劉冬冬，李大勇，張永

氮氣泡沫凝膠復(fù)合堵水體系在中海油LD-52油田的應(yīng)用

劉冬冬，李大勇，張永

（山東瑞恒興域石油技術(shù)開發(fā)有限公司，山東 青島 266000）

氮氣泡沫凝膠體系由氮氣起泡劑發(fā)泡，泡沫外相為高分子聚合物與交聯(lián)劑形成的凝膠構(gòu)成，相對于常規(guī)的氮氣泡沫，泡沫強(qiáng)度更大、封堵周期長，同時具有更高的熱穩(wěn)定性和耐剪切性，賈敏效應(yīng)更為突出。通過對起泡劑和凝膠體系的優(yōu)選得出一種泡沫凝膠復(fù)合堵水體系，并在中海油LD-52油田B26H井進(jìn)行了應(yīng)用，應(yīng)用后該井的含水率由原來的90%降低至76%，取得了非常好的堵水效果，從而證明了所優(yōu)選的氮氣泡沫凝膠復(fù)合堵水體系在堵水增產(chǎn)方面具有非常好的應(yīng)用前景。

泡沫凝膠；起泡劑；堵水效果；應(yīng)用

中海油LD5-2油田位于渤海的遼東灣海域，與在產(chǎn)的SZ36-1油田毗鄰，所處海域水深約30 m，油田共計劃鉆生產(chǎn)井22口，最高產(chǎn)能1 526 m3·d-1。LD5-2油田的B26H井位于遼東灣下遼河坳陷、遼西低凸起中段，遼西1號斷層西部，該井完鉆井深2 615 m（垂深1 408.2 m），孔隙率29.8%~32.5%，滲透率為2 231.8~8 280.8 mD，原油密度（50℃） 0.95 g·mL-1，原油黏度（50 ℃）1 063 mPa·S，原始含油飽和度68.9%~82.4%，為高孔、高滲、普通稠油油藏。B26H井開采初期產(chǎn)液量穩(wěn)定在63 m3·d-1，產(chǎn)油量最高45 m3·d-1，含水率呈快速上升的趨勢，應(yīng)用施工前，該井日產(chǎn)液量為198 m3，其中產(chǎn)油量20 m3，含水率90%。分析原因為A20注水井注入水推進(jìn)速度過快，導(dǎo)致B26H井邊底水發(fā)育，形成快速水通道，可采用氮氣泡沫凝膠復(fù)合堵水體系進(jìn)行堵水增產(chǎn)，室內(nèi)對復(fù)合體系的起泡劑和凝膠體系進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用后B26H井含水率降低14個百分點，含水率為76%，日增油量20~36 m3，起到了非常好的堵水效果。

1 技術(shù)原理

氮氣泡沫凝膠復(fù)合堵水體系有高效起泡劑、凝膠體系復(fù)合而成，在氮氣的作用下形成大量泡沫，該體系與常規(guī)的氮氣泡沫不同之處在于氣泡的外相由凝膠相取代了水相，使泡沫具有更長的半衰期和更好的穩(wěn)定性，起到了長期有效封堵的效果。泡沫凝膠產(chǎn)生的賈敏效應(yīng)和分流作用更為突出，對高滲水流通道的封堵作用強(qiáng)，并提高了通道的阻力因子，“堵大不堵小”效果明顯，泡沫進(jìn)入低滲區(qū)域后遇油消泡，釋放出的氮氣有增能作用，原油在表面活性劑的作用下形成水包油乳化顆粒，提高了原油的采收率。

氮氣泡沫凝膠復(fù)合體系中主要組成部分是起泡劑和凝膠體系，室內(nèi)對起泡劑和凝膠體系進(jìn)行了篩選優(yōu)化，以進(jìn)一步提高泡沫凝膠復(fù)合體系的封堵效果。

