特低渗裂缝性油藏选择性堵水技术研究

周 娟，曹国庆，王 倩

（延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西延安 716000）

延长油田属特低渗油藏，地层天然裂缝发育，开发过程中又经过多次压裂改造。注水开发中易造成注入水沿高渗带突进，引起油井含水上升速度加快，开发效果变差。油井堵水技术，分为找水堵水法和不找水堵水法。不找水堵水法，关键在于选择性堵剂和堵剂选择性注入方法[1]。选择性堵剂是通过油和水、产油层和产水层的性质差异进行堵水。

1 化学选择性堵水体系配方研制

1.1 油井堵水剂主剂及各组分筛选

延长油田原始地层温度低，经长期注水开发后目前油井温度为30℃～50℃。油藏特点要求堵水剂液黏度低、成胶温度低、形成的凝胶强度高。为了满足延长油田低渗、微裂缝发育油藏生产需要，研发了以改性聚丙烯酰胺为主剂的混合型堵水剂YDS。

堵水剂配方的基本组成为聚合物、交联剂，加入适当的交联调整剂以加速低温下的成胶反应。堵水剂的胶结基剂选用改性聚丙烯酰胺、活性钙镁铝硅酸盐和活性硅胶，该堵水剂是一种有机、无机混合型堵水剂。改性聚丙烯酰胺为丙烯酰胺与丙烯酸共聚物。在此基础上通过优化设计实验筛选其他配方用剂：无机硅酸盐选用活性钙镁铝盐的粒度为2～50倍于所施工油井油层孔喉半径粒度；活性剂选用阴离子石油磺酸钠或非离子聚醚。

1.2 油井堵水剂配方研究

根据实验研究，得到了选择性堵水剂的基本配方：0.1%～3%改性聚丙烯酰胺+40%～60%活性钙镁铝硅酸盐+5%～15%活性硅胶+0.1%～1%活性剂+0.1%～0.6%交联调整剂+30%～50%水。使用时，先将改性聚丙烯酰胺和水按比例混合搅拌，反应温度为20℃～60℃。待其充分溶解后，加入活性钙镁铝硅酸盐、交联调整剂和活性硅胶、磺酸钠，将配制的堵水剂注入油井后对水淹井进行有效封堵。

1.3 堵水作用机理

一般认为冻胶类堵剂的堵水机理为黏度、黏弹效应和残余阻力。其中残余阻力是堵水作用中最重要的作用，包括吸附、捕集和物理堵塞[2]。本混合型堵水剂的堵水作用为：

（1）冻胶为主的混合型堵水剂，按优先进入低压层的原则，优先暂堵住低压层，使各层压力均衡。再加压挤入堵水剂进入高压出水层，在此过程中高渗透层内的微细颗粒在外界压力下首先发生运移，高渗透层部位的暂堵水剂先被突破，复合剂进入高渗透层后凝固，产生封堵，而得到暂堵水剂保护的低压层油层，暂堵水剂被油溶解，渗透率得以恢复，水淹层得到封堵后对其影响减小，自身能量得以释放。从而有效封堵高渗透层，提高注入水的波及系数，动用毗邻优势通道的转向区域油层剩余油。

（2）利用超低界面张力的活性剂可改善原油的流动性，改善油水界面特性，扩大波及体积。同时它还是一种性能良好的润湿反转剂，能解决油井水锁或液锁伤害，它还是一种渗透扩散剂，具有极低的界面张力，能破坏乳化液膜，从而解除水锁或液锁。

2 堵水剂室内性能评价

YDS堵水剂采用配方：2%改性聚丙烯酰胺+50%活性钙镁铝硅酸盐+8%活性硅胶+0.5%活性剂+0.5%交联调整剂+39%水。根据配方优化实验结果，采用岩心流动实验装置，对堵水剂性能进行室内评价。

2.1 封堵能力研究

采用60～80目石英砂填充填砂管模拟岩心，对YDS堵水体系的封堵性能进行评价。测定堵水前模拟岩心的渗透率后，注入0.5 PV的堵水体系溶液，在35℃恒温水浴中成胶后取出，再测定模拟岩心的堵水后渗透率，实验结果（见表1）。

