水平井選擇性化學(xué)堵水技術(shù)在冀東油田淺層邊底水油藏的研究與應(yīng)用

劉懷珠,李良川,鄭家朋,孫桂玲

(中國(guó)石油冀東油田公司鉆采工藝研究院,河北唐山063004)

水平井選擇性化學(xué)堵水技術(shù)在冀東油田淺層邊底水油藏的研究與應(yīng)用

劉懷珠,李良川,鄭家朋,孫桂玲

(中國(guó)石油冀東油田公司鉆采工藝研究院,河北唐山063004)

冀東油田淺層油藏為邊底水驅(qū)動(dòng)油藏,天然能量充足,油水層間隔層較薄,在開(kāi)發(fā)過(guò)程中易形成邊底水突進(jìn)、水竄、水淹,油井含水上升速度快。油田進(jìn)入高含水或特高含水注水開(kāi)發(fā)階段后,油層平面、層間及層內(nèi)矛盾更加突出,注入水常沿高滲透層或韻律層突入油井,導(dǎo)致油井產(chǎn)能下降,嚴(yán)重影響油田的開(kāi)發(fā)效果。為解決這個(gè)問(wèn)題,采用了選擇性化學(xué)堵水技術(shù),在冀東油田淺層區(qū)塊開(kāi)展了試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果表明該堵劑的降水增油效果比較明顯,提高了原油采收率。

水平井開(kāi)發(fā);冀東油田;選擇性化學(xué)堵劑;邊底水油藏

自2002年底,冀東油田開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用水平井以來(lái),到2009年8月底水平井開(kāi)井227口,隨著開(kāi)采時(shí)間的延續(xù),水平井含水逐漸上升,目前部分油井含水已達(dá)90%以上。油田進(jìn)入高含水或特高含水注水開(kāi)發(fā)階段后,油層平面、層間及層內(nèi)矛盾更加突出,注入水常沿高滲透層或韻律層突入油井,導(dǎo)致油井產(chǎn)能下降,嚴(yán)重影響油田的開(kāi)發(fā)效果。國(guó)內(nèi)外油田開(kāi)發(fā)和管理的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明:無(wú)論是以邊底水為特征的油藏,還是后期由于邊底水錐進(jìn)導(dǎo)致含水提高為特征的邊底水油層,其開(kāi)發(fā)和開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)是抑制水錐或控制邊底水錐進(jìn),最大限度地延長(zhǎng)油井無(wú)水或低含水采油和保持邊底水均勻驅(qū)替,以達(dá)到提高底水油層開(kāi)發(fā)效果的目的[1]。常規(guī)的油井堵水技術(shù)如機(jī)械卡封高含水層、水泥堵炮眼等,由于人為放棄了高含水層段的剩余地質(zhì)儲(chǔ)量,或由于封堵半徑小,油井堵水措施遞減快,不能充分發(fā)揮油層層內(nèi)潛力,使油田采收率的提高受到很大影響[2-3]。因此,將選擇性化學(xué)堵水技術(shù)應(yīng)用在邊底水驅(qū)動(dòng)油藏,天然能量充足,油水層間隔層較薄的高尚堡淺層區(qū)塊。

1 選擇性化學(xué)堵水劑的室內(nèi)研究

1.1 選擇性堵水機(jī)理

選擇性堵水主要是依據(jù)堵劑在油、水環(huán)境中具有不同的性能,從而產(chǎn)生對(duì)油、水滲流的選擇性影響(圖1)。堵劑進(jìn)入油層,則在孔隙中央形成壓縮的高分子團(tuán)簇,油從團(tuán)簇與孔隙壁間的通道流動(dòng);堵劑進(jìn)入水層,則在整個(gè)孔隙空間形成舒張的高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),阻止水的流動(dòng)。

