塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏化学堵水技术初探

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏化学堵水技术初探
张磊;孙猛;徐宏明;张建忠
【摘要】塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏储集体不同于砂岩油藏,传统的油藏工程理论已不适用,缝洞型油藏的地质建模和表征是当前的世界级难题.由于储层极强的非均质性和复杂的油水关系,导致矿场的总体堵水效果很差.虽然国内外对此进行了大量研究,但取得的成果很少.综述了在碳酸盐岩缝洞型油藏中开展的堵水作业现状,认为堵水要从整个区块出发,从储层的地质模型着手,加强堵剂的室内研究,以提高现场堵水效果.
【期刊名称】《精细石油化工进展》
【年(卷),期】2011(012)009
【总页数】4页(P13-16)
【关键词】缝洞型油藏;油井堵水;塔河油田
【作者】张磊;孙猛;徐宏明;张建忠
【作者单位】中国石油大学(北京)油气田开发工程,北京102249;中国石油大学(北京)油气田开发工程,北京102249;中国石油大学(北京)油气田开发工程,北京102249;中国石油大学(北京)油气田开发工程,北京102249
【正文语种】中文
缝洞型碳酸盐岩油藏储集体受构造形成的裂缝和在裂缝基础上经过多期岩溶作用形成的溶洞所控制，储集体在空间分布上具有不连续性，基质不具备储渗能力，储层非均质性强，油水关系复杂。

储层经过一段时间的开采后，油井含水不断上升，有
些井在短期内就出现暴性水淹。

油田大面积出水导致油田开发的整体效果变差，造成极大的经济损失，因此必须开展稳油控水措施以降低含水率。

在满足油田生产要求(即油井以较大产量生产)的前提下，堵水技术是减少出水的最好措施。

在碳酸盐岩油田开发过程中，水通常沿高渗透裂缝与大孔道舌进，而且这些高渗透裂缝孔道在垂直剖面上不能明显划分层段，因而就不能采取简单的机械卡隔，因此化学堵水技术将成为缝洞型碳酸盐岩油藏稳油控水的重要措施。

但是由于碳酸盐岩油藏的特殊性，使得油井的出水规律完全不同于砂岩油藏，传统的油藏工程方法已不再适用［1］。

因此，开发出适合碳酸盐岩油藏的堵水技术十分必要。

矿场生产数据表明，在碳酸盐岩油藏油井堵水后，虽然有些油井无效，但是大部分油井都获得了不同程度的增油降水效果。

说明在碳酸盐岩油藏进行堵水作业是可行的，经合理、有效的实施，可从根本上改变油井的递减规律。

这是当前碳酸盐岩油藏提高采收率的一项重要工艺技术。

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间以溶蚀孔洞及大型洞穴、裂缝隙为主，其中以溶蚀孔洞及大型洞穴为主要的储集空间，孔洞及裂缝为主要的流动通道，基质不参与储集和流动。

该油藏的原油密度0.809 1 ～0.998 7 g/cm3，油品性质从轻质到重质，平面上差异大，原油运动粘度1 158.21 ～2 517.69 mm2/s，含盐量 3 232.26 ～6 591.46 mg/L;地层水 pH 值 5.5 ～6.5，呈弱酸性，矿化度20.667 1×104～23.155 8 ×104mg/L。

该油藏温度为125～128℃，地温梯度(100 m)2.10～2.34℃，油藏原始地层压力 59.865 ～61.810 MPa。

要使堵水效果好，必须明确油井的水淹特征和类型以及出水部位。

根据水体的赋存状态和储集层发育情况分析，塔河油田奥陶系油藏油井见水类型可以分为4类，即沟通定容型、纵深沟通型、水平窜进型、混合见水型［3］。

(1)沟通定容型。

指油井所在缝洞单元储集体规模较小，油井直接沟通缝洞单元封存水后见水，生产中产液表现为快速衰竭式变化，水体能量弱。

根据缝洞单元内水
/油比的大小，油井含水变化规律表现为间歇式和含水稳定性，这种类型最典型见
水方式是间歇式含水型。

由于储集体规模小且封闭，能量不足，不适宜做化学堵水。

(2)纵深沟通型。

指油井钻遇纵深断裂或大裂缝与纵深断裂相连(地震剖面上可观察)，油井直接与底部大水体沟通，生产中油井多数具有一定无水期，见水后，含水上升在短时间内(大部分井在2～3 d)迅速上升。

