油气井堵水与封窜技术

一.国内外技术现状及特点
• 1、堵剂类型少，理论研究较为完善，实用性强 • 近年来的文献检索结果表明，国外目前在用的堵剂种 类并不多，其中用于常规封堵的绝大多数为有机交联 体系。颗粒类堵剂多用超细水泥，主要用于封堵管外 窜。 • 根据BJ公司将堵剂大致划分为如下三类：
• 1）渗透率封堵剂 • 2）不成比例的渗透率降低剂（DPR）或选择 性的渗透率堵剂（SPB） 3）相对渗透率调节剂（RPM）
先进型油井堵水应充分利用选择性堵剂和选择性注入方 法达到油井选择性堵水的目的。
油井选择性堵水
• 研究结果表明，随着水驱开发时间的延长，油井的堵水空间比水 井的调剖空间有更高的含油饱和度，充分利用油藏的堵水空间进 行深部堵水，同时对应水井进行深部调剖，二者进行有机结合， 利用二个空间来控制不同类型、不同方向的来水，对区块整体进 行堵水调剖对油藏采收率的提高更有潜力和更有意义。
• 这些堵剂被注入到岩心孔隙中来阻滞流 体的流动，但是在油相中它们不象在水 相中那样发生沉淀、膨胀或是增粘。所 起的作用就是降低水相渗透率的幅度比 油相渗透率要大。然而，根据所使用的 堵剂不同对油相渗透率的影响可能高达 10倍，就像是渗透率封堵剂那样也同时 需要使用机械封隔装置。
2）不成比例的渗透率降低剂 （DPR）或选择性的渗透率堵 剂（SPB
10-612
SP
1250
ML
53
1260
物性夹层：
1270
隔夹层发育油井的堵水
• 心滩坝上部的成层泥 粉沉积，是洪峰波动 过程中憩水期的悬浮 质落淤加积产物；河 道砂坝沉积末期，洪 水水动力减弱形成的 泥粉质沉积
13-11
SP
1250
ML
531
1260
泥质夹层
532
1270
隔夹层发育油井的堵水
以通61-73井为例，该井
胜跎11101施工情况
施工用量：708m3
注入量(m3)
堵水效果
28.4 26.1
18
3.2
88.7 31
超细水泥制备及封堵工艺介绍
SPE的文章报道
• 据SPE的文章报道，在美国，大约有95%的堵水作业 是用挤水泥的方法实施的，通常只有大约30%的成功 率，原因是普通标准水泥的粒径太大，进入不了较小 的缝隙。超细水泥是颗粒更加细化了的油井水泥，A 级超细水泥通过0.25mm窄小缝隙的通过量达到94.6%， 而普通G级、H级的油井水泥的通过量仅为15%左右。 细化了的油井水泥，其水化速度明显加快，析水量大 大减少，抗压强度提高1倍，抗析强度提高1倍，结石 的抗渗性提高14倍。此外，由于比表面积增大，水化 程度提高，使水泥的利用率成倍提高。另具SPE报道， 在超细水泥问世后的最初9个月，有20多家作业公司在 15个油气田上进行了上百次试验，根据81次作业的统 计表明，成功率达94%。
射孔层与下部 水层窜通
采用油基超细水泥插管循环法封窜
• 2068.0~2069.0米处射 工艺循环孔；插入注灰 塞后验窜验证窜通量 57L/min；配制3m3油基 超细水泥浆，循环至窜 通位臵后，正挤至泵压 28 Mpa；
生产层
插 管 插管注灰塞
工艺循环孔 人工井底
效果封窜后初期为百吨井，后产量稳定在127.5*63*50%，从封窜前后生产情况对比
油气井堵水与封窜技术
刘景三 2008.10
目录
• 一.国内外技术现状
• 二.油井不动管柱堵水新概念 • 三.超细水泥制备及封堵封窜工艺介绍
一.国内外技术现状及特点
目前国外从事堵水调剖研究和技术服务的公司主 要有BP,BJ，斯伦贝谢,哈里伯顿等大的石油公 司，美国能源部下属的一些研究机构长期从事 堵水调剖技术的基础研究。在研究项目中，往 往和提高采收率项目合并在一起，据统计，美 国EOR方案设计中，有35％采用聚合物，其中 60％采用的是冻胶，也就是堵水调剖技术。不 难看出国外已经将堵水调剖看作是一项提高采 收率的重要技术。本次调研主要围绕上述公司 和研究机构展开。
3）相对渗透率调节剂（RPM）
