試論塔河油田堵水技術(shù)的現(xiàn)狀及前景

胡文濤

摘要：塔河油田的奧陶系油藏主要是底水縫洞型碳酸鹽巖油藏，儲層為網(wǎng)絡(luò)狀縫洞復(fù)合型儲層由于空間形態(tài)、儲量多少、油水關(guān)系、油水體能量強(qiáng)弱、流體流動機(jī)理難以定量表征，造成開發(fā)難度大。由于開采速度過快，引起底水向油井井底突進(jìn)，產(chǎn)生水錐、水淹和含水快速上升的現(xiàn)象。面對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的碳酸鹽巖縫洞油藏開發(fā)的控水難題，尋找相應(yīng)的堵水技術(shù)已成塔河油田當(dāng)務(wù)之急。

關(guān)鍵詞：塔河油田；水椎；碳酸鹽巖

塔河油田位于塔里木盆地二級構(gòu)造沙雅隆起中段阿克庫勒凸起西南部，是一個(gè)在大型古隆起上經(jīng)歷了加里東期、海西期等多期構(gòu)造變動和巖溶作用，形成了埋藏深（一般大于5300m），以縫洞為儲集體，沒有統(tǒng)一的油水界面，具有正常壓力系統(tǒng)和正常地溫梯度，從輕質(zhì)油、中質(zhì)油、超稠油的多期成藏，埋藏深的低飽和油氣藏

一、碳酸鹽巖油藏堵水現(xiàn)狀

1、塔河堵水情況

塔河灰?guī)r油藏，縫洞發(fā)育，縫洞體結(jié)構(gòu)目前尚未研究清楚，底水分布和能量不清楚，而且油藏高溫、高鹽，深井，使得塔河油井堵水成為世界性的難題。

目前塔河灰?guī)r油藏由于高含水導(dǎo)致油井產(chǎn)量嚴(yán)重下降，影響老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)。碳酸鹽巖油藏728口油井，日產(chǎn)油16978t，綜合含水25.85%。開井569口， 111口含水大于80%，占19.5%，日產(chǎn)油318t，占1.87%。關(guān)井159口井中，有76口井因高含水關(guān)井，占47.8%。

碳酸鹽巖堵水始于2001年，主要分為井筒堵水和深部堵水兩大類。工程院統(tǒng)計(jì)結(jié)果見下表，下表中以常規(guī)措施增油為有效標(biāo)準(zhǔn)。

2001年-2007年堵水井次較少，堵水有效率波動較大，2008年以來工作量大幅度提高，堵水有效率穩(wěn)步提高。隨著單井基礎(chǔ)條件變差，單井增油量略有下降。

2、國內(nèi)外裂縫油藏、縫洞油藏堵水情況

有些油田的部分油藏條件與塔河奧陶系油藏相類似；如，前蘇聯(lián)韃靼碳酸鹽巖油藏、新疆準(zhǔn)東火燒山砂巖裂縫油藏等，其開發(fā)特征與塔河奧陶系油藏有類似之處；在井深和井溫方面，土耳其東南部白堊系灰?guī)r裂縫油藏，井深1300～1900m，溫度也達(dá)到140℃，雖井深不如塔河油田的深，溫度卻接近；樁52古潛山油田，井深接近5000m，井溫150℃左右，有的井溫度超過160℃，井深接近而溫度超過塔河油田；在油藏礦化度方面，中原油田部分區(qū)塊地層水含鹽量達(dá)到30%。油藏進(jìn)入高含水開采階段，裂縫系統(tǒng)特別是大縫大洞的剩余油飽和度已接近水驅(qū)殘余油飽和度，而巖塊系統(tǒng)的采出程度低，含油飽和度相當(dāng)高，為發(fā)揮巖塊系統(tǒng)小縫小洞的生產(chǎn)潛力，需要高強(qiáng)度、耐大壓差的堵劑封堵大縫洞。采用水泥石灰乳無機(jī)堵劑，堵塞強(qiáng)度大，適用于具有一定剩余含油厚度的碳酸鹽巖油藏高含水油井。通過反復(fù)實(shí)踐證明，在堵水時(shí)加入鉆井液、蛭石等無機(jī)物，封堵高含水漏失井出水，能建立爬坡壓力，降低大縫洞對小縫洞的干擾，調(diào)整裂縫系統(tǒng)的產(chǎn)液能力，發(fā)揮小裂縫的潛力，從而改善開采效果。

