HF高聚物选择性堵水技术试验研究

冯金海 (辽河油田分公司兴隆台采油厂,辽宁盘锦1 2401 1)

兴隆台采油厂经过近40年的开发,大部分油井已步入高含水甚至全部水淹的状态,地下油、水分布更加复杂,高含水井出水层逐渐增多,层间矛盾和平面矛盾进一步激化,由于生产中的水油比高不仅造成了成本增大,降低了产油量,而且增加了如结垢腐蚀的问题,使得生产收益大大的降低,给油田的正常开发带来很大困难,因此解决油井中大量出水问题已经迫在眉睫。近年来油田开采过程中也相继采用了一些化学堵水技术,主要以聚丙稀酰胺堵剂为主。这类堵水技术是利用化学药剂形成凝胶对地层出水井段或出水层位进行封堵,以达到降水增油的目的。但实际应用中,由于聚丙烯酰胺的交联强度极易受地温等因素影响,达不到理想的堵水效果。下面,笔者介绍了油井在高含水期的一项新型化学堵水技术——HF高聚物选择性堵水技术。

1 堵水调剖机理

HF高聚物选择性堵水技术属有机凝胶类堵水调剖技术。技术应用的产品主要成分是具有高吸水膨胀性能的聚合物,在合成的过程中,加入适当引发剂、交联剂、促凝剂等并严格控制产品合成的温度和时间,这样合成的产品通过烘干和粒径筛选,由高分子聚合物同其他有机物加工、复配而成。使用该技术可以应用于炮眼封堵,还可以用来进行水井调剖和油井堵水作业施工。

由于堵剂材料选用具有更高热稳定性与抗盐性的高分子聚合物与树脂组成,堵剂在化学结构上由聚合物中的酰胺基与羟甲基为主要反应点,形成网状的三维空间结构凝胶体,这种凝胶体具有粘弹性,在地层岩心的孔隙介质中形成堵塞作用,阻碍水流通过,而且未交联分子链上的极性基团可与岩石表面相吸附,附着在岩石表面的高分子及凝胶对水流起到物理堵塞作用。同时在孔隙介质中的凝胶还可吸收束缚水使其体积微胀,强化了封堵效果。

该堵剂对油和水有明显的选择性,它降低岩石对油的渗透率最高不超过10%,而降低岩石对水的渗透率可超过90%。此外,该堵剂在技术路线上采用凝胶型堵剂,即使堵液配制成单一组份,注入地层后,借助地层温度进行交联反应而形成凝胶封堵高渗透层带。

2 性能特性

HF堵剂技术指标如下:外观为均一粘稠液体;pH值为6.7～7.2;凝胶粘度为(300～3.5)×105mPa·s;成胶时间 (45℃)≥8h;堵水率≥97%。其性能特点如下:①堵剂在凝胶耐热、抗盐方面均获得了明显的提高;②堵剂可以注入地层孔隙并且具有足够高的强度,可以封堵孔隙、裂缝、孔洞、窜槽和炮眼;③树脂固化后呈中性,与井下液体不反应,因而有效期长;④这种堵剂处理时不需要测定水源或封隔层段,处理费用低;⑤堵水选择性好。

用于高含水油井堵水中,该技术堵水的选择性着重表现在:①它优先进入含水饱和度高的地层;②进入地层的药剂将优先吸附在由于水冲刷而暴露出来的亲水岩石表面;③分子中未吸附部分可在水中伸展,减小地层对水的渗透性;④该药剂随水流动时,可为地层孔隙结构的喉部所捕集,产生堵塞。

3 注入方法

一般将药剂在混合罐或池中搅拌均匀,泵入油管,挤入地层,最后用清水 (一般1～1.5倍油管清水)将油管中的药剂挤入地层,也可视情况将药剂按一定浓度配比作为前置液挤入地层。注入量按下式计算:V=πR2Hφ

式中,V为选堵用量,m3;R为封堵半径,m;H为处理层厚度,m;φ为处理层孔隙度,%。

一般注入时,排量一般控制在10m3/h左右,在泵入过程中,泵压需根据注入压力的升高可进行相应调整,以保证作业的顺利进行。

4 选井实施条件

①适用于裂缝发育的砂岩稀油油藏。②油层深度在1000～1700m,温度在40～60℃间。③油层厚度大于10m,发育较好,渗透性较高,具有较好的吸水能力 (压力 10MPa,每分钟吸水量大于0.2m3)。④有一定剩余含油厚度,水淹井只能选取油水界面以上的油井。⑤主产层和接替层要明显。主产层的产液比例较大,含水较高,是堵水的主要对象,接替层要具有一定的产液比例,含水相对较低,是增油降水的主要对象。⑥油井的主要出水层在其对应的注水井为主要吸水层时,在进行油井堵水的同时对注水井调剖,可获得更好的堵水效果。

5 现场试验情况

2010年8月份开始,该技术在兴隆台采油厂大洼油田等主力生产区块的8口井进行了现场试验。

以洼12-28井为例,该井于1999年5月1日投产,2009年实施机械堵水措施,判断16号层出水。2010年6月12日作业,将16号层以下卡封。采14-15号层后,油井含水由83%上升到96.3%。说明主要产水层为14-15号层。通过采用HF高聚物选择性堵水剂,封堵14、15号层,降低其产水量,释放16号层的产能。2010年8月27日采取该措施,措施前日产油2.1t,气1273m3,水22.9m3,含水91.6%;9月1日开井排液4d后,日产液在30m3,油2.5t,含水92%左右。之后,液量逐渐下降,含水下降,日产油量上升,目前日产液36.5m3,油7.8t,气1150m3,含水78.1%左右,日增产原油5.5t,含水下降10.2个百分点,见到了较好的堵水增油效果。截止目前,已累积增产原油763t,降水435m3。

6 结 语

HF高聚物选择性堵水技术所采用的堵剂是一种新型高强度堵水剂,它可根据地层渗透性和温度选择不同的浓度,且性能稳定,选择性堵水性能强,不易降解反吐,现场施工简便易行,可广泛应用于各类油藏的降水增油工艺处理,为兴隆台采油厂高含水井治理提供了新技术支持。

[1]万仁博,罗英俊.采油技术手册——堵水技术 [M].北京:石油工业出版社,1994.

[2]刘翔鹗.油田堵水技术论文集 [M].北京:石油工业出版社,1997.

[3]赵福麟.采油化学 [M].东营:石油大学出版社,1994.