低渗裂缝性油藏水平井水力喷射堵水技术研究与试验

王玉功，李勇，武龙

（1.川庆钻探钻采工程技术研究院，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018）

低渗裂缝性油藏水平井水力喷射堵水技术研究与试验

王玉功1，2，李勇1，2，武龙1，2

（1.川庆钻探钻采工程技术研究院，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018）

针对长庆油田油井水平井裂缝性水淹的现状，结合储层地质特点、动态开发特征等因素，开展了水平井堵水工艺技术试验。针对压裂过程中暴性水淹的水平井，首次提出了“水力喷射堵水工艺”思路，配套研发了抗剪切系列堵剂，并进行了现场试验，取得了较好效果，实现了“降水增油”的措施目的，验证了新思路的可行性。

裂缝；水平井；堵水；水力喷射

长庆油田由于储层渗透率低、压力系数低等特点，水平井开发主要采取多段压裂、注水开发的工艺模式，生产过程中见水井数多、含水上升快的问题比较突出，已成为影响水平井开发的重要问题[1，2]。而水平井堵水技术是一项国际难题，在压裂投产、注水开发模式下的水平井化学堵水方面更无成熟技术可以借鉴。

在前期研究的基础上，针对此类水平井，首次提出了“水力喷射堵水工艺”思路，配套研发了抗剪切系列堵剂，并进行了现场试验，取得了较好效果，验证了新思路的可行性。

1 水力喷射堵水技术原理

长庆油田水平井通常以水力喷射管柱进行压裂改造投产，一批井压裂过程中高压暴性水淹，导致后续压裂无法进行并且原水力喷射管柱无法起出，这种情况下的堵水只能利用原水力喷射管柱进行，水力喷射管柱（见图1）。水力喷射注入工艺具有高速剪切的特点，这对堵剂的抗剪切性能提出了很高要求。

图1 堵水管柱结构示意图（原水力喷砂分段多簇压裂工具）

对于裂缝性水淹油井，不论存在高导流人工裂缝还是高渗透层，其水淹通道即为产液通道。因此，对于堵水而言，首先采用的堵剂必须具有选择性，即堵水的能力要大于堵油的能力；其次，挤注完堵剂后必须进行过顶替，预留一部分裂缝作为产液通道；另外，为了防止堵剂注入过程中沿裂缝的大量滤失影响封堵效果，在主体堵剂注入前必须优先挤注屏蔽剂，一方面防止堵剂滤失，另一方面保护微裂缝和基质的剩余油区不被堵剂伤害。基于以上分析，逐渐优化形成了复合段塞堵水工艺思路（见图2）：（1）用屏蔽剂屏蔽微裂缝和基质，防止后续堵剂滤失；（2）用选择性弱凝胶对出水裂缝进行封堵，在屏蔽剂的作用下可以增大堵剂的波及体积；（3）用强冻胶对人工裂缝进行封堵并封口，防止堵剂返吐；（4）根据油井实际情况，计算过顶替量，确定人工裂缝预留通道。

图2 复合段塞堵水示意图

2 系列堵剂产品

堵水技术是控水稳油的关键技术，在改善油田开发效果、提高油田最终采收率方面起到了重要的作用。堵水剂是影响堵水调剖成败的关键因素之一[3，4]。经过多年的攻关研究，遵循“注得进、堵得住、安全可靠”三个原则，通过配方优化及室内抗盐、抗温、敏感性、成胶强度等性能评价，逐渐形成了堵水剂系列产品：弱凝胶选择性堵剂系列、智能冻胶、高强封口剂。

2.1 弱凝胶选择性堵剂系列

G530成胶时间均在20 h以上，可以满足现场要求；G530成胶后的耐酸性能、耐油性能良好，该堵剂具有较好的选择性封堵能力，堵水率为堵油率的3.3倍。

G531在20℃～90℃的范围内交联状态良好，能够适应长庆油田的地层温度要求；堵剂不受地层水矿化度的影响，具有很好的矿化度适应能力；G531具有较好的选择性，堵水率为堵油率的2.5倍。

