鉆塞，可防止鉆塞時使封堵失效。

表5 優化后的WFC堵劑與超細顆粒性能對比

1.4 性能指標評價

評價堵劑性能的動態模擬實驗在模擬封堵炮眼的自制儀器上進行。實驗時將膨潤土與細粉砂（粒徑中值為159.2μm）按照一定比例充分混合填入填砂管，膨潤土含量為4.5%。將含堵劑的泥漿體系泵入驅替管柱中，孔洞模擬炮眼，在60℃下養護。之后在280℃下進行驅替實驗，記錄初始沖刷和100倍孔隙體積水沖刷后的突破壓力，實驗結果見表6。堵劑滿足封堵設計的突破壓力要求，并且未出現由于體積收縮造成的滲漏現象。

表6 堵劑巖心實驗的性能評價

2 現場試驗

該技術在哥倫比亞安壩口稠油油田現場應用4口井，施工成功率為100%，截至2015年1月共增油1 302t，平均含水率下降35%，效果非常顯著。以PH1－HZ5－A9井為例，該井為安壩口油田的一口分支水平井。初始日產油量為5.3t／d，峰值產量達9.8t／d，生產20d后高含水，初步分析認為，因鉆井使主支井段進入水層導致高含水。該井采用WFC堵劑復合橋塞封堵，共擠入堵劑7t；初始施工壓力為2MPa，最后上升至21MPa；鉆塞時間僅為12h，比原來節省48h。施工后見到明顯效果，目前日產液量為32.8t／d，日產油量為10.1t／d，含水率為69%，堵水后40d累計產油181.7t。現場試驗表明，堵劑封堵效果良好，有效降低了含水率，提高了稠油產量。

3 結 論

（1）室內實驗優選了主劑和降失水劑、減阻劑、消泡劑、緩凝劑等添加劑，形成了易鉆塞、微膨性WFC膨脹堵劑。

（2）WFC膨脹堵劑滿足封堵的突破壓力要求，未出現由于體積收縮造成的滲漏現象，能有效封堵水層，顯著提高哥倫比亞安壩口稠油油田開發效果。

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