辽河油田稠油、超稠油的高温

调剖封窜技术

摘要：蒸汽吞吐开采是辽河油田稠油、超稠油主要开采方式。辽河油田稠油、超稠油油藏孔隙度一般为25%～30%，空气渗透率一般高于0.5～2.0um2，具有孔隙度高，渗透率高的特点，极易发生汽窜，汽窜比例占注汽井次的50%以上，且汽窜周期短，距离长，方向多，汽窜导致注入蒸汽热能不能充分利用，邻井受窜含水升高，地层出砂，套管周围形成亏空发生套坏。中高周期汽窜治理的主要方法是暂堵封窜措施，暂堵封窜调剖堵剂应耐温300℃以上，同时符合封堵强度高，残留量少的技术要求。不同的井况，可分别采用热可逆凝胶技术、油层深部复合封堵调剖技术、预交联树脂封堵调剖技术、氮气泡沫凝胶调剖技术。辽河油田每年约进行300井次的调剖封窜措施，取得增油8×104t的良好效果，其中冻胶凝胶类、颗粒类使用的范围最广，用量最大。高温暂堵调剖封窜技术发展方向是开发耐温性能好，分解或降解速度慢，封堵强度高，选择性好，成本低廉，施工简便高温暂堵调剖封窜剂。

关键词：辽河油田；蒸汽吞吐；汽窜；高温调剖封窜技术

1   引  言

稠油是指在油层条件下粘度大于50mPa.s的原油，中国稠油资源比较丰富，目前已探明稠油地质储量20.6×108t,已动用地质储量13.59×108t。其中辽河稠油资源截至到2005年底，已探明稠油地质储量10.35×108t，热采动用储量6.32×108t，已探明稠油储量和热采动用储量均占中国的一半以上。

辽河油田是一个复杂的断块油田，油藏类型较多。如：辽河高升油田莲花油层为具有气顶的块状厚层油藏；曙175块大凌河油层为边底水多层油藏；锦45块于楼、兴隆台油层为多油组厚互状油藏；曙一区杜家台油层为多油组薄互层油藏。稠油、超稠油油藏储层物性均较好，孔隙度一般为25%～30%，空气渗透率一般高于0.5～2.0um2，具有孔隙度高，渗透率高的特点。但储层非均质性较严重，纵向上层间渗透率级差往往大于20～30倍，渗透率变异系数0.5～0.7。蒸汽吞吐开采是辽河油田稠油、超稠油主要开采方式。稠油油藏一般为疏松的砂岩油藏，物性好，渗透率高，油层流动系数大，油层吸汽能力强，有利于蒸汽吞吐开采。由于高孔高渗储层的存在，极易发生汽窜。

2   汽  窜

2.1  汽窜的类型

辽河油田稠油、超稠油注汽开采过程中汽窜类型多种多样，既有注汽当天邻井就有反应的，又有注汽结束后油井才有反应的；既有单向汽窜的，又有双向乃至多向汽窜的；既有被窜时可开井生产的，也有被窜时压力温度异常高的油井；既有被窜后产量受到影响的，又有被窜后产量上升的。

2.2  汽窜的特点

新井在4—5周期蒸汽吞吐过程中就出现汽窜现象，尤其是与老井相邻区域新井，汽窜比例达到80%以上；超稠油油藏采取70-100m井网，直井汽窜可达到2-3倍井距，汽窜距离最远可达到200-300m，水平井注汽量大，部分水平段吸汽强度高，汽窜距离更远；汽窜发生时，受窜井反映为：液量上升，含水上升，油量下降，井口温度上升，一般表现为明显的喷势，汽窜严重区域受窜邻井关井后，焖井压力不断上升至注汽井停注，最高压力达到10MPa以上，井口温度达到200℃以上；直井汽窜方向达到4-5个，水平井表现更为突出；汽窜现象伴随着开发的进行一直存在，汽窜比例占注汽井次的50%以上，年影响产量在20-30万吨。

