高升油田水平井化学分段堵水技术研究与应用

赵云峰

（中国石油辽河油田公司高升采油厂，辽宁盘锦 124125）

高升油田水平井化学分段堵水技术研究与应用

赵云峰

（中国石油辽河油田公司高升采油厂，辽宁盘锦 124125）

高升油田的水平井均为筛管完井方式，割缝筛管与岩石壁面之间无隔挡，机械堵水方法仅能实现割缝筛管内部空间的封隔，而无法实现外部空间的封隔，给分段堵水增加了难度。对此，研究了液体桥塞分段堵水工艺，利用暂堵段塞、保护段塞对采油层保护，利用封堵段塞对堵水层进行封堵，然后注入蒸汽对采油层解堵求产；研制了水平井液体桥塞、强凝胶堵剂、双激发无机堵水剂专用的药剂配方，现场应用取得了较为理想的效果。

水平井；化学分段堵水；液体桥塞；筛管完井；双激发无机堵水剂

为进一步提高区块的开发效果，提升油田的产能水平，2006年开始，高升油田开展了水平井二次开发试验，收到了较好的应用效果。目前，高升油田共有水平井43口，日产液量1 802.3 t，日产油量462.9 t，平均单井日产油11.0t。

但受底水脊进、注水锥进、蒸汽汽窜等因素影响，部分水平井出现了严重水淹水窜问题，产油量大幅下降。目前，高246块共有水平油井17口，含水在60%以上的14口，占总井数的82.3%；含水在90%以上的6口，占总井数的35.3%，严重制约了水平井的高效生产。为此亟需开展水平井堵水技术的应用，但目前高升油田的水平井均为筛管完井方式，割缝筛管与岩石壁面之间无隔挡，机械堵水方法仅能实现割缝筛管内部空间的封隔，无法实现外部空间的封隔，给分段堵水增加了难度，因此开展筛管完井水平井分段堵水技术研究势在必行。

1 水平井堵水技术［1－4］

1.1 水平井堵水工艺的选择

（1）液体桥塞分段法：利用液体桥塞的暂堵、保护作用，实现水平井段脚跟部位堵水，其工艺简单、成本低，适用于井眼轨迹不规则、工艺管柱起下困难的复杂井况堵水。

（2）氮气泡沫平衡注入法：将施工管柱下到油层中部预定位置，正挤堵剂的同时，反挤氮气泡沫凝胶，使堵剂进入脚尖部井段，防止堵剂回流，实现脚尖部堵水。该方法工艺简便，堵、调结合，适用于地层能量低的稠油高轮次吞吐井。

（3）置换法：预处理油层，防止地层漏失；开套管闸门，正替堵剂至脚尖部井段，实现脚尖部封堵。该方法适用于地层压力较高、井眼不规则的稠油、稀油水平井堵水。

（4）管内封隔器分段注入法：利用封隔器将出水井段封隔，然后注入堵剂实现堵水。该方法适用于生产时间较长、筛管外地层较密实的水平井。该方法定位准确，工艺简便，适用于井筒完好的稠油、稀油水平井堵水。

（5）管外环空封隔分段注入法：借助水平井化学注入工艺管柱，在筛管与井壁之间的环空放置可形成化学封隔层的封隔材料，形成不渗透的高强度段塞，达到隔离环空区域的目的。然后配合管内封隔器，实现堵剂的定向注入。要求环空化学封隔材料具有高触变性，防止重力沉降导致封隔失败；具有高固化强度，以达到良好的封隔效果；配套相应的注入（放置）工具。

基于高246块水平井出水以底水为主、且多发生在脚跟部位的特点，优选了液体桥塞分段堵水工艺。

1.2 技术原理

利用液体桥塞的暂堵性能将油层保护起来，然后向出水层段注入堵剂，最后用化学或物理方法将液体桥塞解除，实现水平井分段堵水。

（1）预堵段：以最小排量笼统方式向地层注入具有一定耐温性的复合段塞堵水调剖剂，封堵出水较少、或者不出水层段，以便堵剂更好地选择性进入出水通道。

（2）保护段：向地层注入一定量的液体桥塞，材料为地下聚合有机凝胶。其在地面为低粘度液体，地层条件下为高强度的弹性凝胶体，是暂堵的增强剂，可对预堵段进行进一步保护。

（3）封堵段：封堵出水层，先向出水层段注入具有一定耐温性的复合段塞堵水调剖剂，以压制底水，再向出水层段注入耐高温的封口剂，进行封口。

（4）注汽段：注汽，解除液体桥塞，开始正常注汽生产。

1.3 堵水材料研究与优选

通过大量的研究与试验，堵水材料最终筛选复配了以水平井液体桥塞、双激发无机堵水剂和强凝胶调堵剂为主的配方体系。

（1）水平井液体桥塞。开发出了一种具有触变性、可解除、高封堵率的液体桥塞，其主要由聚合物增粘剂、成胶液、交联剂、促凝剂、破胶剂及添加剂等组成，在30℃的低温条件下即可形成封堵性能较强的成胶体，封住预封堵的层位。其成胶时间在0.5～30 h可控，根据井况的需要，可以进行较长时间的封堵。室内实验在60℃密封的条件下，封堵时间可以达到两个月以上。破胶方式有2种：选择合适的破胶剂，使其在地层温度下4～7天破胶；也可以使用热破胶方式。经室内评价技术指标如下：成胶时间0.5～30 h可调，成胶后突破压力大于4 MPa／m，破胶时间5～50 d可调，破胶温度大于170℃。

