聚窜井正向封堵优势渗流通道技术研究

聚窜井正向封堵优势渗流通道技术研究

李国鹏 1 张祖峰 1 邵彦峰 1 黄芳 2

1.中国石油大港油田公司第六采油厂， 河北省 黄骅市 061100

2.中国石油大港油田公司勘探开发研究院，天津市 滨海新区 300280

摘 要：稠油疏松砂岩油藏经历长期的注水开发，受油层非均质及注水冲刷的影响，井组油水井间易形成优势渗流通道，注入水窜或聚窜现象比较严重，加之油藏高孔高渗，且地层疏松，注入压力高，优势渗流通道和高水淹层封堵难度大，目前以聚合物凝胶及颗粒为主的调剖剂体系在疏松砂岩油藏注水井封堵成功率低、有效期短。本文通过研究形成无机矿聚物溶胶深部封窜剂+多粒径复合纤维防漏失堵剂封口的长效封堵工艺，通过现场实践实现了从油井正向封堵优势渗流通道的工艺技术，提高了油井封窜措施成功率及有效期。

关键词：聚窜 优势通道 封窜 多粒径复合纤维 无机矿聚物溶胶

YSM、KD油田属于稠油疏松砂岩油藏，已开发近50年，经过长期注水开发后，受非均质性强的影响，优势渗流通道明显，后期进入注聚阶段后，极易发生聚窜现象，由于原油粘度大、油藏连通性好，注入井调剖作用不明显，而且费用高施工周期长。目前国内外对于聚窜井主要采用水泥浆堵死原射孔段，然后在油层顶部射孔，虽然堵水有效率能达到70%左右，但由于堵水半径小，堵水有效期短。如何从油井有效封堵优势渗流通道，是注聚区提高产量，降低含水的关键问题。

1 油井深部封堵优势渗流通道技术思路

通过注入无机矿聚物溶胶封窜剂对优势渗流通道进行深部封堵，以保证提高措施有效期；然后用多粒径复合纤维防漏失堵剂封堵近井地带，满足油井生产压差要求。

2 无机矿聚物溶胶封窜体系的研究

相比于水驱，聚合物粘度高，聚驱对地层的冲刷能力更强，形成优势渗流通道后封堵难度相对更大，不但要求封窜剂可以进入窜流通道深部，还要求封窜剂在地层中具有较高的承压能力和耐冲刷能力，以达到长效封窜目的。

（1）无机矿聚物溶胶封窜剂配方优化研究

无机矿聚物溶胶封窜剂主要由悬浮剂溶液和无机矿聚物组成。其中无机矿聚物由多种矿物经高温炉熔融处理并粉碎加工而成，颗粒粒径5-10µm，能够进入地层深部，之后与水在一定温度下发生解聚和聚合反应，生成新的无机物，新的无机物成胶、硬化，堵塞地层深部。而悬浮剂溶液主要是悬浮无机矿聚物颗粒，形成一种类似溶胶的均匀浆体。

①悬浮剂浓度优选

模拟地层温度为50℃的条件下，配制不同浓度的悬浮剂溶液，加入30%浓度的无机矿聚物，观察悬浮剂的悬浮稳定性。从表1中可以看出，当悬浮剂浓度大于0.5%时能得到稳定的低浓度颗粒溶胶，考虑到悬浮效果、泵送能力及成本因素，悬浮剂的用量范围在0.6-0.7%。

表1 悬浮剂浓度优选

② 无机矿聚物浓度优选

当无机矿聚物浓度太低时，进入地层后难以形成有效封堵；浓度太高时，初凝时间短，施工风险大，因此室内对无机矿聚物用量进行了优化实验。从表2中可以看出，无机矿聚物浓度在20-40%之间，50℃，10h观察封窜剂体系性能稳定，不凝固，具有良好的安全性。

表2 无机矿聚物浓度优选

通过上述实验，优化出深部堵水无机矿聚物溶胶深部封窜剂配方组成为：20-40%无机矿聚物+0.6-0.7%悬浮剂。

（2）无机矿聚物溶胶聚窜通道封堵性能评价

通过制作两支模拟聚窜通道的人造岩心，抽真空、饱和水，测钻孔填砂后的岩心水相渗透率；配置无机矿聚物溶胶深部封窜剂，挤注无机矿聚物溶胶深部封窜剂，将岩心放置在50℃烘箱中养护20h；清水反向驱替岩心，观察并记录压力情况，计算岩心渗透率和封堵率。

从试验结果可以看出，在50℃烘箱中养护20h后，两支岩心突破压力分别达到了3.6MPa和4.1MPa，封堵率90%以上，表明无机矿聚物溶胶封窜剂对聚窜通道具有较好的封堵能力。

