低滲裂縫性油藏水平井水力噴射堵水技術(shù)研究與試驗(yàn)

王玉功，李勇，武龍

（1.川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710018）

低滲裂縫性油藏水平井水力噴射堵水技術(shù)研究與試驗(yàn)

王玉功1，2，李勇1，2，武龍1，2

（1.川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710018）

針對(duì)長(zhǎng)慶油田油井水平井裂縫性水淹的現(xiàn)狀，結(jié)合儲(chǔ)層地質(zhì)特點(diǎn)、動(dòng)態(tài)開(kāi)發(fā)特征等因素，開(kāi)展了水平井堵水工藝技術(shù)試驗(yàn)。針對(duì)壓裂過(guò)程中暴性水淹的水平井，首次提出了“水力噴射堵水工藝”思路，配套研發(fā)了抗剪切系列堵劑，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了較好效果，實(shí)現(xiàn)了“降水增油”的措施目的，驗(yàn)證了新思路的可行性。

裂縫；水平井；堵水；水力噴射

長(zhǎng)慶油田由于儲(chǔ)層滲透率低、壓力系數(shù)低等特點(diǎn)，水平井開(kāi)發(fā)主要采取多段壓裂、注水開(kāi)發(fā)的工藝模式，生產(chǎn)過(guò)程中見(jiàn)水井?dāng)?shù)多、含水上升快的問(wèn)題比較突出，已成為影響水平井開(kāi)發(fā)的重要問(wèn)題[1，2]。而水平井堵水技術(shù)是一項(xiàng)國(guó)際難題，在壓裂投產(chǎn)、注水開(kāi)發(fā)模式下的水平井化學(xué)堵水方面更無(wú)成熟技術(shù)可以借鑒。

在前期研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)此類(lèi)水平井，首次提出了“水力噴射堵水工藝”思路，配套研發(fā)了抗剪切系列堵劑，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了較好效果，驗(yàn)證了新思路的可行性。

1 水力噴射堵水技術(shù)原理

長(zhǎng)慶油田水平井通常以水力噴射管柱進(jìn)行壓裂改造投產(chǎn)，一批井壓裂過(guò)程中高壓暴性水淹，導(dǎo)致后續(xù)壓裂無(wú)法進(jìn)行并且原水力噴射管柱無(wú)法起出，這種情況下的堵水只能利用原水力噴射管柱進(jìn)行，水力噴射管柱（見(jiàn)圖1）。水力噴射注入工藝具有高速剪切的特點(diǎn)，這對(duì)堵劑的抗剪切性能提出了很高要求。

圖1 堵水管柱結(jié)構(gòu)示意圖（原水力噴砂分段多簇壓裂工具）

對(duì)于裂縫性水淹油井，不論存在高導(dǎo)流人工裂縫還是高滲透層，其水淹通道即為產(chǎn)液通道。因此，對(duì)于堵水而言，首先采用的堵劑必須具有選擇性，即堵水的能力要大于堵油的能力；其次，擠注完堵劑后必須進(jìn)行過(guò)頂替，預(yù)留一部分裂縫作為產(chǎn)液通道；另外，為了防止堵劑注入過(guò)程中沿裂縫的大量濾失影響封堵效果，在主體堵劑注入前必須優(yōu)先擠注屏蔽劑，一方面防止堵劑濾失，另一方面保護(hù)微裂縫和基質(zhì)的剩余油區(qū)不被堵劑傷害。基于以上分析，逐漸優(yōu)化形成了復(fù)合段塞堵水工藝思路（見(jiàn)圖2）：（1）用屏蔽劑屏蔽微裂縫和基質(zhì)，防止后續(xù)堵劑濾失；（2）用選擇性弱凝膠對(duì)出水裂縫進(jìn)行封堵，在屏蔽劑的作用下可以增大堵劑的波及體積；（3）用強(qiáng)凍膠對(duì)人工裂縫進(jìn)行封堵并封口，防止堵劑返吐；（4）根據(jù)油井實(shí)際情況，計(jì)算過(guò)頂替量，確定人工裂縫預(yù)留通道。

圖2 復(fù)合段塞堵水示意圖

2 系列堵劑產(chǎn)品

堵水技術(shù)是控水穩(wěn)油的關(guān)鍵技術(shù)，在改善油田開(kāi)發(fā)效果、提高油田最終采收率方面起到了重要的作用。堵水劑是影響堵水調(diào)剖成敗的關(guān)鍵因素之一[3，4]。經(jīng)過(guò)多年的攻關(guān)研究，遵循“注得進(jìn)、堵得住、安全可靠”三個(gè)原則，通過(guò)配方優(yōu)化及室內(nèi)抗鹽、抗溫、敏感性、成膠強(qiáng)度等性能評(píng)價(jià)，逐漸形成了堵水劑系列產(chǎn)品：弱凝膠選擇性堵劑系列、智能凍膠、高強(qiáng)封口劑。

