納米微球復(fù)合堵劑體系在超低滲水平井組深部調(diào)剖中的應(yīng)用

尹虎琛, 王玉功, 孫 爽

(1中石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院 2低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室 3中石油長慶油田分公司第十采油廠)

近年來，水平井分段多簇壓裂技術(shù)取得了重大突破，這使得分段壓裂水平井成為了開發(fā)超低滲透油藏的有力技術(shù)手段[1-2]。但是隨著生產(chǎn)實(shí)踐的開展，水平井生產(chǎn)也逐漸暴露出一些問題：水平井見水后含水率上升迅速，產(chǎn)油量急劇下降，一些水平井甚至剛投產(chǎn)就見水，嚴(yán)重影響了水平井的開發(fā)效果。

一、研究區(qū)塊概況

Y284區(qū)塊水平井井區(qū)從2010年12月開始投產(chǎn)，截止目前，該區(qū)塊已投產(chǎn)水平井95口，日產(chǎn)液量為848.4 m3，日產(chǎn)油量為245.3 m3，單井日產(chǎn)能為4.72 m3，累積產(chǎn)油量為25.79×104m3，累積產(chǎn)液量為31.5×104m3，綜合含水58.7%。該區(qū)主要以裂縫型見水居多，孔隙型見水較少。水型大多為CaCl2型，水平井大多采用分段多簇壓裂改造，考慮到裂縫方位和壓裂改造布縫等因素，投產(chǎn)后，注入水易與裂縫溝通，形成裂縫型孔道，水平井見效后即容易水淹。

二、深部調(diào)剖技術(shù)研究與優(yōu)化

常規(guī)調(diào)剖由于驅(qū)替液的繞流效應(yīng)，其擴(kuò)大波及體積的效果十分有限，有效時(shí)間短[3],因此決定在Y284區(qū)塊水平井井組進(jìn)行深部調(diào)剖試驗(yàn)。此次深部調(diào)剖體系采用自身性能穩(wěn)定、膠結(jié)強(qiáng)度高、易于深部注入的調(diào)堵劑。

1. 調(diào)剖劑體系研究

1.1 交聯(lián)聚合物凍膠調(diào)剖劑

該調(diào)剖劑是由抗溫耐鹽的聚合物作為主劑，酚醛樹脂預(yù)聚體作為交聯(lián)劑復(fù)配而成的一種弱凝膠體系。該體系黏度低，易注入，延遲交聯(lián)，可污水配制，用于封堵注水井遠(yuǎn)端的微裂縫，可實(shí)現(xiàn)深部調(diào)剖。

1.2 聚合物微球調(diào)剖劑

該調(diào)剖劑是由乳液聚合或反相乳液聚合而成的含有不同微觀尺寸(納微米級(jí))聚合物微球的乳液體系。該體系是針對(duì)低滲油田研發(fā)的一種新型深部調(diào)剖劑，具有“進(jìn)得去、堵得住、可膨脹、能移動(dòng)”的特點(diǎn)，同時(shí)體系中含有表面活性劑，可大大降低界面張力，提高洗油效率和降低注入壓力，用于封堵注水井遠(yuǎn)端的微裂縫。

聚合物微球粒徑小，初始黏度低，經(jīng)水化溶脹后，封堵大孔喉且滯留在油層深部孔隙內(nèi)，具有深部液流轉(zhuǎn)向作用(圖1)。聚合物微球具有調(diào)、堵、驅(qū)的作用，可根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行油層深部處理。解決了調(diào)剖劑成膠條件難控制，溫度、礦化度適用范圍窄等限制，且注入成本低，適應(yīng)性強(qiáng)見表1。

圖1 聚合物微球封堵裂縫示意圖

表1 聚合物微球的主要性能

2. 調(diào)剖工藝優(yōu)化

2.1 工藝參數(shù)優(yōu)化

利用圓柱體模型計(jì)算調(diào)剖處理半徑[4]。結(jié)合該區(qū)塊地質(zhì)特征、水驅(qū)狀況，具體調(diào)驅(qū)半徑據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況隨時(shí)調(diào)整。

調(diào)堵劑用量：

式中：V—深部調(diào)堵劑用量，m3；R2—深部調(diào)堵劑的外沿半徑，m；R1—深部調(diào)堵劑的內(nèi)沿半徑，m；h—射開層厚度，m；Φ—地層孔隙度，%；α—裂縫占射開層厚度的百分?jǐn)?shù)，%；β—方向系數(shù)，%。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)增大劑量可以增加封堵效果，擴(kuò)大封堵半徑，延長措施有效期。

根據(jù)該區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，施工排量控制在2.0～3.0 m3/h，減緩壓力爬升速度，提高壓力上升幅度。同時(shí)減少堵劑進(jìn)入低滲透層，降低對(duì)低滲透層污染。

措施過程中及時(shí)監(jiān)測(cè)施工壓力，保證限壓不超過地層破壓的80%，隨時(shí)調(diào)整注入方案，適應(yīng)儲(chǔ)層情況。

