重32井區(qū)地表竄汽通道的研究及封堵治理

何 周 徐懷寶 丁 超

(中國石油新疆油田公司風城油田作業(yè)區(qū))

0 引言

重32井區(qū)齊古組油藏位于新疆克拉瑪依風城稠油油田西部，為辨狀河流相沉積，油藏縱向上分為J3q2-2-1+ J3q2-2-2層、J3q2-2-3、J3q3三套儲層，油藏中部平均深度190 m(海拔175 m)。齊古組儲集巖碎屑組分主要為凝灰?guī)r和石英，膠結(jié)物成分主要為黃鐵礦、方解石和菱鐵礦，含量0～20%，膠結(jié)程度疏松，膠結(jié)類型大多屬孔隙型，雜基成分主要為泥質(zhì)(2%)和高嶺石(3%)以及微量的水云母化泥質(zhì)。根據(jù)該區(qū)油藏孔隙度和滲透率解釋模型，解釋油層孔隙度在23.0%～36.4%之間，平均31.1%，滲透率在91～29124 mD之間，平均3297 mD，為高孔、高滲儲層。平面上，各小層孔隙度和滲透率與沉積相帶密切相關，即河道砂體分布區(qū)域孔隙度、滲透率高于心灘和漫灘，縱向上也有較大差異。油藏原始地層溫度為17.25 ℃，原始地層壓力為1.88 MPa，壓力系數(shù)0.987。分析原油密度在0.9504～0.9836 g/cm3之間，平均0.9628 g/cm3；50 ℃時原油黏度在8000～28500 mPa·s之間，平均16276 mPa·s。

重32井區(qū)為淺層超稠油，采用蒸汽吞吐開發(fā)模式。該油藏開發(fā)過程是一個向地層注入高溫蒸汽，然后排液采出的重復過程。經(jīng)過一段時間的注汽轉(zhuǎn)輪生產(chǎn)，儲層的稠油變得越來越少，這些通道不斷地暴露出來，相互連通，逐漸形成竄汽通道，加之該區(qū)域具有高滲透性，從而使得井底的連通性不斷變好；同時油井套管受熱脹冷縮、壓力脈沖、修井作業(yè)沖擊等因素的影響，套管與油井水泥環(huán)間產(chǎn)生縫隙，導致固井質(zhì)量變差，甚至不合格。因此注入蒸汽由套管外上竄至上覆地層砂層中，當某一砂層被竄汽量達到某一程度后，蒸汽在此處聚集產(chǎn)生高壓，蒸汽從該砂層某一薄弱的部位突破竄至地表而產(chǎn)生地表竄汽現(xiàn)象。

2007年重32井區(qū)出現(xiàn)地表竄汽點后，針對現(xiàn)場實際情況，進行了大量的封堵試驗工作，對竄汽點采用“四點圍堵，中間封堵蓋帽”的作業(yè)方法，取得了一定的封堵效果。但是在地表竄汽影響區(qū)域之外的井注汽時，再次發(fā)生了地表竄汽問題。

1 存在問題

截止2011 年6月，重32井區(qū)出現(xiàn)5個嚴重的地表竄汽區(qū)域，即為DF3018井區(qū)域、FHW13066 井區(qū)域、F10574 井區(qū)域、DF304 井區(qū)域和F10208 井區(qū)域，地表竄汽點13個，導致135口井不能正常轉(zhuǎn)輪注汽生產(chǎn)，影響產(chǎn)油水平308.2 t/d，導致245×104t地質(zhì)儲量的損失(表1)。

2 治理思路

重32井區(qū)經(jīng)過多年的開發(fā)，井底通道非常發(fā)育，在封堵汽竄通道時，如果不能找到關鍵通道和節(jié)點位置，施工的封堵劑不能到達預想的位置，就會大大降低封堵劑的封堵效果。研究發(fā)現(xiàn)，井間電位監(jiān)測法能很好地找到地表的竄汽通道，確定出竄汽通道中的關鍵井和節(jié)點位置；同時通過油井注入研制的高溫封堵劑，可對竄汽通道實施封堵，獲得較好的封堵效果。注入的高溫封堵劑是一種有機無機復合物，可以通過自身作用緊密結(jié)合，形成致密的屏障且具有較高的抗溫抗壓能力，可以長期有效地保證封堵汽竄通道的效果。