2.3  汽窜的危害

汽窜易在高渗层中形成通道，导致注入蒸汽热能不能充分利用，直接降低了注汽井生产效果，使油藏动用不均的矛盾加剧，不利于油藏开发效果的改善和采出程度的提高。汽窜影响也随着吞吐周期的增加日趋严重，井间汽窜干扰现象严重，汽窜易造成邻井受窜含水升高，或是关井，有效生产时间缩短，影响油井生产效果。汽窜后液量突升，温度升高，地层易出砂，出砂后造成射孔井段附近砂岩骨架塌陷，使套管周围形成亏空，一方面使该处的套管周围因受力不均造成抗挤毁能力下降，另一方面受地层压实作用影响，套管的轴向压力使亏空处套管发生弯曲变形，该处套管易发生套坏[1]。 

3   高温调剖封窜技术

3.1  高温调剖封窜机理

目前中高周期汽窜治理的主要方法是暂堵封窜措施，就是采用耐高温堵剂，注汽前挤入油层，当堵剂在地层条件下固化后，减小汽窜通道或高渗透带的渗透率和孔隙度[9]，调整地层高低渗透层带间的吸汽差异，改变注入蒸汽的走向，达到缓解汽窜、消除井间干扰、扩大注入蒸汽波及体积、提高周期采油量的目的。

3.2  高温暂堵调剖药剂性能指标的确定原则

高温暂堵调剖技术取得成功的关键在于堵剂的筛选，高温暂堵调剖堵剂不但耐温性好（耐温在300℃以上），封堵强度高，而且在高温条件下大部分堵剂可分解，充分体现“暂时封堵”的特点，达到“耐高温、低残留”的技术要求。 

（1）作为在热采井上使用的高温暂堵调剖剂，必须具有长期耐高温(300℃以上)的特性，并且具有一定的耐蒸汽冲刷强度，才能确保现场实施后，蒸汽不再进入被封堵的层位。

（2）高温注蒸汽调剖多选择以单液法为主的配方，高温调剖剂性能首先要保证粘度不能太大，不影响施工注入[8]。

（3）由于调剖剂剂量较大注入时间必然延长，所以成胶时间应可以控制到足够长。

（4）应具有很好的封堵性能。

3.3  目前辽河油田高温调剖封窜技术类型

按照耐温性好、封堵强度高、残留量少的总体要求,筛选有机颗粒和高温泡沫凝胶型两种堵剂：

有机颗粒型堵剂：主要由植物纤维颗粒、油溶树脂、高分子等组成[7]。体膨型植物纤维颗粒由高分子溶液携入油层后，遇水膨胀，卡封孔隙喉道与裂缝[2，3]；其中的油溶性树脂遇水结晶析出封堵高吸汽层，改善吸汽剖面，遇油溶解，具有一定的选择性。

高温泡沫凝胶堵剂：主要由聚丙烯酰胺、橡胶粉、纤维素、交联剂、热稳定剂及高温发泡剂组成。聚丙烯酰胺和有机交联剂形成强度较大的凝胶。随着凝胶缓慢溶解，其中的发泡剂利用蒸汽发泡，泡沫在孔隙中的贾敏效应和岩石孔隙中的膨胀作用，增大了流体在孔隙介质中的流动阻力。

3.4  辽河油田稠油、超稠油高温调剖封窜常用堵剂的组成及作用机理

（1）汽窜严重、每轮吞吐都需调剖措施的油井，可以采用热可逆凝胶技术，热可逆凝胶由改性木质素与无机盐等调节剂组成，具有高温成胶、低温水化特点，溶液－凝胶－溶液的可逆变换过程既可以在注汽时封堵高渗透层，同时可以在生产时随着油层温度的下降释放高产层能量，热可逆凝胶封窜调剖剂耐温性能好，可多轮次有效，对油层无污染。

（2）汽窜严重且地层亏空并不严重的油井，可以采用油层深部复合封堵调剖技术。该技术针将凝胶堵剂、颗粒封堵剂、自生气源和表面活性物质有机结合起来，通过在地层深部产生泡沫的贾敏效及固相堵剂的物理堵塞作用，实现在油井油层深部封堵调剖，并且油层深部产生气体具有补充地层能量、降低原油粘度作用；同时通过表面活性物质双亲分子，改变了油藏岩石的润湿性能，降低油水界面张力，便于形成粘度较低的水包油乳状液，减少渗流过程中原油的流动阻力，从而大幅度提高波及面积及洗油效率，实现超稠油井稳产增效的目的。