2.2 段塞設(shè)計(jì)優(yōu)化

(1)預(yù)處理段塞。降低調(diào)剖前注水壓力，增加爬坡壓力空間，保證堵后正常注水。主要目的是保護(hù)低滲透層免受污染(暫堵作用)，也起到保護(hù)在裂縫中的主體段塞免受稀釋、吸附等影響，使主體段塞充分發(fā)揮作用[5]。

(2)主體段塞。主要控制油水井間的大裂縫，起到封堵深部裂縫及高滲段的作用，選擇具有不同強(qiáng)度和不同成膠時(shí)間的凝膠，放置在離井眼不同的深部位置起調(diào)驅(qū)作用，從而實(shí)現(xiàn)提高波及體積作用。

(3)輔助段塞。以聚合物納米微球?yàn)橹鲃?，?duì)水流大孔道以外的小孔道以及微裂縫中的水流通道進(jìn)行封堵，與凝膠協(xié)同，提高封堵效果。

(4)頂替段塞。保護(hù)注入井的注入能力，防止工作液停留在井眼附近。

(5)表活劑段塞。加入表面活性劑段塞，提高水驅(qū)洗油效率。

三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果

1. Y284區(qū)塊整體調(diào)剖效果

Y284區(qū)塊水平井井組共實(shí)施深部調(diào)剖7口井，試驗(yàn)3種調(diào)剖劑體系，其中顆粒凝膠類堵劑試驗(yàn)3口，對(duì)應(yīng)油井5口，平均日增油6.1 t，累增油220.9 t，平均含水下降27.2%，有效期36 d；WK-1長效顆粒實(shí)施2口，平均日增油0.1 t，累計(jì)增油17.28 t,效果較差。聚合物納米微球類體系試驗(yàn)2口井，平均日增油3.75 t，累計(jì)增油287 t，綜合含水下降30.7%，有效期178 d，目前仍有效。由此可見，聚合物納米微球復(fù)合調(diào)剖體系在水平井組應(yīng)用效果最好，降水增油效果顯著。

2. 典型井組實(shí)例

CP47-21井組屬于Y284區(qū)塊，水平井主力開發(fā)層位長6，油藏平均埋深2 130 m，巖心分析平均孔隙度為12.15%，平均滲透率為0.43 mD，屬于典型的超低滲油藏。試驗(yàn)前，該井含水100%，處于水淹狀態(tài)，日產(chǎn)液量16.32 m3，動(dòng)液面129 m。

2.1 注水井效果

Y328-31井堵劑用量1 310.8 m3，排量0.5～1.8 m3/h，按照多段塞多輪次注入理念，注入過程中泵壓從最初16.5 MPa逐漸上升至19.2 MPa(圖2)。

圖2 Y328-31井調(diào)剖施工曲線

調(diào)剖前測(cè)壓降，壓力從16.5 MPa降至16.2 MPa；調(diào)剖后測(cè)壓降，壓力從19 MPa降至18.8 MPa。注水壓力升高2.6MPa，吸水指數(shù)下降，壓降明顯變緩，認(rèn)為本次堵水調(diào)剖措施有效封堵住了高滲透層，降低了壓降趨勢(shì)。

調(diào)剖后，水井注入壓力均明顯提升，且達(dá)到配注要求，說明復(fù)合堵劑成功封堵高滲通道。

吸水剖面測(cè)試表明，平均吸水厚度由8.9 m上升至11.8 m，其中Y328-31井由尖峰狀吸水變?yōu)榫鶆蛭?，吸水厚度?2.1 m增加至19.9 m，剖面吸水狀況明顯改善，表明水流通道從高滲大孔道逐漸向低滲、中滲小通道流動(dòng)，改善了水驅(qū)效果。

2.2 對(duì)應(yīng)油井效果

Y328-31井調(diào)剖完后對(duì)應(yīng)油井水平井CP47-21井含水開始下降，由100%降至73%，日增油3.05 t，為保證地層能量及調(diào)剖效果，對(duì)水井Y328-27井也實(shí)施調(diào)剖，措施后CP47-21井含水持續(xù)下降，目前69.3%保持穩(wěn)定，日產(chǎn)液14.2 m3，日增油3.67 t，累計(jì)增油292 t，持續(xù)有效，效果較好。

四、結(jié)論

(1)通過地質(zhì)特征和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，水平井區(qū)開發(fā)整體表現(xiàn)出采出程度低、含水高、連片水淹等特征，水驅(qū)效果較差,繼續(xù)開展針對(duì)性的堵水調(diào)剖研究與試驗(yàn)。

(2)針對(duì)典型區(qū)塊華慶Y284區(qū)塊裂縫性見水特點(diǎn)，開展了復(fù)合段塞深部調(diào)剖技術(shù)研究，研發(fā)了針對(duì)性的有機(jī)凝膠和納米微球等調(diào)剖劑體系，優(yōu)化了深部調(diào)剖工藝。

(3)在Y284區(qū)塊CP47-21井組的深部調(diào)剖試驗(yàn)表明，“有機(jī)凝膠+納米微球+表面活性劑”的復(fù)合深部調(diào)劑體系儲(chǔ)層適應(yīng)性強(qiáng)，效果明顯，可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用。