納米微球復合堵劑體系在超低滲水平井組深部調剖中的應用

尹虎琛, 王玉功, 孫 爽

(1中石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院 2低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室 3中石油長慶油田分公司第十采油廠)

近年來，水平井分段多簇壓裂技術取得了重大突破，這使得分段壓裂水平井成為了開發超低滲透油藏的有力技術手段[1-2]。但是隨著生產實踐的開展，水平井生產也逐漸暴露出一些問題：水平井見水后含水率上升迅速，產油量急劇下降，一些水平井甚至剛投產就見水，嚴重影響了水平井的開發效果。

一、研究區塊概況

Y284區塊水平井井區從2010年12月開始投產，截止目前，該區塊已投產水平井95口，日產液量為848.4 m3，日產油量為245.3 m3，單井日產能為4.72 m3，累積產油量為25.79×104m3，累積產液量為31.5×104m3，綜合含水58.7%。該區主要以裂縫型見水居多，孔隙型見水較少。水型大多為CaCl2型，水平井大多采用分段多簇壓裂改造，考慮到裂縫方位和壓裂改造布縫等因素，投產后，注入水易與裂縫溝通，形成裂縫型孔道，水平井見效后即容易水淹。

二、深部調剖技術研究與優化

常規調剖由于驅替液的繞流效應，其擴大波及體積的效果十分有限，有效時間短[3],因此決定在Y284區塊水平井井組進行深部調剖試驗。此次深部調剖體系采用自身性能穩定、膠結強度高、易于深部注入的調堵劑。

1. 調剖劑體系研究

1.1 交聯聚合物凍膠調剖劑

該調剖劑是由抗溫耐鹽的聚合物作為主劑，酚醛樹脂預聚體作為交聯劑復配而成的一種弱凝膠體系。該體系黏度低，易注入，延遲交聯，可污水配制，用于封堵注水井遠端的微裂縫，可實現深部調剖。

1.2 聚合物微球調剖劑

該調剖劑是由乳液聚合或反相乳液聚合而成的含有不同微觀尺寸(納微米級)聚合物微球的乳液體系。該體系是針對低滲油田研發的一種新型深部調剖劑，具有“進得去、堵得住、可膨脹、能移動”的特點，同時體系中含有表面活性劑，可大大降低界面張力，提高洗油效率和降低注入壓力，用于封堵注水井遠端的微裂縫。

聚合物微球粒徑小，初始黏度低，經水化溶脹后，封堵大孔喉且滯留在油層深部孔隙內，具有深部液流轉向作用(圖1)。聚合物微球具有調、堵、驅的作用，可根據需要隨時進行油層深部處理。解決了調剖劑成膠條件難控制，溫度、礦化度適用范圍窄等限制，且注入成本低，適應性強見表1。

圖1 聚合物微球封堵裂縫示意圖

表1 聚合物微球的主要性能

2. 調剖工藝優化

2.1 工藝參數優化

利用圓柱體模型計算調剖處理半徑[4]。結合該區塊地質特征、水驅狀況，具體調驅半徑據現場施工情況隨時調整。

調堵劑用量：

式中：V—深部調堵劑用量，m3；R2—深部調堵劑的外沿半徑，m；R1—深部調堵劑的內沿半徑，m；h—射開層厚度，m；Φ—地層孔隙度，%；α—裂縫占射開層厚度的百分數，%；β—方向系數，%。

根據現場經驗，適當增大劑量可以增加封堵效果，擴大封堵半徑，延長措施有效期。

根據該區塊現場經驗，施工排量控制在2.0～3.0 m3/h，減緩壓力爬升速度，提高壓力上升幅度。同時減少堵劑進入低滲透層，降低對低滲透層污染。

措施過程中及時監測施工壓力，保證限壓不超過地層破壓的80%，隨時調整注入方案，適應儲層情況。

2.2 段塞設計優化

(1)預處理段塞。降低調剖前注水壓力，增加爬坡壓力空間，保證堵后正常注水。主要目的是保護低滲透層免受污染(暫堵作用)，也起到保護在裂縫中的主體段塞免受稀釋、吸附等影響，使主體段塞充分發揮作用[5]。