G542具有很高的中温黏弹性能和长期热稳定性能，能够适应长庆油田的中高温储层要求；不同矿化度的地层水对其成胶影响不大，能很好的适应长庆油田地层水的矿化度；该堵剂耐碱、耐矿化度性能良好；该堵剂具有一定的选择性，静态和动态有效期都在2年以上（见图3）。

图3 G530、G531和G542剪切后成胶示意图（11 MPa，148 m/s喷射速度）

弱凝胶选择性堵剂系列主要用于封堵远端微裂缝或基质。

2.2 智能冻胶堵剂

智能冻胶G521是一种新型液体胶塞，它是利用高分子互穿网络包裹具有极性的有机物，并使之成为一体的冻胶体系。该堵剂可在10℃～90℃内成胶，成胶时间可控性强，有固定形态，弹性好，有一定的吸水膨胀性能，耐酸碱。堵剂静态和动态有效期都在3年以上。主要用于封堵人工压裂大裂缝（见图4）。

2.3 高强封口剂

G522是一种无固相的纯液态材料，密度大于1.19 g/cm3；黏度可调，根据不同施工要求，黏度在10 mPa·s～100 mPa·s可控；固化时间在10 h～20 h可控；G522成胶后的耐酸性、耐氧化性、耐油性、耐碱性和耐矿化度性能都很好，可以满足西峰油田堵水封口用堵剂的要求；成胶后的抗压性能良好，平均抗压强度为1.10 MPa，主要用于堵水施工封口。

图4 G521和G522剪切后成胶状态（11 MPa，148 m/s喷射速度）

3 现场试验

长庆油田长4+5油藏实施水平井水力喷射堵水技术现场试验1口井，平均日增油2.8 t，累计增油503 t，平均日降水1 270 m3，措施效果明显，为低渗透油田高含水水平井的治理提供了新思路[5，6]。

3.1 基本井况

YP110-10井是采油八厂产建项目组的一口新井，其基本概况如下：（1）油藏基本情况（见表1）。

（2）压裂改造情况（见表2）。

表1 油藏基本参数表

表2 压裂参数统计表

（3）溢流情况。YP110-10井实探人工井底为2 698.44 m，设计压裂7段，施工层位长4+5层，该井钻井过程中在钻遇2 608.68 m～2 638.79 m时发生溢流，密度提至1.30 g/cm3～1.53 g/cm3压井成功。在压裂第二段后放喷泄压过程出现了压力异常。压裂半小时后用6 mm油嘴控制放喷180 min，出液204 m3，后关井30 min，井口压力7 MPa，压裂后第二天，压力稳定在7.6 MPa。

3.2 堵水情况及效果分析

由于该井处于长庆油田和延长石油集团矿区边界，高压出水主要受延长注水井影响较大，长庆这边没有明显的对应注水井，延长的注水井注入量和位置等信息不明并且无法协调关注水井泄压。经过讨论，决定采用原水力喷射管柱进行堵水施工，2013年8月8日对该井进行堵水施工，共挤入弱凝胶堵剂60 m3，挤入智能冻胶堵剂90 m3，施工过程顺利，施工曲线（见图5）。

措施后关井3 d，2013年8月12日上午开井放喷，放喷3 h，放出液体总量近50 m3，投产后日产液23 m3，日产油2.8 t，取得了一定的堵水效果。但是日产液量仍较大，含水率偏高，分析原因如下：

（1）从钻井溢流情况可以判断，该层段原本存在较大裂隙，并且较为发育。该裂缝的尺寸及分布形态等基本信息并不明确，因为从该层段压裂施工曲线上来看，无明显破压，并且停泵时压力有翘尾现象。