• 这些是水溶性的亲水的聚合物系统，当溶入水 后产生长的分子链，会松散的占据岩石空间。 由于强烈的亲水性，它能对水产生吸引力而对 油产生排斥力，净作用的结果，这种系统对水 的流动产生拖拉力同时对油的流动产生小的影 响（有时还能产生正面作用）。 • 产生这种用途的聚合物有高分子量的聚丙烯酰 胺和最近出现的硬葡聚糖（Scleroglucans）。 然而，温度的限制、剪切敏感性以及受钙镁离 子的影响都削弱了它的效能，并且它们随产出 液带出油藏比我们想象的要快。
800目、比重1.4水泥 封堵，堵后产量 21*15*28.5%。
封堵射孔振动和高生产压差引起的水窜
通过同位素测井解释 在油层下部3米有出水
点,是射孔振动和高生 产压差引起的水窜。油
基超细水泥浆3m3，挤 注泵压30Mpa，含水 99.2%降至13%，效果 显著。
隔夹层发育油井的堵水
• 隔夹层发育对 油井堵水是十 分宝贵的在成 岩作用过程中， 有机质在一定 条件下结合形 成的碳酸盐岩 胶结致密钙质 夹层
• 2005年赵福麟 资深博导在青岛会议提出 油井堵水新概念——先进型油井堵水 • 这个新概念下的油井堵水有5个内涵，即 油井区块整体堵水、深部堵水、选择性 堵水、不同来水堵水和与其他措施结合 的堵水。
油井选择性堵水
• 油井选择性堵水是油井不找水堵水的依据。它 也有两个关键：一个是使用选择性堵剂；另一 个是使用选择性注入方法。 • 重要的选择性堵剂有两类：一类是泡沫，它在 水层中稳定，但在油层中不稳定；另一类是冻 胶，表面粘附了冻胶的孔道对水的流动阻力大， 对油的流动阻力小（已提出膨胀/收缩机理[2]、 油水分流机理[3]、边壁效应/冻胶珠机理[4]、润 湿机理[5] 等解释这种选择性）。
对应注水井关井后，高渗透层压力比中低渗透层压力下 降快，堵剂将优先进入低压的高渗透层。 （4）由低注入速度产生的选择性注入方法 以低注入速度注入的堵剂将优先进入流动阻力最小的高 渗透层。 （5）由高效洗油剂产生的选择性注入方法
因高效洗油剂优先进入高渗透层，使该层含油饱和度降 低，即含水饱和度增加，有利堵剂进入该层。
超细水泥的制备
封堵套管外串槽技术原理
• 当固井水泥环本身与套管接触的第一界面，或与 地层接触的第二界面存在缝隙，油层套管的某一 段存在微缝孔，分层开采油、气井的某一段严重 地水淹失去开采价值，油水层之间的薄夹层抵抗 不住射孔振动或层间压力差作用而窜通时，最有 效的方法是挤入油井水泥进行永久性封堵。
挤入法封堵套管外窜槽
通过同位素测井解释 在油层下部3米有出水 点，固井质量差，管 外窜导致高含水。油 基超细水泥浆3m3，挤 注泵压30Mpa，含水 99.2%降至13%，效果 显著。
高压层封堵套管丝扣出水
该工艺在史3-4-斜11 套管在2430~2470米 漏失，试挤19MPa，
为高压水层，采用
封堵套管外串槽技术
1.采用插管注灰塞封窜---河4-斜70
该井新投后生产7 天含水35% 上生 到 92%，从固井质 量分析，怀疑下部 水层上窜造成含水
突然上升。
河4-斜70封窜 (同位素测井找窜曲线)
同位素测井找窜：找窜 井段2040~2080米
同位素找窜发现射孔层 2049.9--2057.0与下部的油水 同层2062.6~2067.4、水层 （2071.0~2078.1）窜通，且 上窜至2018.7米。
同位素找窜后解释水 层2331~2338米与上下 油层沙二11 （2321.1~2324.3）和 下油层沙二12 （2346.1~2349.1）窜 通严重，见上图。通 过论证，分别在 2329.0~2329.5、 2340.0-2340.5两处射 工艺孔。试挤时泵压 高达20MPa，采用600 目水泥比重1.6的水泥 浆，挤入2.0m3。该井 封窜后重射沙二1^1+2， 4.25开井,初期产量 射孔层与中间 130.5*62*50%，封窜 水层窜通 后含水由89.7%下降至 35%，已累增油3800t
选择性注入方法有5个：