表3 岩心封堵率测试结果

3 多粒径复合纤维防漏失封口堵剂研究

疏松砂岩油藏注聚区块的油井近井地带普遍存在较为严重的漏失现象且生产压差较大，要求近井地带堵剂不但有较高的封堵强度以满足生产压差，还必须具有较强的防漏失能力，以防止堵剂沿通道窜流。因此我们研究了一种油井封堵近井地带的多粒径复合纤维防漏失堵剂。

（1）多粒径复合纤维防漏失堵剂配方研究

该配方主要由暂堵颗粒、有机纤维和超细水泥组成。

表4 多粒径复合纤维防漏失堵剂组分及性能

1. 堵剂浓度

纤维超细水泥是堵剂的主体材料，其浓度是影响堵剂强度的主要因素，用清水分别配制浓度为62%、65%、67%、69%的堵剂浆体，在50℃下养护72h，用抗压强度仪测试抗压强度。

从试验结果可以看出，随着浓度增大堵剂抗压强度增加，总体上能达到20MPa以上，考虑堵剂的流动性，优选堵剂浓度为62-67%。

表5 不同纤维超细水泥浓度堵剂抗压强度

2. 暂堵颗粒用量优选

由于暂堵颗粒粒径较大，对堵剂体系的悬浮性能和抗压强度影响较大，室内通过考察堵剂悬浮性能和抗压强度性能评价实验结果，对暂堵颗粒用量进行优化。

（a）堵剂的悬浮稳定性试验

在常温下将配制好的堵剂放入比色管中静置24h，观察暂堵颗粒的沉降情况。

表6 堵剂的悬浮稳定性试验结果

（b）在60℃下堵剂模块养护72h测抗压强度

图3 不同暂堵颗粒加量对堵剂强度的影响

从试验结果可以看出:暂堵颗粒用量在5-10%时，堵剂悬浮稳定性好，性能均一，抗压强度大于20MPa，堵剂具有良好的稳定性和抗压强度。

通过试验确定多粒径复合纤维防漏失堵剂配方为：纤维超细水泥复合材料浓度为62-67%，暂堵颗粒用量为纤维超细水泥质量的5-10%。

（2）防漏失性能评价

室内采用可视砂床漏失评价仪装置，在装置底部装入0.4-0.8mm石英砂，分别将G级油井水泥浆、纤维水泥浆、多粒径复合纤维防漏失堵剂倒入，加压0.7MPa，测30分钟堵剂漏过砂子的体积，记录数据。体积越大，表明堵剂在模拟疏松砂岩储层驻留能力越差，防漏失效果越差。

表7 砂床漏失性能评价对比试验

从试验数据可以看出，相比于G级油井水泥和纤维水泥浆，多粒径复合纤维防漏失堵剂半小时漏失量与水泥类堵剂相比半小时漏失量降低40%以上，表明多粒径复合纤维防漏失堵剂具有较好的快速暂堵防漏失能力。

4 现场应用情况

在大港YSM、KD油田的三次采油区块应用2口井，K1066-1和YG5井，施工成功率100%，有效率100%，累计增产原油3124吨。

以YSM油田YG5井为例：该井为注聚区一口油井，2018年9月该井含水达到100%，井口检测窜聚浓度达到1010mg/L。针对该井制定了措施方案：一是挤注30方无机矿聚物溶胶深部封窜剂封堵地层深部窜流通道；二是挤注10方多粒径复合纤维防漏失堵剂封堵近井地带；三是选择油层上部重复射孔；四是控制单井生产压差，限液30方左右生产。

效果分析：YG5井2019年8月实施油水井间聚窜通道封堵施工，措施后日产油3.51吨，含水88%，截至到2020年10月已经累计增油达到932吨，效果较为显著。

5 结论

1）无机矿聚物溶胶深部封窜剂的岩心突破压力大于3.6MPa，正、反水驱2PV后压力未见明显变化，具有较好的承压能力和耐冲刷性能，可实现对优势渗流通道的深部封堵。

2） 多粒径复合纤维防漏失堵剂的抗压强度大于20MPa，漏失量与水泥类堵剂相比下降40%以上，具有防漏失性能，可以满足疏松砂岩油藏注聚区油井近井地带高强度封堵的需要。

3）在三次采油区块完成2口试验井，封窜成功率100%，有效率100%，聚合物窜流现象得到有效抑制，油井累计增油3124吨，为老油田三次采油区块的聚窜井封窜措施工艺提供了有益指导。

参考文献

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作者简介：李国鹏，男，高级工程师，1996年毕业于大庆石油学院油藏工程专业，现在天津市大港油田第六采油厂从事油田开发研究工作。