（2）双激发无机堵水剂。双激发无机堵水剂是由双激发无机非金属胶凝剂、激活剂、缓凝剂、分散剂等按适当比例复配而成的新型堵水材料。堵水剂中的主要成分双激发无机胶凝材料具有潜在的硬化性能，常温常压下呈化学惰性。40℃以上的温度、特殊的无机复合活化剂是激发其反应活性的两个必要条件，因此称其为“双激发无机非金属胶凝材料”。在地层条件下，堵水剂经活化期、水硬期、强度增长期三个阶段，生成高强度的凝胶体，降低出水层段的渗透性，达到堵水的目的。技术性能指标如下：成胶时间8～240 h可调，成胶温度范围40～80℃，突破压力大于30 MPa，耐温350℃。

（3）强凝胶调堵剂。主剂为低分子聚丙烯酰胺，交联体系为树脂交联，并加入增强剂来提高堵剂强度和耐温性能。调堵剂成胶前粘度较低，成胶时间可调，可长时间施工挤注。成胶后强度高，具有较强的封堵能力，对非均质严重的地层有较好的封堵作用。技术性能指标如下：成胶温度45～70℃，成胶时间48～72 h可调，使用温度220℃；胶体粘度≥10 000 mPa·s；封堵率≥98%。

2 措施效果及典型井分析

水平井化学堵水技术在高246块现场应用8口井，堵水后平均含水由93.2%降至75.9%，累增油7 925.4 t，降水增油效果明显。

高2莲H602投产初期日产液45 m3，日产油20.2 t，生产3个月后含水逐渐上升；2009年1月起，含水突然升高至90%以上，日前日产液量27.3 m3，日产油量0.6 t，含水98%。

2.1 出水原因分析

（1）产出水分析。高246块油藏地层水矿化度为7 614 mg／L，而注入蒸汽冷凝水矿化度为2 700 mg／L。2009年1月16日对该井的水样进行了分析，总矿化度为4 005.1 mg／L，矿化度介于地层水与注入水之间，因此可以判定出水的水源为地层水与注入水的混合水。

（2）产液剖面测试。2010年3月对该井水平段进行了产液剖面测试，以确定出水井段位置。根据测试结果分析，1 935～2 092 m为低动用层段，产液量7.37 m3，占20%，出水部位集中在1 863～1 935 m处，该段产液量为29.07 m3，占总量的80%，可以判断为主要出水段。

可以判断，高2莲H602在注汽和生产过程中，底水沿脚跟部位的高渗层突进，导致油井出水，含水快速上升。

2.2 现场施工情况及效果分析

高2－莲H602井2010年4月29日开始堵水施工，设计注入量1 553.8 t，实际注入量为1 707.8 t。为了提高该井产量，于2010年5月28日开始注汽，设计注入量3 000 t，实际注入量为3 036 t，6月26日注转抽。通过对比堵水前后产液剖面测试解释结果表明，高2－莲H602堵水非常成功，出水部位得到了有效封堵，低产层得到了有效动用。

截止2011年7月底，高2莲H602日产液量由26.6 m3下降到18.0m3，日产油量从0.5 t上升到10.7 t，含水从98%下降到40.6%，见到了明显的增油降水效果。

3 结论

（1）液体桥塞分段堵水技术在高246块应用效果较好，降水增油效果明显，为区块的稳油控水提供了技术支持。

（2）配方体系能够满足底水油藏脚跟出水水平井的堵水需求，药剂适用范围广、性能优良，成功解决了筛管完井水平井的堵水难题。

（3）水平井化学分段堵水技术在高升油田的成功实施，为解决类似油藏水平井底水锥进难题提供了一种新的技术手段。

［1］ 魏发林，刘玉章，李宜坤，等.割缝衬管水平井堵水技术现状及发展趋势［J］.石油钻采工艺，2007，（1）：70－72.

［2］ 王晓惠，赵玲莉，孔明炜，等.暂堵凝胶在水平井堵水中的应用［J］.石油天然气学报，2010，（2）：68－71.

［3］ 范志毅，陈利，郝军芳，等.无机凝胶调剖技术在卫22块的应用［J］.石油地质与工程，2011，25（2）：117－119.

［4］ 周伟，王业飞，赵方剑，等.有机铬冻胶堵剂的研制与应用［J］.断块油气田，2010，17（3）：472－474.

Zhao Yunfeng（Gaosheng Oil Production Plant of Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning 124125）

The horizontal wells in Gaosheng oilfield are all screen pipe completed wells.As there is no screening between slotted screen and rock wall，the mechanical water plugging method can only succeed in the inner space but failed in the outer space of the slotted screen，which makes it difficult on segment water plugging.Therefore，the technology on liquid bridge plug has been studied.By using the temporary plugging slug to block the water shutoff formation and protect the oil producing layers and then carry out steam injection to deplug for production.In the end，the pharmaceutical formulations on liquid bridge plug，strong gel sealing agent and inorganic water shutoff agent with double excitations have been developed and the field application achieved good effects.

126Research and application of chemical segment water plugging of horizontal wells in Gaosheng oilfield

horizontal well；chemical segment water plugging；liquid bridge plug；screen pipe completed well；inorganic water shutoff agent with double excitations

TE357

A

1673－8217（2012）03－0126－02

2012－01－20

赵云峰，工程师，1980年生，2003年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现从事油田开采方面的研究工作。

李金华