沈建新， 黃兆海， 劉迎斌， 曾文波， 袁建波

(1塔里木油田分公司 2遼河油田分公司)

哈拉哈塘油田某區(qū)塊位于塔里木盆地塔北隆起哈拉哈塘鼻狀構(gòu)造帶上,是塔里木盆地重要的油氣富集帶[1]。該區(qū)塊為一個(gè)超深、高溫、高鹽的縫洞型碳酸鹽巖油藏。產(chǎn)層段縱向上非均質(zhì)性嚴(yán)重，地層水沿主產(chǎn)通道突破，使含水突然(階梯)上升[2]，導(dǎo)致油井水淹，目前區(qū)塊共有高含水井19口，占總井?dāng)?shù)的17%。該區(qū)塊共發(fā)育洞穴型、裂縫-孔洞型和裂縫型3種類型儲(chǔ)集層[3]，很容易發(fā)生漏失[4]。XX15井在2016年6月檢抽作業(yè)過程中漏失壓井液高達(dá)3 432 m3，漏失通道以微裂縫和孔洞為主[5]。該區(qū)塊從未開展化學(xué)堵水技術(shù)研究與現(xiàn)場試驗(yàn)，為了解決漏失井堵水問題，急需開展超深井高溫高礦化度條件下的漏失井堵水工藝技術(shù)研究[6]，而堵水工藝技術(shù)的重點(diǎn)是堵水劑研究，因此必須研究出一種具有縫洞駐留能力的耐溫耐鹽堵水劑。常規(guī)凝膠類堵水劑用于高溫、高鹽油藏時(shí)，封堵強(qiáng)度和長期穩(wěn)定性較差，無法滿足堵水要求[7-9]。通過研究與評價(jià)，得到了一種具有耐高溫、高鹽，可泵性好、可大劑量應(yīng)用。強(qiáng)度高、駐留能力好、有效期長、原料易得、成本適中等特點(diǎn)的堵水劑，創(chuàng)新地研制了一套模擬縫洞裝置進(jìn)行駐留能力評價(jià)，為保證施工效果，提出了5條現(xiàn)場施工注意事項(xiàng)。

一、堵水劑配方確定及評價(jià)方法

1.配方研究

通過文獻(xiàn)調(diào)研[10]，可固化顆粒類堵劑能夠耐溫耐鹽，但存在密度高、固化時(shí)間短[11]等問題。為此從該類堵劑的原材料入手，進(jìn)行大量的調(diào)研與實(shí)驗(yàn)，共進(jìn)行了158組配方實(shí)驗(yàn)，得到了一種具有縫洞駐留能力、固化時(shí)間可調(diào)的耐溫耐鹽堵水劑。

(1)配方組成。堵水劑主要由凝結(jié)載體、固結(jié)材料、交聯(lián)體組成。

(2)固化機(jī)理。堵水劑固化分兩步完成，首先固結(jié)材料與交聯(lián)體通過電荷作用生成一種具有高觸變性的初聚體，然后形成的初聚體再與凝結(jié)載體反應(yīng)生成一種剛性凝固體。通過兩步反應(yīng)確保了固化時(shí)間可控。

(3)堵劑配方及性能。堵水劑配制后為淺黃色液體，密度在1.1～1.2 g/cm3，黏度在50～150 mPa · s，分散性和懸浮穩(wěn)定性好。

2.評價(jià)方法

①應(yīng)用水泥稠度凝結(jié)時(shí)間測試儀測定固化時(shí)間，并對配方深度、溫度、礦化度對固化時(shí)間的影響進(jìn)行評價(jià)；②應(yīng)用目標(biāo)油田采出水模擬地層溫度對固化后堵水劑進(jìn)行浸泡，考查其耐溫耐鹽性能；③采用針入度測試法對堵水劑強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià)；④采用巖心驅(qū)替試驗(yàn)對堵水劑封堵性能進(jìn)行評價(jià)；⑤創(chuàng)新地研制出一套模擬縫洞裝置，對堵水劑的駐留能力進(jìn)行評價(jià)，通過以上評價(jià)方法，使堵水劑達(dá)到現(xiàn)場應(yīng)用條件。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

1. 固化時(shí)間評價(jià)

1.1 配方濃度對固化時(shí)間的影響

固化時(shí)間測定使用水泥稠度凝結(jié)時(shí)間測試儀，按GB/T 1346-2011標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)方法測定[12]。

隨著固結(jié)材料、交聯(lián)體濃度的增加，固化時(shí)間逐漸縮短，現(xiàn)場施工時(shí)可根據(jù)固化時(shí)間要求進(jìn)行配方濃度調(diào)整[13]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 配方濃度對固化時(shí)間的影響