含水变化规律主要表现为陡台阶式上
升型，部分油井表现出暴性水淹。

(3)水平窜进型。

指油井没有直接与水体沟通，油井的见水主要是缝洞单元封存水
或者底水进入到油体中，沿断裂、水平溶洞和不整合面的高渗带在平面上渗流到井筒的结果。

油井见水也表现出突然见水，初期含水上升较快，后期比较平稳，受邻井干扰较大，呈厂字形或台阶式。

(4)混合见水型。

缝洞单元封存水和底部大水体同时存在，以一定的储集体组合方
式渗流到井筒，初期表现复杂，但后期主要受底部大水体控制。

缝洞单元内自然能量充足，油井供液充足，含水变化后期呈台阶式和高含水稳定型。

塔河油田大多数油井见水方式主要是呈台阶式上升型和厂字型［4，5］。

堵水之前应确定具体的出水层段，这需要依靠找水工艺才能完成。

目前塔河油田的找水工作主要依靠产液剖面和储层评价两种测井方法完成。

测井仪器是1999年随CS400C生产测井系统从美国Computalog公司引进的，2000年正式投入使用。

不同的油井类型选用不同的找水方式，机抽井选用产液剖面法找水，自喷井选用产液剖面法或者储层评价法找水［6］。

通过对油井的出水特征、产液测井剖面以及钻井过程中的漏失现象进行分析，可以大致判断出油井的水淹类型和规律以及出水部位。

纵深沟通型油井可以选择用水泥浆封堵底部水体，水平窜进型油井可以选择用复合堵剂封堵，混合见水型油井可以选择将复合堵剂和水泥浆结合起来封堵。

挤注水泥施工简单，通过射孔、酸化，可以解除施工造成的地层污染，且水泥耐温，
适合高温地层。

(1)常规封堵。

油井有多个产层且产层之间有明显的隔层时，测井证实产水层在下部，以打水泥塞的堵水方式，在井筒将下部产水层封住而堵水。

(2)造隔层封堵。

油井产层单一且油水间没有明显隔层时，挤入水泥浆大半径封堵，从横向上造出一个水泥隔层，在上层射孔、酸化后生产。

暴性水淹或含水快速上升的井堵水增油效果较差，而台阶式上升和缓慢上升型井堵水增油效果较明显。

暴性水淹或含水快速上升的地层中存在大的溶洞，水泥浆进入地层后，无法从横向上延伸，从而形成不了有效的水泥隔层，无法达到堵水效果。

对于裂缝、缝洞、溶孔或溶洞发育的高温、高矿化度超深井油藏的堵水，关键是让堵剂能在缝洞中滞留住，形成堆积作用，不致于漏失到地层中去，失去封堵作用。

一般堵剂很难在地层中滞留住，采用复合堵剂堵水技术，能够发挥堵剂间的协同作用，提高堵水效果。

反应型堵剂基液在遇到高矿化度地层水时，会形成高强度凝胶体，封堵水窜通道。

同时为了防止堵剂漏失，使堵剂主体能在地层中滞留住，可在反应型堵剂基液中添加体膨颗粒及弹性颗粒，颗粒不仅起到骨架支撑作用，而且发生膨胀反应，在注入过程中起到暂堵防漏作用，提高堵水效果。

在注入复合堵剂后，可注入高强度的封口剂，它具有密度高、凝固强度高的特点，对地层下部出水层段大孔道、裂缝及溶洞有很好的封堵作用。

高强度封口剂在流动状态下反应很慢，一旦停止流动后会很快形成凝固体，堵剂自身可凝固，并能与反应型体膨胀堵剂的基液发生反应，在高角度或垂直裂缝中滞留封堵;同时，封口剂
对前期注入堵剂有阻挡功能(防堵剂返吐)，发挥了协同堵水作用，起到更好的堵水效果。