國內(nèi)相關(guān)碳酸鹽巖油藏的采收率低且變化大，加上油氣藏幾何形狀連通性和油藏性質(zhì)的不可預(yù)測性，使得對此類油藏的開發(fā)變得比較困難。為了改善碳酸鹽巖油藏開發(fā)效果的開發(fā)效果，提高油田采收率，國內(nèi)外許多油田都在積極開展堵水調(diào)剖技術(shù)相關(guān)研究工作，并應(yīng)用于油田生產(chǎn)實(shí)踐。在國內(nèi)，大慶、勝利、華北等油田開展得較早，工藝上已比較成熟，取得了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)。如勝利油田，相繼在幾個(gè)區(qū)塊上進(jìn)行以綜合治理為手段的堵水研究與實(shí)踐，所采用的技術(shù)包括：油藏精細(xì)描述剩余油分布、井網(wǎng)及層段的合理調(diào)整、各種堵水調(diào)剖研發(fā)、治理措施實(shí)施工藝技術(shù)、生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化、油層保護(hù)等等，僅堵水調(diào)剖一項(xiàng)，每年的措施工作量就達(dá)幾百口井，取得了良好的效果。有的區(qū)塊治理后年綜合含水、綜合遞減出現(xiàn)負(fù)增長。

裂縫性灰?guī)r油藏開發(fā)的特殊性，高溫溶膠和高溫凍膠堵水劑由于交聯(lián)后的粘彈體粘度低、強(qiáng)度小，已難以適應(yīng)這一油藏開發(fā)時(shí)期油井堵水的要求。因此，為了解決裂縫發(fā)育放空漏失嚴(yán)重的油井堵水問題，并克服原使用堵水劑強(qiáng)度低、熱穩(wěn)定性較差的不足，可采用樹脂凝膠和復(fù)合凝膠堵水劑進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。該階段，堵劑用量有所加大。如樹脂凝膠堵劑，堵劑用量為100～200m3，施工排量為0.15～0.28 m3/min，井口壓力上升一般不大于3.0MPa。針對漏失比較嚴(yán)重的井，華北油田采用了向井中依次擠入樹脂凝膠堵劑+鉆井液、樹脂類堵劑+蛭石和酚醛樹脂堵劑的復(fù)合堵漏劑，來建立施工壓差，降低漏失，并在現(xiàn)場得到了成功的應(yīng)用。

二、塔河油田碳酸鹽巖現(xiàn)有堵水技術(shù)

1.塔河油田碳酸鹽巖化學(xué)堵水工藝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1勝利采油研究院DKD-2&TP-1堵劑

（1）堵劑性能特點(diǎn)

DKD-2堵劑是由含鈣有機(jī)礦物、硅鋁粘土礦物及多種添加劑經(jīng)高溫煅燒后精細(xì)研磨而成的固結(jié)型顆粒堵劑，主要成分為鈣鎂的鋁酸鹽和硅酸鹽以及多種添加劑。

DKD-2系列堵劑進(jìn)入地層后遇到窄的裂縫或小的孔喉而架橋、累加、固結(jié)，從而堵塞地層。

TP-1系列堵劑是一種顆粒型體膨堵劑，是一種預(yù)交聯(lián)高分子聚合物。注入地層后吸水膨脹，膨脹后是一種高粘彈性膠體，占據(jù)裂縫空間。一方面，堵劑有很好的耐溫性且具有一定強(qiáng)度，對生產(chǎn)過程中的出水有封堵作用；另一方面，在縫洞系統(tǒng)比較發(fā)育的地層，如果采用多級段塞封堵，體膨堵劑可以為后續(xù)堵劑架橋，防止堵劑漏失。

（2）堵劑適應(yīng)性分析

DKD-2堵劑適用于封堵裂縫、竄槽和大孔道、高滲透層，既可用于油井堵水，注水井調(diào)剖，又可用于封堵裂縫。TP-1系列堵劑具有一定強(qiáng)度，主要用于封堵裂縫，為后續(xù)堵劑架橋，防止堵劑漏失。

