低滲裂縫性油藏水平井水力噴射堵水技術研究與試驗

王玉功，李勇，武龍

（1.川慶鉆探鉆采工程技術研究院，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安710018）

低滲裂縫性油藏水平井水力噴射堵水技術研究與試驗

王玉功1，2，李勇1，2，武龍1，2

（1.川慶鉆探鉆采工程技術研究院，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安710018）

針對長慶油田油井水平井裂縫性水淹的現狀，結合儲層地質特點、動態開發特征等因素，開展了水平井堵水工藝技術試驗。針對壓裂過程中暴性水淹的水平井，首次提出了“水力噴射堵水工藝”思路，配套研發了抗剪切系列堵劑，并進行了現場試驗，取得了較好效果，實現了“降水增油”的措施目的，驗證了新思路的可行性。

裂縫；水平井；堵水；水力噴射

長慶油田由于儲層滲透率低、壓力系數低等特點，水平井開發主要采取多段壓裂、注水開發的工藝模式，生產過程中見水井數多、含水上升快的問題比較突出，已成為影響水平井開發的重要問題[1，2]。而水平井堵水技術是一項國際難題，在壓裂投產、注水開發模式下的水平井化學堵水方面更無成熟技術可以借鑒。

在前期研究的基礎上，針對此類水平井，首次提出了“水力噴射堵水工藝”思路，配套研發了抗剪切系列堵劑，并進行了現場試驗，取得了較好效果，驗證了新思路的可行性。

1 水力噴射堵水技術原理

長慶油田水平井通常以水力噴射管柱進行壓裂改造投產，一批井壓裂過程中高壓暴性水淹，導致后續壓裂無法進行并且原水力噴射管柱無法起出，這種情況下的堵水只能利用原水力噴射管柱進行，水力噴射管柱（見圖1）。水力噴射注入工藝具有高速剪切的特點，這對堵劑的抗剪切性能提出了很高要求。

圖1 堵水管柱結構示意圖（原水力噴砂分段多簇壓裂工具）

對于裂縫性水淹油井，不論存在高導流人工裂縫還是高滲透層，其水淹通道即為產液通道。因此，對于堵水而言，首先采用的堵劑必須具有選擇性，即堵水的能力要大于堵油的能力；其次，擠注完堵劑后必須進行過頂替，預留一部分裂縫作為產液通道；另外，為了防止堵劑注入過程中沿裂縫的大量濾失影響封堵效果，在主體堵劑注入前必須優先擠注屏蔽劑，一方面防止堵劑濾失，另一方面保護微裂縫和基質的剩余油區不被堵劑傷害。基于以上分析，逐漸優化形成了復合段塞堵水工藝思路（見圖2）：（1）用屏蔽劑屏蔽微裂縫和基質，防止后續堵劑濾失；（2）用選擇性弱凝膠對出水裂縫進行封堵，在屏蔽劑的作用下可以增大堵劑的波及體積；（3）用強凍膠對人工裂縫進行封堵并封口，防止堵劑返吐；（4）根據油井實際情況，計算過頂替量，確定人工裂縫預留通道。

圖2 復合段塞堵水示意圖

2 系列堵劑產品

堵水技術是控水穩油的關鍵技術，在改善油田開發效果、提高油田最終采收率方面起到了重要的作用。堵水劑是影響堵水調剖成敗的關鍵因素之一[3，4]。經過多年的攻關研究，遵循“注得進、堵得住、安全可靠”三個原則，通過配方優化及室內抗鹽、抗溫、敏感性、成膠強度等性能評價，逐漸形成了堵水劑系列產品：弱凝膠選擇性堵劑系列、智能凍膠、高強封口劑。

2.1 弱凝膠選擇性堵劑系列

G530成膠時間均在20 h以上，可以滿足現場要求；G530成膠后的耐酸性能、耐油性能良好，該堵劑具有較好的選擇性封堵能力，堵水率為堵油率的3.3倍。

G531在20℃～90℃的范圍內交聯狀態良好，能夠適應長慶油田的地層溫度要求；堵劑不受地層水礦化度的影響，具有很好的礦化度適應能力；G531具有較好的選擇性，堵水率為堵油率的2.5倍。

