冉從俊

(中海石油(中國(guó))有限公司曹妃甸作業(yè)公司，天津 300308)

對(duì)于水平井開(kāi)采的底水油藏，受儲(chǔ)層條件和目前工藝技術(shù)的制約，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，臨界生產(chǎn)壓差和臨界產(chǎn)量都較小，超過(guò)臨界值，很容易引發(fā)底水錐進(jìn)，導(dǎo)致高含水。一旦底水“脊進(jìn)”突破，水平井見(jiàn)水后，含水上升迅速，產(chǎn)油量很快下降，產(chǎn)量損失大[1]，而海上油田多數(shù)水平井采用篩管完井堵水作業(yè)困難。底水油藏水平井往往還存在多點(diǎn)出水或潛在多點(diǎn)出水的可能，使得堵水作業(yè)更加困難，同時(shí)，堵水有效期也由于潛在出水點(diǎn)(底水即將突破還未突破的可能出水點(diǎn))的存在而大大縮短。為了解決底水油藏水平井堵水的難題，本文針對(duì)氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系進(jìn)行了相應(yīng)研究，并成功應(yīng)用于海上底水油藏水平井堵水作業(yè)。

1 底水油藏水平井堵水思路

結(jié)合底水油藏水平井堵水過(guò)程中存在的難題，在封堵體系上采用具有良好油水選擇性的氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系。該體系結(jié)合了氮?dú)馀菽倪x擇性優(yōu)勢(shì)，同時(shí)兼顧了凝膠體系的良好的封堵性能。該體系包括由含有凝膠微球的三相泡沫和凝膠泡沫以及聚合物凝膠，在工藝上采用遠(yuǎn)調(diào)近堵、壓錐和堵水相結(jié)合，即在油藏出水點(diǎn)深部，利用含有微膠的三相泡沫進(jìn)行深部產(chǎn)液剖面調(diào)整：三相泡沫中的微膠在油藏深部隨著水線動(dòng)態(tài)封堵，既封堵已出水通道，又可以隨水線移動(dòng)封堵潛在出水點(diǎn)，延長(zhǎng)堵水有效期；同時(shí)，泡沫體系由于氣體的存在可以對(duì)水錐進(jìn)行控制，迫使突進(jìn)的水線下降控制出水；在近井地帶采用凝膠泡沫和凝膠體系對(duì)以形成的出水通道進(jìn)行有效封堵。通過(guò)體系及工藝的有效結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)底水油藏水平井深部反向調(diào)剖與近井選擇性堵水相結(jié)合。

2 氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系實(shí)驗(yàn)研究

氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系包含了三相泡沫和凝膠泡沫以及凝膠三種封堵體系，各自在不同工藝階段發(fā)揮不同的作用，但其本身的性能是絕對(duì)措施成果與失敗的關(guān)鍵。結(jié)合各自的性能特點(diǎn)對(duì)復(fù)合體系中各個(gè)藥劑體系性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。

2.1 三相泡沫性能評(píng)價(jià)

2.1.1 三相泡沫的穩(wěn)定性能

泡沫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是起泡體積和半衰期，而對(duì)于多相泡沫體系由于凝膠微粒的存在，會(huì)吸附在液膜處將相鄰氣泡連結(jié)，液膜處的微粒能增加氣泡之間合并的阻力，從而增加泡沫穩(wěn)定性。從圖1看，聚合物微球在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)對(duì)泡沫的質(zhì)量和穩(wěn)定性影響不大，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于 6000 mg/kg 后,泡沫質(zhì)量開(kāi)始下降，主要是由于微球體系中油相組分的影響，導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性變差。在底水油藏堵水過(guò)程中需要泡沫具有良好的穩(wěn)定性，同時(shí)希望借助較高的聚合物微球濃度實(shí)現(xiàn)在油藏遠(yuǎn)端通過(guò)水流的再分配實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)封堵。因此必須保證在較高的聚合物微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下，三相泡沫才能夠具有良好的穩(wěn)定性。

