堵水調(diào)剖技術(shù)在哥倫比亞安壩口油田的應(yīng)用

姚 凱，朱 明，畢志峰，遲麗薇，呂明智

（1.中石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101；2.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257068；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢 430074；4.中油大連銷售分公司，遼寧 大連 116300）

引 言

哥倫比亞安壩口油田儲(chǔ)層為高孔中滲儲(chǔ)層，原油屬于普通稠油—特稠油［1－2］。主要開(kāi)發(fā)方式為水平井分層系蒸汽吞吐。開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)多口新鉆水平井投產(chǎn)后即高含水（基本無(wú)產(chǎn)能），生產(chǎn)井蒸汽吞吐兩三個(gè)周期后含水急劇上升等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題開(kāi)展了堵水調(diào)剖技術(shù)研究，研發(fā)了易鉆塞、微膨性的 WFC膨脹堵劑，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了較好效果［3－7］。

1 堵劑研究

1.1 主劑選擇

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比超細(xì)顆粒和超細(xì)水泥的性能。實(shí)驗(yàn)水灰比為2∶3，在60℃下考察堵劑的析水量，初、終凝時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、硬度等性能（表1）。由表1可知，在相同溫度和水灰比下，粒徑越小，初、終凝時(shí)間越短；在相同條件下，粒徑越小，抗壓強(qiáng)度和硬度越大?，F(xiàn)場(chǎng)以封堵管外竄及炮眼為主，綜合考慮價(jià)格因素，選用超細(xì)顆粒作為WFC膨脹堵劑的主劑。

表1 不同種類主劑性能對(duì)比

1.2 添加劑篩選

1.2.1 外加劑篩選

篩選外加劑的主要目的是改善水泥塞的抗壓強(qiáng)度和硬度。一般水泥的肖氏硬度為60～67HS。篩選了碳酸鈣、氯化鈣、藻土、細(xì)硅粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（表2）。由表2可知，加入細(xì)硅粉可大大降低水泥塞硬度，且抗壓強(qiáng)度適中。由于細(xì)硅粉粒徑小，一般為35μm，易進(jìn)入地層，且細(xì)硅粉是一種減輕劑，能降低水泥漿密度，因此，確定細(xì)硅粉為外加劑。

表2 超細(xì)顆粒加入各種外加劑指標(biāo)對(duì)比（60℃）

對(duì)添加不同比例細(xì)硅粉的堵劑進(jìn)行性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)（圖1）。由圖1可知，隨著細(xì)硅粉比例的增加，堵劑密度下降，初、終凝時(shí)間延長(zhǎng)，水泥塞硬度逐漸降低，抗壓強(qiáng)度顯著降低?？箟簭?qiáng)度下降過(guò)快，表明細(xì)硅粉的加入量不宜過(guò)多，不能單純靠提高細(xì)硅粉的比例來(lái)改善堵劑性能，需要采用其他助劑來(lái)提高強(qiáng)度。綜合考慮，以細(xì)硅粉含量占總質(zhì)量的30%為宜。

圖1 不同細(xì)硅粉比例堵劑的性能比較（60℃）

將上述添加細(xì)硅粉的堵劑（超細(xì)顆粒與細(xì)硅粉的質(zhì)量比為7∶3）和超細(xì)顆粒各60g，按照水灰比2∶3的比例混合后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（表3）。由表3可知，添加細(xì)硅粉的堵劑的抗壓強(qiáng)度比超細(xì)顆粒低，同時(shí)凝固后仍然存在體積收縮的問(wèn)題，即應(yīng)加入一定量的膨脹劑來(lái)提高堵劑性能。

