可逆凝胶暂堵工艺技术研究与应用

陈 立，马景洋，董传宾，张 通，韩 立，韦 文，陈 珂，朱向前，刘昱瑭，郑礼鹏

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西榆林 719000）

1 注水井带压作业现状及问题

注水井带压检串作业已成为目前各油田推广的主要技术[1]。该技术可以在井口不泄压的状态下，实现带压起下管柱作业，可有效解决注水井泄压带来的安全环保风险，同时避免了注入水的流失，对维持地层能量和促进油田生产起到积极作用。本厂2017-2019 年分别实施带压检串96、161、252 口井，呈逐年上升趋势。

注水井带压检串存在作业时间长、费用高等问题，同时设备庞大，搬运复杂，以上种种原因，导致带压作业实施进度滞后。

针对上述问题，急需研究一种暂堵技术，封堵炮眼，屏蔽地层水，从而实现常规检串，并且措施后不影响注水，达到既能提高生产效率，又可以降低生产成本的目的。

2 可逆凝胶暂堵工艺技术及适应性评价

为解决现场生产问题，结合实际应用，研究出一种可逆凝胶暂堵剂，该堵剂是一种聚合物胶体，能对温度、pH 值、压力、化学介质等外部条件产生敏感响应，具有吸收性和缓释性的特性，在外界环境刺激下能发生可逆的有序—无序构造变化相变过程。

可逆凝胶在地面条件下呈液态，黏度低，流动性好；进入封堵位置后，随着温度增加，可逆凝胶线团结构变化，逐渐形成胶体。在原产层人工裂缝的缝口形成暂时的胶体堵塞[2]。有效阻止外来流体进入原产层的同时，依靠胶体强度平衡地层压力，达到常规检串的目的；检串完成后，胶体自动降解，对后期生产不产生影响[3-6]。通过对胶体形成温度、降解时间和抗压强度试验，能够满足现场应用。

2.1 温度对胶体成胶的影响

控制成胶时间是可逆凝胶暂堵技术的关键之一。合理控制成胶时间有利于堵剂顺利进入封堵部位，提高封堵成功率；若胶体成胶过快，不但影响胶体注入性能，还有可能造成施工事故。通过试验表明，胶体成胶速度与温度成反比，温度越低胶体成胶速度加快，温度越高胶体成胶速度减缓，这个规律可以有效指导胶体对施工目的层的应用适应性（见表1）。

由表1 数据可以看出，在地层温度为60 ℃时，可逆凝胶成胶时间为3 h，能够满足油藏条件。

2.2 胶体降解时间试验

胶体降解速度应能满足检串的时间要求，在整个检串过程中必须保证胶体强度，以防发生井控事故。检串完成后胶体须完全降解，达到不伤害储层，不影响生产的目的，试验数据（见表2）。

表1 不同温度对胶体成胶性能影响

表2 不同浓度聚合物成胶和破胶时间

由表2 数据可以看出，随着胶体聚合物质量分数增加，胶体成胶时间和胶体强度提高，当质量分数为90%时，胶体强度达到最高，稳定时间7 d，之后胶体逐渐降解，完全降解时间约14 d。因此在检串过程中，作业时间控制在3～5 d 为最合适。

2.3 胶体抗压强度试验

配制聚合物质量分数为90%的可逆凝胶，测试其抗压强度，评价其封堵性能。试验采用多功能岩心驱替装置，对可逆凝胶进行承压驱替试验，以评价可逆凝胶的抗压强度（见表3）。

由表3 数据可以看出，胶体突破压力为17.0 MPa。在选择作业井时，应当选择井底压差小于16 MPa 的注水井作业，才能够保证敞井作业的成功率。

3 现场应用情况

目前实施两口井，使用可逆凝胶封堵后两口井均能达到不带压检串目的，总结得出以下认识。

表3 可逆凝胶抗压强度试验

3.1 该工艺技术达到“堵得住、解得开”的效果

封堵过程中两口井爬坡压力均在2.0 MPa 左右，且在半小时内压力突涨，说明堵剂在射孔段成胶发挥封堵作用；在检串作业完成后均能达到配注要求，施工后井口压力平稳不增，堵剂有效破胶。

X1 井位于Y 油藏，于2013 年12 月投注，累计注水3.9×104m3，正常油压11.5 MPa，2019 年计划检串，8月10 日开始停井泄压，累计泄水量125 m3，对比正常注水压力仅下降1 MPa，关井后压力再次上升。2019 年9 月4 日开始对该井实施暂堵施工，排量12 m3/h，施工压力由15.0 MPa 升至17.8 MPa（施工曲线见图1），候凝后于9 月6 日18：00 开始起原井管柱，井口无溢流，顺利施工，9 月7 日完井。目前配注20 m3，实注20 m3，油压12.3 MPa。