圖1 聚合物微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)三相泡沫性能的影響

2.1.2 三相泡沫的封堵能力

由于三相泡沫的獨(dú)特結(jié)構(gòu),保證泡沫在地層中滲流具有選擇性,既能封堵高滲層及提高低滲層波及系數(shù),又能有效地封堵水層,選擇油層進(jìn)行流動(dòng),提高了洗油效率。同時(shí)，微球在孔喉中的移動(dòng)、封堵和再移動(dòng),發(fā)揮了泡沫和聚合物微球兩種調(diào)驅(qū)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),封堵效果明顯[2]。

利用雙管并聯(lián)巖心可以模擬非均質(zhì)地層注三相泡沫的封堵情況。從圖2三相泡沫注壓差變化曲線看，當(dāng)注入三相泡沫體系后,泡沫體系會(huì)優(yōu)先進(jìn)入高滲巖心,而且高滲巖心的殘余油飽和度低,易于泡沫在多孔介質(zhì)中的穩(wěn)定性,可以充分發(fā)揮泡沫的調(diào)剖作用，因此注入壓力上升。隨著三相泡沫注入壓力的穩(wěn)定(后期由于聚合物微球存在吸水膨脹，且具有較高的強(qiáng)度),在孔喉位置形成新的封堵，因此有一個(gè)二次爬坡臺(tái)階。聚合物微球具有彈性變形能力，當(dāng)壓力大于突破壓力時(shí),聚合物微球會(huì)發(fā)生變形,從而突破喉道,封堵油層深部。在壓差曲線上,壓差表現(xiàn)出明顯的上下波動(dòng)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，含有聚合物微球的三相泡沫體系能夠滿足針對(duì)底水油藏水平井提出的遠(yuǎn)調(diào)的目的，能夠在油藏深部實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在出水點(diǎn)的封堵。

圖2 三相泡沫注采壓差變化曲線

2.2 凝膠泡沫及凝膠性能評(píng)價(jià)

凝膠泡沫綜合弱凝膠和氮?dú)馀菽碾p重優(yōu)勢(shì)，能封堵大孔道，防止水竄，調(diào)整吸水剖面。凝膠體系交聯(lián)后黏度上升，可封堵大孔道，降低水竄能力，調(diào)整吸水剖面

2.2.1 凝膠體系對(duì)泡沫性能的影響

在凝膠泡沫體系中，凝膠易在氣泡表面形成吸附膜，將泡沫包裹在內(nèi)部，增強(qiáng)了氣液界面的黏度，氣泡在液膜間的排出速度減小，使得泡沫不容易發(fā)生聚并破裂，從而增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性以及黏度，使得其半衰期也增大[3]。如圖3中，隨著聚合物及交聯(lián)劑的增加凝膠泡沫的析液半衰期增加，且起泡劑對(duì)泡沫半衰期的影響小于聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，可見(jiàn)凝膠體系對(duì)泡沫性能有良好的增強(qiáng)作用。

但由于溶液表觀黏度和表面黏度的增大，降低了氣體在液膜中的溶解度，而且液膜中起泡劑分子不能自由移動(dòng)，使得起泡能力減弱，起泡體積有所減小。圖3中起泡體積隨著聚合物和交聯(lián)劑的增加而降低，且在凝膠泡沫體系中當(dāng)起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí)，主要是凝膠體系的性能影響整個(gè)凝膠泡沫體系的性能。

圖3 不同聚交比凝膠對(duì)凝膠泡沫性能的影響

2.2.2 泡沫液對(duì)凝膠成膠性能的影響

由于泡沫液中的起泡劑是一種表面活性劑，當(dāng)起泡劑與凝膠混合時(shí)，活性基團(tuán)在凝膠內(nèi)部一定程度抑制了交聯(lián)劑和聚合物的結(jié)合，有效延長(zhǎng)了成膠時(shí)間，成膠強(qiáng)度也受起泡劑的影響有所下降，但下降幅度不大。如圖4所示，在不同起泡劑濃度下成膠時(shí)間延長(zhǎng)，但成膠強(qiáng)度變化不大，凝膠泡沫成膠性能還主要由聚交比決定。