（2）此层段在压裂施工和堵水施工后，并无明显的人工裂缝开启和延伸的压力显示，无法准确估计该大裂隙的空间体积。

图5 YP110-10井堵水施工曲线

（3）挤注堵剂过程中，不能保证下封隔器正常座封，堵水结束后，尽管挤注了保护段塞，但是封隔器一旦解封，第二压裂段和第一压裂段之间很有可能形成串流，导致堵剂串流至第一压裂段，影响堵水效果。

（4）挤注堵剂过程中，堵剂很可能在裂缝内形成指进带，造成不能饱满充填裂缝，导致堵水后宏观表现上堵水效果欠佳。

（5）如果该层段存在天然裂缝发育带，堵水只堵住了较大裂缝通道，很多微裂缝并未堵死，造成堵水效果不明显。

矿场试验表明，在出水层段明确、工艺可行的前提下，堵剂的封堵强度成为低渗透裂缝性油藏水平井堵水成败的关键，这是裂缝性低渗透油藏开发的特殊性所决定的。抗温抗盐选择性高强堵剂的研究将是水平井堵水技术发展的重要方向。

4 结论

（1）针对压裂过程中暴性水淹的新井水平井，首次提出了“水力喷射堵水工艺”思路。

（2）针对长庆油田水平井水淹特点，室内开发了系列堵水剂产品：弱凝胶堵剂系列、智能冻胶堵剂和高强封口剂，通过室内实验和现场试验，可以满足现场施工要求。

（3）成功进行了水平水力喷射堵水现场试验，取得了较好的初步效果，为低渗透油田裂缝性油藏高含水水平井的治理提供了新思路。

［1］刘广燕，李生青，蔡奇峰.高温高盐碎屑岩水平井硅酸盐化学深部堵水技术的研究与应用［J］.新疆石油天然气，2012，8（2）：75-77．

［2］曹继虎，杜向前，李冰岩，等.低渗透油田堵水转向压裂新技术研究与应用［J］.石油化工应用，2010，29（1）：49-53.

［3］张冬会，吕西辉，刘爱国，等.水平井选择型堵剂的室内研究及矿场应用［J］.精细石油化工进展，2011，12（2）：7-10.

［4］李宜坤，魏发林，路海伟，等.水平井化学控水技术研究与应用［J］.石油工业技术监督，2011，（6）：50-54.

［5］李道品．低渗透油田高效开发决策论［M］.北京：石油工业出版社，2003：56－65.

［6］宋万超.高含水期油田开发技术和方法［M］.北京：地质出版社，2003.

Research and test of the hydraulic jetting water shutoff technology for horizontal wells in low permeability fractured reservoir

WANG Yugong1，2，LI Yong1，2，WU Long1，2
（1.Drilling Engineering&Technology Research Institute of Chuanqing Drilling Engineering Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil&Gasfields，Xi'an Shanxi 710018，China）

Experiments of water shutoff in horizontal wells were carried out,which aims at the present situation of fractured water flooding in horizontal wells in the Changqing oilfield, combining geology features of the reservoirs and dynamic development,etc.Thinking of the hydraulic jetting water shutoff was first put forward.Research and development of resistance shear plugging agents were completed,which aims at the water flooding horizontal wells.This study obtained better effect,achieved the treating purpose of"decreasing water and increasing oil",and verified the feasibility of the new thinking.

fracture；horizontal well；water shutoff；hydraulic jetting

TE358.3

A

1673-5285（2016）01-0011-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.01.003

2015－11-27

中石油川庆钻探科技攻关项目“低渗油田水平井产水段识别与缝内堵水技术研究”，项目编号：CQ2014B-20-2-4。

王玉功，男（1982-），工程师，中国石油大学（北京）应用化学专业硕士（2008），现在川庆钻探钻采工程技术研究院从事试油压裂、油气开采的研究工作，邮箱：wangyugong@cnpc.com.cn。