孔德月

中國石油遼河油田分公司興隆臺采油廠，遼寧盤錦 124010

興古潛山油藏屬于巨厚裂縫性油藏，位于興隆臺構(gòu)造帶北部，構(gòu)造面積8.6 km2。其總體構(gòu)造是以興隆臺潛山為主體的背斜，向南、向北傾沒，沿北東向呈條帶狀分布，油藏類型為塊狀裂縫性油藏，整體形態(tài)為氣頂?shù)姿?，主要含油目的層為太古界、中生界潛山油層?］。隨著開發(fā)的逐步深入，興古7 塊從2010 年開始見水，由于興古潛山油藏存在大量裂縫，底水快速上升，水平井井段中的錐進(jìn)底水突破之后，油井含水率上升快，產(chǎn)油量大幅度降低，目前Ⅲ段、Ⅳ段油井基本全部水淹，近20口井呈現(xiàn)暴性水淹，已經(jīng)嚴(yán)重影響了興古潛山水平井的開發(fā)效果。

興古潛山以大段裸眼或篩管水平井為主，常規(guī)的找堵水工具對于潛山的裸眼、篩管完井和水平井不適用，無法滿足其高溫（地層溫度120～150 ℃）條件［2］，而且，機械工具卡封沒有有效手段，其工藝重點是大裂縫長期有效高強度封堵、小裂縫油藏啟動，最終達(dá)到高強度長效封堵。因此，開展耐溫性、耐鹽性、封堵性能好、耐沖刷能力強的化學(xué)封堵體系的研究，對恢復(fù)興古潛山高含水油井產(chǎn)能和油藏的總體開發(fā)具有重要意義。

1 適用于興古潛山油藏的耐高溫堵劑體系篩選和評價

根據(jù)潛山油藏油層的溫度（150 ℃）、礦化度（5 800 mg∕L）、滲透率（0.029 5～0.36 μm2）［3］等儲層特點，優(yōu)選出柔性顆粒、溫控凝膠、呼洛托凝膠［4］3種堵劑，并對這3種堵劑的性能進(jìn)行評價。

1.1 柔性顆粒堵劑

柔性顆粒堵劑是一種黏彈性軟顆粒，較容易進(jìn)入水驅(qū)主流線區(qū)域及高滲大孔道，能有效適應(yīng)地層孔喉變化，封堵水竄通道。

1.1.1 柔性顆粒耐溫性、耐鹽性、熱穩(wěn)定性測試

采用模擬水（礦化度10 000 mg∕L）分別把柔性顆粒（山東石大科技集團(tuán)有限公司，SD-1）裝入高溫高壓樣筒，觀察初始狀態(tài)，放置在150 ℃的恒溫箱（紹興市蘇珀儀器有限公司，101-2B）中進(jìn)行恒溫實驗，恒溫180 d，觀察恒溫前后柔性顆粒的溶脹情況，結(jié)果如圖1 所示。恒溫前后模擬水中柔性顆粒在不同恒溫時間下的質(zhì)量變化情況如表1所示。

圖1 模擬水中柔性顆粒恒溫前后狀態(tài)

表1 不同溫度下模擬水中柔性顆粒質(zhì)量變化

由圖1 可知：柔性顆粒在模擬水、150 ℃恒溫180 d的條件下，顆粒完整，無降解、溶脹現(xiàn)象。由表1可知：150 ℃時，隨著恒溫時間的延長，模擬水中柔性顆粒的質(zhì)量相對穩(wěn)定，與室溫狀態(tài)基本一致。由此說明柔性顆粒具有良好的耐溫性、耐鹽性、熱穩(wěn)定性。

1.1.2 柔性顆粒彈性強度測試

柔性顆粒在一定拉力下拉伸至一定長度所需要的力，即為柔性顆粒的彈性強度。從柔性顆粒耐溫性、耐鹽性、熱穩(wěn)定性測試中選取10 粒（粒徑3～5 mm）有代表性的樣品作為測試樣品，用彈簧拉壓力試驗機（東莞市智取精密儀器有限公司，智取ZQ-70B）的掛鉤，鉤住樣品中心，自掛鉤點向上將樣品拉斷，記錄拉力計上的拉伸力，依此方法測定10 個顆粒，求其平均值作為柔性顆粒的彈性強度［5］，結(jié)果如表2所示。

表2 柔性顆粒恒溫前后強度測試對比

由表2 可知：柔性顆粒在模擬水（礦化度10 000 mg∕L）、150 ℃下恒溫180 d 后，彈性強度均值為1.40 N，與恒溫前的均值1.44 N 相比，彈性強度保留率為97%。

