李文杰，張秀青，楊 彬，高秀麗，鮑作帆，賈紅戰(zhàn)，楊金玲，于永新

（1.渤海鉆探工程技術(shù)研究院，天津 300280；2.渤海鉆探工程公司油氣合作開發(fā)分公司，天津 300280）

1 水鎖效應(yīng)及其解除方式

隨著開發(fā)的深入，低滲透致密砂巖儲(chǔ)層的開發(fā)占據(jù)越來(lái)越重要的位置。但是由于其自身低孔低滲的特征，極易引起水鎖。人們從機(jī)理至現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了眾多研究，對(duì)于水鎖的認(rèn)識(shí)達(dá)到一定的高度。如影響水鎖效應(yīng)的因素有儲(chǔ)層物性、相滲曲線、水相物理侵入深度、生產(chǎn)壓差、巖石的潤(rùn)濕性及溫度等，尤其是儲(chǔ)層物性中滲透率、孔隙度、潤(rùn)濕性等對(duì)于水鎖的影響更為巨大[1-3]。解除水鎖的方法很多，但是最為簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)效益明顯的是加入水鎖劑解除水鎖。其作用機(jī)理主要是通過(guò)加入水鎖劑可以改變儲(chǔ)層潤(rùn)濕性、降低表界面張力、降低賈敏效應(yīng)等，從而達(dá)到改善巖心滲透率，降低最低流動(dòng)壓差及激動(dòng)壓差的效果，該方法應(yīng)用最為廣泛，且效果明顯[4-6]。本研究在常規(guī)應(yīng)用基礎(chǔ)上根據(jù)施工后水鎖劑是否進(jìn)行頂替進(jìn)行分析，以達(dá)到更好的解水鎖效果。

2 水鎖劑施工方式

水鎖劑通常的施工方式是：水鎖劑通過(guò)油（套）管加注到井底直至施工層位，水鎖劑在重力或外來(lái)壓力作用下被擠入儲(chǔ)層，之后，水鎖劑可有效降低毛細(xì)管力、在儲(chǔ)層表面形成低的表界面張力膜、降低最低流動(dòng)壓差及激動(dòng)壓差，達(dá)到解水鎖的目的。

根據(jù)水鎖劑加注后對(duì)水鎖劑的處理是否加壓，將施工方式分為兩種情況：加壓加注法和微壓置換法。

2.1 加壓加注法

該方法是：解水鎖劑用注劑泵注入井筒，用氮?dú)忭斎氲貙?，關(guān)井反應(yīng)，水鎖起效后開井生產(chǎn)或排液。該方法是常規(guī)施工方法，常規(guī)的解水鎖方法為注入水鎖劑，然后通過(guò)氮?dú)鈱⑺i劑擠入地層，以發(fā)揮水鎖劑的效果。施工過(guò)程中設(shè)定P 為油管內(nèi)施工壓力，P1 為儲(chǔ)層壓力，此時(shí)通過(guò)氮?dú)忭斕鏁r(shí)油管內(nèi)施工壓力P 遠(yuǎn)大于儲(chǔ)層壓力P1（見圖1）。

圖1 施工壓力與儲(chǔ)層壓力關(guān)系示意圖（P＞＞P1）

當(dāng)P＞＞P1 時(shí)，含有水鎖劑的液體發(fā)生指進(jìn)，主要在大孔喉處進(jìn)入地層。但是，該工藝僅僅考慮了水鎖劑深入的效果，沒有考慮儲(chǔ)層巖心特性、液體流動(dòng)的突進(jìn)現(xiàn)象，通常容易發(fā)生在某一容易流動(dòng)的大的裂縫進(jìn)行。

2.2 微壓置換法

解水鎖劑通過(guò)注劑泵注入井筒，在液柱重力及部分氣體產(chǎn)生的微壓下進(jìn)入儲(chǔ)層，施工結(jié)束后直接關(guān)井，待水鎖劑與儲(chǔ)層反應(yīng)，水鎖劑起效后開井生產(chǎn)或排液。施工過(guò)程中油管內(nèi)施工壓力P 近似或稍大于儲(chǔ)層壓力P1（見圖2）。

圖2 施工壓力與儲(chǔ)層壓力關(guān)系示意圖（P≈P1）

當(dāng)P≈P1 時(shí)，水鎖劑與儲(chǔ)層充分進(jìn)行接觸，水鎖劑可以均勻進(jìn)入儲(chǔ)層中大中小的縫隙中，使得水鎖劑的效果得到充分發(fā)揮，從而起到好的解水鎖效果，尤其是對(duì)于近井地帶可充分處理。但是該方法由于壓力較小，使得水鎖劑進(jìn)入儲(chǔ)層縫隙比較緩慢，因此需要一定的時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)。

3 水鎖劑的性能評(píng)價(jià)

3.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料

主要儀器：BZY-1 表界面張力儀（上海衡平儀器儀表廠），毛細(xì)管（一次性使用微量采血吸管，山東奧賽特醫(yī)療器械有限公司）。

主要實(shí)驗(yàn)藥品：氣井用水鎖解堵劑，表面活性劑BH-JD（渤海鉆探工程公司生產(chǎn)）。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