1.2河南工程院高溫凝膠+高溫封竄劑+納米堵水封竄劑

（1）堵劑性能特點(diǎn)：

a）高溫凝膠：

泵入性能好，封堵率高、成膠時(shí)間4-24h可調(diào)，成膠后強(qiáng)度高、耐高溫（350℃）、耐礦化度性能好，該堵劑在稠油熱采井上現(xiàn)場試驗(yàn)累計(jì)98井次，工藝成功率100%，施工有效率100%，在現(xiàn)場應(yīng)用中經(jīng)受住了350℃蒸汽的考驗(yàn)，封堵效果良好。

b）高溫封竄劑：

流動性好，初始稠度在10BC以下，便于泵注，施工方便；高溫高壓下稠化時(shí)間8-15h可調(diào)，可泵時(shí)間長，施工風(fēng)險(xiǎn)小；耐礦化度性能好，強(qiáng)度高，突破壓力1.0MPa/cm以上，封堵率高，在99%以上，堵塞能力強(qiáng)，耐沖刷性能好。該堵劑在稠油熱采井上現(xiàn)場試驗(yàn)累計(jì)135井次，工藝成功率100%，施工有效率100%，在現(xiàn)場應(yīng)用中經(jīng)受住了350℃蒸汽的考驗(yàn)，封堵效果良好。

c）納米堵水封竄劑：

初始稠度低（10BC以下）、流動性好，析水少，可泵時(shí)間（稠化時(shí)間）可據(jù)井況調(diào)整，固化體強(qiáng)度高，體積收縮率小，封堵率高，尤其具有“耐高溫、高壓、高鹽等特性，適合于各種油藏油、水井的堵水、管外封竄和套管堵漏等措施。

（2）堵劑適應(yīng)性分析

此系列堵劑密度1.71-1.73g/cm3，稠化溫度120℃，壓力80MPa，顆粒微細(xì)均勻，化學(xué)活性高，懸浮性好，固結(jié)后體積不收縮，強(qiáng)度高，突破壓力大于1.0MPa/cm，堵劑使用量小，費(fèi)用高，一般用于中近地帶（小于15m）、油水同洞型地層堵水；

1.3THS-11H堵劑+ THF-14堵劑（石油大學(xué)TK1116CX）

（1）堵劑性能特點(diǎn)

a）THS-11H堵劑

①密度：1.05-1.10g/cm3；

②地面粘度小于40Pas，遇地層水時(shí)成膠時(shí)間小于5min。

該堵劑在進(jìn)入含水地層后發(fā)生膠凝反應(yīng)生成沉淀對裂縫和高滲透層形成一定的封堵作用，并能有效的控制后續(xù)的顆粒固化堵劑的沉降速度，避免后續(xù)堵劑的過快分散。

b）THF-14堵劑

①密度為1.39±0.03g/cm3；

②地面粘度小于100Pa.s；

③稠化時(shí)間大于8h；

④強(qiáng)度（130℃*20.7MPa*48h）大于10MPa。

該堵劑在進(jìn)入地層后緩慢沉降到底部固化，在深部形成強(qiáng)度較高的封堵帶，堵塞產(chǎn)水通道或改變底水的上竄程度，以達(dá)到降低含水的目的。

（2）堵劑適應(yīng)性分析

TH系列堵劑：稠化溫度120℃，一般用于中近地帶（小于15m）、裂縫型地層堵水，但膠結(jié)強(qiáng)度相對較弱。

2.塔河油田堵水效果好的工藝技術(shù)

TK838井就是運(yùn)用高溫凝膠+高溫封竄劑+納米堵水封竄劑技術(shù)阻止地層水通過地層裂縫竄流

具體實(shí)施思路是：

1）段塞組合封堵技術(shù)：先用高溫凝膠做為前置段塞，對地層深部水竄通道和裂縫進(jìn)行預(yù)充填及深部封堵，再利用高溫封竄劑做為封堵段塞，阻止地層水通過地層裂縫竄流，最后采用納米封竄劑做為封口段塞進(jìn)行封口，提高封堵強(qiáng)度，延長堵水有效期。

2）大半徑深部封堵技術(shù)：采用大劑量深部封堵出水裂縫和水竄通道，擴(kuò)大封堵半徑，提高堵水效果。

堵水后效果評價(jià)：

TK838井于2011年1月1日用3mm油嘴自噴生產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)見下表2-1：

TK838井堵水前后采油數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表見表2-2，TK838井堵水后，含水大幅度下降，產(chǎn)油量大幅度提高，說明堵水見到明顯增油降水效果。

三、對塔河油田運(yùn)用高溫凝膠+高溫封竄劑+納米堵水封竄劑堵水技術(shù)的思考

現(xiàn)場應(yīng)用

對于實(shí)際油藏的現(xiàn)場應(yīng)用，主要針對以下四個(gè)參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，即包括封堵劑用量、擠注速度、注入壓力以及頂替量。最后，分析了高溫調(diào)剖劑現(xiàn)場的工藝問題。