2.1 弱凝膠選擇性堵劑系列

G530成膠時(shí)間均在20 h以上，可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)要求；G530成膠后的耐酸性能、耐油性能良好，該堵劑具有較好的選擇性封堵能力，堵水率為堵油率的3.3倍。

G531在20℃～90℃的范圍內(nèi)交聯(lián)狀態(tài)良好，能夠適應(yīng)長(zhǎng)慶油田的地層溫度要求；堵劑不受地層水礦化度的影響，具有很好的礦化度適應(yīng)能力；G531具有較好的選擇性，堵水率為堵油率的2.5倍。

G542具有很高的中溫黏彈性能和長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性能，能夠適應(yīng)長(zhǎng)慶油田的中高溫儲(chǔ)層要求；不同礦化度的地層水對(duì)其成膠影響不大，能很好的適應(yīng)長(zhǎng)慶油田地層水的礦化度；該堵劑耐堿、耐礦化度性能良好；該堵劑具有一定的選擇性，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)有效期都在2年以上（見(jiàn)圖3）。

圖3 G530、G531和G542剪切后成膠示意圖（11 MPa，148 m/s噴射速度）

弱凝膠選擇性堵劑系列主要用于封堵遠(yuǎn)端微裂縫或基質(zhì)。

2.2 智能凍膠堵劑

智能凍膠G521是一種新型液體膠塞，它是利用高分子互穿網(wǎng)絡(luò)包裹具有極性的有機(jī)物，并使之成為一體的凍膠體系。該堵劑可在10℃～90℃內(nèi)成膠，成膠時(shí)間可控性強(qiáng)，有固定形態(tài)，彈性好，有一定的吸水膨脹性能，耐酸堿。堵劑靜態(tài)和動(dòng)態(tài)有效期都在3年以上。主要用于封堵人工壓裂大裂縫（見(jiàn)圖4）。

2.3 高強(qiáng)封口劑

G522是一種無(wú)固相的純液態(tài)材料，密度大于1.19 g/cm3；黏度可調(diào)，根據(jù)不同施工要求，黏度在10 mPa·s～100 mPa·s可控；固化時(shí)間在10 h～20 h可控；G522成膠后的耐酸性、耐氧化性、耐油性、耐堿性和耐礦化度性能都很好，可以滿(mǎn)足西峰油田堵水封口用堵劑的要求；成膠后的抗壓性能良好，平均抗壓強(qiáng)度為1.10 MPa，主要用于堵水施工封口。

圖4 G521和G522剪切后成膠狀態(tài)（11 MPa，148 m/s噴射速度）

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

長(zhǎng)慶油田長(zhǎng)4+5油藏實(shí)施水平井水力噴射堵水技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)1口井，平均日增油2.8 t，累計(jì)增油503 t，平均日降水1 270 m3，措施效果明顯，為低滲透油田高含水水平井的治理提供了新思路[5，6]。

3.1 基本井況

YP110-10井是采油八廠(chǎng)產(chǎn)建項(xiàng)目組的一口新井，其基本概況如下：（1）油藏基本情況（見(jiàn)表1）。

（2）壓裂改造情況（見(jiàn)表2）。

表1 油藏基本參數(shù)表

表2 壓裂參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

（3）溢流情況。YP110-10井實(shí)探人工井底為2 698.44 m，設(shè)計(jì)壓裂7段，施工層位長(zhǎng)4+5層，該井鉆井過(guò)程中在鉆遇2 608.68 m～2 638.79 m時(shí)發(fā)生溢流，密度提至1.30 g/cm3～1.53 g/cm3壓井成功。在壓裂第二段后放噴泄壓過(guò)程出現(xiàn)了壓力異常。壓裂半小時(shí)后用6 mm油嘴控制放噴180 min，出液204 m3，后關(guān)井30 min，井口壓力7 MPa，壓裂后第二天，壓力穩(wěn)定在7.6 MPa。

3.2 堵水情況及效果分析

由于該井處于長(zhǎng)慶油田和延長(zhǎng)石油集團(tuán)礦區(qū)邊界，高壓出水主要受延長(zhǎng)注水井影響較大，長(zhǎng)慶這邊沒(méi)有明顯的對(duì)應(yīng)注水井，延長(zhǎng)的注水井注入量和位置等信息不明并且無(wú)法協(xié)調(diào)關(guān)注水井泄壓。經(jīng)過(guò)討論，決定采用原水力噴射管柱進(jìn)行堵水施工，2013年8月8日對(duì)該井進(jìn)行堵水施工，共擠入弱凝膠堵劑60 m3，擠入智能凍膠堵劑90 m3，施工過(guò)程順利，施工曲線(xiàn)（見(jiàn)圖5）。

措施后關(guān)井3 d，2013年8月12日上午開(kāi)井放噴，放噴3 h，放出液體總量近50 m3，投產(chǎn)后日產(chǎn)液23 m3，日產(chǎn)油2.8 t，取得了一定的堵水效果。但是日產(chǎn)液量仍較大，含水率偏高，分析原因如下：

