高含水油井選堵調(diào)控劑優(yōu)選與應(yīng)用

李建剛

中國石化天然氣分公司安徽天然氣銷售中心

0 引言

孤東油田目前處于高含水期開發(fā)階段，注水開發(fā)過程中，由于長期沖刷地層孔道，再加上油藏本身具有的非均質(zhì)性，導(dǎo)致注入水沿著高滲透層帶突進，而對中低滲透層帶的波及較小，進一步加劇了油藏中的層間非均質(zhì)。油井出水嚴重，大量注入水往往沿著高滲透條帶竄流到油井。高滲透條帶無效循環(huán)，既影響了注入水的利用效率，又大大增加了注入水的處理費用。目前國內(nèi)堵水措施主要針對油井近井周圍開展，雖然取得一定成效，但是由于堵水深度較淺，有效期短，而且堵劑選擇性較差，需要選用合適的油井選堵調(diào)控體系，優(yōu)化堵水工藝和施工參數(shù)，以提高高含水油井開發(fā)效果[1]。孤東油田屬于典型的高孔高滲正韻律疏松砂巖油藏，平均含水95%以上。為挖掘油井潛力，解決油井層內(nèi)出水嚴重的問題，對溶脹型復(fù)合顆粒和填充型聚合物凍膠兩類選擇性堵劑進行試驗應(yīng)用。

1 兩種選擇性堵劑體系堵水機理

溶脹型復(fù)合顆粒堵劑體系采用水膨體中引入無機顆粒內(nèi)核及疏水基團，降低水膨體的膨脹倍數(shù)，增加水膨體的封堵強度，并且引入無機顆粒內(nèi)核，形成內(nèi)剛外柔型顆粒堵劑[2]。利用內(nèi)剛外柔彈性顆粒在油中不溶脹、在水中溶脹的特性，在高含水大孔道中溶脹形成高強度的封堵，在水膨體剪切破碎后可以對地層進行二次封堵[3]。

填充型聚合物凍膠體系中添加改性納米顆粒，以提高凍膠體系強度[4]。利用聚合物凍膠在水中膨脹、油中收縮和油水分流的機理，減少油的阻力、發(fā)揮堵水不堵油的作用。

2 堵劑室內(nèi)評價實驗結(jié)果分析

2.1 溶脹型復(fù)合顆粒選堵劑性能

2.1.1 吸水膨脹性與時間的關(guān)系

由內(nèi)剛外柔溶脹型復(fù)合顆粒的膨脹性能可以看出，在水相(礦化度10 g/L模擬水)環(huán)境中其會緩慢吸水膨脹，最大膨脹倍數(shù)為14.0倍。具有遇水吸水膨脹、遇油不變化的特性，可以作為選擇性堵劑使用，且內(nèi)剛外柔溶脹型復(fù)合顆粒膨脹倍數(shù)受溫度影響也較小(見圖1、圖2)。

注：礦化水的主要成分為氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂等成分。

圖2 溶脹型復(fù)合顆粒在礦化度10 g/L且不同溫度下24 h的膨脹變化

2.1.2 堵劑的封堵性能

根據(jù)堵劑的懸浮性評價試驗，實驗選用500 mg/L HPAM溶液作為堵劑的懸浮液。實驗所用堵劑的質(zhì)量濃度為0.5%，巖心驅(qū)替注入量為2.0PV，所用巖心為地層巖心(直徑2.5 cm，長度4.9 cm)。結(jié)果表明，合成的普通聚丙烯類堵劑JBX- 1、內(nèi)剛外柔堵劑JBX- 10改性內(nèi)剛外柔堵劑SJBX- 2及改性堵劑MIXS- 2都可對地層造成有效的封堵，封堵率可達98.0%以上(見表1)。

表1 內(nèi)剛外柔顆粒封堵實驗結(jié)果

2.1.3 堵劑的選擇性能

采用雙管并聯(lián)填砂管，對高低滲選擇封堵性能進行評價(見表2)。試驗表明，溶脹型復(fù)合顆粒選堵劑通過選擇性進入含水飽和度高的高滲地層，實現(xiàn)高滲地層封堵，從而提高低滲地層的采收率。

表2 兩種選堵劑高低滲選擇性封堵前后性能評價

2.2 填充型聚合物凍膠選堵劑性能

填充型聚合物凍膠選堵劑通過選擇性進入高滲透層，實現(xiàn)選擇性堵水。在凍膠體系中添加改性納米顆粒，以提高凍膠體系強度。根據(jù)前期研究結(jié)果，實驗評價的凍膠體系為： 0.3% HPAM +0.05%有機鉻(乙酸鉻)+ 0.1%苯酚+ 0.125% 六亞甲基四胺 + 0.1%氯化銨+ 0.5%改性納米顆粒。

采用填砂管模型，對填充型聚合物凍膠選堵劑體系的封堵性進行評價(見表3)。試驗表明，凍膠體系封堵強度高，突破壓力梯度高于20 MPa/m，封堵率達到99%。

表3 填充型聚合物凍膠選堵劑體系的封堵性

采用雙管并聯(lián)填砂管，對不同滲透率條件下的封堵分流性能評價。非均質(zhì)條件下，封堵前水竄嚴重，堵前高滲管分流率為98%，封堵后高滲管分流率變?yōu)?%，低滲管分流率為97%。凍膠體系在非均質(zhì)地層中優(yōu)先進入高滲透層實現(xiàn)選擇性封堵。

