單家寺油田采出液沉積物調(diào)堵運(yùn)用與效果

王秋月 翟盼盼 張小英

1. 勝利油田濱南采油廠地質(zhì)研究所 山東 濱州 256600

2. 勝利油田濱南采油廠采油管理四區(qū) 山東 濱州 256600

采油廠年產(chǎn)采出液沉積物19kt。這些廢棄物的產(chǎn)生，貫穿系統(tǒng)運(yùn)行整個(gè)過(guò)程，已成為制約綠色發(fā)展的瓶頸難題。其特點(diǎn)首先是礦化度高，直接外排會(huì)造成土壤板結(jié)和堿化，且產(chǎn)出量大，如不能及時(shí)處理，易造成外溢等環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)集輸和注水系統(tǒng)也會(huì)造成沉重負(fù)擔(dān)；其次是對(duì)采出液沉積物進(jìn)行無(wú)害化處理費(fèi)用較高，制約了其大規(guī)模的應(yīng)用[1]。

單家寺稠油經(jīng)過(guò)30多年的開(kāi)發(fā)，蒸汽吞吐輪次平均已達(dá)到12個(gè)周期以上，總體上處于高輪次吞吐階段。由于層間吸汽不均衡、地層壓力下降、井間熱連通等因素影響，致使油井汽竄加劇[2]，油汽比逐年降低，嚴(yán)重影響了稠油開(kāi)發(fā)效益。針對(duì)蒸汽吞吐中的邊水入侵及汽竄問(wèn)題，采油廠引進(jìn)、研制了系列堵水、封竄體系并取得一定成效，但現(xiàn)有體系成本偏高制約熱采井堵水、封竄技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此急需研究新的低成本深度調(diào)剖技術(shù)。

采出液沉積物調(diào)剖技術(shù)就是利用采出液沉積物與地層有良好配伍性的有利因素，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)處理至活性稠化污泥，然后用于油田深部調(diào)剖施工，該技術(shù)不僅可以解決環(huán)境污染問(wèn)題，還可以降低調(diào)剖成本，為稠油油藏堵水、封竄、調(diào)剖提供廉價(jià)的堵劑來(lái)源[1]，并對(duì)提高油田整體開(kāi)發(fā)效果具有十分重要的意義[3]。

1 采出液沉積物的特性及堵調(diào)機(jī)理

1.1 采出液沉積物特性

采出液沉積物是油田生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的含油固體，主要包括作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、原油處理系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)和管線泄漏四大系統(tǒng)產(chǎn)出的沉積物組成。其中水處理系統(tǒng)產(chǎn)出占比56%，是采出液沉積物主要來(lái)源。主要成分是水、泥沙、膠結(jié)瀝青質(zhì)和蠟質(zhì)[4]，各成分所占比例因影響因素較多而變化較大[5]，自然降解及自然分解困難。

1.2 堵調(diào)機(jī)理

采出液沉積物注入油層達(dá)到一定的深度后，受地層孔隙剪切、吸附及地層水稀釋等作用，乳化懸浮體系破壞，體系中的泥質(zhì)等成分沉降、吸附在大孔道中，使大孔道通徑變小或形成堵塞，進(jìn)而增加非主力層動(dòng)用程度，達(dá)到改善邊底水稠油油藏開(kāi)發(fā)效果的目的[5]。

要實(shí)現(xiàn)采出液沉積物調(diào)堵劑效果最大化 ，需通過(guò)調(diào)研濱南采油廠采出液沉積物現(xiàn)狀，從采出液沉積物顆粒的粒徑分析及與孔喉匹配規(guī)律研究入手，研制出適于不同類(lèi)型采出液沉積物的堵劑體系系列，并優(yōu)化采出液沉積物分選工藝及注入?yún)?shù)，探索不同類(lèi)型油藏采出液沉積物堵調(diào)組合注入模式，形成采出液沉積物調(diào)堵技術(shù)。

2 采出液沉積物實(shí)驗(yàn)部分

2.1 采出液沉積物存放狀態(tài)

全廠產(chǎn)出采出液沉積物的四大系統(tǒng)中，水處理系統(tǒng)的產(chǎn)量大，處理難度低，是資源化利用的主力。濱一站存量采出液沉積物主要為水處理系統(tǒng)產(chǎn)物，從西到東分別為半液態(tài)、糊狀和粉狀，上部雜質(zhì)較少，底部雜質(zhì)較多。濱五站存量采出液沉積物以塊狀、粉狀為主，含有塑料、建筑垃圾和原油，需分選除雜，再研磨處理。