（3）汽窜严重且地层亏空严重的油井，可以采用预交联树脂封堵调剖技术。在保持树脂类堵剂良好耐温性的基础上，在其段塞前增加了以凝胶堵剂为主的暂堵调剖溶液，可优先进入油层中的高渗透部位和大孔道，且深入油层内部，形成预封堵。这就会解决单一应用颗粒堵剂封堵半径小，难以满足汽窜大通道的难题。预交联树脂类堵剂具备凝胶型堵剂封堵能力强、选择性好等优点，可形成高强度封堵。

（4）汽窜严重且地层压力低的油井，可以采用氮气泡沫凝胶调剖技术。数值模拟研究及现场应用证明，氮气泡沫具有较好的防窜和增产作用，作用机理主要是改善流度比，调整注入剖面,扩大波及体积,提高驱油效率；补充地层能量和气驱作用，提高回采率；泡沫对高渗透带、高含水层有选择性封堵，起到调剖的作用，提高稠油蒸汽驱的有效利用率，提高采收率。不会对储层造成伤害和降低储层渗透能力，适用于粘度高流动阻力大的超稠油井。

4   辽河油田调剖封窜暂堵剂应用现状

目前，辽河油田每年约进行300井次的调剖封窜措施，取得增油8×104t的良好效果。形成了冻胶凝胶类、颗粒类[6] (包括颗粒分散体、颗粒固结体和水膨体)、沉淀型、树脂类、泡沫类和组合堵剂为主的系列产品，其中冻胶凝胶类、颗粒类使用的范围最广，用量最大。

高升采油厂采用热可逆凝胶技术，单井平均增油371t；从2008年一季度采用热可逆凝胶技术封窜前后5口井生产情况统计表（表1）可以看出，措施后与措施前对比，注汽压力上升4.1 Mpa，单井平均日产油增加4.9吨，含水下降14.1%。

表1    高升采油厂采用热可逆凝胶技术封窜前后5口井生产情况统计表

特油公司率先应用的含油污泥堵水调剖产品，单井平均增油368t；从特油公司2008年一季度含油污泥堵水调剖措施前后5口井生产情况统计表（表2）可以看出，措施后与措施前对比，注汽压力上升4.6 Mpa，单井平均日产油增加6.3吨，含水下降14.9%。

表2   特油公司杜212块含油污泥堵水调剖措施前后5口井生产情况统计表

曙一区稠油古潜山油藏、欢喜岭稠油区块、杜84块应用的以高温三相泡沫调剖剂为代表的或树脂类调剖剂，耐温达300℃以上，有效地防止了汽窜，提高了原油产量，使稠油、超稠油生产情况得到了明显改善。从2008年一季度10口井措施前后生产情况统计表（表3）可以看出，措施后与措施前对比，注汽压力上升4.8 Mpa，单井平均日产油增加3.9吨，含水下降14.9%。

表3   曙一区杜84块泡沫凝胶调剖措施前后生产情况统计表

5   结束语

（1）辽河油田稠油、超稠油油藏类型复杂，均具有高孔高渗特征，在蒸汽吞吐开采过程中极易发生汽窜，随着吞吐周期的增加，汽窜更加频繁，井间干扰更加严重，蒸汽吞吐热效率降低，纵向动用程度不均衡。随着蒸汽吞吐轮次的增加，汽窜表现为周期短，距离长，方向多，比例大，导致含水升高，地层出砂，套坏。

（2）辽河油田调剖封窜主要采用有机颗粒和高温泡沫凝胶型两种堵剂，具有耐温性好、封堵强度高、残留量少的特点，有效地防止了汽窜，提高了蒸汽的有效利用率，起到了很好的增油效果。辽河油田稠油、高温暂堵调剖封窜技术研究重点是开发在300-350℃下性能稳定，降解速度慢，封堵强度高，成本低廉，施工简便的堵剂。