应用化学添加剂提高超稠油水平井周期吞吐效果

杨 海 清

（中国石油辽河油田公司曙光采油厂，辽宁 盘锦 124109）

应用化学添加剂提高超稠油水平井周期吞吐效果

杨 海 清

（中国石油辽河油田公司曙光采油厂，辽宁 盘锦 124109）

针对超稠油水平井的区块特性及原油物性，在完井后用粘土防膨剂溶液替泥浆，防止泥浆污染，优选化学添加剂，并形成系列配方体系，提高油井采注比和油汽比；优化施工工艺，提高药剂的有效利用率，最终实现改善超稠油水平井周期吞吐效果的目的。现场试验见到良好的措施效果，具有广阔的推广前景。

水平井；粘土防膨；化学添加剂；超稠油

曙光油田自2003年以来，在杜84馆陶油藏实施2口水平井，从此揭开曙光油田超稠油[1,2]水平井开发的序幕，经过几年的发展，其建设规模逐年扩大。目前在杜813兴隆台、杜84兴隆台、曙104205、曙127454兴隆台、杜212兴隆台等区块共有水平井87口，占兴隆台总井数的7.1%，目前日产320t/d，占兴隆台规模的13.2%。

(1)随着水平井开发规模的不断扩大，水平井新井部署区域储层类型由巨厚块状、厚层状转为互层状；沉积相带变化，由早期的主河道（杜84主体）转移至河道边部、前缘薄层砂及分流河口坝；由于所处地质位置不同，区块间物性存在差异，总体上具有较明显变化趋势，从构造高部位向低部位物性变差，数据见表1。

表1 超稠油主要储层油层物性表Table 1 Physical properties of super heavy oil reservoir formation

(2)超稠油物性具有明显的“四高一低”特征，即原油密度高，在20 ℃时密度大于1.0 g/cm2；原油粘度高，经地面脱气脱水后的原油粘度达16～22 ×104mPa.s(50 ℃)；凝固点高，平均值在25 ℃以上，个别单井可达 45 ℃；胶质沥青质含量高，平均含量超过50%；含蜡量低，平均低于2.5%。数据见表2。

（3）水平井段动用程度差。超稠油薄层挖潜井以及井间加密水平井数量较多，这部分油井受相邻直井影响较大，在开发过程中，由于油藏非均质性影响，水平井水平段油藏动用不均的矛盾逐轮加剧（井温测试曲线显示），严重制约了水平井产能的发挥。在蒸汽吞吐生产的环境下，水平井脚跟、脚尖部位都可能出现过度动用的情况，水平段动用不均呈现多样性。水平段动用不均可能造成油井近井地带的含水饱和度越来越高，采水期延长；地下存水造成蒸汽前缘的热水带加热温度低，原油粘度高，回流油井困难，周期产油下降，油气比低。另外，井间加密的水平井与相邻直井距离为35～50 m，造成直井-水平井和水平井井间干扰严重。这类井单纯的均匀注汽不能有效解决原油重质成分沉积的问题，解堵助排等措施又达不到改善动用的目的，两种技术现场应用具有局限性。

表2 超稠油区块水平井原油物性统计表Table 2 Tables for horizontal wells in super heavy oil block crude oil physical property

以上三方面矛盾最终导致超稠油水平井周期吞吐效果的降低，经统计 65口水平井，平均周期3.6轮，结束周期共注汽111.84万t，产油31.20万t，产水83.66万t，油汽比0.28，采注比1.03。油汽比低于0.2的有29口，占总数的44.6% ，平均油汽比只有0.10 ；采注比低于1.0的有40口，占总数的61.5% ，平均采注比只有0.61 。数据见表3。

表3 超稠油水平井油汽比、采注比分类统计表Table 3 Super heavy oil horizontal gas oil ratio, production injection ratio classification statistical table

1 技术原理

超稠油水平井能否进行高效开发是多种矛盾共同作用的结果，同时前期的开发效果对后期也存在较大影响。因此，提高超稠油水平井周期吞吐效果技术是自水平井钻完井过程直到正常蒸汽吞吐生产的系统技术，主要包括水平段替泥浆防膨剂的优选，不同区块化学添加剂配方体系的研究[3-5]，以及现场施工工艺的优化。该技术的主要工艺原则是首先在钻完井过程中，优选粘土防膨剂，在完井前替出水平段泥浆，防止钻完井过程中的泥浆污染；其次，针对不同区块特性，优选化学添加剂，形成系列配方体系，提高油井采注比和油汽比；同时针对不同油井对施工工艺进行优化，利用分段注汽管柱[6]，提高药剂的有效利用率；并且最终实现改善超稠油水平井周期吞吐效果的作用。

