水溶性暫堵劑的研究與應(yīng)用

成梅華

（勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東東營257000）

化學(xué)工程

水溶性暫堵劑的研究與應(yīng)用

成梅華

（勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東東營257000）

針對老油田開發(fā)中后期出現(xiàn)的高含水特征，研制了纖維狀系列水溶性暫堵劑。其水溶率大于95%，暫堵率達(dá)95%以上，封堵壓力大于10 MPa，解堵后滲透率恢復(fù)率可達(dá)95%以上。在現(xiàn)場與酸化聯(lián)作，對地層進(jìn)行暫堵酸化，保證非均質(zhì)油層的酸化效果。

暫堵劑；水溶性；高含水；暫堵酸化

隨著油田的開發(fā)，地層壓力逐漸下降，油井含水逐漸升高，靠油井儲層產(chǎn)出的原油溶解油溶性暫堵劑材料而解堵已經(jīng)非常困難，已經(jīng)不適用于老油田的高含水油井作業(yè)過程。此外，注水井的某些措施，如封竄、酸化等也需要應(yīng)用暫堵技術(shù)。針對現(xiàn)場需求，開發(fā)研制出纖維狀水溶性暫堵劑，它適用于高含水油井和注水井的屏蔽暫堵作業(yè)，主要依靠溫度控制暫堵材料在水中的溶解性。當(dāng)溫度低于溶解溫度時，暫堵材料在水中形成均勻的懸浮體系，可在近井地帶形成穩(wěn)定的暫堵；當(dāng)措施完成后，隨地層溫度的恢復(fù)，當(dāng)溫度達(dá)到溶解溫度時，暫堵材料會完全溶解在地層水中而實(shí)現(xiàn)解堵。相比于油溶性暫堵劑和酸溶性暫堵劑，水溶性暫堵材料更加適合于我國老油田開發(fā)后期高含水特征。

本文介紹了自主研發(fā)的水溶性暫堵劑的主要性能以及針對孤島油田高含水，層間滲透率差異大的情況，將水溶性暫堵劑應(yīng)用于酸化工藝中，形成了針對性的暫堵酸化技術(shù)，現(xiàn)場應(yīng)用取得成功。

1　暫堵機(jī)理

開發(fā)研制的水溶性暫堵劑在一定溫度下與水混合形成穩(wěn)定的大小、形狀不一的纖維狀物質(zhì)懸浮體系。在暫堵過程中，大尺寸纖維狀物質(zhì)形成架橋后，將地層中大尺寸裂縫和大直徑孔喉變成細(xì)小孔道或裂縫，較小尺寸的纖維狀物質(zhì)在架橋物質(zhì)形成的小孔道上進(jìn)行嵌入和堵塞。架橋材料依靠自身的彈性和塑性，發(fā)生強(qiáng)有力的拉筋作用，加強(qiáng)了楔塞的機(jī)械強(qiáng)度，形成牢固的移動困難的塞狀墊層封堵近井地帶地層。解堵時依靠溫度上升，暫堵材料溶解形成溶液而解堵。研究表明，不規(guī)則的物質(zhì)結(jié)構(gòu)更容易形成較好的骨架結(jié)構(gòu)，按適當(dāng)比例混合的大、中、小尺寸纖維狀物質(zhì)比單一粗纖維狀物質(zhì)封堵速度要快。

2　水溶性屏蔽暫堵技術(shù)

2.1暫堵材料溶解溫度評價

評價暫堵材料在不同溫度下的溶解度，以此確定暫堵體系的解堵溫度和暫堵有效時間。將暫堵劑原液與水按1:10稀釋成穩(wěn)定的暫堵劑懸浮體系，置于恒溫水浴中，每次2℃的逐漸升高溫度，每個溫度平衡15 min后觀察暫堵材料的溶解情況，測算溶解率。試驗(yàn)結(jié)果（見表1）。

表1　暫堵體系溶解解堵性能評價結(jié)果表

從表1試驗(yàn)結(jié)果來看，三個配方的暫堵材料當(dāng)溫度上升到某一具體溫度時，其溶解率急劇上升。配方A在66℃、配方B在78℃、配方C在94℃后，材料均能完全溶解，形成透明溶液。

2.2暫堵及解堵性能評價

屏蔽暫堵劑的暫堵率和滲透率恢復(fù)率是屏蔽暫堵工藝中最重要的兩項(xiàng)指標(biāo)。它直接關(guān)系到暫堵作業(yè)施工的成功與否和作業(yè)后油層保護(hù)效果的好壞。試驗(yàn)首先用地層水或模擬地層水飽和巖心，正向測巖心水相原始滲透率；然后在一定壓差作用下將配制好的暫堵液反向通入巖心，并在暫堵試驗(yàn)溫度下放置6 h，測巖心暫堵后滲透率；升高溫度至解堵溫度恒溫放置6 h測巖心解堵后滲透率。每個配方進(jìn)行三組平行實(shí)驗(yàn)。計算各屏蔽暫堵劑配方的暫堵率、滲透率恢復(fù)率。試驗(yàn)結(jié)果（見表2）。

