辽宁省盘锦市辽河油田金马油田开发公司才有作业一区 124010
摘要：针对新海27块水平井生产中存在的高含水问题，分析了水平井出水规律，提出了水平井“找+卡+堵+采”一体化堵水的技术思路，研发了适宜的水平井堵水管柱、堵水剂、配套降粘采油技术，形成了水平段A点和B点2套控水工艺。现场试验2口井，施工成功率达到100%，并见到明显的降水增油效果。试验表明，堵水配套技术对筛管完井的水平井具有良好的操作性和适应性。
关键词：水平井；液体桥塞；分段堵水；现场应用
前言
新海27块是海外河油田的主力区块，为提高油田采收率，2004年应用水平井投入二次开发，至2015年底，区块共投产水平井39口，日产油225t，日产液3412m3，综合含水为93.4%。受油藏边底水发育影响，近年水平井生产含水上升速度加快，产量递减明显。综合含水由2008年的91.6%上升至2010年的93.4%，平均单井产量由10t/d下降到5.8t/d。水平井是老油田二次开发工作中的一项关键技术，其产量规模关系到区块开发水平和油田开发经济效益。为此，开展水平井堵水配套技术研究成为当前一项重要的科研工作。
1 油藏概况
新海27块为块状边底水稠油油藏，开采目的层为d1I油层组，含油面积2.83km2，石油地质储量672×104t。纵向上划分为4个砂岩组，油层厚度为25～30m，油水界面1425m，平均孔隙度31.4%，平均渗透率1926.9×10-3μm2，平均泥质含量为6.2%，为高孔、高渗、低泥质含量的储层。地面原油粘度（50℃）为1934～3715mPa.S，平均地层温度53.3℃，原始地层压力14.06MPa。
到2010年底投产水平井39口，日产油225t，日产液3412m3。综合含水为93.4%。含水在60～70%的油井有5口，含水在80～90%的油井有1口，含水在90～95%的油井有19口，含水在95～98%的油井有11口，高含水关井3口。
2 开发中存在的主要问题
新海27块是依靠水平井开发的海外河油田主力区块，经过6年的高效开发，目前面临着水平井高含水、出水原因复杂并且主控因素难以确定、水平井出水段长、找堵水配套技术不完善等主要问题。
2.1 新海27块水平井高含水
新海27块水平井含水普遍较高。受油藏边底水发育影响，近年水平井生产含水上升速度加快，产量递减明显。综合含水由2008年的91.6%上升至2010年的93.4%，平均单井产量由10t/d下降到5.8t/d。分析含水上升的原因主要有两方面：
（1）底水发育，能量充足
新海27块构造平缓，含油幅度为30m，纵向上油水过渡带较宽，水油体积比62：1，边底水活跃，使得多数油井含水上升速度较快或投产便高含水。如新海27-H16、新海27-H18、新海27-H40、新海27-H42等井于2007年5月～8月投产含水率基本在20%左右，但所处构造位置较低，不到一年的时间含水率便上升至90%左右。上述生产动态也证实了新海27块边底水均较为活跃，是一厚层--特厚层状边底水油藏。
（2）油水粘度比大，底水快速锥进
新海27块d1Ⅰ油层组原油较稠，水平井虽然将直井情况下的“水锥”变成“水脊”，降低了生产压差，抑制了边底水锥进速度，但生产后期，随着低粘度原油的采出，地层中原油粘度进一步提高，导致油水流度比进一步加大，底水快速锥进，含水上升。随着注汽轮次的增加，地下剩余原油的粘度进一步增大，油井的含水上升不可避免。
（3）水平井井段长，产液剖面不均匀
新海27块共有水平井43口，平均水平段长216m。由于水平段联通的油藏非均质性较强，容易导致产液剖面不均匀，部分井段大量出液，而部分井段对应油层并未动用。6口水平井测产液剖面统计，总水平段长度1297.45米，主出液井段长度495.75米，主出液井段占总井段的38.2%，结果表明水平段各部分产液量比例严重失衡，产液剖面明显不均。