2 室内性能评价

2.1 水平井段替泥浆粘土防膨剂性能

将粘土防膨剂试样配成不同浓度的水溶液，备用。称取0.5 g膨润土放入离心管中，加上述的水溶液10 mL。在室温下静置2 h。将离心管放入离心机中，用1 500 r/min，离心15 min。读取膨润土在离心管中的膨胀体积。用煤油和蒸馏水同等条件下做试验。按公式（1）计算防膨率，数据见式1。

式中：η— 防膨率，%；

v1 — 膨润土在试样水溶液中的膨胀体积，mL；

v 2— 膨润土在水中的膨胀体积，mL；

v 0— 膨润土在煤油中的膨胀体积，mL。

由图1可以看出，1#药剂性能最佳。

2.2 化学添加剂配方体系性能评价

针对不同区块油藏及原油物性的特点，通过化学药剂的优选形成有针对性的配方体系，针对原油及油藏物性矛盾不是特别突出的主体区块，我们主要以降低渗流阻力为主，药剂配方命名为“减阻型”；针对杜 813兴隆台等泥质含量较高的区块，我们在“减阻型”配方的基础上添加粘土稳定剂成分形成”防膨型“配方体系，在保留降低渗流阻力能力的同时，有效解决泥质含量高油藏注汽过程中二次伤害的问题；针对原油粘度超高的杜813兴隆台，杜212兴隆台等区块，我们在配方中添加高效原油降粘成分，形成的“降粘型”配方具有极强的乳化降粘性能，对延长油井生产时间，提高原油产量具有重要意义。

图1 粘土防膨剂的防膨率曲线Fig.1 Clay antiswelling agent anti swelling rate curve

图2 时间与表面张力曲线Fig.2 Time and surface tension curve

图2曲线表明该药剂具有较好的耐温性能。

2.2.1 化学添加剂耐温性能测定

将油层处理剂溶液置于310 ℃的高温烘箱内，分别经24，48，2，96 h恒温热处理后取出，冷却至室温，然后在不同浓度下与处理前相对比，测定其表面张力，具体结果见图2。

2.2.2 化学添加剂表面活性测定

图3 浓度与表面张力曲线Fig.3 Concentration and surface tension curve

将试样按不同浓度配成水溶液，用JYW-200A全自动表、界面张力仪测定其表面张力。 图 3可以看出：试样在 7‰浓度以上才能达到一般表面活性剂所要求的表面张力值，在 5‰浓度时有一个较好的表面张力降低梯度。化学添加剂具有较好的表面活性，平均表面张力低于24 mN/m。

2.2.3 化学添加剂乳化性能测定

在药剂浓度分别为3‰（w/w）的情况下，取超稠油区块原油，按油、水比为7∶3的比例，在80℃的水浴中恒温30 min后快速搅拌，使其乳化，实验室内用RS600旋转粘度计分别测定乳化前后的原油粘度，对比其降粘率达到99.8%，数据见表4。

表4 化学添加剂乳化降粘实验数据表Table 4 chemical additive emulsified viscosity data sheet

2.2.4 药剂对采出液脱水性能影响

超稠油不仅开采难度大，而且也增加了联合站的后续脱水难度。由于联合站内原油物性及水质差异性较大，频繁造成外输含水超标，为避免这种现象，我们考察了药剂剂对采出液脱水性能的影响，按Q/SY-LH 0165-2004推荐标准进行室内实验，数据表明，该剂与破乳剂具有较好的配伍性，对联合站原油的破乳脱水及后续的水质处理不会产生任何不良影响。具体结果见表5。

2.3 施工工艺的优选

根据水平段的动用程度对施工工艺进行优选，井温曲线显示水平段动用较均衡的井，直接利用注汽管柱进行施工，水平井段动用不均的油井，选择与适当的分段注汽管柱相配合，利用管柱将药剂直接送达目的井段，提高药剂的有效利用率。