圖4 起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)成膠效果的影響

2.2.3 凝膠及凝膠泡沫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

凝膠泡沫及凝膠的穩(wěn)定性是其能否有效封堵出水孔道的保障，良好的熱穩(wěn)定性可以使堵劑的有效期保持較長(zhǎng)的時(shí)間，增加堵水作業(yè)的有效期，使其產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系中的凝膠及凝膠泡沫在75℃條件下考察其熱穩(wěn)定性，如圖5所示。不同聚交比的凝膠在 60 d 的老化實(shí)驗(yàn)中凝膠強(qiáng)度基本保持不變，具有良好的熱穩(wěn)定性。同時(shí)，針對(duì)凝膠泡沫中加入起泡劑后對(duì)凝膠的穩(wěn)定性影響液進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖6所示。不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的起泡劑對(duì)凝膠的初始強(qiáng)度有一定影響，但對(duì)其老化性能影響不大，在 60 d 的評(píng)價(jià)周期內(nèi)仍有很高的凝膠強(qiáng)度，能夠滿足封堵的長(zhǎng)效性。

圖5 不同聚交比凝膠老化性能

圖6 不同起泡劑濃度對(duì)凝膠泡沫老化性能影響

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

曹妃甸11-1油田是典型的底水油藏，經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)，目前已進(jìn)入高含水、高采出程度階段，面臨著含水上升快、底水錐進(jìn)嚴(yán)重、產(chǎn)量遞減大、剩余油開(kāi)采難度大等問(wèn)題。A67H井是位于CFD11-1油田Um797砂體上的一口水平井，該井于2014年10月30日投產(chǎn)，初期日產(chǎn)油72噸，含水2%；后期隨著生產(chǎn)含水不斷上升，截至2018年，該井措施前平均含水98.35%，平均日產(chǎn)液 1016 m3/d，日產(chǎn)油 16.7 m3/d。結(jié)合該井的油藏特點(diǎn)，采用氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系對(duì)該井實(shí)施堵水作業(yè)，采用含有聚合物微球的三相泡沫+凝膠泡沫+凝膠的三段塞設(shè)計(jì)，前置含有聚合物微球的三相泡沫在利用泡沫壓制底水的同時(shí)利用微球在地層深部隨水自由流動(dòng)產(chǎn)生二次封堵，同時(shí)能夠?qū)撛诘某鏊c(diǎn)進(jìn)行封堵。凝膠泡沫封堵主體出水通道，同時(shí)利用泡沫的特性進(jìn)一步控制水錐。最后利用凝膠進(jìn)行封口作業(yè)，防止堵劑返吐，保證堵水的有效性。措施后取得了良好的降水效果，從措施前的含水98%下降至80%，含水下降達(dá)18個(gè)百分點(diǎn)。開(kāi)井初期化驗(yàn)含水86%，后有大量氣體返出，恢復(fù)產(chǎn)液后含水下降至78%。日含水最低下降至70%，后又恢復(fù)至80%左右。

4 結(jié)論

1)針對(duì)底水油藏水平井堵水，提出了以氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)調(diào)近堵、壓錐和堵水相結(jié)合的工藝思路；2)通過(guò)對(duì)氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系的性能評(píng)價(jià)，該體系能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需求，且具有良好的封堵能力和穩(wěn)定性；3)氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系在CFD11-1油田A67H井堵水中的成功應(yīng)用，說(shuō)明氮?dú)馀菽瓘?fù)合體系及其遠(yuǎn)調(diào)近堵、壓錐和堵水相結(jié)合的工藝思路能夠有效解決底水油藏水平井堵水的難題。