圖1 選擇性堵水機(jī)理示意

1.2 堵劑合成

用溴化烷基甲基丙烯酸乙酯單體和MA單體,攪拌溶解后,將聚合反應(yīng)釜置于48℃水浴中加熱同時(shí)通入氮?dú)?使其充分反應(yīng),提純產(chǎn)物即可得到HWSO選擇性堵水材料,可生成溶液型堵水劑HWSO-1和凍膠顆粒型堵水劑HWSO-2。

1.3 堵劑性能評(píng)價(jià)

用石英砂制作4個(gè)巖心,進(jìn)行室內(nèi)選擇性評(píng)價(jià),步驟為:

(1)抽真空,飽和鹽水,求孔隙體積后,1、2號(hào)注鹽水測(cè)水相滲透率Kwb,3、4號(hào)用煤油驅(qū)替水,測(cè)油相滲透率Kob。

(2)4個(gè)巖心管各注入0.2PVHWSO樣品,然后70℃養(yǎng)護(hù)。

(3)60天后取出1、2號(hào)巖心管,注鹽水,分別測(cè)1PV…100PV時(shí)的水滲透率Kwa1…Kwa100。3、4號(hào)巖心反向注煤油,分別測(cè)1PV…100PV時(shí)的油相滲透率Koa1…Koa100。

巖心選擇性封堵實(shí)驗(yàn)表明,HWSO材料的無(wú)量綱堵水堵油比達(dá)5.3(表1)。HWSO材料中的聚合物分子鏈在水相中伸展,油相中收縮,可以有效的降低水相滲透率。

表1 HWSO選擇性封堵性能(70℃)

1.4 施工工藝特點(diǎn)

水平井堵水施工優(yōu)先考慮安全性,選擇性堵劑的特性滿(mǎn)足了這一要求,在施工工藝上表現(xiàn)為:可應(yīng)用于底水脊進(jìn)、邊水突進(jìn)水平井;不需要對(duì)油井進(jìn)行找水作業(yè),不用明確出水位置,不用封隔油水層,從而實(shí)現(xiàn)了籠統(tǒng)注入堵劑;對(duì)于生產(chǎn)中的水平井可實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱注入,注入后不需要長(zhǎng)時(shí)間候凝,縮短了停井周期。

2 礦場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 選井原則

(1)初期產(chǎn)能高,目前供液能力強(qiáng),累計(jì)產(chǎn)油量低,動(dòng)用程度較低,有一定剩余油潛力的井;

(2)有明顯的油水界面,出水位置相對(duì)清楚;

(3)水驅(qū)控制高,波及大區(qū)域內(nèi)的高含水井;

(4)高含水(不小于90%),低產(chǎn)油(小于10t/ d),高產(chǎn)液(不小于150m3/d),高液面的油井;

(5)油井單層厚度較大,具有一定的剩余可采儲(chǔ)量,一般要求單層厚度在5m以上;

(6)固井質(zhì)量好,無(wú)層間竄槽現(xiàn)象,由邊水竄進(jìn)、底水脊進(jìn)造成高滲透層水淹,而不是水泥環(huán)破壞竄槽引起;

(7)地層非均質(zhì),出水層滲透率大于出油層滲透率,垂直滲透率接近水平滲透率。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

針對(duì)以上選井原則,在高尚堡淺層北區(qū)篩選了一口施工井:高104-5平35。

高104-5平35井位于高104-5區(qū)塊Ng6油藏構(gòu)造高部位,油藏類(lèi)型是受構(gòu)造控制的塊狀底水油藏。Ng6小層含油面積1.25km2,油層有效厚度6.0m,地質(zhì)儲(chǔ)量111.1×104t;孔隙度32.1%～37.8%,平均34.6%;滲透率(2345.4～7117.5)× 10-3μm2,平均2735.7×10-3μm2;截至2005年8月,小層采出程度1.58%。高104-5平35井所控制的高104-5區(qū)塊東部微構(gòu)造圈閉油層厚度3m,油水界面-1732m(海拔),含油面積0.8km2,地質(zhì)儲(chǔ)量55.6×104t,在該井投產(chǎn)前基本未動(dòng)用。