1.1.3 柔性顆粒封堵突破壓力測試

測定柔性顆粒在加壓情況下通過不同內(nèi)徑的變徑管（孔喉）時的壓力，研究柔性顆粒粒徑和孔喉匹配性關(guān)系。柔性顆粒選取粒徑平均值2 mm、4 mm、6.5 mm 3 種；玻璃變徑管選取1 mm、1.5 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm 這6 種，測試不同比值的柔性顆粒∕變徑管的突破壓力情況，觀察柔性顆粒的通過情況，結(jié)果如表3所示。

由表3 可知：柔性顆粒直徑∕變徑管直徑比1.50～2.00 時，柔性顆粒產(chǎn)生較大的阻力和突破壓力，通過變徑管較為困難，因此，油藏裂縫較大時可以考慮添加柔性顆粒進(jìn)行封堵。

表3 不同柔性顆粒/變徑管下柔性顆粒突破壓力測試結(jié)果

綜上，在地層當(dāng)中，當(dāng)D柔性顆粒＞D變徑管時，柔性顆粒通過擠壓變形在水竄通道中發(fā)生運移；當(dāng)D柔性顆粒＜D變徑管時，顆粒通過吸附和粘連作用，在水竄通道中發(fā)生滯留、堆積，從而封堵水竄通道。柔性顆?？赡透邷?50 ℃，具有良好的耐鹽性（礦化度10 000 mg∕L），在孔喉中可以產(chǎn)生較大的阻力和突破壓力，適用于封堵潛山裂縫。

1.2 溫控凝膠評價

溫控凝膠是一種適用于高溫條件下的凝膠體系，它對溫度具有較高的敏感性。

1.2.1 溫度對溫控凝膠體系的影響

用模擬水（礦化度10 000 mg∕L）、溫控凝膠（山東石大科技集團(tuán)有限公司，SD-540）配制溶液，考察不同溫度對凝膠體系成膠時間的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 溫控凝膠成膠時間和溫度的關(guān)系曲線

凝膠體系對溫度變化較為敏感，溫度65 ℃時，168 h 也不成膠。由圖2 可知：當(dāng)溫度＞85 ℃后，成膠時間隨溫度升高而大幅縮短。而且，受助劑水解速度影響，成膠后的強度變化較小，因此適用于溫度≥85 ℃的高溫油藏。

此外，實驗還發(fā)現(xiàn)：在110 ℃條件下，溫控凝膠體系靜態(tài)成膠時間4 h左右，但在外力作用下容易被分散，之后繼續(xù)恒溫加熱，被分散的體系再次膠凝固結(jié)，說明該體系具有良好的觸變性能，需要候凝養(yǎng)護(hù)才可以固結(jié)，可以降低施工過程中的風(fēng)險性。

1.2.2 礦化度對溫控凝膠體系的影響

使用不同礦化度模擬水配制溶液，放置于150 ℃條件下，考察礦化度對凝膠體系成膠時間的影響，結(jié)果如圖3 所示。由圖3 可知：隨著礦化度的升高，凝膠體系的成膠時間略有縮短，成膠后的強度無明顯變化。

圖3 溫控凝膠成膠時間和礦化度的關(guān)系曲線

1.2.3 溫控凝膠體系初始黏度評價

常溫下配制不同濃度的溫控凝膠體系，用布什DV-Ⅲ型旋轉(zhuǎn)黏度計測試不同濃度凝膠的黏度值，結(jié)果如表4 所示。由表4 可知：當(dāng)凝膠體系質(zhì)量分?jǐn)?shù)從6%增大到24%時，體系黏度保持在3～5 mPa·s，說明該體系具有良好的注入性。

表4 溫控凝膠體系初始黏度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系

1.2.4 溫控凝膠體系封堵性能評價

通過測試注入堵劑前后的巖心滲透率，計算巖心的封堵率，評價堵劑的封堵強度。實驗條件：常溫注入，凝膠巖心養(yǎng)護(hù)溫度150 ℃；巖心尺寸（Φ25 mm×50 cm），滲透率3 000～4 000 mD（常溫水測）；模擬水（礦化度10 000 mg∕L），注入速度2 mL∕min。測定步驟：巖心填制，水測滲透率；注入溫控凝膠、頂替液，放置150 ℃恒溫箱養(yǎng)護(hù)12 h；巖心取出，后續(xù)水驅(qū)，測滲透率，計算封堵率指標(biāo)，結(jié)果如表5所示。

