特低滲裂縫性油藏選擇性堵水技術研究

周 娟，曹國慶，王 倩

（延長油田股份有限公司勘探開發技術研究中心，陜西延安 716000）

延長油田屬特低滲油藏，地層天然裂縫發育，開發過程中又經過多次壓裂改造。注水開發中易造成注入水沿高滲帶突進，引起油井含水上升速度加快，開發效果變差。油井堵水技術，分為找水堵水法和不找水堵水法。不找水堵水法，關鍵在于選擇性堵劑和堵劑選擇性注入方法[1]。選擇性堵劑是通過油和水、產油層和產水層的性質差異進行堵水。

1 化學選擇性堵水體系配方研制

1.1 油井堵水劑主劑及各組分篩選

延長油田原始地層溫度低，經長期注水開發后目前油井溫度為30℃～50℃。油藏特點要求堵水劑液黏度低、成膠溫度低、形成的凝膠強度高。為了滿足延長油田低滲、微裂縫發育油藏生產需要，研發了以改性聚丙烯酰胺為主劑的混合型堵水劑YDS。

堵水劑配方的基本組成為聚合物、交聯劑，加入適當的交聯調整劑以加速低溫下的成膠反應。堵水劑的膠結基劑選用改性聚丙烯酰胺、活性鈣鎂鋁硅酸鹽和活性硅膠，該堵水劑是一種有機、無機混合型堵水劑。改性聚丙烯酰胺為丙烯酰胺與丙烯酸共聚物。在此基礎上通過優化設計實驗篩選其他配方用劑：無機硅酸鹽選用活性鈣鎂鋁鹽的粒度為2～50倍于所施工油井油層孔喉半徑粒度；活性劑選用陰離子石油磺酸鈉或非離子聚醚。

1.2 油井堵水劑配方研究

根據實驗研究，得到了選擇性堵水劑的基本配方：0.1%～3%改性聚丙烯酰胺+40%～60%活性鈣鎂鋁硅酸鹽+5%～15%活性硅膠+0.1%～1%活性劑+0.1%～0.6%交聯調整劑+30%～50%水。使用時，先將改性聚丙烯酰胺和水按比例混合攪拌，反應溫度為20℃～60℃。待其充分溶解后，加入活性鈣鎂鋁硅酸鹽、交聯調整劑和活性硅膠、磺酸鈉，將配制的堵水劑注入油井后對水淹井進行有效封堵。

1.3 堵水作用機理

一般認為凍膠類堵劑的堵水機理為黏度、黏彈效應和殘余阻力。其中殘余阻力是堵水作用中最重要的作用，包括吸附、捕集和物理堵塞[2]。本混合型堵水劑的堵水作用為：

（1）凍膠為主的混合型堵水劑，按優先進入低壓層的原則，優先暫堵住低壓層，使各層壓力均衡。再加壓擠入堵水劑進入高壓出水層，在此過程中高滲透層內的微細顆粒在外界壓力下首先發生運移，高滲透層部位的暫堵水劑先被突破，復合劑進入高滲透層后凝固，產生封堵，而得到暫堵水劑保護的低壓層油層，暫堵水劑被油溶解，滲透率得以恢復，水淹層得到封堵后對其影響減小，自身能量得以釋放。從而有效封堵高滲透層，提高注入水的波及系數，動用毗鄰優勢通道的轉向區域油層剩余油。

（2）利用超低界面張力的活性劑可改善原油的流動性，改善油水界面特性，擴大波及體積。同時它還是一種性能良好的潤濕反轉劑，能解決油井水鎖或液鎖傷害，它還是一種滲透擴散劑，具有極低的界面張力，能破壞乳化液膜，從而解除水鎖或液鎖。

2 堵水劑室內性能評價

YDS堵水劑采用配方：2%改性聚丙烯酰胺+50%活性鈣鎂鋁硅酸鹽+8%活性硅膠+0.5%活性劑+0.5%交聯調整劑+39%水。根據配方優化實驗結果，采用巖心流動實驗裝置，對堵水劑性能進行室內評價。

2.1 封堵能力研究

采用60～80目石英砂填充填砂管模擬巖心，對YDS堵水體系的封堵性能進行評價。測定堵水前模擬巖心的滲透率后，注入0.5 PV的堵水體系溶液，在35℃恒溫水浴中成膠后取出，再測定模擬巖心的堵水后滲透率，實驗結果（見表1）。