2.2 水平井堵水技术不成熟
受水平井出水段长、筛管完井方式影响，新海27块水平井堵水难度大，并且国内水平井堵水技术研究起步晚，目前尚无成熟的水平井堵水技术。传统的机械堵水和化学堵水剂由于功能单一、施工方案简单等原因，不能较好的在水平井堵水方面发挥作用，于是要开展水平井堵水技术和堵水工艺研究。
3 水平井堵水技术研究及方案设计
在水平井堵水技术研究上我们的具体做法是：一是加强水平井生产动态分析，掌握水平井出水规律；二是提出技术研究整体思路；三是围绕水平井和油藏特点加强每项技术攻关研究。四是根据找水测试结果，编制水平井堵水方案。
3.1 水平井堵水技术研究
3.1.1 技术思路
当前，国内水平井堵水技术仍处于研究试验阶段，没有成熟的技术经验可供借鉴。结合以往堵水工作我们认识到，水平井堵水要注重一体化技术的研究，通过综合技术的衔接与配套，最终实现水平井控水的工作目标。
新海27块堵水技术思路是：综合应用找+卡+堵+采一体化技术，发挥技术的协同作用，达到水平井堵水的目的。具体含义是：找，即应用产液剖面测试技术，分析确定水平段主力出水部位；卡，即研究适宜水平段分段堵水管柱，实现堵剂定位封堵；堵，即研究应用不同性能的系列水平井堵剂，对主力出水部位进行有效封堵；采，即堵水后采用适宜的降粘技术，降低油水粘度比，保证稠油顺利开采。
3.1.2 产液剖面技术研究
研究水平井产液剖面测试技术，测量水平井分段产液量及分段含水率，为单井和区块动态分析、堵水等措施实施评价提供依据。水平井产液剖面测试技术下井工艺是从特制双管井口中下入护管，然后在护管中通过地面注入设备将连续管电缆及仪器下至水平段，在上提连续管电缆的过程中对水平井进行产液剖面测试。
⑴配套设备
作业机架、夹持注入系统、绞车系统、导向系统和密封系统。
⑵施工工艺
一是安装偏心井口；二是连续油管下入钢缆；三是集流伞分段测试；四是涡轮流量计记录井下流量；五是持水率计记录持水率。
3.1.3 堵水管柱研究
研制了水平井专用化学注入管柱，将不同堵剂定位注入到预定层段，实现目的性封堵。管柱结构包括液压扩张封隔器、节流阀、扶正器、注入阀等。
⑴小直径长胶筒封隔器
①外径：Φ128mm；
②内径：Φ55mm；
③承压差15MPa；
④耐温：120℃；
⑤有效密封距离：0.8～1.5m。
⑵单向节流阀
①开启压力：1MPa；
②耐温：120℃；
③承压差15MPa。
3.1.4 堵水剂研究
研制了水平井液体桥塞、弱凝胶、强凝胶、无机凝胶4种不同性能的堵水剂，以满足水平井堵水技术需要。
（1）液体桥塞
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℃～90℃的条件下即可形成封堵性能较强的成胶体。破胶方式有2种：地层温度下4～7天自然破胶；高温破胶（＞150℃）。技术性能指标如下：
①成胶时间：0.5～30h，成胶温度范围：30～90℃；
②破胶时间：4～7天；
③破胶温度：＞150℃；
④突破压力：＞ 6MPa/m；
⑤有效期：＞30d。
（2）弱凝胶堵剂
主剂为高分子聚丙烯酰胺，树脂为交联剂，地下条件形成具有一定流动性的凝胶体，起到对地层初步调堵作用，具有较好的抗温性和抗盐性。技术性能指标如下：
①成胶温度：35～70℃；
②成胶时间：72～96h可调；
③使用温度：120℃；
④凝胶粘度：3000～15000mPa.s。
（3）强凝胶堵剂
为主体堵水堵剂，由低分子聚丙烯酰胺和树脂构成的交联体系。可加入增强剂来提高堵剂强度和耐温性能。大剂量注入起到深部封堵的作用，具有良好的稳定性。技术性能指标如下：