矿场实践表明，化学堵水实施横向人造隔板、纵向裂缝堆积堵塞的堵水方案效果最好，但水泥类堵剂的注入性略差，对现场的施工设备要求很高。

(1)聚丙烯酰胺类堵剂。

国内已应用过的聚丙烯酰胺类堵剂主要是耐高温的聚丙烯
酰胺铬冻胶和溶胶［9］，其特点是易注入、摩阻低、配制工艺成熟、堵塞能力好且具有选择性，但是在矿场应用过程中由于孔、洞的存在，漏失很严重，导致效果差，且有效期短。

(2)微粒凝胶堵剂。

法国石油研究院(IFP)［10］研制开发了一种具有高注入能力的微粒凝胶，微粒凝胶由聚合物和乳酸锆组成，在固定剪切速率下，聚合物和交联剂组成一个个分散的微粒凝胶。

控制微粒凝胶的大小和吸附特性是该技术的主要研究方向。

但是碳酸盐岩油藏中多级裂缝的存在使得凝胶的大小与底层中裂缝开度很难匹配。

(3)改性栲胶堵剂。

朱怀江等［11］通过磺化反应在落叶松栲胶的单宁分子中引入
磺酸基，使得改性后的栲胶具有更好的水溶性和耐盐性，配成的堵剂溶液粘度较低。

在堵剂配方体系中加入缓凝剂后，在100～140℃下成胶时间14～82 h，虽然堵
剂溶液的耐盐能力有限(NaCl含量超过8%时便沉淀分相)，但形成的凝胶可耐20%NaCl+1.5%CaCl2盐水的侵蚀，且具有很高的强度。

之后的研究表明［12］，改性栲胶堵剂可在水层中形成均匀的较强凝胶封堵带，而在油层中形成的是残余油与凝胶混合物，易被突破和形成流动通道;另外，改性栲胶凝胶具有极性，与碳酸
盐岩表面结合比较稳固。

但由于塔河油田地层水矿化度非常高，施工时需要一个清水隔离段塞，这样不易控制。

目前该技术还停留在室内研究阶段，实际矿场应用还需一个过程。

另外栲胶的成本比较高，这也是一个很重要的制约因素。

(4)其他化学类堵剂。

水玻璃类、石灰乳类、体膨型颗粒类、柔性堵剂类等化学堵
剂已见文献报道，但也都停留在室内试验阶段。

(1)塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏类型比较特殊和复杂，国内外可供借鉴的开发经
验不多，因此必须加强室内物理模拟试验和矿场先导性试验，获取经验和认识，以指导现场的开发。

(2)在油田开发的各个阶段，决定油田开发效果的主要因素是地下储层各种规模的
非均质性，因为它是支配地下流体流动特征最重要的因素之一。

所以，必须建立高质量的碳酸盐岩油藏的开发地质模型，以能够表征储层非均质性问题，这是油井堵水的地质前提。

因此，建立一个客观、定量的孔、洞、缝与流体赋存的三度空间分布特征，是塔河油田开发过程中的首要问题。

(3)生产测井的产液剖面与PND(脉冲中子衰减)技术相结合的找水工艺还不能完全满足塔河油田碳酸盐岩油田井筒内出水层位识别的要求，应从地质模型着手。

(4)将油井堵水、水井调剖、油田总体开发部署三者结合起来，按区块加强注水井
的调剖，以改善注入剖面，控制流度比，提高扫油体积系数，提高油田采收率［13］。

(5)在不同的含水阶段，所需堵剂的强度不同。

油井从中低含水期开采阶段到高含
水期开采阶段所需堵剂的强度逐渐加大，这样才能满足在较大生产压差下封堵大孔道［14］。

因此，必须加强堵剂的室内试验研究，开发出与地层配伍性好、水溶
性好、易于进入水流的毛管通道且附着力强、能牢牢附着在岩石通道表面上的性能优良堵剂。

【相关文献】
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