由实验结果可以看出，该堵水体系在模拟岩心中的封堵率均达95%以上，突破压力梯度均大于33 MPa/m。封堵率高，封堵效果好，可满足对地层高渗孔道的封堵要求。

2.2 抗温性能研究

温度对YDS堵水体系表观黏度的影响实验结果（见图1）。

由实验结果可知，随温度的升高，YDS堵水体系的黏度降幅较小，温度从30℃到90℃，体系成胶强度均保持在40 mPa·s以上，该堵水体系具有一定的抗温性能，可以满足延长油田各主力油层的地层温度要求。

2.3 抗盐性能研究

调堵剂具有良好的抗盐性，才能在地层中形成性能稳定的凝胶体[3]。延长油田主力油层地层水矿化度范围为20 000 mg/L～100 000 mg/L。实验固定反应温度20℃、条件pH为7，考察堵水体系在不同矿化度条件下堵水剂的成胶性能，实验结果（见图2）。

表1 YDS体系封堵能力实验结果

图1 温度对堵水体系表观黏度的影响

从实验结果中可以看出：随矿化度增加，堵水体系交联强度降低。当矿化度过高时，体系强度下降。由不同矿化度的模拟地层水配制的交联体系的成胶性能很好，可以满足延长油田各主力油层的地层矿化度要求。

2.4 施工性能研究

堵水剂YDS初始黏度小（见表2），能够进入不同等级裂缝，进入地层后能快速形成立体网络结构。实验中还可以看出YDS堵水剂初终凝时间易调整，能长时间保持良好的流动性，不会出现闪凝现象。

表2 YDS堵水剂施工性能研究

3 堵水决策技术

含水率是评价油田开发效果和预测开发指标的一个重要指标，也是综合反映油田开发地质因素和开发效果的指标。层内注水大孔道的形成的突出表现是含水率的突变，这是研究大孔道形成的关键动态因素之一。油层内优势通道的大小直接影响含水率的上升速度，因此，选择含水率上升指数（WI）作为反映油井需要堵水程度的一个因素。含水率上升指数的定义式为：

式中：WI-含水率上升指数，%；fw-含水率，%；t1、t2-统计开始和终结的时间。

按初选井的含水率随时间的变化数据算出各油井的WI值，并按其大小排序。WI值越大油井的含水率上升越快，表明地层的优势通道发育较好，油井越需要堵水[4]。选择WI值大的油井进行选择性堵水。

4 现场应用

结合YDS选择性堵水剂及其工艺的应用要求，在延长油田杏子川、西区、定边、吴起等区块根据WI决策技术优选措施井，结合段塞式注入工艺技术，对8口由于注入水水窜造成的水淹井实施了油井堵水，措施有效率62.5%，累计增油667.73 t，取得了良好的经济效益。

5 结论

（1）以改性聚丙烯酰胺、活性钙镁铝硅酸盐、活性硅胶、表面活性剂等成分为主的YDS选择性堵水剂，封堵率达95%以上，突破压力梯度达33 MPa/m以上，封堵率高，封堵效果好，可满足对地层高渗孔道的封堵要求。

（2）室内性能评价显示，YDS堵水剂具有流变性好易泵送、胶结强度高、抗温和抗盐性能能佳等特点。

（3）YDS选择性堵水剂配合WI决策技术、段塞式注入工艺技术，对由注入水水窜造成的高含水井有很好的治理效果，在延长油田措施有效率达62.5%。

参考文献：

[1]赵福麟.油井选择性堵水[J].中国石油大学学报（自然科学版），2010，34（1）：84-92.

[2]马宝岐，吴安明.油田化学原理技术[M].北京：石油工业出版社，1995.

[3]王嘉晨，侯吉瑞，赵凤兰，等.非均质岩心调堵结合技术室内实验[J].油气地质与采收率，2014，21（6）：99-101.

[4]赵福麟.ERO原理[M].山东东营：石油大学出版社，2001：16-22.