2.2 采出液沉積物注入性研究

（1）采出液沉積物粒徑分析。濱一站存量采出液沉積物相對(duì)粒徑小，粒度中值＜30μm；濱五站存量采出液沉積物經(jīng)分選壓縮研磨后，粒度中值由29.00μm下降至17.89μm；兩個(gè)站的存量采出液沉積物經(jīng)處理后，粒徑中值均在16～27μm。處理后的存量采出液沉積物粒度中值小于中滲儲(chǔ)層粒度中值（0.07～0.10mm）。

水處理系統(tǒng)清罐是增量采出液沉積物的主要來(lái)源，2019年各采出水站清罐產(chǎn)生的采出液沉積物粒徑中值均在3.3μm以下，遠(yuǎn)小于存量采出液沉積物。

（2）地層孔喉與粒徑匹配關(guān)系研究。采用人造巖心進(jìn)行地層孔喉與采出液沉積物粒徑匹配性試驗(yàn)：當(dāng)孔喉/粒徑比=9.0～12.0時(shí)，顆粒對(duì)巖心的封堵能力最強(qiáng)，適用于堵水封竄；當(dāng)孔喉/粒徑比＞12.0時(shí)，顆粒深入巖心內(nèi)部，不易形成堵塞，適用于邊外調(diào)剖；當(dāng)孔喉/粒徑比＜9.0時(shí)，顆粒在巖心表面聚集嚴(yán)重，無(wú)法進(jìn)入巖心深部。

濱一站存量采出液沉積物d50=16.17μm，按照孔喉/粒徑比9.0～12.0計(jì)算，進(jìn)行封堵時(shí)，地層孔喉直徑在146～194μm；進(jìn)行邊外調(diào)剖時(shí)，地層孔喉直徑需在194μm以上。濱五站存量采出液沉積物d50=17.89μm，按照孔喉/粒徑比9.0～12.0計(jì)算，進(jìn)行封堵時(shí)，地層孔喉直徑在161～215μm；進(jìn)行邊外調(diào)剖時(shí)，地層孔喉直徑需在215μm以上。

2.3 采出液沉積物懸浮性研究

注入采出液沉積物時(shí)要求懸浮性好，不分層、不凝固、流動(dòng)性好，分別對(duì)存量和清罐采出液沉積物進(jìn)行懸浮性研究。采用存量采出液沉積物時(shí)，0.25%懸浮劑+（5%～20%）采出液沉積物有較好的穩(wěn)定性和懸浮性。

采用清罐采出液沉積物時(shí)，0.15%懸浮劑+（5%～20%）采出液沉積物有較好的穩(wěn)定性和懸浮性。

2.4 采出液沉積物堵劑穩(wěn)定性研究

在前期注入性分析和懸浮性研究的基礎(chǔ)上，用采出液沉積物研制堵水封竄堵劑，滿足封堵性能要求。

采出液沉積物堵水封竄需滿足條件：耐溫，可承受注汽或注水時(shí)井底溫度；耐鹽，可在地層水高礦化度下不變性；封堵性好，生產(chǎn)時(shí)不會(huì)重新采出地層。

2.4.1 堵水堵劑耐溫性評(píng)價(jià)

利用采出液沉積物研制堵水堵劑（3000mg/L凍膠+3000mg/L懸浮劑+10%采出液沉積物），進(jìn)行固結(jié)時(shí)間和耐溫性試驗(yàn)，溫度在60℃、70℃、80℃下封堵率均在96%以上，表明該堵水堵劑具有較好的耐溫性，溫度升高，體系固結(jié)后的強(qiáng)度略有降低，抗壓強(qiáng)度從60℃時(shí)的3.8MPa降低到180℃時(shí)的3.1MPa，具有足夠高的強(qiáng)度。

固結(jié)時(shí)間研究：溫度對(duì)封竄堵劑的固結(jié)時(shí)間影響較大，150℃固結(jié)時(shí)間11h，200℃固結(jié)時(shí)間6h，250℃固結(jié)時(shí)間3h。

2.4.2 耐鹽性能評(píng)價(jià)

