渤海油田篩管完井水平井分段堵水室內實驗研究

朱立國，王秀平，黃曉東，張磊，陳維余，孫亮，吳清輝，劉鳳霞

（1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津300452；2.中海石油天津分公司，天津300461）

渤海油田篩管完井水平井分段堵水室內實驗研究

朱立國1，王秀平1，黃曉東2，張磊1，陳維余1，孫亮1，吳清輝1，劉鳳霞1

（1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津300452；2.中海石油天津分公司，天津300461）

針對渤海油田篩管完井水平井機械分段堵水困難的實際問題，圍繞CFD11-1油田，開展了CESP管外化學封隔器、高強度化學堵劑及分段堵水實驗研究，結果表明，“CESP+化學堵劑”組合堵水能夠實現堵劑的定位注入，為海上油田篩管完井水平井分段堵水提供了技術支撐。

水平井；分段堵水；CECP；化學堵劑

隨著水平井鉆井及配套技術的不斷完善，水平井已經成為渤海油田開發的重要方式，然而，由于儲層非均質性強、油水粘度比大、邊底水能量足等因素，水平井投產后，出現了含水上升快、產量遞減快等問題［1～3］，水平井堵水已經成為行業內的研究熱點。目前針對常規油井，已形成化學堵水、機械卡水以及中心管控水等多種技術［4］，但針對篩管完井水平井，由于篩管與井壁之間有環空，常規機械方法難以進行有效封隔，注入堵劑會在環空中發生橫向流動，導致水平井分段堵水效果不理想［5］。

本文圍繞CFD11-1油田水平井高含水問題，開展了水平井CESP管外化學封隔器、高強度化學堵劑及分段堵水實驗研究，旨在形成一套適合篩管完井水平井分段堵水技術，為渤海油田水平井穩油控水提供技術支撐。

1　CFD11-1油田基本情況

CFD11-1油田位于渤海西部海域，采用篩管完井水平井開發，油層主要發育于明化鎮組和館陶組，儲層埋藏淺，巖性較疏松，滲透率100×10-3μm2～5 000×10-3μm2，孔隙度28%～36%，具高孔高滲特征。目前油田平均綜合含水90.1%，動用采出程度10.1%。

2　室內實驗研究

2.1CESP管外封隔

采用CESP注入模型（見圖1）進行管外封隔性能研究。模型主要包括：外部透明玻璃管（長度1.5 m），內徑0.216 m，模擬裸眼尺寸；內部割縫管，內徑0.140 m，模擬篩管；注入樹脂管，內徑0.073 m，模擬油管，并開孔；“O”圈（分布于開孔前后），模擬擴張式封隔器。

圖1　CESP環空封隔實驗示意圖

將CESP從樹脂管注入模型環空（針型閥均處于關閉狀態），關閉樹脂管進口閥門，靜置4 h后，打開針型閥1，進行注水，同時打開型閥2，觀察CESP段塞（注入段塞長度0.5 m）前后壓力變化，段塞移動瞬間前后的壓力差即為CESP段塞在水平方向所能承受的最大壓差。

由實驗結果可以看出，在實驗條件下，0.5 m長CESP在水平方向所能承受的最大壓差為0.41 MPa，即：每米CESP段塞水平抗壓強度為0.82 MPa。以現場按30 m的段塞為例，能夠抗壓24.6 MPa，滿足現場分段堵水要求。

2.2凝膠堵劑性能

針對CFD11-1油田，研究出兩種凝膠堵劑配方。

配方1：0.5%KYPAM-6+0.08%JLJ-1A+0.30% JLJ-1B+0.002%TJ-01。

配方2：0.6%KYPAM-6+0.12%JLJ-1A+0.40% JLJ-1B+0.002%TJ-01。

其中，配方1作為主體段塞，配方2作為封口段塞。兩種堵劑基本性能如下：

（1）成膠性能：采用CFD11-1油田水，按凝膠配方配制交聯聚合物溶液，置于65℃（地層溫度）條件下，觀察不同時間下的成膠狀況，評價兩種配方的成膠性能，實驗結果（見圖2）。

