稠油吞吐井汽竄機理淺析及防治方法研究

摘 要：稠油吞吐井汽竄機理淺析及防治方法研究深刻分析了曙光油田稠油主力區(qū)塊汽竄機理，在此基礎(chǔ)上，針對不同汽竄類型研究確定適合的預(yù)防方法，通過現(xiàn)場實踐，有效解決了曙光油田稠油井吞吐注汽汽竄問題。

關(guān)鍵詞：稠油吞吐井；汽竄機理；防治

一、概況

曙光油田稠油有三大主力區(qū)塊：齊40塊、齊108塊和曙127塊，分別于87年、91年和89年投入蒸汽吞吐開發(fā)。隨著開發(fā)時間的延長，汽竄井逐年增多，油井一旦發(fā)生汽竄，一方面，使本井蒸汽波及體積下降，周期吞吐效果變差；另一方面，使鄰近生產(chǎn)井受到蒸汽波及，造成井口溫度、產(chǎn)液、產(chǎn)水等急劇上升，產(chǎn)油量明顯下降，嚴重者出砂卡井，套管損壞，甚至井噴被迫關(guān)井。因此，汽竄已經(jīng)成為制約曙光油田稠油高效開發(fā)的主要問題之一。

二、汽竄機理淺析

（一）汽竄實質(zhì)分析

主要有以下三種表現(xiàn)形式。

1.蒸汽竄。由于油井井距較小，油井投產(chǎn)時間不一，其地下虧空和地層壓力出現(xiàn)差異，井間的高滲透層在較大壓差作用下容易形成蒸汽竄流通道，導(dǎo)致汽竄。

2.熱水竄。在稠油吞吐過程中，除個別生產(chǎn)井形成蒸汽指進造成真正的汽竄外，大部分汽竄的發(fā)生都是一種假象。現(xiàn)場汽竄多發(fā)生在多周期吞吐后，在某個方向上的井與井之間形成了高含水熱通道，此時從注汽井注人的蒸汽冷凝成的熱水發(fā)生粘性指進，即熱水很快竄到生產(chǎn)井。當(dāng)熱水采出后，在溫度達到100℃以上時，則可從井口見到閃蒸出來的蒸汽。

3.壓力傳導(dǎo)。由于鄰井注汽，壓力通過高滲層傳導(dǎo)過來后，導(dǎo)致本井生產(chǎn)壓差增加，油井產(chǎn)液量上升。這種情況下如不采取措施，接下來就很可能發(fā)生前兩種情況。

（二）汽竄機理淺析

1.油層動用程度不均，蒸汽指進，導(dǎo)致汽竄。

在開采過程中，由于層間存在滲透率差異，以及蒸汽超覆的影響，注汽時，高滲透層為強吸汽層，低滲透層為弱吸汽層，甚至不吸汽，隨著吞吐輪次的增加，蒸汽指進，便出現(xiàn)井間汽竄干擾現(xiàn)象。

2.注汽參數(shù)不當(dāng)導(dǎo)致汽竄

（1）曙光油田稠油油層埋深較淺，油層膠結(jié)疏松，破裂壓力低，而大部分生產(chǎn)井蒸汽吞吐初期的注汽壓力均較高，超過地層破裂壓力，因此蒸汽吞吐初期極易發(fā)生井間汽竄，而注汽壓力過高也易導(dǎo)致井間汽竄。

（2）注汽速度過高易導(dǎo)致汽竄發(fā)生，在油井蒸汽吞吐初期、中期，受油層吸汽能力的限制，如果注汽速度過高，不但不能達到擴大加熱半徑的目的，反而會使吸汽能力較低的油層憋壓嚴重，最終導(dǎo)致油層壓開裂縫，造成油井開發(fā)初期汽竄和中后期汽竄。因此，適當(dāng)?shù)淖⑵俣葘μ岣卟煌_發(fā)階段蒸汽吞吐井的效果具有重要作用。

3.地層膠結(jié)疏松，連通性好，汽竄與出砂相輔相成。

油井射孔完井后，近井地帶應(yīng)力平衡被打破，由于地層膠結(jié)疏松，在注汽、采油的交替作用下，巖層骨架被破壞。在采油過程中，原油不斷攜帶地層砂進入井筒內(nèi)，近井地帶逐漸虧空，油層骨架進一步受破壞；由于連通性好，在壓降作用下，遠井地帶顆粒不斷向井底運移，逐漸形成地層大孔道，導(dǎo)致汽竄。同樣，汽竄也會加劇地層出砂，當(dāng)蒸汽進入生產(chǎn)井壓降漏斗內(nèi)，就會推動地層砂向井底運移，兩者相互作用，相互促進。