對(duì)堵水堵劑和封竄堵劑（配方1：3000mg/L凍膠+3000mg/L懸浮劑+10%采出液沉積物；配方2：3000mg/L凍膠+3000mg/L聚合物+10%采出液沉積物），分別進(jìn)行耐鹽性試驗(yàn)，在0、10000、40000mg/L礦化度條件下模擬，封堵率均在96%左右，表明采出液沉積物堵劑具有較好的耐鹽性。

3 采出液沉積物在單家寺油田的利用

單家寺熱采稠油產(chǎn)量350kt，開(kāi)井732口，55%油井生產(chǎn)超過(guò)10個(gè)周期，由層間差異導(dǎo)致蒸汽流場(chǎng)不均勻、汽竄，導(dǎo)致稠油周期產(chǎn)量和油汽比逐輪次下降，嚴(yán)重影響稠油開(kāi)發(fā)效益。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，有431口熱采井有汽竄歷史，且受邊水影響的區(qū)塊較多，其中單10塊、單2塊、單83塊和單6西塊最為嚴(yán)重，涉及油井近300口。大片區(qū)域含水整體上升，開(kāi)發(fā)效益變差。

本著“安全環(huán)保，綠企創(chuàng)建”的原則，以“無(wú)害化、資源化”的思路，嘗試開(kāi)展邊部堵水和蒸汽流場(chǎng)調(diào)整兩項(xiàng)治理措施，探索采出液沉積物資源化利用的新途徑。

3.1 采出液沉積物邊部堵水的應(yīng)用

3.1.1 邊水水侵嚴(yán)重

單家寺油田中邊底水稠油油藏地質(zhì)儲(chǔ)量占單家寺稠油總儲(chǔ)量的96.7%，年產(chǎn)量占單家寺稠油產(chǎn)量的91.8%，其中強(qiáng)邊底水油藏地質(zhì)儲(chǔ)量到占稠油總儲(chǔ)量的55.7%。隨著單家寺熱采稠油進(jìn)入高輪次吞吐階段，地層能量降低，邊底水推進(jìn)造成部分單元進(jìn)入高水淹階段。目前單家寺熱采稠油已有11個(gè)單元含水高于90%，周期含水高于90%的油井占到熱采稠油的43%。邊水侵嚴(yán)重制約單家寺稠油的開(kāi)發(fā)。

3.1.2 邊部堵水常規(guī)措施效果差

為了減緩邊水水侵對(duì)稠油開(kāi)發(fā)的影響，通常采用的工藝措施主要以注氮、氮?dú)馀菽瓰橹鳎€有少量的凝膠等措施。受到成本因素的影響，近年來(lái)堵水措施主要以低成本的氮?dú)馀菽瓰橹?，占比一直?5%以上。

但是稠油進(jìn)入高輪次吞吐階段以來(lái)，氮?dú)馀菽胧┑男Ч饾u變差，邊部氮?dú)馀菽胧┚牡秃A段生產(chǎn)時(shí)間逐漸變短。

3.1.2 采出液沉積物邊部堵水

為了改善邊部堵水措施的效果，同時(shí)降低邊部堵水的成本。2019年以來(lái)在水淹嚴(yán)重的單元邊部選取5口井開(kāi)展了油井堵水，減緩邊水推進(jìn)。

SJSH10X109井位置位于單10塊構(gòu)造斷層的邊部，邊底水較強(qiáng)，受邊水不斷推進(jìn)的影響，該井每周的含水不斷升高。鑒于常規(guī)堵調(diào)成本較高且風(fēng)險(xiǎn)大，2020年優(yōu)選SJSH10X109井開(kāi)展了采出液沉積物稠油堵水工藝試驗(yàn)，注入沉積物581m3，節(jié)約沉積物處理費(fèi)用約60萬(wàn)元。措施開(kāi)井后日油峰值達(dá)到8.3t/d，含水相較上周有了大幅度的降低，從同期98%下降到90.5%，同期對(duì)比增油2.2t，措施效果顯著。與氮?dú)馀菽胧┫啾?，?jié)約措施費(fèi)用約25萬(wàn)元。

3. 2 采出液沉積物在蒸汽流場(chǎng)調(diào)整的應(yīng)用

3.2.1 井間熱干擾嚴(yán)重

單家寺油田各單元都存在著井間熱干擾嚴(yán)重的問(wèn)題，且汽竄井的比例與影響產(chǎn)量逐年上升。以單56塊為例，2021年汽竄井次占注汽總井次的64%，影響產(chǎn)量到達(dá)1057t，嚴(yán)重制約了單56塊的開(kāi)發(fā)，同時(shí)還產(chǎn)生了嚴(yán)重的井控風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.2 措施效果變差

