碳酸鹽巖油藏鉆塞堵水低效探析

金燕林，秦飛

油氣田開發(fā)

碳酸鹽巖油藏鉆塞堵水低效探析

金燕林1，3，秦飛2，3

( 1. 中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011； 2. 中國石化西北油田分公司石油工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011； 3. 中國石化縫洞型油藏提高采收率重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830011；）

塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏前期開采強度過大，底水錐進加快，油井產(chǎn)層接替困難，地下油水關(guān)系復(fù)雜，堵水潛力日趨不明。為重新評估油井潛力，需針對前期堵水失效井和井筒狀況復(fù)雜井實施鉆塞堵水。本文基于塔河油田鉆塞堵水現(xiàn)狀，從儲層類型、前期堵水強度、堵劑類型、堵劑用量和堵后生產(chǎn)方式五個方面，全面分析了鉆塞堵水的低效原因，對油田鉆塞堵水選井、配套堵劑和工藝有一定的理論指導意義。

塔河油田；碳酸鹽巖油藏；鉆塞；堵水；低效

塔河油田是典型的縫洞型碳酸鹽巖油藏，非均質(zhì)性強并且底水活躍[1]。由于前期開采強度較大，水錐、水竄現(xiàn)象日益嚴重，關(guān)井、縮嘴、注水壓錐方式已不同程度失效，堵水逐步成為油田控水增油的主要方式[2]。近幾年堵水實踐表明，油井潛力和底水水體能量直接決定堵水的增油量和有效期。由于縫洞型油藏不具備統(tǒng)一油水界面，油藏條件苛刻，不利于儀器找水[3]，多數(shù)井無接替層，堵水封堵目標段和潛力釋放目標不明確。為了發(fā)揮油井的最大潛力，塔河油田主要采用籠統(tǒng)化學弱堵，鉆塞堵水和多輪次堵水成為后期堵水的主要方向。鑒于鉆塞堵水風險大、有效率低，有必要統(tǒng)計已有的鉆塞堵水資料，討論鉆塞的可行性、有效性和后期措施，為鉆塞堵水的選井和工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 鉆塞堵水概況

塔河油田碳酸鹽巖油藏堵水主要經(jīng)歷了機械卡封堵水、井筒化學堵水（主要是擠水泥），目前已開展深部化學堵水嘗試。統(tǒng)計的33口井筒鉆塞堵水樣本，僅有12口有效，有效率為36.4%。其中二區(qū)、四區(qū)鉆塞井數(shù)共19口，達到總井數(shù)的一半以上。且二區(qū)9口井鉆塞堵水有效率33.3%，而四區(qū)10口井鉆塞堵水有效率僅20%。鉆塞后的堵水方式主要有擠水泥[4]、常規(guī)化學堵水和多級復(fù)合段塞深部堵水，整體看鉆塞的堵水有效率低（表1）。從表1中可以看出：多輪次堵水時，后一次堵水要求封堵強度更大、堵劑進入地層深度更深，才能提高堵水有效率；多級復(fù)合段塞深部化學堵水酸化建產(chǎn)率高，是鉆塞后堵水比較理想的選擇。

表1 塔河油田碳酸鹽巖油藏鉆塞堵水統(tǒng)計

2 鉆塞堵水可行性分析

堵水前后都可能有鉆塞的需要，但技術(shù)思路和目的是不一樣的。堵前鉆塞主要考慮的是潛力，即尋求新的接替層段或評估以前的產(chǎn)出段；堵后鉆塞主要是工藝問題，主要針對塞面不符合設(shè)計要求或出現(xiàn)無法求產(chǎn)情況下作修井準備等情況。鉆塞段整體或局部有產(chǎn)油潛力，鉆塞之后堵水可能獲得較高的增油量和較長的有效期。但往往鉆塞段潛力釋放目標不明，這給鉆塞前的潛力評價帶來了實際困難。

結(jié)合塔河油田現(xiàn)有的鉆塞堵水成功經(jīng)驗，根據(jù)油藏資料、生產(chǎn)動態(tài)分析和油藏水淹類型[5]，在以下四種情況下鉆塞都是值得嘗試的。

