韓紅旭，郝愛(ài)剛，冀延民，張 浩

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氮?dú)馀菽抡{(diào)技術(shù)在熱采水平井開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用—以LF油田館陶組為例

韓紅旭，郝愛(ài)剛，冀延民，張 浩

（中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000）

LF油田館陶組為邊水活躍的稠油油藏，2010年以來(lái)采用水平井熱采開(kāi)發(fā)，隨著吞吐輪次的增加，油藏內(nèi)部壓降大、油井水平段動(dòng)用程度不均、邊水侵入快，導(dǎo)致含水上升快、產(chǎn)量遞減大、周期油汽比降低、開(kāi)發(fā)效果變差。2014年開(kāi)展水平井氮?dú)馀菽抡{(diào)工藝試驗(yàn)，分別采用氮?dú)馀菽瞿?、氮?dú)馀菽{(diào)剖和氮?dú)馀菽予嗄z復(fù)合堵調(diào)技術(shù)，共實(shí)施堵調(diào)20井次，區(qū)塊日產(chǎn)油增加60 t，油汽比提高0.6，地層壓力上升0.5 MPa，較好地改善了區(qū)塊開(kāi)發(fā)效果。

LF油田；稠油熱采；氮?dú)馀菽?qū)；堵水調(diào)剖

1 油藏概況

LF油田位于山東省濱州市與惠民縣城之間，是一個(gè)上第三系館陶組、東營(yíng)組大型披覆構(gòu)造，主力含油層系為館陶組，油藏埋深950~1 020 m，油層厚度4.6 m，含油面積6.0 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量648×104t。區(qū)塊構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層平緩，地層傾角1°~2°。儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖和粉砂巖，平均孔隙度37%，滲透率3.446 μm2，為高孔高滲儲(chǔ)層。50oC時(shí)地面原油密度0.97 g/cm3，地面原油黏度2 464 mPa·s。地層溫度49oC，原始地層壓力9.6 MPa，為常溫常壓系統(tǒng)。該區(qū)塊邊底水活躍，水油體積比10∶1，油氣富集于構(gòu)造高部位，油藏類型為層狀巖性–構(gòu)造油藏。

2 開(kāi)發(fā)狀況及主要問(wèn)題

2001年5月，該區(qū)塊投入開(kāi)發(fā)，前期采用定向井冷采，由于層薄、油稠、敏感性強(qiáng)、出砂嚴(yán)重，平均單井日產(chǎn)油水平僅1.1 t/d，單井產(chǎn)能較低；2010年采用水平井蒸汽吞吐熱采開(kāi)發(fā)，完鉆投產(chǎn)水平井34口，投產(chǎn)初期平均單井日產(chǎn)油16.8 t/d，該區(qū)塊日產(chǎn)油水平達(dá)到228 t/d，綜合含水54.2%，產(chǎn)能取得突破。隨著吞吐輪次的增加，開(kāi)發(fā)矛盾日益突出：一是地層壓力下降較快，由2010年的9.6 MPa下降至2015年的4.4 MPa，油井注汽后峰值產(chǎn)量、周期采油量下降，油汽比降低，與第一周期相比，第三周期平均單井峰值產(chǎn)量由12.5 t/d下降至6.8 t/d，油汽比由1.32下降至0.75；二是邊水推進(jìn)速度加快，一線井區(qū)水淹嚴(yán)重，距離邊水較近的7口一線井出現(xiàn)不同程度水淹，綜合含水由66.2%上升至90.5%；三是由于水平段物性差異大，吸汽和動(dòng)用狀況不均勻，根據(jù)15口水平井溫壓剖面資料顯示，吸汽程度高，動(dòng)用狀況好的水平段長(zhǎng)度僅占總水平段長(zhǎng)度55.2%，影響了水平井注汽開(kāi)發(fā)效果。

3 氮?dú)馀菽舛录霸瞿軝C(jī)理

3.1 泡沫封堵機(jī)理

利用泡沫流體在儲(chǔ)層中疊加產(chǎn)生的氣液阻效應(yīng)（賈敏效應(yīng)）和巖石孔隙中氣泡膨脹產(chǎn)生的封堵能力，使液流在孔隙中流動(dòng)阻力大大增加，從而提高對(duì)高滲層的封堵效果，迫使后續(xù)液流轉(zhuǎn)向原注入水或邊水波及不到的區(qū)域[1]。泡沫對(duì)地層滲透率有選擇性，堵大不堵小，即泡沫對(duì)高滲層具有較強(qiáng)的封堵作用，對(duì)低滲層的封堵作用較弱。從泡沫在不同巖心中的分流量曲線（圖1）可以看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，高滲巖心分流量下降，而低滲巖心分流量明顯上升，證明泡沫對(duì)高滲巖心的分流效果要明顯好于低滲巖心。泡沫同時(shí)具有遇油消泡、遇水穩(wěn)定、堵水層不堵油層的特點(diǎn)，能夠更好地應(yīng)用于封堵高滲層出水層位或水平井段[3]。