三、汽竄防治方法研究

根據(jù)汽竄形成分析和幾年來生產(chǎn)實踐，為解決稠油井汽竄問題，主要從以下兩方面做工作：注汽調(diào)節(jié)和油層處理。

（一）注汽調(diào)節(jié)

通過對汽竄層注汽參數(shù)的調(diào)節(jié)，防止汽竄的發(fā)生或減緩汽竄程度，主要從三個方面來考慮：

1.調(diào)整注汽參數(shù)

根據(jù)油層厚度的大小，吞吐輪次，采出程度等，合理調(diào)整注汽量，控制注汽參數(shù)，來預(yù)防和控制汽竄。

2.油井管理

油井管理主要有兩點：一是在注汽管網(wǎng)條件允許的情況下，注汽井與對應(yīng)井同時注汽同時采油，既能保證油井不發(fā)生汽竄，又能保證蒸汽吞吐效果；二是將對應(yīng)井提前關(guān)井，通過對汽竄成因分析，關(guān)鍵是關(guān)井時間的確定，以保證蒸汽前緣始終處于油藏靜壓條件下為限。

3.分層注汽

分層注汽工藝是利用機械工具將不同差級的油層分隔開，并對分隔開的油層進行合理注汽，來調(diào)整油井的吸汽剖面，充分發(fā)揮中、低滲透層的作用，提高油層縱向動用程度。

（二）油層處理

對油層的處理主要采用高溫調(diào)剖封竄技術(shù)，我們開發(fā)應(yīng)用了多種高溫調(diào)剖藥劑，通過優(yōu)選和改進，篩選出三種高溫調(diào)剖劑，其機理如下：

1.高溫發(fā)泡劑

（1）反應(yīng)機理：

高溫發(fā)泡劑主要由含氟表面活性物組成，隨蒸汽一同注入井內(nèi)，在高溫高壓蒸汽的作用下，高溫發(fā)泡劑以蒸汽中的汽相為內(nèi)相、液相做外相來發(fā)泡和保護液膜，借助泡沫的粘滯性和賈敏效應(yīng)，封堵高滲透層或汽竄層，減緩蒸汽在油層內(nèi)的流動速度，從而達到調(diào)整油井吸汽剖面，控制油井汽竄現(xiàn)象發(fā)生的目的。

（2）技術(shù)指標(biāo)：

a耐溫大于 300℃；

b發(fā)泡倍數(shù)大于4.5倍；

c加溫（300℃）七天后，發(fā)泡劑的熱降解率為3.75%。

2.高溫封堵劑

（1）反應(yīng)機理：

高溫封堵劑主要是由幾種耐高溫材料、助劑、固化促進劑和添加劑配制而成。在地層溫度下（50℃～120℃），有機組分和無機組分在交聯(lián)劑的作用下，反應(yīng)形成凝膠體堵塞地層孔道，流動阻力大，從而改善和消除汽竄現(xiàn)象，調(diào)整油井吸汽剖面，提高油層動用程度。

（2）技術(shù)指標(biāo)：

a適用溫度150℃～350℃；

b凝膠強度大于等于5×105mPa.s；

c封堵率大于90%；

d巖心滲透率恢復(fù)值大于等于40%。

3.體膨型高溫調(diào)剖劑

（1）反應(yīng)機理：

該藥劑主要由含雙鍵的有機單體及抗溫材料經(jīng)聚合、烘干、造粒生產(chǎn)而成，該調(diào)剖劑進入地層后遇水膨脹，用于封堵高滲透層和汽竄通道，使蒸汽進入中、低滲透層，提高儲量動用程度。

（2）技術(shù)指標(biāo)：

a耐溫小于220℃；

b膨脹倍數(shù)（25℃，24h）大于3.5；水溶失率小于15%；含水小于8%；

c在140℃時連續(xù)加熱24h后，在清水中的膨脹系數(shù)仍為40倍。

四、效果評價

通過注汽調(diào)節(jié)來治理汽竄是在實施常規(guī)措施基礎(chǔ)上考慮汽竄因素的一種輔助性措施，因此在這里不做評價，只對油層處理部分進行評價。2000年以來，在曙光采油廠稠油區(qū)塊實施高溫化學(xué)調(diào)剖封竄技術(shù)113井次，措施有效率為81.4%，累計增產(chǎn)原油5.1萬噸，措施投入605萬元，創(chuàng)經(jīng)濟效益3730萬元（噸油價格按850元計）。

五、結(jié)論

（1）通過分層注汽工藝、優(yōu)化注汽參數(shù)，加強油井注汽管理，能夠調(diào)整油井吸汽剖面，減輕汽竄程度，改善了油層縱向動用程度不均的矛盾。

（2）稠油井高溫調(diào)剖封竄技術(shù)不僅能夠防止鄰井發(fā)生汽竄，而且能夠調(diào)整本井吸汽剖面，提高蒸汽吞吐的效果。