（1）下部儲層能確定還有潛力，主要涉及三種情況：下部儲層并未動用；前期堵水失效，下部仍有產(chǎn)出潛力；前期未堵水，產(chǎn)剖顯示下部仍有潛力。

（2）上部儲層確定沒有潛力。主要涉及三種情況：前期堵水后測吸水差；儲層改造之后仍不具有產(chǎn)出能力；因為其它原因上部確定無法再生產(chǎn)。

（3）生產(chǎn)段需要重新評估潛力。主要涉及兩種情況：生產(chǎn)井段內(nèi)有垮塌和阻塞，處理井筒全面解放生產(chǎn)井段；鉆塞堵水后生產(chǎn)段需要整體或局部測吸水，判斷儲層是否還有潛力。

（4）整個生產(chǎn)段確定沒有潛力。鉆塞之后對整個生產(chǎn)層段進行深部選擇性擠堵嘗試；堵水之前鉆塞有利于后期儲層的進一步改造。

3 鉆塞堵水低效原因

3.1 儲層類型缺乏選擇

塔河碳酸鹽油藏儲層分為縫洞型、裂縫型、孔縫型[6]。結(jié)合區(qū)塊地質(zhì)及儲層認識，對塔河碳酸鹽巖油藏堵水相關(guān)參數(shù)精細分析表明，在相同堵水工藝條件下，堵水效果與儲層發(fā)育情況關(guān)系密切。從儲層類型看，堵水效果孔縫型、裂縫型、縫洞型依次變差?？p洞型儲層大縫大洞隨機發(fā)育，容易造成漏失，或溝通遠處體積更大、能量更強的水體，對堵水不利。如塔河4區(qū)裂縫、溶洞發(fā)育，初期油井堵水效果較好，后期堵水效果差。塔河8區(qū)高角度裂縫發(fā)育，多為快速水淹，堵水有效期短、增油低，有效率低。本次統(tǒng)計表明，縫洞型儲層鉆塞堵水井近60%，而有效率僅為33.3%；而裂縫型儲層和孔縫型儲層有效率均超過50%。因此在目前堵漏條件下，鉆塞堵水要盡量避開漏失井。

3.2 對前期堵水缺乏認識

對于前期井筒化學堵水（圖1左圖）的油井，由于開采速度過大，底水已趨近甚至完全超越井筒內(nèi)塞面位置，鉆塞會迅速導致暴性水淹。本次統(tǒng)計的井筒堵水井80%鉆塞后堵水無效。對于前期深部化學堵水的油井，地層深部的化學隔板下面已經(jīng)完全被底水溝通或占據(jù)（圖1右圖），鉆塞之后，底水會減速繞行，而就近從近井裂縫或高滲帶錐進，大大增加了后期堵水的風險。為此需要重點討論兩個問題：前一次堵水有未形成較好的隔板；底水何時能突破到隔板位置。如果前期堵劑強度低，鉆塞后底水迅速沿著近井裂縫或酸蝕裂縫竄進，增加了后期封堵的風險。如果底水已將近突破隔板邊緣，鉆塞之后往往很難形成更大的堵水半徑，后期要完全封堵已很難實現(xiàn)。

圖1 井筒堵水與深部堵水塞面示意圖

3.3 堵劑類型難以匹配

如果鉆塞對前期隔板損壞程度小，底水在短時間內(nèi)匯聚到近井封堵薄弱地帶，如果堵水的主體堵劑強度過低，隨著底水的不斷供給，勢必會就近突破封堵隔板。如果前期隔板已經(jīng)完全鉆穿，那么底水很迅速沿近井裂縫或高滲帶向上錐進，需要高強度的封堵才能抑制底水錐進的勢頭。因此鉆塞之后，不管對前期堵水隔板鉆透的程度怎樣，都需要再一次堵水，增大封堵強度。而要增大封堵強度，必須從根本上解決堵劑的強度問題。塔河油田高溫、高礦化度的油藏特征使得常規(guī)堵劑難以滿足堵水要求[7]，從評價效果和機理分析來看，僅可溶性硅酸鹽類堵劑和可固化顆粒堵劑較為適用（表2），但均不具備較好的選擇性。