圖1 泡沫在不同巖心中的分流量曲線

3.2 氮?dú)飧魺嵩瞿軝C(jī)理

氮?dú)鈱儆诜抢淠龤怏w，壓縮系數(shù)為 0.291，具有良好的可壓縮性和膨脹性，在能量釋放時(shí)具有良好的助排作用[4]。實(shí)驗(yàn)研究，相同條件下氮?dú)馓峁┑膹椥阅芰繛槎趸細(xì)怏w的1.25～1.5倍。注入氮?dú)饪梢栽黾拥貙訅毫?.5～0.8 MPa，且氮?dú)鈱?dǎo)熱系數(shù)低，可以減少熱損失，提高熱能利用率，因此選擇氮?dú)庾鳛樵瞿軞怏w。

注入過(guò)程中，氮?dú)膺M(jìn)入油層，膨脹驅(qū)水，同時(shí)和蒸汽進(jìn)入油層，復(fù)合降低原油黏度；氮?dú)夥植荚谟蛯又猩喜?，降低蒸汽超覆的熱損失。燜井過(guò)程中，氮?dú)庑纬伞案魺岜弧本奂谟蛯禹敳?，阻止向上部巖石逸散造成的熱損失，促使蒸汽進(jìn)一步加熱油層。當(dāng)注汽結(jié)束轉(zhuǎn)抽時(shí)，隨著地層壓力降低，經(jīng)過(guò)壓縮儲(chǔ)存在地層中的氮?dú)怏w積迅速膨脹，產(chǎn)生較大的附加力，加速驅(qū)動(dòng)地層中的原油及冷凝水迅速返排, 起到強(qiáng)化助排油和水的作用。氮?dú)饩哂叙裕邏簵l件下與水或其它物質(zhì)作用，產(chǎn)生一定數(shù)量的泡沫，并作為熱載體緩慢掃過(guò)油層，使熱能得到充分利用，從而提高油井產(chǎn)液量[5]。

3.3 氮?dú)馀菽痈男澡嗄z復(fù)合堵調(diào)

栲膠是從富含單寧植物的植物原料中提取的濃縮產(chǎn)品，其單體成分為多聚原花青素，其分子結(jié)構(gòu)如多聚原花青素在酸、醇作用下生成花青素，組成單元的A環(huán)為間苯二酚型，B環(huán)為鄰苯二酚型。A、B環(huán)在一定條件下可與醛類發(fā)生縮合反應(yīng)而樹(shù)脂化，形成具有一定彈性的凝膠。對(duì)落葉松栲膠進(jìn)行改性，增加分子的活動(dòng)性與親水性，減小分子量，度，可使栲膠與醛類物質(zhì)的交聯(lián)能力顯著提高，凝降低黏膠質(zhì)量得到改善[6]。

氮?dú)馀菽w系在一定程度上能封堵高滲層，使后續(xù)注入蒸汽流向其它低滲含油部位加熱原油提高蒸汽波及體積；受半衰期和其自身泡沫強(qiáng)度的影響，對(duì)于水體大、能量足的水侵問(wèn)題，泡沫堵調(diào)有效期較短，多周期連續(xù)調(diào)堵后效果變差。通過(guò)在泡沫中添加改性栲膠，能夠增加泡沫體系液相黏度、泡沫的膜厚度及膜彈性，從而增加泡沫的穩(wěn)定性，提高泡沫體系殘余阻力因子，增強(qiáng)泡沫封堵強(qiáng)度[7]。

在100，150，200，250，300 ℃等溫度下，分別將常規(guī)氮?dú)怏w系與栲膠復(fù)合氮?dú)怏w系放入恒溫箱中， 在常壓下測(cè)定這兩種體系的半衰期。由表1可以看出，溫度達(dá)到300℃時(shí)，起泡劑完全失去起泡能力，故半衰期都為0 min；在低于300℃高溫下，栲膠復(fù)合氮?dú)馀菽w系的半衰期均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氮?dú)馀菽w系，說(shuō)明復(fù)合體系比常規(guī)氮?dú)怏w系具有更好的穩(wěn)泡性能。