1.2 溫度對固化時(shí)間的影響

按凝結(jié)載體濃度10%，固結(jié)材料濃度4%，交聯(lián)體濃度0.4%配比，在60℃～170℃溫度條件進(jìn)行固化實(shí)驗(yàn)，得出了固化時(shí)間隨溫度升高而縮短，在165℃條件下固化時(shí)間仍達(dá)到57 h，可滿足現(xiàn)場應(yīng)用條件，如表1所示。

表1 不同溫度下堵水劑固化時(shí)間

1.3 礦化度對固化時(shí)間的影響

采用區(qū)塊某油井采出水進(jìn)行配制堵水劑，溫度在165℃條件下固化時(shí)間僅為15 h，與清水配制相比固化時(shí)間縮短了42 h，因此高礦化度水對固化時(shí)間影響較大，在現(xiàn)場施工時(shí)為延長固化時(shí)間必須采取清水配制，同時(shí)在注入堵水劑前先注入一段清水進(jìn)行隔離。

2.耐溫耐鹽評價(jià)

將固化后的堵水劑放入?yún)^(qū)塊某油井采出水中，密封后置于165℃恒溫箱中30 d，對堵水劑放入前后的體積、質(zhì)量及外觀進(jìn)行對比，未出現(xiàn)脫液收縮及顆粒分散現(xiàn)象，說明其耐溫耐鹽合格，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 耐溫耐鹽評價(jià)實(shí)驗(yàn)

3. 強(qiáng)度評價(jià)

堵水劑強(qiáng)度測定采用針入度測試法。用水泥稠度凝固測定儀中的粗柱與堵水劑表面接觸，擰緊固定螺絲，1～2 s后突然放松，試針自由落入堵水劑表面。測試粗柱針入堵水劑中的深度來表征凝膠強(qiáng)度，每次測定3次，取平均值即為堵水劑的針入深度。針入深度越小，表明堵水劑的強(qiáng)度越好，反之堵水劑的強(qiáng)度差。

通過對不同配方濃度在恒溫72 h后測定其針入深度情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)凝結(jié)載體濃度不小于10%，固結(jié)材料濃度不小于4%，交聯(lián)體濃度不小于0.4%時(shí)凝結(jié)狀態(tài)均為終凝狀態(tài)，且針入深度僅為2 mm，強(qiáng)度較高，再增加相應(yīng)配方濃度的情況下針入深度不變，說明此時(shí)為最佳使用濃度。

4. 封堵率評價(jià)

封堵率采用巖心驅(qū)替試驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)[14-15]，制作三種不同滲透率的巖心筒，注入?yún)^(qū)塊某油井采出水至飽合，壓力穩(wěn)定后測定流速，計(jì)算出封堵前滲透率；然后向巖心筒注入2 PV堵水劑，密封后放入165℃恒溫箱中侯凝72 h；取出后用區(qū)塊某油井采出水驅(qū)替至采出水流出，待壓力穩(wěn)定后測定流速，計(jì)算出封堵后滲透率；然后通過滲透率變化計(jì)算出封堵率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 封堵率試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，堵水劑對不同滲透率的巖心均具有良好的封堵能力，高溫固化后封堵率均達(dá)到90%以上。

5. 駐留能力評價(jià)

堵水劑在固化前能否在縫洞體內(nèi)駐留是堵水措施成功的關(guān)鍵所在，為此研制一套模擬縫洞裝置[16-17]，對堵水劑的駐留能力進(jìn)行評價(jià)。

將模擬縫洞裝置注滿某油井采出水，采用加熱套進(jìn)行165℃恒溫2 h，使用配制好的堵水劑進(jìn)行驅(qū)替，驅(qū)替速度為1 mL/min，至堵水劑返出時(shí)記錄入口與出口壓力值，兩者的壓力差即為堵水劑的駐留能力。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示，0.8～3.7 mm縫洞的駐留能力為5 kPa/cm，3.5～7.3 mm縫洞的駐留能力為3 kPa/cm，說明堵水劑具有較強(qiáng)的縫洞駐留能力。

表4 模擬縫洞裝置駐留能力試驗(yàn)結(jié)果

三、 實(shí)踐指導(dǎo)

根據(jù)現(xiàn)場情況及堵水劑特點(diǎn)，提出現(xiàn)場施工注意事項(xiàng)如下：

(1)在注入堵水劑前先注入一段清水進(jìn)行隔離，保證堵水劑固化時(shí)間，同時(shí)采用清水配制堵水劑。

(2)根據(jù)油藏漏失嚴(yán)重的情況，制定了“先堵漏后堵水”的原則，首先對漏失層進(jìn)行封堵，然后進(jìn)行堵水，確保堵水劑形成有效屏障。

(3)針對不同儲(chǔ)集層類型對堵水劑進(jìn)行濃度調(diào)整，如洞穴型儲(chǔ)層漏失量大，加大各配方濃度，縮短固化時(shí)間，控制堵水劑無效漏失。