表5 溫控凝膠體系封堵性能比較

由表5 可知：隨著溫控凝膠堵劑注入量的增加，封堵率增強；巖心突破壓力梯度＞0.36 MPa∕m、封堵率＞90%、阻力系數(shù)＞10，由此說明溫控凝膠堵劑的整體封堵效果較好。

1.2.5 溫控凝膠體系固化后針入強度

使用模擬水（礦化度10 000 mg∕L）配制不同濃度的溶液，放置于150 ℃條件下，考察溫控膠凝固化后的針入強度。稱取溫控凝膠放入燒杯中，用適量模擬水溶解，倒入100 mL 量筒中，加水至100 mL，攪拌均勻。將溶液放入高溫罐中，置于150 ℃烘箱中恒溫48 h 后取出，采用落柱法用水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凝結(jié)測定儀中的粗柱測試粗柱針入凝膠中的深度（即針入強度）來表征凝膠的強度，結(jié)果如表6所示。

由表6 可知：當(dāng)溫控凝膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于10%時，體系固化后針入強度等于6 mm；隨著凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，凝膠體系固化后的針入強度逐漸降低。

表6 不同濃度溫控凝膠的強度

溫控凝膠體系由無機材料組成，在一定的溫度下，靠助劑生成凝膠，穩(wěn)定劑可以控制電荷作用力，形成穩(wěn)定的耐溫體系，凝膠體系形成過程如圖4所示。其成膠時間及熱穩(wěn)定性主要取決于環(huán)境溫度，耐溫性可達(dá)260 ℃以上，耐鹽性大于1.0×105mg∕L礦化度，因而具有良好的耐溫抗鹽性能。

圖4 膠凝體系形成過程

綜上，溫控凝膠體系初始黏度低，僅為1～3 mPa·s，能夠順利通過堵水管柱，具有良好的注入性，封堵強度高，巖心封堵率高達(dá)90%以上，具有良好的耐沖刷性能，因此可采用溫控凝膠作為堵水體系。

1.3 呼洛托凝膠

呼洛托凝膠由耐高溫聚合物（SD206）和耐高溫交聯(lián)劑（SD109）組成，其中，聚合物為改性聚合物，合成時加入NVP 吡咯烷酮、AN 丙烯腈，AMPS等基團(tuán)，通過屏蔽作用和位阻作用，提高耐溫性；交聯(lián)劑分為SD109-1、SD109-2 兩種，采用多元酚加延遲交聯(lián)劑組成改進(jìn)的固體酚醛樹脂凝膠。

呼洛托凝膠的合成機制如圖5 所示，其不同配方下的凝膠時間及黏度如表7所示。

圖5 呼洛托凝膠機制

表7 不同呼洛托凝膠配方下的性能

采用2.0×105mg∕L 高礦化度模擬水，分別按表7 中的配方在150 ℃條件下配制溶液，觀察期150 d，結(jié)果如圖6 所示。由圖6 可知：該體系成膠強度G 級，靜置150 d 不降解，因而具有良好的耐溫抗鹽性。

圖6 150 ℃耐高溫凝膠的強度

綜上，呼洛托凝膠體系初始黏度為260 mPa·s，在150 ℃下成膠3 d 后，其黏度達(dá)到20 000 mPa·s以上，說明該體系初始黏度大，注入困難，因此不建議使用。

2 結(jié)論

1）興古潛山油藏油井高含水的原因為大裂縫底水脊進(jìn)，見水后油井產(chǎn)量急劇下降，水竄倒灌封堵了小裂縫即見水封喉，嚴(yán)重影響了油井產(chǎn)能。治理的重點是大裂縫（80～120 μm）長期有效高強度封堵、小裂縫（30～80 μm）油藏啟動，最終達(dá)到高強度長效封堵，從而為該類油藏的高含水治理和高效開發(fā)提供參考，具有重要意義。

2）篩選形成的柔性顆粒堵劑遇水不膨脹，但溶于油、耐剪切、堵水不堵油，在150 ℃度下恒溫180 d 穩(wěn)定，彈性強度保留率為97%，可產(chǎn)生較大的阻力和突破壓力，用于封堵裂縫或高滲通道。

3）耐高溫的溫控凝膠堵劑在初期具有良好的注入性，初始黏度小于20 mPa·s，凝膠成膠時間小于10 h，高溫下具有良好的穩(wěn)定性和耐沖刷性，150 ℃條件下堵劑凝膠固化后針入強度小于6 mm。