（1）從鉆井溢流情況可以判斷，該層段原本存在較大裂隙，并且較為發(fā)育。該裂縫的尺寸及分布形態(tài)等基本信息并不明確，因?yàn)閺脑搶佣螇毫咽┕で€(xiàn)上來(lái)看，無(wú)明顯破壓，并且停泵時(shí)壓力有翹尾現(xiàn)象。

（2）此層段在壓裂施工和堵水施工后，并無(wú)明顯的人工裂縫開(kāi)啟和延伸的壓力顯示，無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)該大裂隙的空間體積。

圖5 YP110-10井堵水施工曲線(xiàn)

（3）擠注堵劑過(guò)程中，不能保證下封隔器正常座封，堵水結(jié)束后，盡管擠注了保護(hù)段塞，但是封隔器一旦解封，第二壓裂段和第一壓裂段之間很有可能形成串流，導(dǎo)致堵劑串流至第一壓裂段，影響堵水效果。

（4）擠注堵劑過(guò)程中，堵劑很可能在裂縫內(nèi)形成指進(jìn)帶，造成不能飽滿(mǎn)充填裂縫，導(dǎo)致堵水后宏觀(guān)表現(xiàn)上堵水效果欠佳。

（5）如果該層段存在天然裂縫發(fā)育帶，堵水只堵住了較大裂縫通道，很多微裂縫并未堵死，造成堵水效果不明顯。

礦場(chǎng)試驗(yàn)表明，在出水層段明確、工藝可行的前提下，堵劑的封堵強(qiáng)度成為低滲透裂縫性油藏水平井堵水成敗的關(guān)鍵，這是裂縫性低滲透油藏開(kāi)發(fā)的特殊性所決定的。抗溫抗鹽選擇性高強(qiáng)堵劑的研究將是水平井堵水技術(shù)發(fā)展的重要方向。

4 結(jié)論

（1）針對(duì)壓裂過(guò)程中暴性水淹的新井水平井，首次提出了“水力噴射堵水工藝”思路。

（2）針對(duì)長(zhǎng)慶油田水平井水淹特點(diǎn)，室內(nèi)開(kāi)發(fā)了系列堵水劑產(chǎn)品：弱凝膠堵劑系列、智能凍膠堵劑和高強(qiáng)封口劑，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

（3）成功進(jìn)行了水平水力噴射堵水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了較好的初步效果，為低滲透油田裂縫性油藏高含水水平井的治理提供了新思路。

［1］劉廣燕，李生青，蔡奇峰.高溫高鹽碎屑巖水平井硅酸鹽化學(xué)深部堵水技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.新疆石油天然氣，2012，8（2）：75-77．

［2］曹繼虎，杜向前，李冰巖，等.低滲透油田堵水轉(zhuǎn)向壓裂新技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2010，29（1）：49-53.

［3］張冬會(huì)，呂西輝，劉愛(ài)國(guó)，等.水平井選擇型堵劑的室內(nèi)研究及礦場(chǎng)應(yīng)用［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2011，12（2）：7-10.

［4］李宜坤，魏發(fā)林，路海偉，等.水平井化學(xué)控水技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2011，（6）：50-54.

［5］李道品．低滲透油田高效開(kāi)發(fā)決策論［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003：56－65.

［6］宋萬(wàn)超.高含水期油田開(kāi)發(fā)技術(shù)和方法［M］.北京：地質(zhì)出版社，2003.

Research and test of the hydraulic jetting water shutoff technology for horizontal wells in low permeability fractured reservoir

WANG Yugong1，2，LI Yong1，2，WU Long1，2
（1.Drilling Engineering&Technology Research Institute of Chuanqing Drilling Engineering Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil&Gasfields，Xi'an Shanxi 710018，China）

Experiments of water shutoff in horizontal wells were carried out,which aims at the present situation of fractured water flooding in horizontal wells in the Changqing oilfield, combining geology features of the reservoirs and dynamic development,etc.Thinking of the hydraulic jetting water shutoff was first put forward.Research and development of resistance shear plugging agents were completed,which aims at the water flooding horizontal wells.This study obtained better effect,achieved the treating purpose of"decreasing water and increasing oil",and verified the feasibility of the new thinking.

fracture；horizontal well；water shutoff；hydraulic jetting

TE358.3

A

1673-5285（2016）01-0011-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.01.003

2015－11-27

中石油川慶鉆探科技攻關(guān)項(xiàng)目“低滲油田水平井產(chǎn)水段識(shí)別與縫內(nèi)堵水技術(shù)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：CQ2014B-20-2-4。

王玉功，男（1982-），工程師，中國(guó)石油大學(xué)（北京）應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士（2008），現(xiàn)在川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院從事試油壓裂、油氣開(kāi)采的研究工作，郵箱：wangyugong@cnpc.com.cn。