①成胶温度：45～70℃；
②成胶时间：48～72h可调；
③耐温：150℃；
④胶体粘度：≥1×104mPa.s；
⑤封堵率：≥98%。
（4）无机凝胶堵剂
由无机胶凝剂、激活剂、缓凝剂、分散剂等成份组成。在地层条件下，生成高强度的凝胶体，达到堵水的目的。采用超细无机材料，适用于热采高温环境堵水。技术性能指标如下：
①成胶时间：8～240h可调
②成胶温度范围：40～80℃
③突破压力：＞8MPa/m
④耐温：350℃
3.1.5 堵水后降粘技术研究
考虑堵水后由于产水量下降，油稠采出困难的问题，开展了注热和二氧吞吐降粘措施研究。对堵水后采用无机堵剂封口的堵水井，研究应用注热水降粘试验，一般设计量在1000～1500m3。二氧化碳可降低原油粘度，提高原油的流动能力，一般设计量在300～400t，为保证充分溶解于稠油中，其焖井时间要求在20天以上。其采油机理如下：
①CO2溶解气使原油体积膨胀；
②CO2溶解气降低了原油的粘度；
③CO2溶解气具有气驱及解堵能力；
④CO2对油层具有一定的酸化解堵作用；
⑤CO2可使原油中的轻质烃萃取和汽化；
⑥注入CO2改善了原油和水的流度比；
3.2 水平井堵水方案设计
针对新海27块水平井高含水问题，采用“找+卡+堵+采”综合技术改善水平井开发效果。试验2口井，海平1井和海平12井。堵水方案设计方法如下：
3.2.1 开展水平井产液剖面测试，确定主要出水部位
海平1井水平段长度366.31m，产液剖面显示主力出水部位集中在1750～1795m处，出水量占总液量的90%。见图1。
平12井厚度195.35m，产液剖面显示主力出水部位集中在1610～1700m处，为主要出水部位。见图2。
3.2.2 堵水方案设计
（1）海平1井堵水方案
海平1井产液剖面测试结果显示1750m～1795m是主要出水层段。为此，确定堵水井段为1740～1970m，共230m。为了保证堵剂进入目的层，堵水管柱确定采用“分段堵水管柱”。堵剂选择“弱凝胶+强凝胶+无机堵剂”。
①堵水管柱设计
机械堵水管柱由球座+节流阀+扶正器+LK344-128封隔器+扶正器+φ88.9mm油管组成。卡点设计在1740m处，管柱前端设计为1745m。
②堵剂用量设计
复合段塞堵水用量设计：封堵目的段为1740～1970m，共230m，封堵半径设计为4m，平均孔隙度为20%，则堵剂用量为：
Q＝πR2Фh＝3.14×42×20%×230≈2300m3
其中主段塞为复合段塞调剖剂Ⅰ，设计为2000m3，封口剂采用复合段塞调剖剂Ⅱ，设计为300m3。
（2）新海27-H12井设计
①堵水管柱设计
海平12井厚度195.35m，产液剖面显示主力出水部位集中在1610～1700m处，为主要出水部位，约90m。根据海平12井产液剖面测试结果，设计堵水井段为1610～1710m。由于出水层在水平段B部位，堵水管柱设计为分段注入工艺管柱，先暂堵水平段A，再封堵水平段B部位。见图3、图4。
②堵剂用量设计
暂堵段塞堵水剂用量设计：堵剂选择液体桥塞，封堵目的段为1720～1806m，共86m，封堵半径设计为2.5m，平均孔隙度为24.3%，则堵剂用量为：
Q＝πR2Фh＝3.14×2.52×24.3%×86≈400m3
堵水段塞用量设计：堵剂选择凝胶堵剂，封堵目的段为1611～1700m，共90m，封堵半径设计为4m，平均孔隙度为17.4%，则堵剂用量为：
Q＝πR2Фh＝3.14×42×17.4%×90≈800m3
4、现场应用情况及效果分析