從實驗結果可以看出，配方1成膠時間30 h，成膠強度98 225 mPa·s；配方2成膠時間20 h，成膠強度179 229 mPa·s，滿足現場堵水技術需求。

（2）長期穩定性能：將成膠后的凝膠體系，繼續置于65℃條件下長期放置。分別于1 d、5 d、10 d、20 d、30 d、60 d、90 d、120 d、150 d、180 d，觀察測定膠體強度。實驗結果（見圖3）。

從實驗結果可以看出，放置180 d后，配方1粘度保持率67.1%，配方2粘度保持率69.3%。兩種凝膠配方均具有良好的熱穩定性。

2.3分段封堵性能

在CESP管外封隔試驗模型的基礎上，按照“2.1 CESP管外封隔”方法，先將CESP注入環空，固化后，從壓力表3、壓力表4處分別連接兩個填砂巖心管（見圖4，巖心：30 mm×500 mm），從針型閥1處以2 mL/min的速度向模型注入0.3 PV（PV是指巖心管1的孔隙體積）交聯聚合物溶液后，將兩填砂巖心管取下，置于65℃條件下放置48 h，測定、對比凝膠堵劑注入前后兩填砂管水相滲透率變化情況。實驗設計及結果（見表1）。

圖2　凝膠成膠時間與成膠強度

圖3　凝膠穩定性能實驗結果

圖4　分段封堵實驗示意圖

表1　分段封堵實驗設計與結果

物模巖心實驗結果表明，兩種凝膠配方對1#巖心管封堵率分別為86.29%、94.47%，說明兩凝膠堵劑具有良好的封堵性能，同時，兩種配方堵劑對2#巖心管均無明顯封堵效果，說明CESP對篩管外環空起到了較好封隔效果。

3　結論

（1）CESP在篩管外環空固化后水平方向抗壓強度為0.82 MPa/m，能夠對水平井（2）針對CFD油田，研究形成的凝膠堵劑具有良好的封堵率及熱穩定性，能夠對目標油田的出水部位進行有效封堵。

進行有效分段，為后續堵劑注入目標部位提供保障。

（3）室內研究表明，“CESP+化學堵劑”組合堵水能夠實現篩管完井水平井分段堵水，為渤海油田水平井穩油控水提供技術支撐。

［1］范子菲，傅秀娟，方宏光.底水驅動油藏水平井見水以后含水率變化規律研究［J］.中國海上油氣（地質），1995，9（3）：213-220.

［2］周代余，江同文，馮積累，等.底水油藏水平井水淹動態和水淹模式研究［J］.石油學報，2004，25（6）：73-77.

［3］楊振杰，劉建全，謝斌，等.XAN-SP篩管水平井環空化學封隔器研究［J］.石油鉆采工藝，2012，34（1）：117-121.

［4］張舒琴，李海濤，韓岐清，等.中心管采油設計方法及應用［J］.石油鉆采工藝，2010，32（2）：62-64.

［5］李宜坤，胡頻，馮積累，等.水平井堵水的背景、現狀及發展趨勢［J］.石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2005，27（3）：757-760.

The experimental study of single location WSO of screen completed horizontal wells in Bohai oilfield

ZHU Liguo1，WANG Xiuping1，HUANG Xiaodong2，ZHANG Lei1，CHEN Weiyu1，SUN Liang1，WU Qinghui1，LIU Fengxia1
（1.CNOOC Enertech-Drilling&Production Co.，Tianjin 300452，China；2.CNOOC Tianjin Branch Company，Tianjin 300461，China）

Due to the difficulty for packer to carry out single location WSO of screen completed horizontal wells in bohai oilfield.CESP，high strength chemical plugging agent and single location WSO experiment is researched to fit for CFD11-1 oilfield.The results show that plugging agents can be injected into the target location by the combination WSO of"CESP+ chemical plugging agent"，it will provide single location WSO technique of screen completed horizontal well in Bohai oilfield.

horizontal well；single location WSO；CECP；chemical plugging agent

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.03.010

TE358.3

A

1673-5285（2015）03-0041-04

2015－01-19

2015－02-25

朱立國，男（1981-），工程師，2007年畢業于西北大學，現主要從事調剖堵水、三次采油等研究工作，郵箱：zhulg@cnooc.com.cn。