表3 添加細(xì)硅粉前后堵劑性能對(duì)比

1.2.2 膨脹劑和強(qiáng)化劑

設(shè)計(jì)不同濃度膨脹劑和強(qiáng)化劑的堵劑性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)（表4）。表中超細(xì)顆粒與細(xì)硅粉的質(zhì)量比為1∶1。由表4可知，8號(hào)樣品最適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，其初凝時(shí)間為3h，終凝時(shí)間為5h；抗壓強(qiáng)度為7.3 MPa；肖氏硬度為38.5HS；線性膨脹率為0.2%。

表4 堵劑加入不同濃度膨脹劑和強(qiáng)化劑的性能對(duì)比

1.3 堵劑配方優(yōu)化

在上述配方中需要另外添加降失水劑、減阻劑、消泡劑和緩凝劑，通過(guò)大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，形成了易鉆塞、微膨性WFC堵劑配方：超細(xì)顆粒＋細(xì)硅粉（質(zhì)量比為7∶3）＋1%晶格微膨劑＋2%微膨脹劑＋2%增強(qiáng)劑＋（0.1%～0.3%）降水劑＋（0.0～0.3%）消泡劑＋（0.1%～0.3%）減阻劑＋（0.0～0.5%）緩凝劑。相對(duì)密度為1.5～1.7。優(yōu)化后的堵劑性能與超細(xì)顆粒性能對(duì)比見(jiàn)表5，隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間增長(zhǎng)，2種堵劑抗壓強(qiáng)度均大幅升高，而新型堵劑抗壓強(qiáng)度略高，水泥塞硬度大大降低，這有利于后期鉆塞，可防止鉆塞時(shí)使封堵失效。

表5 優(yōu)化后的WFC堵劑與超細(xì)顆粒性能對(duì)比

1.4 性能指標(biāo)評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)堵劑性能的動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)在模擬封堵炮眼的自制儀器上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)時(shí)將膨潤(rùn)土與細(xì)粉砂（粒徑中值為159.2μm）按照一定比例充分混合填入填砂管，膨潤(rùn)土含量為4.5%。將含堵劑的泥漿體系泵入驅(qū)替管柱中，孔洞模擬炮眼，在60℃下養(yǎng)護(hù)。之后在280℃下進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，記錄初始沖刷和100倍孔隙體積水沖刷后的突破壓力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。堵劑滿足封堵設(shè)計(jì)的突破壓力要求，并且未出現(xiàn)由于體積收縮造成的滲漏現(xiàn)象。

表6 堵劑巖心實(shí)驗(yàn)的性能評(píng)價(jià)

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

該技術(shù)在哥倫比亞安壩口稠油油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用4口井，施工成功率為100%，截至2015年1月共增油1 302t，平均含水率下降35%，效果非常顯著。以PH1－HZ5－A9井為例，該井為安壩口油田的一口分支水平井。初始日產(chǎn)油量為5.3t／d，峰值產(chǎn)量達(dá)9.8t／d，生產(chǎn)20d后高含水，初步分析認(rèn)為，因鉆井使主支井段進(jìn)入水層導(dǎo)致高含水。該井采用WFC堵劑復(fù)合橋塞封堵，共擠入堵劑7t；初始施工壓力為2MPa，最后上升至21MPa；鉆塞時(shí)間僅為12h，比原來(lái)節(jié)省48h。施工后見(jiàn)到明顯效果，目前日產(chǎn)液量為32.8t／d，日產(chǎn)油量為10.1t／d，含水率為69%，堵水后40d累計(jì)產(chǎn)油181.7t?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，堵劑封堵效果良好，有效降低了含水率，提高了稠油產(chǎn)量。

3 結(jié) 論

（1）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)優(yōu)選了主劑和降失水劑、減阻劑、消泡劑、緩凝劑等添加劑，形成了易鉆塞、微膨性WFC膨脹堵劑。

（2）WFC膨脹堵劑滿足封堵的突破壓力要求，未出現(xiàn)由于體積收縮造成的滲漏現(xiàn)象，能有效封堵水層，顯著提高哥倫比亞安壩口稠油油田開(kāi)發(fā)效果。

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