(2)主體段塞。主要控制油水井間的大裂縫，起到封堵深部裂縫及高滲段的作用，選擇具有不同強度和不同成膠時間的凝膠，放置在離井眼不同的深部位置起調驅作用，從而實現提高波及體積作用。

(3)輔助段塞。以聚合物納米微球為主劑，對水流大孔道以外的小孔道以及微裂縫中的水流通道進行封堵，與凝膠協同，提高封堵效果。

(4)頂替段塞。保護注入井的注入能力，防止工作液停留在井眼附近。

(5)表活劑段塞。加入表面活性劑段塞，提高水驅洗油效率。

三、現場試驗效果

1. Y284區塊整體調剖效果

Y284區塊水平井井組共實施深部調剖7口井，試驗3種調剖劑體系，其中顆粒凝膠類堵劑試驗3口，對應油井5口，平均日增油6.1 t，累增油220.9 t，平均含水下降27.2%，有效期36 d；WK-1長效顆粒實施2口，平均日增油0.1 t，累計增油17.28 t,效果較差。聚合物納米微球類體系試驗2口井，平均日增油3.75 t，累計增油287 t，綜合含水下降30.7%，有效期178 d，目前仍有效。由此可見，聚合物納米微球復合調剖體系在水平井組應用效果最好，降水增油效果顯著。

2. 典型井組實例

CP47-21井組屬于Y284區塊，水平井主力開發層位長6，油藏平均埋深2 130 m，巖心分析平均孔隙度為12.15%，平均滲透率為0.43 mD，屬于典型的超低滲油藏。試驗前，該井含水100%，處于水淹狀態，日產液量16.32 m3，動液面129 m。

2.1 注水井效果

Y328-31井堵劑用量1 310.8 m3，排量0.5～1.8 m3/h，按照多段塞多輪次注入理念，注入過程中泵壓從最初16.5 MPa逐漸上升至19.2 MPa(圖2)。

圖2 Y328-31井調剖施工曲線

調剖前測壓降，壓力從16.5 MPa降至16.2 MPa；調剖后測壓降，壓力從19 MPa降至18.8 MPa。注水壓力升高2.6MPa，吸水指數下降，壓降明顯變緩，認為本次堵水調剖措施有效封堵住了高滲透層，降低了壓降趨勢。

調剖后，水井注入壓力均明顯提升，且達到配注要求，說明復合堵劑成功封堵高滲通道。

吸水剖面測試表明，平均吸水厚度由8.9 m上升至11.8 m，其中Y328-31井由尖峰狀吸水變為均勻吸水，吸水厚度由12.1 m增加至19.9 m，剖面吸水狀況明顯改善，表明水流通道從高滲大孔道逐漸向低滲、中滲小通道流動，改善了水驅效果。

2.2 對應油井效果

Y328-31井調剖完后對應油井水平井CP47-21井含水開始下降，由100%降至73%，日增油3.05 t，為保證地層能量及調剖效果，對水井Y328-27井也實施調剖，措施后CP47-21井含水持續下降，目前69.3%保持穩定，日產液14.2 m3，日增油3.67 t，累計增油292 t，持續有效，效果較好。

四、結論

(1)通過地質特征和生產動態分析發現，水平井區開發整體表現出采出程度低、含水高、連片水淹等特征，水驅效果較差,繼續開展針對性的堵水調剖研究與試驗。

(2)針對典型區塊華慶Y284區塊裂縫性見水特點，開展了復合段塞深部調剖技術研究，研發了針對性的有機凝膠和納米微球等調剖劑體系，優化了深部調剖工藝。

(3)在Y284區塊CP47-21井組的深部調剖試驗表明，“有機凝膠+納米微球+表面活性劑”的復合深部調劑體系儲層適應性強，效果明顯，可以進一步推廣應用。