表2　暫堵解堵評價試驗(yàn)結(jié)果

從表2試驗(yàn)結(jié)果來看，3個屏蔽暫堵劑配方的暫堵率均達(dá)到95%以上，滲透率恢復(fù)率達(dá)到95%以上。

2.3暫堵劑耐壓性能評價

屏蔽暫堵劑的耐壓性是影響暫堵效果的主要性能之一，它決定了屏蔽暫堵體系能用于多大的負(fù)壓地層。也決定了屏蔽暫堵體系在暫堵酸化或封竄等措施中地面所采用的最大泵壓。實(shí)驗(yàn)首先用地層水或模擬地層水飽和巖心，正向測巖心水相原始滲透率；通入暫堵液，在暫堵溫度下恒溫6 h后，用恒壓泵保持上游壓力（1.0 MPa、1.5 MPa、2.0 MPa、3.0 MPa、4.0 MPa、5.0 MPa、6.0 MPa、8.0 MPa、10.0 MPa、11.0 MPa、12.0 MPa、13.0 MPa、14.0 MPa、15.0 MPa）下放置2 h，測量漏失液量和暫堵后滲透率；升溫至解堵溫度，恒溫放置6 h后再測解堵后滲透率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖1）。

試驗(yàn)結(jié)果表明，配方A在45℃下在3 MPa～11 MPa，暫堵層穩(wěn)定致密，無任何滲漏，可耐壓壓力11 MPa。同樣方法測得在暫堵溫度下，配方B可耐壓力10 MPa，配方C可耐壓力11 MPa。

圖1　水溶性屏蔽暫堵劑（配方A）耐壓試驗(yàn)結(jié)果

3　水溶性屏蔽暫堵劑技術(shù)指標(biāo)

水溶性屏蔽暫堵劑的纖維狀暫堵材料能依靠井內(nèi)溫度的變化迅速、徹底的溶解。從而達(dá)到解堵的目的。使用過程中采用作業(yè)入井液作為攜帶液體，保證了與儲層的良好配伍性。技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）防止入井液漏失，10 MPa下不漏失；

（2）暫堵率≥95%；

（3）解堵后滲透率恢復(fù)率≤95%。

4　現(xiàn)場應(yīng)用情況

水溶性屏蔽暫堵劑適用于無明顯大孔道和裂縫的油層。可用于油井的完井、壓井、洗井、沖砂、管外封竄、暫堵酸化等作業(yè)過程中。適用溫度≤90℃。

勝利孤島油田進(jìn)入特高含水期后，高滲透帶和大孔道的形成是儲層變化的一個顯著特征。由于高滲透帶或大孔道的存在，導(dǎo)致大量的注入水和酸化作業(yè)中所用酸液在高滲透帶或大孔道內(nèi)無效循環(huán)，達(dá)不到酸化低滲透層的目的，酸化效果不明顯。只有對高滲透層先進(jìn)行暫堵，才能改善低滲透層酸化效果，從而提高油井整體生產(chǎn)效果。針對孤島油田高含水期層間滲透率差異大的矛盾，利用研制的水溶性屏蔽暫堵劑，與酸化工藝相結(jié)合，形成了有針對性的酸化暫堵工藝技術(shù)，在現(xiàn)場應(yīng)用取得了明顯的效果。

具體工藝為：先用酸處理高滲層，再用攜帶液將暫堵劑帶入井內(nèi)封堵高滲層，然后擠酸，酸化中、低滲透層，從而達(dá)到均勻酸化的目的。

在孤島油田施工30余口高含水油井，暫堵后泵壓平均上升3 MPa～4 MPa，平均單井日增液19.6 m3，單井日增油5.18 t。

如：勝利孤島油田GD1-6-905井投產(chǎn)初期日液達(dá)到40 m3左右，日油在3 t～4 t，含水90%以上。后日液降至19.5 t，日油僅有2.0 t，含水89.7%。在酸化施工過程中，擠入水溶性暫堵劑后，施工泵壓由4.5 MPa上升至7 MPa，沒有發(fā)生井漏。施工后初期日液達(dá)到45 t，超過投產(chǎn)初期的日液水平。生產(chǎn)一段時間后基本穩(wěn)定在日液43.92 t，日油17 t，含水61.3%，與施工前相比，日增液22.83 t，日增油14.31 t，含水也有較明顯的下降。

5　認(rèn)識與結(jié)論

（1）研制的水溶性暫堵劑應(yīng)用于堵漏，耐壓達(dá)到10 MPa以上，暫堵穩(wěn)定，解堵順利。

（2）形成的暫堵酸化工藝技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)均勻布酸提高吸酸剖面，均勻改善各層滲透率，進(jìn)一步提高酸化效果，從而緩解層間矛盾。

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10.3969/j.issn.1673-5285.2015.04.025

TE357.12

A

1673-5285（2015）04-0091-03

2015－01-06

國家科技重大專項(xiàng)資助，項(xiàng)目編號：2011ZX05051。

成梅華，女（1982-），畢業(yè)于中國石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，從事油氣層保護(hù)及油氣田化學(xué)處理劑的研究工作。