• （1）利用地层渗透率不均质产生的选择 性注入方法 • 因高含水层一般为高渗透层，堵剂必然 优先进入高渗透层。 • （2）利用相渗透率差异产生的选择性注 入方法 • 油井堵剂通常为水基堵剂，水基堵剂将 优先进入含水饱和度高的地层。
3）由对应注水井关井泄压产生的选择性注入方法
Bill Bailey等人把油井出水的类型分为十种基本 类型
• • • • • • • • • • 1．套管、油管或封隔器泄漏； 2．套管外窜流； 3．油水界面上升； 4．没有层间流动的水层出水； 5．水井和油井之间的裂缝或断层导致的出水； 6．水的锥进或脊进； 7．水层发育有裂缝或断层导致出水； 8．弱水驱的区域； 9．重力作用分层； 10．有横向交叉流动的水层的出水。
注 水 井
采 油 井
调剖空间
堵水wk.baidu.com间
油井与注水井间压降曲线
压力(MPa)
10 12 14 0 2 4 6 8
0 20 60 85 100 130 150 184 203 263 273 298 326 376 416 459 497 569 583 598 656
设计用量：1120m3
11101施工压力爬坡图
配套设备完善，自动化程度高
GEL－TEC的堵水调剖工程车
GEL－TEC的堵水调剖工程车
• 车载的在线监测系统 能够详细的记录注入 过程中的温度，井底 流压，排量，表皮系 数等参数的变化情况， 为掌握工作进程，随 时了解地层堵塞情况， 以及施工后的总结评 价准备了丰富的第一 手数据。
国内油井不动管柱堵水新概念
图来分析（见附图3），含水由90%下降至50%左右，日产油保持在50吨以上，已累 增6300t，为地质预测指标的420%。
河4-斜70井封窜前后生产情况对比 200 150 100 50 0
4.16 4.20 5.14 5.26 6.11
产量
日产液量 含水 日产油量
日期
封堵射孔层与中间水层窜通
河10-侧8同位素找窜解释图
生产的东营组 1615.9~1625.4/9.5m，经 C/O能谱测井后，解释上 部低水淹，油层下部高水 淹（见图2）。针对同层矛 盾，我们采取油基水泥封 堵后重射。现场配2m3油 基超细水泥浆，挤注泵压 至20MPa。重射井段 1615.9~1621.0/5.1m。措施 后产量12.9*12*2%，累增 油2661t。
类别A，主要为无限流套管漏失，无限流管外窜，带有稳 定隔层的无裂缝发育的井等情况，采用冻胶体系能够 有效得到处理； 类别B，主要为有限流套管漏失，有限流管外窜，人工裂 缝沟通水体，天然裂缝沟通水体等情况，也可以采用 冻胶体系就能够有效得到处理； 类别C，主要为水平井贯穿断层或裂缝，人工裂缝沟通注 采井，天然裂缝连通注采井，采用预交联体处理。 类别D，则认为是最难处理的情况，主要为三维水锥，灰 岩裂缝出水以及非均质大厚层层内堵水，除选择合适 的堵剂外还需要配合较为复杂的工艺，如选择性冲洗 和顶替等工艺来共同完成。
大缝洞漏失严重井封堵
• １．解决水泥浆有效住留问题
利用活性冻
胶的可塑性 在封堵目标 区建立一个 托模解决水 泥浆有效住 留问题
气井堵水
• 超细水泥 95MPa 、温度 110℃条件实验评价结果计 算机录取曲线
凝胶95MPa、温度120℃条件实 验评价结果计算机录取曲线
新墨西哥州石油开采研究中心
Randy等人根据实验室中对聚合物冻胶堵剂的实验室分析，结合矿场的实际 问题。将控水问题按照难易程度分成了四个类别
，
1）渗透率封堵剂
• 就像它的名称所表明的那样，这些堵剂堵塞岩 石孔隙阻止流体的流动，通常采用可控的、延 迟性的反应在形成三维胶体之前而注入到油层 的深部。最著名的系统是聚丙烯酰胺和铬离子 交联以及PVA和戊二醛交联所形成的胶体。在 它们成胶前低粘度的情况下泵入地层，受温度 的激发和缓冲液的作用，在地层内进行反应而 形成胶体。所有这些物质都是非选择性的，它 们既堵水又堵油，因此，需要采取措施来避免 堵塞油流通道。