考慮到超低密度固化顆粒在具備可固化顆粒優(yōu)良特性的基礎(chǔ)上，還兼具成本低廉的特點，成為塔河油田碳酸鹽巖堵水的主推堵劑。設(shè)計段塞主要為“前置液（0.4%胍膠液+配漿水）+超低密度堵劑（密度1.13~1.14 g/cm3，強度>0.8 MPa）+隔離液（配漿水）+高強度水泥（密度1.88 g/cm3水泥）或中密度可酸解固化顆粒（密度在1.40~1.60 g∕cm3可調(diào)）+頂替液（配漿水和清水）”，基本能達到封堵強度的要求。雖然封口劑的強度（抗壓強度大于14 MPa）很高，但是工藝上防止產(chǎn)層覆蓋，往往經(jīng)驗性地用5~15 m3，加之封口劑密度大，因此封口劑鋪展的半徑要遠小于主體堵劑。甚至在突發(fā)情況下由于過頂替，近井可能根本不能形成有效封口。如某井由于井口刺漏過頂替2 m3，使近井帶無法形成有效封堵，底水很快上竄到井筒，最終累計產(chǎn)油186.8 t，有效期僅20天。低密度堵劑的強度較小，實驗狀態(tài)下一般在0.5 MPa左右，如果現(xiàn)場配置過程控制不嚴，在地下的實際強度可能會更小。在封口堵劑不能覆蓋的地方，隨著底水的不斷補充，底水可能根本不需要繞流就直接突破隔板薄弱的地方，而影響到堵水效果。

表2 塔河油田碳酸鹽巖堵水堵劑優(yōu)點及適應(yīng)性

3.4 堵劑用量不易準確修正

碳酸鹽巖油井堵水時，主要利用裂縫解釋概念模型來計算堵劑用量。堵劑一方面進入地層，同時還要封堵天然裂縫，因此實際堵劑用量就是這兩部分之和。如下式：

其中：—堵劑用量，m3；

D—裂縫寬度（經(jīng)驗值，3 mm）；

L—裂縫長度（考慮到大部分井都是酸壓見產(chǎn)，經(jīng)驗值估算，60 m）；

h—裂縫高度（經(jīng)驗值估算，30 m）；

—堵劑進入地層的量，m3；

—地層封堵率（經(jīng)驗值，2/3）；

—堵劑進入地層厚度，m；

—過頂替深度（留塞時為0），m；

—有效孔隙度，%（單井估算值，以近井裂縫為主，不考慮溶洞，取值1.5%）；

—地層有效厚度（非高阻儲層裸眼段長度）。

該模型計算時基本確定了封堵天然裂縫的量，但實際由于酸壓的后期造縫，封堵量明顯要大一些。同時由于鉆塞的影響，堵劑進入地層的深度要比第一次堵水更大，才能形成更大的封堵半徑。另外部分油井堵水后還需酸化或小型酸壓才能順利求產(chǎn)，也需要適當增大堵劑用量。而設(shè)計人員在實際計算時很難對上述模型進行修正，而是根據(jù)經(jīng)驗推算用量，使得鉆塞后的堵水封堵半徑過小，造成底水提前突破。

3.5 鉆塞后生產(chǎn)易進入誤區(qū)

采水控錐[8]（也叫排水采油）開發(fā)底水油藏要想獲得較好效果，必須要求垂向滲透率較小，有一定的夾層、隔層阻擋，并且水體能量有限。然而塔河油田碳酸鹽巖油藏非均質(zhì)性極強，缺乏統(tǒng)一油水界面，而且大多隔、夾層不發(fā)育，尤其有大底水，并不適合采水控錐。因此鉆塞之后通過采水控錐是很難實現(xiàn)的?；诓伤劐F的放大生產(chǎn)壓差或放大生產(chǎn)制度，都會導致底水快速繞行，提前突破到潛力段。

