水平井选择性化学堵水技术在冀东油田浅层边底水油藏的研究与应用

刘怀珠,李良川,郑家朋,孙桂玲

(中国石油冀东油田公司钻采工艺研究院,河北唐山063004)

水平井选择性化学堵水技术在冀东油田浅层边底水油藏的研究与应用

刘怀珠,李良川,郑家朋,孙桂玲

(中国石油冀东油田公司钻采工艺研究院,河北唐山063004)

冀东油田浅层油藏为边底水驱动油藏,天然能量充足,油水层间隔层较薄,在开发过程中易形成边底水突进、水窜、水淹,油井含水上升速度快。油田进入高含水或特高含水注水开发阶段后,油层平面、层间及层内矛盾更加突出,注入水常沿高渗透层或韵律层突入油井,导致油井产能下降,严重影响油田的开发效果。为解决这个问题,采用了选择性化学堵水技术,在冀东油田浅层区块开展了试验。现场应用效果表明该堵剂的降水增油效果比较明显,提高了原油采收率。

水平井开发;冀东油田;选择性化学堵剂;边底水油藏

自2002年底,冀东油田开始大规模应用水平井以来,到2009年8月底水平井开井227口,随着开采时间的延续,水平井含水逐渐上升,目前部分油井含水已达90%以上。油田进入高含水或特高含水注水开发阶段后,油层平面、层间及层内矛盾更加突出,注入水常沿高渗透层或韵律层突入油井,导致油井产能下降,严重影响油田的开发效果。国内外油田开发和管理的实际经验表明:无论是以边底水为特征的油藏,还是后期由于边底水锥进导致含水提高为特征的边底水油层,其开发和开采的关键技术是抑制水锥或控制边底水锥进,最大限度地延长油井无水或低含水采油和保持边底水均匀驱替,以达到提高底水油层开发效果的目的[1]。常规的油井堵水技术如机械卡封高含水层、水泥堵炮眼等,由于人为放弃了高含水层段的剩余地质储量,或由于封堵半径小,油井堵水措施递减快,不能充分发挥油层层内潜力,使油田采收率的提高受到很大影响[2-3]。因此,将选择性化学堵水技术应用在边底水驱动油藏,天然能量充足,油水层间隔层较薄的高尚堡浅层区块。

1 选择性化学堵水剂的室内研究

1.1 选择性堵水机理

选择性堵水主要是依据堵剂在油、水环境中具有不同的性能,从而产生对油、水渗流的选择性影响(图1)。堵剂进入油层,则在孔隙中央形成压缩的高分子团簇,油从团簇与孔隙壁间的通道流动;堵剂进入水层,则在整个孔隙空间形成舒张的高分子网络结构,阻止水的流动。

图1 选择性堵水机理示意

1.2 堵剂合成

用溴化烷基甲基丙烯酸乙酯单体和MA单体,搅拌溶解后,将聚合反应釜置于48℃水浴中加热同时通入氮气,使其充分反应,提纯产物即可得到HWSO选择性堵水材料,可生成溶液型堵水剂HWSO-1和冻胶颗粒型堵水剂HWSO-2。

1.3 堵剂性能评价

用石英砂制作4个岩心,进行室内选择性评价,步骤为:

(1)抽真空,饱和盐水,求孔隙体积后,1、2号注盐水测水相渗透率Kwb,3、4号用煤油驱替水,测油相渗透率Kob。

(2)4个岩心管各注入0.2PVHWSO样品,然后70℃养护。

(3)60天后取出1、2号岩心管,注盐水,分别测1PV…100PV时的水渗透率Kwa1…Kwa100。3、4号岩心反向注煤油,分别测1PV…100PV时的油相渗透率Koa1…Koa100。

岩心选择性封堵实验表明,HWSO材料的无量纲堵水堵油比达5.3(表1)。HWSO材料中的聚合物分子链在水相中伸展,油相中收缩,可以有效的降低水相渗透率。

表1 HWSO选择性封堵性能(70℃)

1.4 施工工艺特点

水平井堵水施工优先考虑安全性,选择性堵剂的特性满足了这一要求,在施工工艺上表现为:可应用于底水脊进、边水突进水平井;不需要对油井进行找水作业,不用明确出水位置,不用封隔油水层,从而实现了笼统注入堵剂;对于生产中的水平井可实现不动管柱注入,注入后不需要长时间候凝,缩短了停井周期。