3 现场实施效果

2011年应用化学添加剂提高超稠油周期吞吐效果技术共计实施76井次，措施成功率100%，累计措施投入758万元，累计措施增油3.7万吨，经济效益5 684.1万元，取得了明显的效果。

（1）措施井周期吞吐效果得到改善

统计周期结束的 33井次生产情况，油井周期前后对比增油188 t，油汽比提高0.04，采注比提高0.13，回采水率提高8.8%，油井生产情况得到较大改善。

（2）措施井后续生产效果持续提高

统计措施连续2个周期结束的措施井11井次。措施周期生产效果得到改善的同时，后续周期生产效果得到持续提高，措施效果进一步得到体现。油汽比由措施前的0.18提高到措施周期的0.25和后续周期的0.36。采注比由措施前的0.61提高到措施周期的0.75和后续周期的0.92。

表5 原油脱水与化学添加剂配伍性试验记录Table 5 the dehydration of crude oil and chemical additives compatibility test record

典型井例分析：

（1）杜84-兴H3038

杜84-兴H3038井是杜84兴隆台边部一口薄层挖潜水平井，该区域原油粘度高的矛盾突出，原油中胶质沥青质含量 56.8%，原油粘度达到 19.16 mPa·s。施工中选用“降粘型”配方体系，注入药剂25 t，措施后与上周期对比生产天数延长32 d，周期产量提高429 t，油汽比提高了0.1，采注比提高了0.3，措施取得较好效果。

（2）杜212-兴H227CH

杜212-兴H227CH井，该井原始及第一、二轮井温曲线显示，水平段中部动用较好，两端动用较差，油井一方面受到油层非均质性影响，另一方面在两轮注汽生产过程中，两端原油经过反复加热熟化，造成重质成分沉积，原油物性进一步变差。针对这种情况，我们在施工中利用分段注汽管柱，在“两端”注入化学添加剂，措施后油汽比、采注比大大提高，井温曲线也显示两端被有效动用。

4 认识与结论

经过室内试验和现场应用，该技术取得以下结论：

（1）优选的粘土防膨剂以及化学添加剂配方体系，满足不同区块超稠油水平井提高油汽比及采注比的需要。

（2） 化学添加剂配合水平井分段注汽管柱应用，可有效改善水平段动用不均矛盾，现场应用效果明显。

（3）化学添加剂在超稠油水平井的成功应用，为同类油藏的高效开发提供一定借鉴意义。

［1］刘文章.热采稠油油藏开发模式[M].北京：石油工业出版社，1998：3-17.

［2］万仁溥,罗英俊.采油技术手册(修订本)[M].第八分册.稠油热采工程技术. 北京：石油工业出版社,1996.12～24.

［3］佟曼丽.油田化学[M]..石油大学出版社,185-189.

［4］杨元亮.石油磺酸盐在深层热采超稠油油藏驱油试验[J].特种油气藏,2008,15(5):87-88.

［5］郎宝山.曙光油田超稠油蒸汽添加剂的研制和应用[J].油田化学,2004():23-24.

［6］张守军.水平井分段优化注气技术及其应用[J].大庆石油学院学报2010(04)：62-66.

Application of Chemical Additives in Improving Development Effect of Super Heavy Oil Horizontal Wells

YANG Hai-qing
（PetroChina Liaohe Oilfield Company Shuguang Oil Production Factory, Liaoning Panjin 124109， China）

Aiming at block characteristics and crude oil physical properties of the super heavy oil horizontal well, clay antiswelling agent was used to prevent contamination of mud;chemical additives were optimized, and a series of formula system was formed, the production injection ratio and oil gas ratio were increased; Through optimizing the construction process and improving effective utilization rate of chemical additives, ultimate objective of improving cycle huff and puff effect of super heavy oil horizontal wells was realized. Field test has gained good results, so it has a broad prospect.

Horizontal well; Clay antiswelling; Chemical additives; Super heavy oil

TE 254

A

1671-0460（2012）09-0888-04

2012-08-19

杨海清（1973-），男，辽宁盘锦人，工程师，1996毕业于西南石油学院采油工程专业，研究方向：从事采油工艺管理工作。E-mail：yanghaiqing@petrochina.com.cn，电话：0427- 7531716