G542具有很高的中溫黏彈性能和長期熱穩定性能，能夠適應長慶油田的中高溫儲層要求；不同礦化度的地層水對其成膠影響不大，能很好的適應長慶油田地層水的礦化度；該堵劑耐堿、耐礦化度性能良好；該堵劑具有一定的選擇性，靜態和動態有效期都在2年以上（見圖3）。

圖3 G530、G531和G542剪切后成膠示意圖（11 MPa，148 m/s噴射速度）

弱凝膠選擇性堵劑系列主要用于封堵遠端微裂縫或基質。

2.2 智能凍膠堵劑

智能凍膠G521是一種新型液體膠塞，它是利用高分子互穿網絡包裹具有極性的有機物，并使之成為一體的凍膠體系。該堵劑可在10℃～90℃內成膠，成膠時間可控性強，有固定形態，彈性好，有一定的吸水膨脹性能，耐酸堿。堵劑靜態和動態有效期都在3年以上。主要用于封堵人工壓裂大裂縫（見圖4）。

2.3 高強封口劑

G522是一種無固相的純液態材料，密度大于1.19 g/cm3；黏度可調，根據不同施工要求，黏度在10 mPa·s～100 mPa·s可控；固化時間在10 h～20 h可控；G522成膠后的耐酸性、耐氧化性、耐油性、耐堿性和耐礦化度性能都很好，可以滿足西峰油田堵水封口用堵劑的要求；成膠后的抗壓性能良好，平均抗壓強度為1.10 MPa，主要用于堵水施工封口。

圖4 G521和G522剪切后成膠狀態（11 MPa，148 m/s噴射速度）

3 現場試驗

長慶油田長4+5油藏實施水平井水力噴射堵水技術現場試驗1口井，平均日增油2.8 t，累計增油503 t，平均日降水1 270 m3，措施效果明顯，為低滲透油田高含水水平井的治理提供了新思路[5，6]。

3.1 基本井況

YP110-10井是采油八廠產建項目組的一口新井，其基本概況如下：（1）油藏基本情況（見表1）。

（2）壓裂改造情況（見表2）。

表1 油藏基本參數表

表2 壓裂參數統計表

（3）溢流情況。YP110-10井實探人工井底為2 698.44 m，設計壓裂7段，施工層位長4+5層，該井鉆井過程中在鉆遇2 608.68 m～2 638.79 m時發生溢流，密度提至1.30 g/cm3～1.53 g/cm3壓井成功。在壓裂第二段后放噴泄壓過程出現了壓力異常。壓裂半小時后用6 mm油嘴控制放噴180 min，出液204 m3，后關井30 min，井口壓力7 MPa，壓裂后第二天，壓力穩定在7.6 MPa。

3.2 堵水情況及效果分析

由于該井處于長慶油田和延長石油集團礦區邊界，高壓出水主要受延長注水井影響較大，長慶這邊沒有明顯的對應注水井，延長的注水井注入量和位置等信息不明并且無法協調關注水井泄壓。經過討論，決定采用原水力噴射管柱進行堵水施工，2013年8月8日對該井進行堵水施工，共擠入弱凝膠堵劑60 m3，擠入智能凍膠堵劑90 m3，施工過程順利，施工曲線（見圖5）。

措施后關井3 d，2013年8月12日上午開井放噴，放噴3 h，放出液體總量近50 m3，投產后日產液23 m3，日產油2.8 t，取得了一定的堵水效果。但是日產液量仍較大，含水率偏高，分析原因如下：

（1）從鉆井溢流情況可以判斷，該層段原本存在較大裂隙，并且較為發育。該裂縫的尺寸及分布形態等基本信息并不明確，因為從該層段壓裂施工曲線上來看，無明顯破壓，并且停泵時壓力有翹尾現象。