2010年以来，采用水平井分段找堵水技术现场试验2口井。海平1井为Ⅰ类高含水井，海平12井为Ⅱ类高含水井，这两类水平井距油水界面较远，适于开展堵水试验。海平1井2004年8月以常规方式投产。至2007年6月，含水上升至93%、油量下降至3.4t/d，改为蒸汽吞吐生产。堵水前完成3个吞吐周期的生产。措施前累积产油17797t，累积产水143115m3。海平12井2004年9月以常规方式投产，堵水前吞吐生产3个周期，措施前累积产油10261t，累积产水69115m3。从堵水前后液面变化情况看，液面明显降低。从注热情况看，适当扩大处理可以起到降粘增产效果，又不影响堵剂封堵效果。从CO2降粘情况看，对原油起到降粘补能的作用。水平井堵水效果见表1。
4.1 海平1井注热试验效果
海平1井堵水后由于堵水有效封堵了主力出水层位，产水量降低，油稠导致原油流动困难，产液量降低。通过两次注热水试验，产液量上升，产油量增加。
海平1井堵水前日产油3.7t，日产水96.3m3，含水96%，液面70m；于9月7日堵水开井，最高日产油5.6t，平均日产油1.1t，日产水19.8m3，含水94.7%。累积生产37天，累积产油22.9t，累积产水842.9m3。液面360m（初期），对比堵水前液面降低290m，分析出水通道被有效封堵。由于油稠产油量较低，研究确定了注热降粘措施。共注热2次。为防止堵剂高温降解，第一次注热水500m3，井口温度215℃，注热后累积生产172.6天，累积产油225.1t，累积产水2856.2m3。由于油稠产量低，进行了第2轮注热试验，加大了注热量，共注热水1200m3，井口温度210℃。开井后产油量明显上升，含水率明显下降。注热前日产油0.8t，日产水13.4m3，含水94.4%，液面820m；注热后日产油3.1t，日产水37.3m3，含水92.3%，液面130m。累积生产113.8天，累积产油353.4t，累积产水4244m3。试验结果显示，第二次注热通过增加注热量，产油量明显上升。注热见表2，生产情况见图5。
4.2平12井二氧化碳降粘试验效果
海平12井堵水前日产油3.9t，日产水110.2m3，含水96.6%，液面80m；于1月21日开井，平均日产油0.4t，日产水11.1m3，含水96.5%。截止到2011年5月31日累积生产121.8天，累积产油44.2t，累积产水1351m3。液面由80m降低870m，说明主要出水通道被有效封堵。由于产水量大幅度减少和油稠影响，导致产油量低。为此，开展了CO2降粘采油试验。累计注入CO2362t，截止到2011年10月17日累积生产128.9天，累积产油341t，累积产水2741m3。目前日产油2.1t，日产水33.4m3，含水94.1%，液面650m。二氧化碳吞吐后水平井产量上升，含水率降低，液面上升，生产状况明显改善。采油曲线见图6。
海平12井堵水后由于堵水有效封堵了主力出水层位，产液量大幅下降，油稠导致原油流动困难，产液量降低。通过二氧化碳降粘试验，产液量上升，产油量增加。起到补能降粘的作用。
图6 海平12井堵水生产曲线
5、结论与建议
5.1从技术思路上看，新海27块水平井堵水确定的“找+卡+堵+采”一体化技术思路，比直井堵水工艺更加科学完善，技术紧密衔接，环环相扣，针对性强。
5.2从试验效果上看，研究试验的水平井堵水配套技术堵水工艺可以有效改善水平井开发效果。
5.3从技术发展上看，新海27块油于油稠、底水能量充沛，今后水平井堵水应在配套降粘措施上深化研究，进一步提升水平井产量。
论文作者:王倩
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/20
标签：水平论文; 剖面论文; 技术论文; 原油论文; 产油论文; 凝胶论文; 粘度论文; 《基层建设》2016年1期论文;