(4)采用低壓低排量施工，保證堵水劑進(jìn)入有效封堵層段，施工排量在0.3～0.6 m3/min之間，施工壓力不得高于70% 的地層破裂壓力。

(5)根據(jù)儲(chǔ)層特征、施工狀況以及堵后吸液能力，綜合擬定配套投產(chǎn)工藝。常用的配套措施有：小型酸壓、射孔酸化以及轉(zhuǎn)抽油機(jī)生產(chǎn)等[18]。

四、結(jié)論及建議

(1)針對縫洞型油藏易漏失井研究出了一種具有駐留能力，固化時(shí)間可調(diào)的耐溫耐鹽堵水劑，并通過室內(nèi)評價(jià)確定了配方最佳使用濃度。

(2)堵水劑封堵率達(dá)到90%以上，駐留能力好，可滿足縫洞型碳酸鹽巖油藏堵水需求。

(3)提出了先堵漏后堵水、針對不同儲(chǔ)集層類型對堵水劑進(jìn)行濃度調(diào)整等現(xiàn)場施工注意事項(xiàng)，為下步堵水實(shí)施成功提供了重要技術(shù)支撐，

[1]廖濤，侯加根，陳利新，等. 哈拉哈塘油田哈601井區(qū)縫洞型油藏縫洞單元?jiǎng)澐衷u價(jià)[J].新疆石油地質(zhì)，2015，36(4)：436-442.

[2]閔華軍，陳利新，王連山，等. 哈拉哈塘縫洞型油藏油井產(chǎn)水特征及機(jī)理分析[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2017，39(1)：114-123.

[3]趙乾富，桂林海，顧宏偉，等.哈拉哈塘地區(qū)碳酸鹽巖孔洞型儲(chǔ)集層評價(jià)與開發(fā)[J].錄井工程，2015，26(2)：66-70.

[4]孫明光.塔河油田鹽上裸眼承壓堵漏技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2007，29(2):91-95.

[5]門豐明，康毅力，孫凱，等.縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層暫堵性堵漏配方研究[J].石油鉆探技術(shù)，2012，40(1)：47-51.

[6]何星，歐陽冬.塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏漏失井堵水技術(shù)[J].特種油氣藏，2014，21(1)：131-134.

[7]苑光宇，侯吉瑞，羅煥，等.耐溫抗鹽調(diào)堵劑研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].油田化學(xué)，2012，29(2)：251-256.

[8]羅懿.水溶性酚醛樹脂-水玻璃互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)耐溫堵劑的合成與性能評價(jià). 石油與天然氣化工，2012，45(4)：55-58.

[9]畢衛(wèi)宇，黎曉茸.pH響應(yīng)性預(yù)制凝膠顆粒的制備與溶脹性質(zhì). 石油與天然氣化工，2017，46(3)：67-72.

[10]鄧偉兵，龍小梁，江銘政，等.耐溫抗鹽調(diào)堵劑實(shí)驗(yàn)研究[J].新疆石油天然氣，2012，8(增)：87-92.

[11]滕福景，齊俊芳，于永生，等.改性超細(xì)水泥堵劑的研究與應(yīng)用[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，21(4)：79-82.

[12]郭玉萍，王海波，牛全林. 超硫酸鹽水泥的組成、制備及性能[J].工程質(zhì)量，2016，34(11)：66-68.

[13]賴南君，陳科，葉仲斌，等.低滲透裂縫型油藏復(fù)合堵水劑研制與應(yīng)用[J].油田化學(xué)，2014，31(3)：366-370.

[14]王春生，孫英蕃，田明磊，等.蒸汽驅(qū)剖面調(diào)堵劑研制與性能評價(jià)[J].特種油氣藏，2015，22(3)：97-100.

[15]胡艷霞，劉淑芳.耐溫抗鹽深部復(fù)合調(diào)驅(qū)體系的研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011(5)：112-114.

[16]朱懷江，王平美，劉強(qiáng)，等.一種適用于高溫高鹽油藏的柔性堵劑[J].石油勘探與開發(fā)，2007，34(2)：230-233.

[17]龍秋蓮，朱懷江.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.

[18]潘昭才，袁曉滿，谷雨，等.縫洞型碳酸鹽巖油藏油井高含水期堵水挖潛綜合配套技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2013，35(5):92-96.