高104-5平35井為二開(kāi)、濾砂篩管完井,水平段91m。2005年11月1日投產(chǎn),初期產(chǎn)液35m3/ d,油28t/d,含水19.9%,動(dòng)液面477m。一年內(nèi)含水逐漸上升至99%。2008年8月堵水前產(chǎn)液222.1 m3/d,產(chǎn)油2.22t/d,含水99%,動(dòng)液面108m。分析認(rèn)為由于部分水平段水淹,導(dǎo)致高含水生產(chǎn),為提高油井產(chǎn)量,降低含水,于2008年9月進(jìn)行了選擇性化學(xué)堵水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

該井于2008年8月30日開(kāi)始施工,共注入1#工作液(HWSO-1)2470m3和2#工作液(HWSO -2)600m3,共3070m3,壓力0～6MPa,排量5.8～6m3/h,于9月26日注入完畢。2008年10月10日開(kāi)井,從該井的采油曲線(xiàn)可以看出(圖2):產(chǎn)液量由堵前的222.1m3/d降為52m3/d,開(kāi)井后的一個(gè)月內(nèi)含水幾乎沒(méi)有變化,此后含水率開(kāi)始下降,累積降水量為40000m3,累計(jì)增油486.5t,含水下降4.1%。該井的降水增油效果比較好。從該井的效果可以看出:該堵劑進(jìn)入水層,則在整個(gè)孔隙空間形成舒張的高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),阻止了水的流動(dòng),起到了很好的降水效果;該堵劑進(jìn)入油層,則在孔隙中央形成壓縮的高分子團(tuán)簇,油從團(tuán)簇與孔隙壁間的通道流動(dòng),累計(jì)增油486.5t,起到了增油的效果,并且有效期比較長(zhǎng),說(shuō)明使用的堵劑還是有效的,還應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化堵劑性能,提高堵劑強(qiáng)度,強(qiáng)化其增油的效果。

3 結(jié)論及建議

(1)堵水實(shí)踐的成功表明,對(duì)于冀東淺層底水油藏篩管完井的水平井,采用選擇性化學(xué)堵水,籠統(tǒng)注入工藝,可阻止底水脊進(jìn),能夠起到較好的降水穩(wěn)油作用。

圖2 高104-5平35井采油曲線(xiàn)

(2)水平井單井油藏工程研究難度較大,加之出水位置不清楚,建議開(kāi)展找水技術(shù)和堵劑篩選研究。

(3)措施后開(kāi)井初期,產(chǎn)出液聚合物濃度稍大,建議今后采取分段堵水技術(shù)與選擇性堵水結(jié)合施工,在套管(篩管)與地層環(huán)空形成高強(qiáng)度隔板,使近井地帶得到處理,然后再進(jìn)行選擇性化學(xué)堵水,這樣堵劑能進(jìn)入遠(yuǎn)井地帶,起到更有效地堵水作用。

[1] 李士倫,張正青,冉新權(quán),等.注汽提高石油采收率技術(shù)[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,2001:80-95

[2] 任皓.油井堵水技術(shù)進(jìn)展[J].鉆采工藝,1994,17(3): 39-44

[3] 胡博仲.大慶油田機(jī)械細(xì)分堵水技術(shù)[J].石油鉆采工藝,1998,20(5):79-84

[4] 李良川,畢宏勛,鄭家朋,等.復(fù)雜斷塊油藏水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)文集[M].北京:石油工業(yè)出版社,2008:161-171

TE358

A

1673-8217(2010)02-0109-03

2009-09-02

劉懷珠,1983年出生,2001年于大慶石油學(xué)院獲得石油工程學(xué)士學(xué)位,2008年于中國(guó)石油大學(xué)(北京)獲得油氣田開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位,現(xiàn)從事提高采收率工作。

編輯:李金華