3 選堵調(diào)控堵劑體系效果對比分析

評價優(yōu)選的溶脹型復(fù)合顆粒和填充型聚合物凍膠體系在一定程度上都具有選堵調(diào)控特性，而且具有不同的封堵效果與適應(yīng)性。從封堵選擇性、封堵性、成本、有效期、溫度適應(yīng)性及耐介質(zhì)性等方面對優(yōu)選的選堵調(diào)控堵劑體系進行對比見表4。

表4 選堵調(diào)控堵劑體系對比

采用溶脹型復(fù)合顆粒與填充型聚合物凍膠雙段塞組合封堵，在同層非均質(zhì)性填砂管中驗證效果。溶脹型復(fù)合顆粒為主段塞，填充型聚合物凍膠為封口段塞，實驗結(jié)果見表5。

表5 非均質(zhì)同層封堵前后變化

如表5所示，封堵后綜合提高采收率17.01%，初始綜合含水率降低26%。封堵后綜合封堵率為92.5%，經(jīng)過10PV沖刷后，綜合封堵率為84.7%，封堵效果好。

4 選擇性堵水工藝要點

4.1 對全井段選擇性的堵水管柱要求

由于使用的選擇性堵劑中含有顆粒型堵劑，為保證現(xiàn)場順利施工，選擇用光油管對全井段選擇性堵水。

4.2 光油管籠統(tǒng)注入施工工藝

起出油井管桿后，光油管筆尖下至油層以上10 m，用清水以兩種不同的排量對油層分別試擠10 m3，求取油層吸水指數(shù)，注完堵劑后候凝72 h，以上述同樣方式對油層試擠，求取油層吸水指數(shù)后開抽生產(chǎn)。

4.3 堵水劑現(xiàn)場配置要求

將溶脹型復(fù)合顆粒與填充型聚合物凍膠分別按照濃度設(shè)計要求用清水配置成堵水劑，現(xiàn)場攪拌均勻，每池堵劑攪拌2 h，再由泥漿泵由油管注入。

5 現(xiàn)場應(yīng)用及效果

孤東油田現(xiàn)場試驗選擇性堵水油井2口，措施前平均單井日產(chǎn)液36.5 t，日產(chǎn)油1.2 t，含水96.7%，措施后平均單井日產(chǎn)液39.6 t，日產(chǎn)油2.9 t，含水92.7%，累計增油748.0 t，有效期220 d。

5.1 施工情況

GO7- 25- 286高滲層滲透率1.35 μm2，層厚6.1 m，地層溫度53℃。生產(chǎn)層為41、42層。剛轉(zhuǎn)層生產(chǎn)時含水率在80%左右，生產(chǎn)3個月后，含水率突升到96.5%左右，后含水率逐步上升至97.9%。分析生產(chǎn)歷史認為，剛開始生產(chǎn)3個月后發(fā)生水竄導(dǎo)致含水率大幅上升，后續(xù)逐步將水竄通道周圍原油采出，水竄周圍層剩余油比較豐富。通過堵水，封堵水流大孔道，提高周圍原油的采出程度。分析水竄原因，可能由于41層較高滲的小層產(chǎn)生水竄通道，也有可能是42層下層水水竄至42層。本次堵水采用籠統(tǒng)堵水方式。堵劑選用溶脹型復(fù)合顆粒與填充型聚合物凍膠。顆粒類堵劑選用200目，采用三段塞設(shè)計，封口段塞為填充型聚合物凍膠體系、中深部主段塞為復(fù)合樹脂顆粒。其中樹脂顆粒段塞182 m3，聚合物凍膠段塞5 m3，聚合物溶液+油田采出水8 m3，總堵劑用量設(shè)計195.0 m3。

施工前以6 m3/h和4 m3/h兩種不同的排量對油層分別正擠清水10 m3，注入壓力為12.2 MPa和10.6 MPa，吸水指數(shù)為30.0 m3/(d·MPa)。擠注堵水劑時排量5 m3/h，注入壓力由10.8 MPa緩慢上升至 12.9 MPa，共注堵劑195.0 m3。候凝72 h后，以6 m3/h和4 m3/h兩種不同的排量對油層分別正擠清水10 m3，注入壓力為14.1 MPa和11.9 MPa，吸水指數(shù)為21.8 m3/(d·MPa)，吸水指數(shù)較堵水前下降8.2 m3/(d·MPa)。

5.2 典型井應(yīng)用效果

GO7- 25- 286井堵水前日產(chǎn)液40.8 m3,日產(chǎn)油1.4 t,含水96.5%，動液面380 m，堵水后平均日產(chǎn)液23.0 m3,日產(chǎn)油3.8 t，含水81.3%，動液面423 m，含水下降15.2個百分點，截止2021年5月累計增油352 t，累計降液3 916 m3,有效期220 d,平均日增油1.6 t,目前繼續(xù)有效。

6 結(jié)論與認識

(1)根據(jù)孤東油田儲層地質(zhì)條件與開發(fā)經(jīng)驗，對溶脹型復(fù)合顆粒、填充型聚合物凍膠兩種選擇性堵水劑體系進行性能評價，并確定體系的適應(yīng)性。

(2) 溶脹型復(fù)合顆粒是一種內(nèi)剛外柔型堵劑，可進入地層深部實現(xiàn)深部封堵；填充型聚合物凍膠體系強度高，可封堵大孔道或做為封口段塞使用，兩種堵劑的段塞組合對大孔道發(fā)育且出水嚴重的油井有較好的控水穩(wěn)油作用。

(3)兩種類型堵劑在堵水施工過程中，應(yīng)嚴格控制施工壓力和施工排量，避免壓力過高，堵劑注不進出水層，影響堵水效果。

(4)兩種類型堵劑在孤東油田試驗效果良好，實現(xiàn)了對出水層的封堵，對竄流或大孔道發(fā)育的油井堵水有較好的借鑒意義。