表1 高溫下兩種泡沫體系半衰期對(duì)比

在 250℃條件下，采用一維單管模型（60 cm×2.54 cm）對(duì)栲膠復(fù)合氮?dú)馀菽w系和常規(guī)氮?dú)馀菽w系進(jìn)行了封堵能力實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。兩種泡沫體系封堵性能對(duì)比顯示，在250℃條件下，栲膠復(fù)合氮?dú)馀菽w系的封堵率達(dá)到 98.63%，封堵能力明顯好于常規(guī)氮?dú)馀菽w系。

表2 兩種泡沫體系封堵性能對(duì)比

4 工藝優(yōu)化與實(shí)施效果

根據(jù)該塊館陶組的開(kāi)發(fā)效果，邊水較為活躍，多輪次吞吐后，鄰近邊水的一線井區(qū)已形成大孔道，水淹嚴(yán)重；與一線區(qū)相比二線區(qū)含水較低，但因水平段動(dòng)用程度不均勻，也出現(xiàn)含水上升加快的趨勢(shì)，構(gòu)造高部位油井多輪次吞吐后，地層壓降較大，吞吐效果變差。針對(duì)這種現(xiàn)象，制定“一堵二調(diào)內(nèi)補(bǔ)充”的治理對(duì)策，對(duì)靠近邊水且已形成水竄通道的一線區(qū)，采用氮?dú)馀菽予嗄z復(fù)合堵調(diào)，封堵水竄通道，降低一線區(qū)含水；對(duì)二線區(qū)油井采用加大泡沫用量，提升氮?dú)馀菽瓘?qiáng)度，增強(qiáng)對(duì)高滲水平段堵調(diào)，改善油層水平段動(dòng)用狀況；內(nèi)部區(qū)油井地層壓降較大，通過(guò)增加氮?dú)庥昧?，?duì)油層進(jìn)行提壓增能，提高地層壓力及油井產(chǎn)液能力。

根據(jù)以上原則及優(yōu)化結(jié)果，制定了館陶組堵水調(diào)剖方案，在該塊共實(shí)施堵水調(diào)剖井20口，如表3所示。2014－2015年共在LF油田館陶組實(shí)施實(shí)施氮?dú)馀菽{(diào)剖、復(fù)合調(diào)剖20井次，累計(jì)注蒸汽3.5×104t，氮?dú)?14×104m3，栲膠23 t，取得了良好的增產(chǎn)效果，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。2015年在該區(qū)塊實(shí)施氮?dú)馀菽抡{(diào)工藝技術(shù)以來(lái)，區(qū)塊日油水平由100 t/d上升至160 t/d，單井日油能力由2.9 t/d上升至5.0 t/d，含水由81.4%下降至73.1%，區(qū)塊綜合遞減由10.1%下降至–25.1%。

5 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）熱采開(kāi)發(fā)水平井多輪次吞吐后，在注汽前采用氮?dú)馀菽M(jìn)行堵調(diào)，能夠有效降低油井含水。

表3 LF油田館陶組油井氮?dú)馀菽{(diào)剖優(yōu)化方案

表4 LF油田館陶組氮?dú)馀菽{(diào)剖效果統(tǒng)計(jì)

（2）根據(jù)距離邊水遠(yuǎn)近、地層能量狀況及水平段吸汽動(dòng)用狀況，分區(qū)治理、合理優(yōu)化堵調(diào)工藝參數(shù)，是提高堵調(diào)效果的關(guān)鍵。

（3）在氮?dú)馀菽屑尤腓嗄z實(shí)施復(fù)合調(diào)剖，能夠有效提高氮?dú)馀菽舛聫?qiáng)度，對(duì)封堵距離邊水較近一線井區(qū)的水竄通道封堵效果明顯。

（4）對(duì)于多輪次吞吐后虧空大的井區(qū)，通過(guò)增大調(diào)剖時(shí)氮?dú)庥昧?，利用氮?dú)馓釅涸瞿埽苡行аa(bǔ)充地層能量，提高周期產(chǎn)油量。

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編輯：張 凡

1673–8217（2017）05–0122–03

TE357.42

A

2016–02–23

韓紅旭，高級(jí)工程師，1975年生，1996年畢業(yè)于東北石油大學(xué)石油地質(zhì)勘察專業(yè)，現(xiàn)主要從事油藏開(kāi)發(fā)管理工作。