安塞油田堵水轉向壓裂工藝設計及應用

黃先利，劉德來，蘇 琪，景曉琴，侯軍剛，張育超

（中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 716000）

安塞油田地處鄂爾多斯盆地中部，是典型的“ 三低”油田。自2012 年開展堵水壓裂試驗以來，逐步形成了先封堵見水通道后轉向壓裂的工藝模式，堵劑方面先后試驗了“ 復合硅酸鹽+智能凝膠”及“ 選擇性堵劑+復合硅酸鹽+智能凝膠”等組合，但是平均單井日增油僅0.3 t 左右，有效率不到40 %，在增產效果和措施適用性上還不足。本次主要研究堵劑的優選和用量，提升增產效果和有效率。

1 安塞油田見水特征及剩余油分析

1.1 見水特征研究

安塞油田天然微裂縫發育，是見水的主要原因，目前裂縫性水淹占水淹井總數的54.5 %，主要有人工縫與天然裂縫溝通、天然裂縫開啟、孔隙轉為微裂縫三類：

（1）人工縫與天然裂縫溝通導致暴性水淹井：水線推進速度快（0.77 m/d）；平均見水周期390 d，單井累產油791 t，采出程度僅2 %。

（2）天然裂縫開啟含水緩慢上升：見效后，含水緩慢上升（0.34 m/d）；見水周期1 000 d 以上，單井累產油2 093 t，采出程度4 %。

（3）孔隙轉為微裂縫，含水緩慢上升：注水推進較均勻，0.18 m/d；平均見水周期1 700 d 以上，單井累產油5 900 t，采出程度9 %。

1.2 剩余油分布

剖面上的剩余油可以通過查層補孔進行動用，這主要分析平面上的剩余油，根據近幾年剩余油測試及加密調整分析，水驅及剩余油分布規律有以下認識：

裂縫區：注水井連通成水線，受水驅波及影響，剩余油總體呈條帶狀分布在裂縫兩側。

孔滲區：水驅波及區域呈近圓形，剩余油主要分布在三角地帶。

2 堵水轉向壓裂工藝設計

結合水驅特征、剩余油分布，以解決平面矛盾為目的，按照“ 堵是關鍵、轉是核心”理念，開展堵水轉向壓裂工藝的優化、改進及應用。

2.1 技術原理

采用凝膠、水泥封堵老裂縫及見水孔道，屏蔽水流通道，再配套暫堵轉向壓裂或改變相滲壓裂等小規模儲層改造工藝造新縫，實現控水增產。

2.2 堵劑體系優選

堵水壓裂工藝的成功與否關鍵在于“ 堵”，為了實現對水流通道有效深部封堵，同時又要避免后期壓裂對堵劑段塞的破壞，堵劑上選取延遲交聯的凝膠、顆粒深部封堵，再配套高強度微細水泥體系封口，滿足壓裂轉向需求。

2.2.1 弱凝膠 采取聚丙烯酰胺+有機酚醛，在水中分子伸展增加水流阻力（見圖1），在油分子中分子鏈卷曲減少油流阻力（見圖2），實現選擇性堵水。同時，堵劑要有一定的延遲成膠和延遲膨脹性能，才能達到一定的穿透距離。試驗表明，凝膠堵劑成膠時間大于80 h，能夠達到深部封堵的要求（見圖3、表1）。

圖1 凝膠在水中伸展增加了水流阻力

圖2 凝膠在油中鏈卷曲減小油流阻力

圖3 弱凝膠成膠照片

表1 弱凝膠的延遲交聯特征

圖4 堵劑在煤油和鹽水中的膨脹率

圖5 延膨顆粒、普通凝膠顆粒突破壓力對比

表2 微細水泥綜合性能評價表

2.2.2 強凝膠 采用聚丙烯酰胺、凝膠顆粒及鈉基、鈣基潤土，增加堵劑強度。通過試驗，強凝膠浸泡煤油中不膨脹，浸泡鹽水中72 h 吸水達到120 %（見圖4）；15 d后，顆粒突破壓力為普通顆粒的1 倍（見圖5）。

2.2.3 高強封堵劑 選擇高強度微細水泥體系，顆粒為常規水泥1/10，72 h 后抗壓強度達43.6 MPa，滿足壓裂（地層破壓22 MPa～26 MPa）要求（見圖6、表2）。

圖6 微細水泥

2.3 參數設計

基于對堵水機理的認識，建立了“ 半球-裂縫”模型（見圖7），方便各段塞的定量設計。同時，按照各段塞的數學模型，設定了各段塞堵劑用量的計算公式（見表3）。

2.4 實施效果

2018 年共實施21 口，見效20 口，平均單井日增油0.83 t，含水下降20.7 %，有效率95.2 %，較前期效果提升明顯（見表4）。

典型井：杏X 井開采長611～2、長612層，2011 年投產即高含水，2013 年含水100 %，累產油803 t，化驗為見注入水。

表3 段塞設計及用量計算方法

圖7 “半球-裂縫”模型

表4 堵水轉向壓裂試驗效果統計表

以封堵遠端孔隙裂縫為主，使用堵劑510 m3，壓力爬升2.4 MPa。堵水后采用小規模暫堵壓裂，加砂25 m3，排量1.8 m3/min。措施后日增油2.6 t，含水由100 %下降到25.0 %（見圖8）。

3 結論

（1）儲層條件是增產的基礎，應根據不同見水特征，優化選井原則。在總結前期效果基礎上，結合物質基礎、見水特征及動態特征三項主控因素，進一步優化，初步形成中高含水措施選井五項標準（見表5）。

表5 中高含水措施選井五項標準

圖8 堵水施工壓力曲線

表6 安塞油田巖石力學參數

（2）堵劑封堵強度對效果影響較大，若堵劑封堵強度較弱，壓裂易再次溝通裂縫，控水效果相對較差。從巖石力學參數可以看出，地層破壓在22 MPa～26 MPa，早期封堵劑應用普通水泥（承壓在10 MPa～20 MPa），難以滿足壓裂轉向需求，實施效果差（見表6）。

（3）該項技術對安塞油田高含水井治理，持續穩產具有重要意義。同時也對其他特低滲透油藏具有示范效應，具有良好推廣應用價值。