2 矿场试验

2.1 选井原则

(1)初期产能高,目前供液能力强,累计产油量低,动用程度较低,有一定剩余油潜力的井;

(2)有明显的油水界面,出水位置相对清楚;

(3)水驱控制高,波及大区域内的高含水井;

(4)高含水(不小于90%),低产油(小于10t/ d),高产液(不小于150m3/d),高液面的油井;

(5)油井单层厚度较大,具有一定的剩余可采储量,一般要求单层厚度在5m以上;

(6)固井质量好,无层间窜槽现象,由边水窜进、底水脊进造成高渗透层水淹,而不是水泥环破坏窜槽引起;

(7)地层非均质,出水层渗透率大于出油层渗透率,垂直渗透率接近水平渗透率。

2.2 现场应用及效果分析

针对以上选井原则,在高尚堡浅层北区筛选了一口施工井:高104-5平35。

高104-5平35井位于高104-5区块Ng6油藏构造高部位,油藏类型是受构造控制的块状底水油藏。Ng6小层含油面积1.25km2,油层有效厚度6.0m,地质储量111.1×104t;孔隙度32.1%～37.8%,平均34.6%;渗透率(2345.4～7117.5)× 10-3μm2,平均2735.7×10-3μm2;截至2005年8月,小层采出程度1.58%。高104-5平35井所控制的高104-5区块东部微构造圈闭油层厚度3m,油水界面-1732m(海拔),含油面积0.8km2,地质储量55.6×104t,在该井投产前基本未动用。

高104-5平35井为二开、滤砂筛管完井,水平段91m。2005年11月1日投产,初期产液35m3/ d,油28t/d,含水19.9%,动液面477m。一年内含水逐渐上升至99%。2008年8月堵水前产液222.1 m3/d,产油2.22t/d,含水99%,动液面108m。分析认为由于部分水平段水淹,导致高含水生产,为提高油井产量,降低含水,于2008年9月进行了选择性化学堵水现场试验。

该井于2008年8月30日开始施工,共注入1#工作液(HWSO-1)2470m3和2#工作液(HWSO -2)600m3,共3070m3,压力0～6MPa,排量5.8～6m3/h,于9月26日注入完毕。2008年10月10日开井,从该井的采油曲线可以看出(图2):产液量由堵前的222.1m3/d降为52m3/d,开井后的一个月内含水几乎没有变化,此后含水率开始下降,累积降水量为40000m3,累计增油486.5t,含水下降4.1%。该井的降水增油效果比较好。从该井的效果可以看出:该堵剂进入水层,则在整个孔隙空间形成舒张的高分子网络结构,阻止了水的流动,起到了很好的降水效果;该堵剂进入油层,则在孔隙中央形成压缩的高分子团簇,油从团簇与孔隙壁间的通道流动,累计增油486.5t,起到了增油的效果,并且有效期比较长,说明使用的堵剂还是有效的,还应继续优化堵剂性能,提高堵剂强度,强化其增油的效果。

3 结论及建议

(1)堵水实践的成功表明,对于冀东浅层底水油藏筛管完井的水平井,采用选择性化学堵水,笼统注入工艺,可阻止底水脊进,能够起到较好的降水稳油作用。

图2 高104-5平35井采油曲线

(2)水平井单井油藏工程研究难度较大,加之出水位置不清楚,建议开展找水技术和堵剂筛选研究。

(3)措施后开井初期,产出液聚合物浓度稍大,建议今后采取分段堵水技术与选择性堵水结合施工,在套管(筛管)与地层环空形成高强度隔板,使近井地带得到处理,然后再进行选择性化学堵水,这样堵剂能进入远井地带,起到更有效地堵水作用。

[1] 李士伦,张正青,冉新权,等.注汽提高石油采收率技术[M].成都:四川科学技术出版社,2001:80-95

[2] 任皓.油井堵水技术进展[J].钻采工艺,1994,17(3): 39-44

[3] 胡博仲.大庆油田机械细分堵水技术[J].石油钻采工艺,1998,20(5):79-84

[4] 李良川,毕宏勋,郑家朋,等.复杂断块油藏水平井开发技术文集[M].北京:石油工业出版社,2008:161-171

TE358

A

1673-8217(2010)02-0109-03

2009-09-02

刘怀珠,1983年出生,2001年于大庆石油学院获得石油工程学士学位,2008年于中国石油大学(北京)获得油气田开发专业硕士学位,现从事提高采收率工作。

编辑:李金华