（2）此層段在壓裂施工和堵水施工后，并無明顯的人工裂縫開啟和延伸的壓力顯示，無法準確估計該大裂隙的空間體積。

圖5 YP110-10井堵水施工曲線

（3）擠注堵劑過程中，不能保證下封隔器正常座封，堵水結束后，盡管擠注了保護段塞，但是封隔器一旦解封，第二壓裂段和第一壓裂段之間很有可能形成串流，導致堵劑串流至第一壓裂段，影響堵水效果。

（4）擠注堵劑過程中，堵劑很可能在裂縫內形成指進帶，造成不能飽滿充填裂縫，導致堵水后宏觀表現上堵水效果欠佳。

（5）如果該層段存在天然裂縫發育帶，堵水只堵住了較大裂縫通道，很多微裂縫并未堵死，造成堵水效果不明顯。

礦場試驗表明，在出水層段明確、工藝可行的前提下，堵劑的封堵強度成為低滲透裂縫性油藏水平井堵水成敗的關鍵，這是裂縫性低滲透油藏開發的特殊性所決定的。抗溫抗鹽選擇性高強堵劑的研究將是水平井堵水技術發展的重要方向。

4 結論

（1）針對壓裂過程中暴性水淹的新井水平井，首次提出了“水力噴射堵水工藝”思路。

（2）針對長慶油田水平井水淹特點，室內開發了系列堵水劑產品：弱凝膠堵劑系列、智能凍膠堵劑和高強封口劑，通過室內實驗和現場試驗，可以滿足現場施工要求。

（3）成功進行了水平水力噴射堵水現場試驗，取得了較好的初步效果，為低滲透油田裂縫性油藏高含水水平井的治理提供了新思路。

［1］劉廣燕，李生青，蔡奇峰.高溫高鹽碎屑巖水平井硅酸鹽化學深部堵水技術的研究與應用［J］.新疆石油天然氣，2012，8（2）：75-77．

［2］曹繼虎，杜向前，李冰巖，等.低滲透油田堵水轉向壓裂新技術研究與應用［J］.石油化工應用，2010，29（1）：49-53.

［3］張冬會，呂西輝，劉愛國，等.水平井選擇型堵劑的室內研究及礦場應用［J］.精細石油化工進展，2011，12（2）：7-10.

［4］李宜坤，魏發林，路海偉，等.水平井化學控水技術研究與應用［J］.石油工業技術監督，2011，（6）：50-54.

［5］李道品．低滲透油田高效開發決策論［M］.北京：石油工業出版社，2003：56－65.

［6］宋萬超.高含水期油田開發技術和方法［M］.北京：地質出版社，2003.

Research and test of the hydraulic jetting water shutoff technology for horizontal wells in low permeability fractured reservoir

WANG Yugong1，2，LI Yong1，2，WU Long1，2
（1.Drilling Engineering&Technology Research Institute of Chuanqing Drilling Engineering Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil&Gasfields，Xi'an Shanxi 710018，China）

Experiments of water shutoff in horizontal wells were carried out,which aims at the present situation of fractured water flooding in horizontal wells in the Changqing oilfield, combining geology features of the reservoirs and dynamic development,etc.Thinking of the hydraulic jetting water shutoff was first put forward.Research and development of resistance shear plugging agents were completed,which aims at the water flooding horizontal wells.This study obtained better effect,achieved the treating purpose of"decreasing water and increasing oil",and verified the feasibility of the new thinking.

fracture；horizontal well；water shutoff；hydraulic jetting

TE358.3

A

1673-5285（2016）01-0011-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.01.003

2015－11-27

中石油川慶鉆探科技攻關項目“低滲油田水平井產水段識別與縫內堵水技術研究”，項目編號：CQ2014B-20-2-4。

王玉功，男（1982-），工程師，中國石油大學（北京）應用化學專業碩士（2008），現在川慶鉆探鉆采工程技術研究院從事試油壓裂、油氣開采的研究工作，郵箱：wangyugong@cnpc.com.cn。