1.封堵劑用量

其計(jì)算公式為：V = 3. 1482 H，

其中：R為平均處理半徑；H為處理層有效厚度；V為處理量，cp為孔隙度，%。封堵半徑需要根據(jù)油井的實(shí)際情況確定，如氣竄水侵的程度。

2.擠注速度

不同的擠注速度會嚴(yán)重影響到吸氣調(diào)剖面的效果，這是因?yàn)椴煌臄D住速度會直接影響到調(diào)剖劑對地層大孔道及孔喉的堵塞程度。根據(jù)長期的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)來看，高溫調(diào)剖劑會自然進(jìn)入高滲透層和出水層，因此建議選擇比較低的擠注速度。一般為固體顆粒類型0.2-0.3m3 /min，凝膠型0.5-0.8m3/min。

3.注入壓力

注入壓力對于調(diào)剖劑的影響也十分明顯，如果注入壓力過大的話，那么高溫調(diào)剖劑會對地層造成傷害，增大現(xiàn)場工藝難度，如果注入壓力過小的話，又會直接影響到現(xiàn)場施工的效果。因此針對某油田稠油藏實(shí)際地質(zhì)情況以及現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，確定擠入壓力的上限為12 MPa，如果注入壓力高于這個(gè)限度，那么效果將達(dá)不到預(yù)期要求。

4.頂替量

對于現(xiàn)場的施工，頂替量也是一個(gè)十分重要的施工參數(shù)。因?yàn)?，通常在堵水的工作結(jié)束后，為了防止堵水劑對近井地帶造成的污染，而形成較大的表皮效應(yīng)，以導(dǎo)致進(jìn)行蒸汽吞吐時(shí)發(fā)生氣體饒行和憋壓的現(xiàn)象，進(jìn)而破壞凝膠類的堵劑性能，可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)募哟笳{(diào)剖劑的用量，以確保堵水劑能夠深入地層之中，減少調(diào)剖劑在泄油半徑之內(nèi)發(fā)生滯留的現(xiàn)象，這就稱之為頂替量。主要視儲層中的孔隙度、滲透率、地層虧空情況以及注入壓力情況而定。

5.現(xiàn)場工藝

在現(xiàn)場試驗(yàn)的過程中，分別利用了三種調(diào)剖劑不同的特點(diǎn)，顆粒型調(diào)剖劑主要是起高強(qiáng)度的堵水作用，而抗高溫凝膠調(diào)剖劑以及泡沫調(diào)剖劑主要起到的是防水竄和氣竄的作用。

根據(jù)實(shí)際的情況，我們對現(xiàn)場工藝進(jìn)行了以下五個(gè)方面的改進(jìn)：

（1）針對抗高溫凝膠劑，開發(fā)一種具有防土壤膨脹，防竄，協(xié)助蒸汽吞吐驅(qū)油功能的調(diào)剖劑，主要就是面向現(xiàn)場的膠結(jié)疏松油層而使用的。這種調(diào)剖劑的主要特點(diǎn)就是要突出對粘土膨脹和運(yùn)移的控制力，能夠承受300攝氏度左右的高溫。它的主要成分包括有凝膠、有機(jī)顆粒、以及惰性無機(jī)固體顆粒組成。

（2）為了提高封堵率，延長藥劑使用壽命，在現(xiàn)場實(shí)施了大劑量和大范圍（1800噸和作用半徑11m）的凝膠封堵試驗(yàn)，優(yōu)選出以下一些工藝的措施：實(shí)施三段段塞工藝，前段段塞實(shí)現(xiàn)將水推進(jìn)地層，起到防止中部凝膠被地層水稀釋的作用，而中段段塞起到封堵水竄和氣竄通道的作用，末端段塞加入耐高溫封口劑材料后，起到阻擋蒸汽突破的作用。

結(jié)論：

1.對于邊、底水的油藏、油井易發(fā)生水竄、氣竄的現(xiàn)象，高溫調(diào)剖堵水技術(shù)可以有效地降水、增油以及封竄；

2.若以堵水為目的的話，固體顆粒型調(diào)剖劑比較好，它具有較強(qiáng)的封堵性能；

3.若以防竄為目的的話，抗高溫凝膠調(diào)剖劑比較好，它具有較強(qiáng)的防竄的性能；

通過以上3點(diǎn)的結(jié)論，對于塔河油田所具有的孔、縫、洞發(fā)育，高溫，高鹽，超深井等特殊條件，河南工程院的高溫凝膠+高溫封竄劑+納米堵水封竄劑堵水技術(shù)是塔河采油三廠效果最好的堵水技術(shù)。（作者單位：西北油田分公司勘探開發(fā)研究院物研一所）

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