由實驗結果可以看出，該堵水體系在模擬巖心中的封堵率均達95%以上，突破壓力梯度均大于33 MPa/m。封堵率高，封堵效果好，可滿足對地層高滲孔道的封堵要求。

2.2 抗溫性能研究

溫度對YDS堵水體系表觀黏度的影響實驗結果（見圖1）。

由實驗結果可知，隨溫度的升高，YDS堵水體系的黏度降幅較小，溫度從30℃到90℃，體系成膠強度均保持在40 mPa·s以上，該堵水體系具有一定的抗溫性能，可以滿足延長油田各主力油層的地層溫度要求。

2.3 抗鹽性能研究

調堵劑具有良好的抗鹽性，才能在地層中形成性能穩定的凝膠體[3]。延長油田主力油層地層水礦化度范圍為20 000 mg/L～100 000 mg/L。實驗固定反應溫度20℃、條件pH為7，考察堵水體系在不同礦化度條件下堵水劑的成膠性能，實驗結果（見圖2）。

表1 YDS體系封堵能力實驗結果

圖1 溫度對堵水體系表觀黏度的影響

從實驗結果中可以看出：隨礦化度增加，堵水體系交聯強度降低。當礦化度過高時，體系強度下降。由不同礦化度的模擬地層水配制的交聯體系的成膠性能很好，可以滿足延長油田各主力油層的地層礦化度要求。

2.4 施工性能研究

堵水劑YDS初始黏度小（見表2），能夠進入不同等級裂縫，進入地層后能快速形成立體網絡結構。實驗中還可以看出YDS堵水劑初終凝時間易調整，能長時間保持良好的流動性，不會出現閃凝現象。

表2 YDS堵水劑施工性能研究

3 堵水決策技術

含水率是評價油田開發效果和預測開發指標的一個重要指標，也是綜合反映油田開發地質因素和開發效果的指標。層內注水大孔道的形成的突出表現是含水率的突變，這是研究大孔道形成的關鍵動態因素之一。油層內優勢通道的大小直接影響含水率的上升速度，因此，選擇含水率上升指數（WI）作為反映油井需要堵水程度的一個因素。含水率上升指數的定義式為：

式中：WI-含水率上升指數，%；fw-含水率，%；t1、t2-統計開始和終結的時間。

按初選井的含水率隨時間的變化數據算出各油井的WI值，并按其大小排序。WI值越大油井的含水率上升越快，表明地層的優勢通道發育較好，油井越需要堵水[4]。選擇WI值大的油井進行選擇性堵水。

4 現場應用

結合YDS選擇性堵水劑及其工藝的應用要求，在延長油田杏子川、西區、定邊、吳起等區塊根據WI決策技術優選措施井，結合段塞式注入工藝技術，對8口由于注入水水竄造成的水淹井實施了油井堵水，措施有效率62.5%，累計增油667.73 t，取得了良好的經濟效益。

5 結論

（1）以改性聚丙烯酰胺、活性鈣鎂鋁硅酸鹽、活性硅膠、表面活性劑等成分為主的YDS選擇性堵水劑，封堵率達95%以上，突破壓力梯度達33 MPa/m以上，封堵率高，封堵效果好，可滿足對地層高滲孔道的封堵要求。

（2）室內性能評價顯示，YDS堵水劑具有流變性好易泵送、膠結強度高、抗溫和抗鹽性能能佳等特點。

（3）YDS選擇性堵水劑配合WI決策技術、段塞式注入工藝技術，對由注入水水竄造成的高含水井有很好的治理效果，在延長油田措施有效率達62.5%。

參考文獻：

[1]趙福麟.油井選擇性堵水[J].中國石油大學學報（自然科學版），2010，34（1）：84-92.

[2]馬寶岐，吳安明.油田化學原理技術[M].北京：石油工業出版社，1995.

[3]王嘉晨，侯吉瑞，趙鳳蘭，等.非均質巖心調堵結合技術室內實驗[J].油氣地質與采收率，2014，21（6）：99-101.

[4]趙福麟.ERO原理[M].山東東營：石油大學出版社，2001：16-22.