4 結(jié) 論

（1）塔河油田鉆塞堵水的有效率整體較低，不建議在儲層認識不清、潛力判斷不明、對前期堵水未加評價的情況下就盲目進行鉆塞堵水。

（2）鉆塞對后期堵劑的選擇和用量設(shè)計必然會有嚴重影響，要考慮配套優(yōu)選新的堵劑，優(yōu)選新的用量設(shè)計模型，對于漏失井或復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆塞堵水，要考慮優(yōu)化段塞和配套工藝。

（3）鉆塞堵水的油井不易采水控錐，應(yīng)適當縮小工作制度，以提高堵水有效期。

［1］姜昊罡，康紅兵，吳波，等.塔河油田水錐探討[J].天然氣地球科學，2006，17(2):233-238.

［2］王姹娣，李未藍.碳酸鹽巖油藏堵水技術(shù)的進展[J]. 新疆石油科技，2003，13(1)：23-25.

［3］李國璽，郭海敏，馬立新.塔河油田碳酸鹽巖油藏找水工藝技術(shù)研究[J].石油天然氣學報，2008，30(2):320-322．

［4］趙普春.塔河碳酸鹽巖縫洞型油藏擠水泥堵水礦場試驗[J].中外能源，2010(1): 50-55.

［5］龍秋蓮，朱懷江，謝紅星，等.縫洞型碳酸鹽巖油藏堵水技術(shù)室內(nèi)研究[J].石油勘探與開發(fā)，2009，36(1): 108-112.

［6］王建云.塔河油田奧陶系碳酸鹽巖油藏堵水工藝技術(shù)淺談[J]. 新疆石油天然氣，2005，1(2):62-68.

［7］王容軍，任艷萍，張新貴.碳酸鹽巖油藏超深井化學堵水技術(shù)研究[J]. 新疆石油科技，2004，14(3):29-32.

［8］王青，吳曉東，劉根新.水平井開采底水油藏采水控錐方法研究[J].石油勘探與開發(fā)，2005，32(1):109-111.

Analysis on Low Efficiency of Drilling Plug Water Blocking in Tahe Carbonate Reservoir

1，3,2,3

（1. Research Institute of Exploration and Development, Sinopec Northwest Oilfield Branch, Xinjiang Urumqi 830011, China; 2. Research Institute of Engineering Technology, Sinopec Northwest Oilfield Branch, Xinjiang Urumqi 830011, China; 3. Key Laboratory for EOR Improvement in Fractured-Cavity Reservoirs,Sinopec, Xinjiang Urumqi 830011, China）

In the early stage of Tahe carbonate fractured-cavern reservoir development, the oil production intensity was too high, the coning of bottom water was accelerated, so the reservoir replacement is difficult, the relationship between underground oil and water is complex, and the water shutoff potential is becoming increasingly unclear. In order to reassess the potential of oil wells, it is necessary to implement water plugging in pre-failure wells and complex wellbore wells. Based on the present situation of plugging water in Tahe oilfield, the causes of low efficiency of plugging water were comprehensively analyzed from five aspects: reservoir type, pre-plugging strength, plugging agent type, plugging agent dosage and production mode after plugging. The paper has certain theoretical guiding significance for well selection, matching plugging agent and technology of plugging water in oilfields.

Tahe oilfield; carbonate reservoir; drilling plug; water shutoff; low efficiency

國家科技重大專項示范工程項目《塔里木盆地碳酸鹽巖油氣田提高采收率關(guān)鍵技術(shù)》，項目號：（2016ZX05053）；中石化控遞減重大專項《塔河碳酸鹽巖油藏降低自然遞減技術(shù)》（ZDP17003）。

2019-09-27

金燕林（1986-），女，碩士，工程師，湖北武漢人，2011年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學（武漢）能源地質(zhì)工程專業(yè)，研究方向：碳酸鹽巖縫洞型油藏開發(fā)地質(zhì)、油藏描述等。

TE358+.3

A

1004-0935（2020）01-0086-04