用表界面張力儀測(cè)定水鎖劑的表面張力。

毛細(xì)管高度是毛細(xì)管力最為直觀的體現(xiàn)，通過(guò)與水的毛細(xì)管高度的對(duì)比可以直觀測(cè)試毛細(xì)管降低能力。實(shí)驗(yàn)方法是取80 mL 氣井用水鎖劑放入100 mL燒杯中，將毛細(xì)管垂直插入氣井用水鎖解堵劑中，用直尺測(cè)量毛細(xì)管內(nèi)外液面的高度差并記錄該數(shù)值，用不同毛細(xì)管重復(fù)該實(shí)驗(yàn)三次，取其平均值記為h2。毛細(xì)管力降低率按照公式計(jì)算：

式中：K-毛細(xì)管力降低率，%；h1-毛細(xì)管中水柱高度，cm；h2-毛細(xì)管中水鎖劑液柱高度，cm。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

按照實(shí)驗(yàn)要求，測(cè)定不同濃度的水鎖劑的表面張力，毛細(xì)管高度，結(jié)果（見表1）。

表1 水鎖劑性能評(píng)價(jià)表

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出：

（1）生產(chǎn)的水鎖劑具有較低的表面張力以及較好的降低毛細(xì)管力的能力；

（2）水鎖劑具有較好的耐稀釋性能，水鎖劑稀釋后，表面張力、降低毛細(xì)管力的能力變化不大。

4 微壓法解水鎖現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

氣井井況分析：蘇X井為直井，完鉆井深3 625 m，生產(chǎn)層位位于3 524～3 535 m，4.7 m/2 層。2008 年10月進(jìn)行壓裂施工，施工壓力為46.6～61.7 MPa，施工排量為2.8 m3/min，砂量為33 m3，平均砂比為21.5%，液氮總量為13 m3。壓裂效果比較明顯，獲得了工業(yè)氣流。試氣期間使用5 mm 油嘴求產(chǎn)，氣產(chǎn)量為69 458 m3/d，計(jì)算無(wú)阻流量為112 279 m3。該井目前間歇生產(chǎn)，作業(yè)測(cè)液面，測(cè)前油壓7.6 MPa，套壓7.6 MPa，作業(yè)深度3 500 m 無(wú)液面。

通過(guò)分析，后期間開關(guān)井一段時(shí)間后，油套壓力恢復(fù)很快，開井后有一定產(chǎn)量，說(shuō)明儲(chǔ)層仍然具有一定的產(chǎn)能，因此應(yīng)進(jìn)行解水鎖施工，解除停噴氣井儲(chǔ)層水鎖傷害等問題，恢復(fù)氣井產(chǎn)能，提高單井產(chǎn)量及最終采收率。根據(jù)施工設(shè)計(jì)，水鎖解除半徑為1 m，使用注劑泵一次加注解水鎖劑設(shè)計(jì)量，通過(guò)油管加注，之后關(guān)井72 h。

該井于2018 年9 月16 日開始進(jìn)行解水鎖液頂替（見表2）。

表2 水鎖劑施工前后壓力表

施工完畢后關(guān)井3 d，開井后油壓4.8 MPa，套壓6.14 MPa，穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)排液，瞬時(shí)氣量5 500 m3/h，氣井恢復(fù)正常生產(chǎn)。

目前該工藝針對(duì)XX 氣田進(jìn)行解水鎖施工，共進(jìn)行2 口井施工。其中蘇XX-1X-1 井初始油壓8.27 MPa，套壓8.19 MPa，說(shuō)明地層能量仍具有較高能量，但產(chǎn)氣量較之前較差，側(cè)面說(shuō)明地層存在一定的堵塞現(xiàn)象，適合水鎖解堵技術(shù)實(shí)施。2021 年7月4 日進(jìn)行解堵施工，采用置換法工藝，注入解堵劑，措施后關(guān)井恢復(fù)。該井2021 年8 月7 日進(jìn)行干管放空排液，穩(wěn)定瞬流達(dá)到2 030 m3/h 左右，說(shuō)明解堵劑在近井地帶形成有效保護(hù)，積液未能產(chǎn)生二次水鎖傷害。蘇XX-2X-12X 井油壓12.68 MPa，套壓12.73 MPa。2021年8 月23 日進(jìn)行解堵施工，采用置換法工藝，注入解堵劑，措施后關(guān)井恢復(fù)。2021 年9 月3 日進(jìn)行分離器排液，共排出液體3.2 m3。該井措施后經(jīng)過(guò)分離器排液，排液后地層壓力恢復(fù)明顯加快，說(shuō)明該井近井地帶堵塞解除明顯，地層溝通有效。

5 總結(jié)及認(rèn)識(shí)

（1）通過(guò)對(duì)微壓法解水鎖機(jī)理進(jìn)行研究，明確了微壓置換法與加壓加注法的優(yōu)缺點(diǎn)。

（2）利用毛細(xì)管降低率可以更加直觀的測(cè)定水鎖劑解除水鎖的效果。

（3）進(jìn)行解水鎖施工3 井次，所有施工均有效，表明該工藝滿足解水鎖施工。

建議，該井的成功實(shí)施表明微壓法對(duì)于解除水鎖是合適的，但是通過(guò)微壓與加壓加注配合使用可以將兩者的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，可能會(huì)成為一種更為有效的解除水鎖的方法。