1.1 起泡劑的篩選優(yōu)化

起泡劑是泡沫凝膠復(fù)合體系的重要組成部分，一般為高表面活性的有機(jī)物和穩(wěn)泡劑混配而成，按一定比例與水混合后經(jīng)攪拌能形成大量穩(wěn)定的泡沫，其封堵性能的優(yōu)劣受起泡劑的起泡性能和泡沫的穩(wěn)定性影響。李賓飛研究提出將起泡體積和半衰期之乘積定義為泡沫綜合值，以反映起泡劑起泡能力和泡沫穩(wěn)定性的綜合性能，作為氮氣泡沫調(diào)驅(qū)用起泡劑篩選的主要參數(shù)。室內(nèi)通過對HY-2、HY-3、AES、OP-10、SL-2五種起泡劑進(jìn)行了篩選試驗，方法為：分別將五種起泡劑配制成0.3%、0.5%和1%的溶液，然后在攪拌杯內(nèi)以8 000 r·min-1的攪拌速度攪拌3 min，攪拌結(jié)束后迅速將泡沫轉(zhuǎn)移至500 mL的量筒內(nèi)，讀取發(fā)泡體積、析液半衰期和泡沫綜合值，起泡劑指標(biāo)對比見表1。

由表1可知，起泡劑HY-2在0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的發(fā)泡體積、析液半衰期和泡沫綜合值均優(yōu)于其他起泡劑，故起泡劑HY-2為最佳起泡劑選擇，其使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~1%。

表1 起泡劑指標(biāo)對比

1.2 凝膠體系

單純的泡沫體系雖費用較低、施工簡單，但堵水強(qiáng)度低、有效期短，其增油效果有限，一般有效期低于一個月。凍膠（凝膠）堵水體系與氮氣泡沫混注后，能在地層中形成穩(wěn)定的蜂窩狀泡沫，不僅能大幅度增加封堵大孔道的能力，同時能有效延長泡沫半衰期，既大大提高堵水成功率，又大幅度減少堵劑用量。

部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）堵劑，對油和水有明顯的選擇性，它降低油的滲透率最高不超過10%，而降低水的滲透率超過90%，在油井中HPAM堵水的選擇性表現(xiàn)在4個方面：①優(yōu)先進(jìn)入含水飽和度高的地層；②進(jìn)入地層的HPAM將優(yōu)先吸附在由于出水沖刷暴露出來的巖石表面；③HPAM分子中未被吸附部分可在水中伸展，降低水相滲透率；④HPAM隨水流動時為地層結(jié)構(gòu)的喉部所捕集，產(chǎn)生堵塞。HPAM的這種按含水飽和度的大小進(jìn)入油層，并按含水飽和度的大小調(diào)整地層對流體滲透性的特征，是其它選擇性堵劑所沒有的。

主要交聯(lián)劑體系有：① 甲醛交聯(lián)凍膠體系，廣泛應(yīng)用于油井堵水，但堵水強(qiáng)度較弱；② Cr3+交聯(lián)凍膠體系，在體系中添加不同的穩(wěn)定劑，可以得到不同類型凍膠體系；③ 以鋯離子為交聯(lián)劑的雙液法注入體系，這種凍膠體系與砂粒間有良好的黏接吸附性；④ 酚醛樹脂交聯(lián)體系，其耐溫性好。

綜上所述，氮氣泡沫凝膠復(fù)合堵水體系的凝膠采用HPAM與有機(jī)鎘交聯(lián)劑體系，能有效防止泡沫凍膠堵劑的返吐，延長堵水有效期。經(jīng)試驗篩選出凝膠體系的技術(shù)指標(biāo)要求如表2所示。

表2 凝膠體系的性能指標(biāo)

2 LD5-2油田B26H井應(yīng)用

2.1 LD5-2油田B26H井的生產(chǎn)情況

LD5-2油田B26h井2011年4月25日投產(chǎn)，層位東二上段Ⅲ油組，采用電潛泵生產(chǎn)，泵排量 150 m3·d-1，揚程1 500 m，下入普合生產(chǎn)管柱。

B26h井投產(chǎn)初期產(chǎn)液量穩(wěn)定在63 m3·d-1左右，產(chǎn)油量最高45 m3·d-1，含水率呈快速上升趨勢。2012年5月23日，該井因平臺關(guān)斷停泵，復(fù)產(chǎn)后換相序，產(chǎn)液量明顯上升，含水率明顯下降，初期產(chǎn)液量 167 m3·d-1，產(chǎn)油量100 m3·d-1，含水率40%，隨后含水率呈快速上升趨勢。該井為A20井注弱凝膠調(diào)驅(qū)受效井，2014年初曾短期受效。B26H井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表3。

