一種可膨脹選擇性長效堵水劑的性能與應用

徐太平，李 栓

（四川捷貝通能源科技有限公司，四川成都 610015）

油井出水是油田開發(fā)中后期遇到的普遍現(xiàn)象，特別是水驅(qū)油田。油井出水不僅會降低產(chǎn)量、加快設備腐蝕，還會導致地層原有結(jié)構(gòu)破壞，加重油井出砂，同時還會增加污水處理量，減緩油田開采進度等[1]。目前，油田的堵水方法主要是機械堵水法和化學堵水法[2，3]。化學堵水是目前研究最多、最有效的方法。常見有化學堵劑主要有聚丙烯酰胺類的高分子聚合物凝膠、樹脂類堵水劑、水泥類堵水劑、無機鹽類堵水劑、泡沫堵水劑等[4-7]。隨著油田開采難度的日益增加，現(xiàn)有的化學堵水劑存在很多問題及使用局限，非選擇性堵水常常會造成誤堵，將水和油同時堵死，沉淀類的堵水劑還會造成嚴重儲層傷害，影響產(chǎn)量。另外，堵水劑的耐鹽性差、耐腐蝕性和沖刷性弱等問題，導致堵水劑的有效期短[8，9]。

針對目前堵水劑存在的問題，本文對研發(fā)出的一種黏彈性可膨脹長效堵水劑進行了應用性能評價，該材料具有堵水不堵油、彈性好、黏接力強、封堵強度高等優(yōu)點，具有很好的堵水效果，且堵水有效期長，適用于高含水區(qū)塊油水井的堵水作業(yè)。

1 性能評價

1.1 注入性能

產(chǎn)品黏度的高低直接影響產(chǎn)品現(xiàn)場應用時的泵注，這里考察了該產(chǎn)品在不同溫度下的黏度和固化時間（見表1）。從表1 可以看出，體系的黏度隨溫度升高而降低，有利于現(xiàn)場泵注；固化時間隨著溫度升高而縮短，但均在2 h 以上，可以保證現(xiàn)場施工時液體進入待封堵區(qū)才開始固化封堵，不會出現(xiàn)井筒成膠。

表1 不同溫度下產(chǎn)品黏度及固化時間

1.2 膨脹性能

產(chǎn)品膨脹倍數(shù)越高越有利于地層對滲水區(qū)的封堵。考察了產(chǎn)品在不同溫度下的膨脹倍數(shù)。評價數(shù)據(jù)（見表2）表明，固化后產(chǎn)品膨脹明顯，溫度越高產(chǎn)品的膨脹倍數(shù)越大，不同溫度下的最低膨脹倍數(shù)都在5 倍以上，膨脹倍數(shù)大，有利于地層封堵。

1.3 封堵性能

分別測試了堵水劑對不同滲透率巖心的封堵效果。測試結(jié)果（見表3）表明，對于不同滲透率巖心，堵水劑的封堵率都在98 %以上，可見該堵水劑材料對于不同滲透率的巖心都具有較好的封堵效果，可用于不同滲透率條件的地層封堵。

表2 產(chǎn)品的膨脹性能

表3 堵水劑對不同滲透率巖心的封堵效果

1.4 耐溫性能

考慮到地層溫度范圍較大，在這里考察了20 ℃～150 ℃溫度對堵水劑滲透率的影響。測試結(jié)果（見表4）表明，隨著溫度的升高，堵水劑的封堵率下降緩慢，150 ℃高溫時封堵率還保持在95 %以上。可見溫度對堵水劑的封堵率影響小，封堵效果基本不受溫度影響。

表4 溫度對堵水劑的封堵率影響

1.5 抗鹽性能

不同區(qū)塊地層水礦化度差異較大，這里測試90 ℃時不同礦化度對堵水劑的封堵率影響。測試結(jié)果（見表5）表明，該體系在不同礦化度下封堵率隨著礦化度增加變化很小，礦化度為200 000 mg/L 時，堵水劑的封堵率仍在95 %以上，說明該體系具有較好的抗鹽性能，可適用于不同礦化度地層水的封堵。

