颗粒与泡沫复合调剖组合优选与应用效果

2013-12-23徐丽娜易晓辉张永平蔚学彬

石油地质与工程 2013年3期

强星，徐丽娜，易晓辉，张永平，石璐，蔚学彬

（1.中国石化河南油田分公司第二采油厂，河南南阳473400；2.中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院）

河南油田稠油热采共投入井楼、古城、王集、新庄及杨楼五个油田，热采区块平均单井吞吐周期已达11轮次，这些稠油油藏分布在盆地边缘地带，距物源近，主要为三角洲水下分流河道和前缘席状砂沉积，砂体多变，断层发育，油层埋藏浅，压实程度差，泥质含量高，非均质严重，构造复杂，具有浅、薄、稠、散的特点。油层埋藏深度90～1 100 m，绝大部分在200～900 m 之间。单层厚度一般在1～4 m之间，层系组合厚度一般在3～10 m 之间。

由于受厚油层注汽严重蒸汽超覆、层内或层间强非均质性、相邻井注采过程同步注入蒸汽沿井间主流线舌进、多轮次吞吐后呈现井间热连通或压力连通、注采参数不合理等因素影响，汽窜影响井次逐年增加，汽窜见窜时间不断缩短，热采区块汽窜逐年加剧。采用单一的颗粒、泡沫调剖剂已无法满足汽窜严重井组治理需要。通过选择合适的颗粒与发泡剂将其组合使用，能够有效抑制井组汽窜，改善油井生产效果［1-4］。

1 颗粒调剖剂的选择

目前稠油热采区块主要采用BSC-1、GCS-1粉煤灰两种高温颗粒调剖剂。BSC-1调剖剂是以硅微粉等耐高温材料为主要原料，添加分散剂、悬浮剂等助剂。调剖剂进入地层后，优先进入高渗透层，沉积驻留在孔隙中，堵塞喉道，对蒸汽产生流动阻力和物理堵塞作用，改善和抑制油井汽窜现象，改变蒸汽流向，扩大平面上和纵向上的蒸汽波及体积，提高油层动用程度。该调剖剂颗粒粒径较小（粒度中值：28.15μm），封堵率大于96%，适用于高渗带汽窜井治理。

GCS-1粉煤灰调剖剂是以粉煤灰、油井水泥为主要原料，添加悬浮剂与增稠剂等助剂。调剖剂进入地层后，优先进入大孔道、高渗透层，形成有一定的强度的大颗粒，封堵汽窜通道，达到抑制汽窜的目的。调剖剂颗粒粒径较大（粒度中值：33.45 μm），稠化时间时间长（大于8 h）、封堵率大于99%，适用于大孔道汽窜井治理。

从室内实验来看，GCS-1粉煤灰调剖剂封堵率高于BSC-1调剖剂，更适合在汽窜严重井上使用。

2 高温发泡剂的选择

选取5种高温发泡剂，测试不同温度下发泡体积、半衰期、阻力因子。

2.1 不同温度下发泡体积和半衰期的测定

实验用品：配制好的质量分数为0.5%的5 种发泡剂溶液。实验仪器：HJ-5多功能自动搅拌器，1 000 mL 烧杯，玻璃棒，秒表，可视高温高压反应釜。实验数据分别记录绘制不同温度时发泡剂溶液发泡体积曲线和半衰期曲线图，如图1和图2所示。

通过实验可知：5种高温发泡剂中，A 发泡体积是随着温度的升高而降低的，其余随着温度的升高，发泡体积先增大后减小，并且B 发泡剂的发泡体积明显比其它4种小。

5种发泡剂的溶液的半衰期均是随温度的升高而降低的，但是当温度超过100℃时，因为压力的增加有利于泡沫保持稳定，所以半衰期有所变长，但是随着温度的继续上升，半衰期是逐渐缩短的。油藏温度条件下A、D 和E 的稳泡能力较好；当温度超过150℃后，B和E的稳泡能力比其他发泡剂强。