X2 井位于Y 油藏，2012 年6 月投注，累注水2.3×104m3，正常油压9.9 MPa，2019 年10 月12 日累计泄水量100 m3，井口压力无明显变化，实施暂堵检串，11 月4 日开始施工，排量18 m3/h，施工压力由14.0 MPa 升至16.0 MPa（施工曲线见图2），关井候凝后，11 月5 日18：00 开始起原井管柱实施检串作业，井口无溢流，通洗井后该井11 月7 日顺利完井开注。目前该井配注15 m3，实注15 m3，油压10.6 MPa。

3.2 前置低分子凝胶封堵性能是成功关键

前置低分子凝胶既要抗地层流体对可逆凝胶的破坏，又要达到堵而不死的效果。X1 井施工前井口压力11.5 MPa，采用低分子凝胶浓度1.0%，封堵候凝后，泄压2.5 h，流量降至0.5 m3/h，相对较大；X2 井施工前井口压力9.9 MPa，为达到更好的封堵效果，该井优化前置堵剂浓度和用量，将低分子凝胶浓度提高至1.5%，注入液量由12 m3提高至18 m3，增加了封堵强度，提高了封堵稳定性，封堵候凝后，泄压2 h，流量降低至0.3 m3/h，增加了安全性、可控性，同时也满足了更高压力的需求。

3.3 实施可逆凝胶技术后能实现检串全部工序

逐步增加工序，由堵后简单“检串”完井，到堵后“通井—洗井—检串”完成全部工序，作业全程井口无明显溢流产生，能达到敞井作业。

图1 X1 注水井暂堵施工曲线

图2 X2 注水井暂堵施工曲线

3.3.1 措施后注水井溢流变小 X1 井于9 月4 日14：50 施工结束，停泵压力17.0 MPa，9 月5 日9：10 开始泄压，泄压前油压6.5 MPa，泄压初期液量较大，溢流量约4 m3/h，随后溢流逐渐减小，2.5 h 后溢流量约0.5 m3/h，泄压数据（见表4）。

表4 措施后X1 井泄压数据（2019.9.5）

X2 井于11 月4 日16：20 施工结束，停泵压力为16.0 MPa，11 月5 日10：00 开始泄压，泄压前油压为8.5 MPa，泄压初期液量较大，溢流量约2.5 m3/h，随后溢流逐渐减小，2 h 后溢流量约0.3 m3/h，泄压数据（见表5）。

表5 措施后X2 井泄压数据（2019.11.5）

3.3.2 溢流量减小可以敞井修井，顺利完成检串作业X1 井于2019 年9 月6 日18：00 开始上提原井管柱，管柱顺利提出，无溢流影响施工，次日完井。

X2 井于2019 年11 月5 日18：00 开始起原井管柱，施工过程无明显溢流，顺利实施“通井、洗井、检串”等工序，于11 月7 日完井。

3.3.3 措施后压力上升幅度较同区块对比井基本一致两口井目前正常注水，说明暂堵剂破胶，地层疏通。注水压力均有上升，上升幅度较同区块对比井基本一致。其中X1 井压力上升0.8 MPa，同区块对比井平均压力上升0.83 MPa；X2 井压力上升0.7 MPa，同区块对比井平均压力上升0.86 MPa。

4 结论及建议

（1）可逆凝胶是一种成胶时间和成胶强度可控、可逆性凝胶体，具有吸收性和缓释性的特性。

（2）通过现场实践证明可逆凝胶可以对部分高压注水井进行暂堵，将带压检串变为不带压检串，同时暂堵后凝胶破胶，不影响后续正常注水，针对部分区块注水井泄压难度大，带压队伍不足的问题，该技术可以作为一种较好的补充手段。

（3）该技术单井费用较低，与带压检串相比平均单井节约费用约4 万元。

（4）目前该技术存在一定的技术和工艺限制，具体如下：

①可逆凝胶对地层压力要求较苛刻，使用范围相对较小。目前可逆凝胶实验室抗压强度仅达到16 MPa，不能满足停注后油压高于16 MPa 的高压注水井使用。

②高压注水井对凝胶胶体稳定性要求较高，可逆凝胶注入地层后，受地层温度、水质矿化度、机械杂质等因素影响，稳定性须通过更多井验证。

③该技术对分注井暂堵，受层间吸水差异、封隔器等因素影响，技术工艺须进一步研究完善。

④实施的两口井目前注水压力上升速度较同区块对比井基本一致，说明地层中暂堵剂基本完全破胶，但仍需对破胶性能作进一步研究。

⑤通过两口井的现场应用，证明可逆凝胶暂堵检串技术具有较好的可行性和应用前景，同时针对目前的技术限制，不断优化调整堵剂体系，增加该技术的适应性，在达到措施目的的前提下，更大幅度降低作业费用，形成较为成熟的技术体系，取代部分带压作业。