表1 重32井區(qū)治理區(qū)域地表竄汽影響產(chǎn)量統(tǒng)計表

3 利用電位監(jiān)測技術(shù)確定汽竄通道

電位監(jiān)測技術(shù)是以傳導類電法勘探的基本理論為依據(jù)，通過測量由注汽層位內(nèi)高電離能量的工作液所引起的地面電位梯度的變化，來達到解釋推斷目的層段有關參數(shù)(例如注汽推進方向)的目的。所有地層物理參數(shù)中，電性對地層孔隙的流體(油、氣、水)及其結(jié)構(gòu)是最敏感的，如果在油田開發(fā)和開采過程中，配合使用電位法，根據(jù)野外實際電位法測量結(jié)果進行研究對比，可以求出注汽層中注汽的流動方向和運移規(guī)律，結(jié)合井區(qū)地下油藏的實際地質(zhì)資料和開發(fā)動態(tài)資料，進行綜合分析研究，從而找到汽竄通道和節(jié)點位置，為封堵治理提供參考，提高注汽方案編制的有效性。圖1即是DF3018井區(qū)域電位圖及汽竄通道示意圖。

圖1 DF3018井區(qū)域電位分布及汽竄通道示意圖

通過電位法動態(tài)分析可得到以下結(jié)論：

(1)DF5059井注汽蒸汽主要向東部推進，竄汽通道有3 個。

通道1：一部分蒸汽向東部運移至地表竄點；

通道2：向東北方向經(jīng)DF5060井與DF5061井相通；

通道3：向正南方向經(jīng)DF3017井與DF5051井相通。

(2)DF5053井注汽蒸汽主要由東向西部推進，其竄汽通道有2 個。

通道1：一部分蒸汽向西部運移至地表竄點；

通道2：由正東方向—西北向經(jīng)DF5047井、DF5046井、DF5052井、DF3017井竄至地表竄點。

(3)DF5047井注汽蒸汽主要向北偏西和南偏西推進，其汽竄通道有2個。

通道1：一部分蒸汽由北偏西部運移經(jīng)DF5053井竄至地表竄點；

通道2：由南偏西部運移經(jīng)DF5046井、DF3013井、DF5052井、DF3017井竄至地表竄點。

通過以上分析，最終選擇DF5053井和DF5060井作為封堵施工井，解決該區(qū)域的汽竄問題。

4 高溫封堵劑

室內(nèi)研究得到耐高溫封堵劑的基本配方為：

6%～8%膨潤土+8%～12%425硅酸鹽+0.5%XTD(膨脹性堵水劑)(前部分統(tǒng)稱為：無機凝膠堵水劑)+0.5%分散穩(wěn)定劑FS-1+2%纖維材料DL-1+5%～10%XD-1(高溫封堵劑)+0.5%～0.7%PSAM(磺化聚合物)+0.3%XL-1(交聯(lián)劑)+0.5%XL-2(交聯(lián)穩(wěn)定劑)。

高溫封堵劑的性能指標為：

(1) 150℃下，膠凝時間24～48 h；200 ℃下，膠凝時間12～24 h；

(2)堵劑密度在1.15～1.25 g/cm3范圍內(nèi)；

(3)堵劑適用溫度：120～260 ℃；

(4)常溫下，黏度不大于50 mPa·s；

(5)前置部分封堵強度大于6.0 MPa；后置封口部分封堵強度大于8.0 MPa。

上述高溫封堵劑現(xiàn)場施工時最好采用復合段塞注入方式，可大幅度提高封堵效果。

5 現(xiàn)場封堵施工情況

對于DF3018井區(qū)域的汽竄點，根據(jù)選井施工設計方案，選擇了兩口井進行封堵施工。在封堵施工過程中，DF5060井的施工泵壓值一直保持很低，壓力上升緩慢，爬坡壓力值較低，表明該井周圍存在較多的微裂縫通道，施工時堵劑先進入到這些通道，填充微裂縫；當堵劑逐漸推進，充滿遠井地帶的微裂縫以后，泵壓也逐漸上升，最終達到施工設計要求。