1.6 耐酸堿性能

測試了堵水劑在鹽酸、氫氧化鈉、過硫酸銨水溶液中的溶解情況。測試結(jié)果（見表6）表明，將堵水劑分別浸泡在不同介質(zhì)中，90 ℃浸泡72 h 堵水劑均不溶解。可見該堵水劑具有較好的耐酸堿性及抗氧化性，可適用于含有各種復雜流體地層的堵水作業(yè)。

表5 礦化度對堵水劑的封堵率影響

表6 堵水劑的耐酸堿及抗氧化性能

1.7 油水選擇性

為了防止堵水劑對油層造成封堵，需要堵水劑必須具有堵水不堵油的特性，即堵水劑只在水中膨脹固化，在油中不發(fā)生膨脹以及固化。測試結(jié)果（見表7）表明，該體系在清水中能固化膨脹形成彈性體，在煤油中不固化、不膨脹，說明該體系具有堵水不堵油的特性。

表7 堵水劑的油水選擇性

1.8 耐沖刷性能

室內(nèi)測試了90 ℃下不同滲透率巖心在封堵后多輪次注水后的封堵變化情況。測試結(jié)果（見表8）表明，該體系在注入不同滲透率的巖心后，封堵效果好，在大量注水后對滲透率影響較小，說明在現(xiàn)場堵水有效期長。

表8 堵水劑的耐沖刷性能

2 應用效果

T 井為碳酸巖儲層，地層溫度115 ℃；水平段油藏厚度6.2 m，避水高度5 m，水平段生產(chǎn)段長80 m，軌跡較平緩；水平段滲透率呈三段式組合，兩端相對高滲。生產(chǎn)段平均滲透率237 mD，分布多條垂直低滲透層；非均質(zhì)性強，高滲段平均滲透率400 mD。該井直導眼測井解釋為油水同層，水平段后端鉆遇油水同層，水驅(qū)曲線顯示為不穩(wěn)定，水侵強度大；水驅(qū)效率較低為1.52，油水同出。根據(jù)儲層情況，采用堵水劑（堵水劑配方為：8 %堵水劑A+2 %發(fā)泡劑B+90 %水）封堵4 944.5 m～4 960 m 出水段，釋放前端井段生產(chǎn)潛力；針對T 井跟端高滲出水特征，選用封堵能力強，油水選擇性好的自膨脹選擇性長效堵水劑對滲透率較高的跟端進行封堵；降低高滲水侵通道的流動能力，迫使底水繞行驅(qū)掃未動用的井段。封堵后高峰日增油425 %，含水量降低21.2%，有效期300 d，累計增油2 697 t。堵水效果明顯。

J 井2016 年11 月30 日壓裂投產(chǎn)，日初產(chǎn)油31.45 m3，產(chǎn)液37 m3，2016 年12 月12 日以后達到45.9 m3，穩(wěn)產(chǎn)后平均日產(chǎn)油36.63 m3左右，含水15.4 %。2017 年11月2 日，日產(chǎn)油1.03 t，產(chǎn)液20.67 t，含水95 %，前二周，平均日產(chǎn)液18.9 t，產(chǎn)油1.4 t，含水92.6 %。累產(chǎn)時間335.08 d,累計產(chǎn)油5 291 t，累計日產(chǎn)油15.7 t，累計日含水50 %。施工前平均日產(chǎn)油量為0.62 t，平均含水率為92.3%。施工后一個月平均日產(chǎn)油量為6.57 t，平均含水率為71.20 %，平均日增油量為5.95 t，平均含水率下降21.1 %。施工后六個月平均日產(chǎn)油量為5.77 t，平均含水率為76.11 %，平均日增油量為5.15 t，平均含水率下降16.19 %，堵水效果明顯。

3 結(jié)論

本文評價的堵水劑，具有堵水不堵油的性能，注入性能好、膨脹倍數(shù)高、封堵能力強、耐溫性能好、抗鹽性能好、耐酸堿性及耐沖刷性能好。現(xiàn)場施工簡便，針對高出水儲層成功應用，堵水效果顯著，增產(chǎn)明顯，是一種具有廣闊應用前景的長效堵水材料。