表3 B26H井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.2 存在的問題及解決方式

B26h井目前以42 Hz生產(chǎn)，產(chǎn)液量198 m3·d-1，產(chǎn)油量20 m3·d-1，含水率90%。目前B26H井存在問題主要有以下幾方面：①平臺關(guān)斷停泵，復(fù)產(chǎn)初期產(chǎn)液量167 m3·d-1，產(chǎn)油量100 m3·d-1，含水率40%，含水率低，隨后含水率呈快速上升趨勢。②B26H井目前含水率突破到90%左右，綜合含水高，注采關(guān)系清楚，邊底水發(fā)育，突進(jìn)較快。③B26H井周圍有3口水井，A20、A29、B15井。A20井東二段Ⅲ油組吸水量對A25S1井影響程度較小，大部分注入水驅(qū)向B26H井。該井含水上升主要原因之一是受A20井注入水推進(jìn)速度過快影響所致。

經(jīng)過對問題的分析，提出采用氮氣泡沫凝膠復(fù)合堵水體系進(jìn)行堵調(diào)的解決辦法，設(shè)計三段塞注入方式，即氮氣泡沫+凍膠+強(qiáng)化劑復(fù)合堵水體系。

2.3 施工情況

本次施工采用三段塞式注入，第一段塞注入200 m3氮氣泡沫液、3.6×104Nm3氮氣；第二段塞注入600 m3泡沫凝膠、5.4×104Nm3氮氣；第三段塞注入120 m3強(qiáng)泡沫凝膠液。施工結(jié)束時，套壓保持在7.8 MPa左右，油管壓力在10 MPa。

2.4 效果評價

施工6個多月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，含水率由90%降到76%左右，日增油20~36 m3，產(chǎn)液量基本保持不變，取得了不錯的降水增油的效果。這說明氮氣泡沫凝膠復(fù)合堵水體系具有較好的堵水性能，選擇性強(qiáng)，強(qiáng)度高，有效期長。施工后動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)如圖表1所示。

3 結(jié) 論

1）氮氣泡沫凝膠復(fù)合體系是以凝膠為外相的泡沫，具有更好的賈敏效應(yīng)，泡沫穩(wěn)定性更強(qiáng)，封堵效果好，封堵時間長。

2）氮氣泡沫凝膠體系泡沫劑選擇和凝膠體系的選擇對整個體系的封堵效果非常關(guān)鍵，應(yīng)用時須進(jìn)行起泡劑的優(yōu)化和凝膠配方的確定。

3）對于高孔高滲、存在大孔道的油藏，采用氮氣泡沫凝膠復(fù)合堵水體系效果明顯

[1] 孟強(qiáng).蒸汽驅(qū)氮氣泡沫凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].油氣藏評價與開發(fā)，2016，6（3）:46-49.

[2] 蔣曉波.超稠油氮氣泡沫凝膠調(diào)剖體系的研究與應(yīng)用[J].中外能源，2012，17（3）：61-64.

[3] 許丹.泡沫凝膠調(diào)剖技術(shù)在超稠油油藏研究與應(yīng)用[J].當(dāng)代化工，2011，40（11）：1163-1165.

Application of Nitrogen Foam-Gel Composite Water Plugging System in CNOOC LD-52 Oil Field

,,

（Shandong Ruiheng Xingyu Petrolum Technology Development Co., Ltd., Qingdao Shandong 266000, China）

The nitrogen foam-gel is composed of foaming agent and gel system, foamed by nitrogen and the foam outer phase is gel which is generated by ployer and crosslinking angent. Compared with conventional nitrogen foam, the foam gel shows larger strength, higher thermal stability and shear resistance and more prominent Jarmin effect. A foam-gel composite water plugging system was obtained by optimizing the foaming agent and gel system, and it was adopted to well B26H of CNOOC LD-52 oilfield. The pilot application showed that the water cut of this well decreased from 90% to 76%, very good water plugging effect was achieved. It has been proved that the optimized system of nitrogen foam gel composite for water plugging has a very good application prospect in the field of water plugging and oil stimulation.

Foam gel; Foam agent; Water plugging; Application

2020-04-29

劉冬冬（1987-），男，工程師，河南省商丘市人，2010年畢業(yè)于北京化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：油氣田增產(chǎn)技術(shù)。

李大勇（1978-），男，工程師，研究方向：油氣田開發(fā)。

TE357.4

A

1004-0935（2020）09-1170-03