图1 高温发泡剂的发泡体积

图2 高温发泡剂的半衰期

2.2 高温发泡剂阻力因子测定

分别在50 ℃、70 ℃、100 ℃、150 ℃、200 ℃、250℃、300℃温度条件下测量5种发泡剂溶液的阻力因子大小，见表1。

表1 5种发泡剂不同温度的阻力因子

通过实验可知：5种发泡剂的阻力因子均随温度的升高而降低，但各种发泡剂的下降幅度不同。小于150 ℃条件下，A 发泡剂和C 发泡剂的封堵能力大于E、D 和B发泡剂，5种发泡剂中B的封堵能力最差。大于200 ℃条件下，E的封堵能力最强，其次分别为A 和D，B 和C 封堵能力相近，均低于其他三种发泡剂的封堵能力。

综合发泡体积、半衰期、阻力因子实验结果，选取性能较好的E发泡剂。

3 颗粒与泡沫双管封堵驱油实验

实验采用两个填砂管，分别填装60目和120目的石英砂，从而使得两管的渗透率不同。往填砂管中饱和地层水，饱和完后，计算出填砂管内饱和水的体积，即填砂管的孔隙体积；测量出填砂管两端的压差，根据达西公式，计算出两个填砂管的水相渗透率大小。饱和原油，两管饱和好油后并联起来进行蒸汽驱，当高渗管蒸汽驱驱到阶段含水率达到98%时，转换成调剖剂溶液驱替，若采用颗粒与泡沫复合溶液，则先注入颗粒溶液并静置24小时之后注入泡沫溶液。当双管注入溶液达到1 PV 时，实验停止。记录高低渗管累积驱油效率。

表2 高低渗管驱油效率实验

实验表明（表2）：采用双剂驱油效率高于单剂驱油效率，逐渐增加颗粒溶液剂量用有利于提高低渗管驱油效率，从而提高整体的驱油效率。

4 颗粒与泡沫复合调剖应用效果

由于油井多向汽窜（汽窜通道数大于3条）和每个方向的汽窜程度不同，对于多向汽窜油井进行调剖一次性施工。注入单一调剖剂，调剖剂容易沿汽窜强度较大的通道推进，而调剖剂进入其它通道较少，造成整体汽窜通道封堵效果差。从汽窜规律来看，汽窜主要沿高渗层推进，渗透率较高层位动用程度较高，潜力较小；低渗层位动用程度较低，具有一定的潜力。为了提高调剖剂对每个汽窜通道的封堵效果，采用颗粒与泡沫复合调剖工艺，分两次施工，先注入颗粒调剖剂封堵汽窜程度度最强的通道或高渗层，再注入泡沫段塞并注氮封堵汽窜程度度较弱的通道或次高渗层，从而实现动用低渗层位，调整吸汽剖面的目的。

颗粒与泡沫复合调剖工艺在河南油田累计应用40井次，调剖前共计汽窜通道117条，调剖后有72条汽窜通道得到有效封堵，有5条汽窜通道汽窜减弱，有16条汽窜通道汽窜未能封堵（另有24条汽窜通道组合注汽封堵效果不评价），封堵率82.7%，表明颗粒与氮气泡沫复合调剖能够有效抑制井组汽窜。措施后油井生产效果得到一定的改善，平均单井排水期由32天缩短至14天，平均单井峰值产油由5.3 t上升至6.6 t，平均单井综合含水由87.6%下降至80.7%，平均单井油汽比由0.19上升至0.21，累计增油4721.3 t，平均单井组增油118 t，扩大了蒸汽波及体积，改善油井生产效果。

X2306井是新庄南三块新浅25断块的一口大斜度定向井，累计吞吐7个周期。调剖前有5条汽窜通道，调剖后4条汽窜通道得到有效封堵，1条汽窜通道减弱。措施前该井注气量594 t，生产111天，产油231 t，峰值产油7.7t，油汽比0.39；措施后注气量588 t，生产67天，产油282 t，峰值产油12.1 t，油汽比0.47；调剖井增油51 t，井组增油132 t。