DF5053井在第一次封堵過程中出現(xiàn)堵劑從竄點冒出的現(xiàn)象，表明該井與竄點存在直接竄通的大裂縫通道，隨即停止封堵作業(yè)，候凝48 h后進行了第二次封堵作業(yè)；在第二次封堵過程中泵壓逐漸減小，最后降至1.5 MPa，堵劑仍然從竄點冒出，停止作業(yè)，候凝48 h后進行第三次封堵。第三次封堵過程中，泵壓仍不斷減小，最后降至1.0 MPa，堵劑仍然從竄點冒出，隨后停止作業(yè)并候凝48 h，分析后認為，地層溫度太低不利于封堵劑成膠凝固，因此采取先對該井進行試注汽兩天，將地層加熱待溫度上升后再進行封堵。第四次封堵時，開始泵壓緩慢降低，隨后逐漸增加，最后注入封堵劑后泵壓上升到3.0 MPa，在此過程中沒有出現(xiàn)堵劑從竄點冒出的現(xiàn)象，停止作業(yè)候凝48 h后進行了第五次封堵。此時泵壓一直增加，注入封堵劑后泵壓達到最大值4.0 MPa，在此過程中也沒有出現(xiàn)堵劑從竄點冒出的現(xiàn)象，達到施工設計要求。DF5053井現(xiàn)場5次封堵作業(yè)表明，電位法對蒸汽運移的通道進行了準確的模擬，現(xiàn)場封堵施工中堵劑冒出的竄點位置也驗證了電位法尋找蒸汽通道的準確性。

6 治理效果對比

通過封堵治理前后電位平面圖的對比，可以進一步得知封堵前后蒸汽通道的變化情況，同時對電位法在尋找蒸汽通道方面的準確性進行驗證。圖2、圖3是DF3018井區(qū)域封堵治理前后電位平面圖。

圖2 DF3018井區(qū)域治理前電位法監(jiān)測電位平面分布圖

圖3 DF3018井區(qū)域治理后電位法監(jiān)測電位平面分布圖

比較圖2和圖3可以看出，通過對封堵井進行施工，竄點附近的電位分布特征發(fā)生改變，如：DF5053井周圍表現(xiàn)出高電位特征，向西通向竄點方向的低值通道明顯消失，其東部DF5047井周圍表現(xiàn)出高電位特征，可能為DF5046井注汽過程中高溫蒸汽運移至該井所致；DF5060井并未進行正?；謴妥⑵?，其周圍區(qū)域電位平面特征變化不大，而作為封堵節(jié)點井改變了由該井竄向地表的通道，致使DF5059和DF5051井試注汽之后，其周圍通向地表竄點位置的低電位通道明顯改變?；謴妥⑵螅乇砥Z點不再竄汽，說明封堵達到了較好的效果，對治理原有的竄汽通道起到了積極的作用。以上結(jié)果同時也驗證了電位監(jiān)測法在模擬蒸汽通道方面的準確性。

7 增產(chǎn)效果

截止2011年9月3日合計共恢復注汽油井78口，恢復產(chǎn)油水平122.7 t/d，具體數(shù)據(jù)見表2。

由表2可知，對DF3018區(qū)域的封堵施工取得良好的效果，恢復儲量達19.2379×104t，

恢復注汽井達9口，恢復產(chǎn)油水平達6.7 t/d。

表2 地表汽竄治理區(qū)域恢復注汽情況

8 結(jié)論

(1)運用了電位法動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，能快速有效地找到汽竄通道的關鍵井和節(jié)點位置，通過結(jié)合生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，可準確選擇出封堵施工井，節(jié)約施工成本和施工時間，提高封堵效果。

(2)電位法動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，能很好地描述施工前后地層通道，進一步反映出封堵效果。重32井區(qū)治理前后電位法動態(tài)監(jiān)測結(jié)果表明，治理后蒸汽通道明顯消失。

(3)研制的一種高溫封堵劑，具有優(yōu)良的封堵效果，抗溫可達260 ℃，抗壓強度可達8.0 MPa。。

(4)通過電位法尋找竄汽通道，然后實施封堵治理，能較好地解決重32井區(qū)汽竄問題。這為后期新疆油田公司類似區(qū)塊的汽竄問題的解決提供了一種新的方法和思路，可以很大程度地提高油田存儲產(chǎn)量。

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