高强度强触变性化学堵水技术研究与应用

2020-10-30温栋良杜玉川张喜玲

石油地质与工程 2020年5期

先花，温栋良，杜玉川，张喜玲

（中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳 473132）

河南油田已高速高效开采多年，油水井窜槽给油井生产和管理带来严重危害，不能对多油层进行分层开采，使油井正常生产受到严重影响。据统计，近两年河南油田发现管外窜槽井130 口，严重制约了油田开发效果[1-3]。目前，河南油田先后推广应用了GX-1、YH-2、KJ150、油井水泥和超细水泥等管外窜封堵技术，虽取得了一定的应用效果，但现场施工工艺及参数还需要进一步的优化[4-7]。

1 封窜剂简介

高强度低密度管外封窜剂是由HYG-1 型结构形成剂、JQ-1 型减轻剂、JH-1 型活化剂和SW-1 型胶凝延迟剂组成，4 组分所占的质量分数分别为 50.0%～70.0% 、 15.0%～25.0% 、 1.0%～4.0% 和0.5%～1.0%。

2 封窜剂性能

2.1 抗压强度

将配好的封窜剂浆液倒入称重密度计中，测量其密度，超细水泥、油井水泥和封窜剂的密度分别为1.80，1.60，1.28 g/cm3。将配好的封窜剂浆液倒入直径2.54 ㎝，高2.54 ㎝的模具中，置于50 ℃和70 ℃水浴中养护48 h 后脱模，在万能材料实验装置上测试抗压强度，测试结果见表1。

表1 封窜剂抗压强度测试结果

从表1 可以看出，高强度低密度封窜剂的强度高于水泥类封窜剂，说明高强度低密度封窜剂具有高抗压强度的力学性能。

2.2 耐盐性

用清水配制封窜剂1 000 mL，分别取100 mL 封窜剂浆液加入试管瓶中，然后再分别加入50 mL 不同矿化度的模拟水和地层水样品，混合摇匀后室温静置30 min，取出上层析出液，然后将试管密闭后放入90 ℃水中加热，测定初凝时间及固化48 h 后的突破压力梯度。实验结果显示（表2），水样矿化度对封窜剂初凝时间及突破压力梯度影响微弱，说明封窜剂耐矿化度性能强，不会因与地层水混浆后影响封窜剂性能[8-10]。

2.3 封堵性能

采用室内填砂管模拟实验，单管填砂管直径为3.0 cm，长度40.0 cm，用不同粒径的石英砂压制填砂管。

表2 矿化度对封窜剂性能影响实验数据

先注入饱和NH4Cl 溶液，测填砂管的渗透率，然后注入封窜剂，在不同温度下养护48 h，再用饱和NH4Cl 溶液测定填砂管的渗透率。结果如表3 所示，封窜剂对不同渗透率的岩心都有很高的封堵率。

表3 封窜剂封堵实验结果

2.4 耐温性

研究表明，封窜剂在高温下能继续发生反应，其固化体强度在高温下不仅不会衰退，还有所提高，可用于稠油热采井管外窜封堵。

将封窜剂固化后分别放在不同温度下养护10 d后，测量突破压力梯度。由图1 可知，随着温度的升高，封窜剂抗压强度有增强趋势[11-14]。

2.5 胶结强度

参考GB11177-89 无机胶粘剂套接压缩剪切强度实验方法，制作了相应的套接模型，并对低密度封窜剂的胶结强度进行评价。实验中，在50 ℃的温度下恒温固化48 h 后，分别在万能材料实验机上进行压缩实验，测定其胶结强度，结果如图2 所示。从图中可以看出，低密度封窜剂具有较高的界面胶结强度。

图1 封窜剂耐温性

图2 封窜剂胶结强度

3 现场应用

研制的封窜剂先后在井楼油田、王集油田、新庄油田现场试验17 口井，措施井均一次试压合格，封堵成功率100%，阶段累计增油2 104.3 t，降水33 679.1 m3，增注30 515.0 m3，现场应用效果显著。以楼31917 井为例，该井管外窜一直高含水生产，决定对其封窜，累计注入低密度封窜剂6 m3，现场施工压力为2～10 MPa，最终关井压力10 MPa，候凝72 h 后套管试压12 MPa，15 min 后压力不降；钻塞、通井至人工井底，全井筒试压12 MPa，稳定15 min，压力不降。该井封窜前日产液13.2 m3，日产油0；措施后日产液8.5 m3，日产油1.2 t，措施效果明显。