為了減弱井間熱干擾對(duì)稠油開(kāi)發(fā)的影響，通常采用的工藝措施主要以氮?dú)馀菽瓰橹鳎o助凝膠、凍膠等措施。受到成本因素的影響，近年來(lái)蒸汽流場(chǎng)調(diào)整的措施主要以低成本的氮?dú)馀菽瓰橹?，所占的比例一直?5%以上。但是稠油進(jìn)入高輪次吞吐階段以來(lái)，氮?dú)馀菽胧┑男Ч饾u變差，抑制井間汽竄的能力越來(lái)越差。

3.2.3 采出液沉積物調(diào)蒸汽流場(chǎng)應(yīng)用

2019年以來(lái)，在井間熱干擾嚴(yán)重的單56塊選取了5口井進(jìn)行井間蒸汽流場(chǎng)調(diào)整。

SJ56-10-4井縱向上滲透率差異較大，與周?chē)従Z程度劇烈，在實(shí)施氮?dú)馀菽胧┑那闆r下，仍與鄰井SJ56-11-5發(fā)生汽竄。為了改善開(kāi)發(fā)效果，采用“采出液沉積物懸浮體系封竄+耐溫高強(qiáng)度堵劑封口”技術(shù)進(jìn)行治理。

措施開(kāi)井后，該井峰值日液51t/d，日油12.3t/d，生產(chǎn)情況明顯好于上周，相比上周增油108t，油汽比提升0.1。

與SJ56-10-4有嚴(yán)重互竄史的SJ56-11-5本周在未做任何措施的情況下，生產(chǎn)情況明顯好轉(zhuǎn)，同期增油389.8t。

4 效益分析

4.1 增油效益

2019年至今單家寺稠油油藏已完成現(xiàn)場(chǎng)邊部堵水應(yīng)用5井次，蒸汽流場(chǎng)調(diào)整5井次，同比減少注汽量2200t，節(jié)約注汽費(fèi)約66萬(wàn)元，共計(jì)實(shí)現(xiàn)增油986t，增油效益約232萬(wàn)元，真正實(shí)現(xiàn)將采出液沉積物變廢為寶。

4.2 節(jié)約處理費(fèi)用

消耗采出液沉積物共計(jì)13718t，水系統(tǒng)清罐處理及時(shí)率100%，累計(jì)創(chuàng)效約1645萬(wàn)元。

5 創(chuàng)新點(diǎn)

1）根據(jù)濱南采油廠不同來(lái)源采出液沉積物的組分及粒徑特征，研制了采出液沉積物懸浮體系和采出液沉積物凍膠體系，實(shí)現(xiàn)了采出液沉積物資源化利用。

2）單家寺油田稠油區(qū)塊，實(shí)施了采出液沉積物邊部堵水與蒸汽流場(chǎng)調(diào)整措施，效果顯著，并取得了經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益。

6 結(jié)束語(yǔ)

1）采出液沉積物調(diào)剖技術(shù)降大量的采出液沉積物調(diào)理后注入地層，不僅緩解了邊底水的入侵，改善了注入井的吸汽剖面，而且為油田采出液沉積物的環(huán)保處理提供了切實(shí)可行的出路，遵循“來(lái)自地層、回歸地層”的思路，將采出液沉積物“綠色化、資源化”利用，通過(guò)回注油層開(kāi)展措施，給它摘掉危險(xiǎn)廢物的“帽子”，貼上生產(chǎn)物料的“標(biāo)簽”，實(shí)現(xiàn)變廢為寶創(chuàng)效益，為綠色企業(yè)創(chuàng)建作出積極貢獻(xiàn)。

2）采出液沉積物調(diào)堵技術(shù)明顯提高了受邊底水影響較大的油井產(chǎn)油量，降低了含水率，實(shí)現(xiàn)了增油控水的目標(biāo)[3]。

3）采出液沉積蒸汽流場(chǎng)調(diào)整技術(shù)明顯抑制了井間熱干擾，提高了蒸汽的熱利用率，同時(shí)降低了措施的投入，實(shí)現(xiàn)了抑制汽竄，提升效益的目標(biāo)。