應用化學堵水、封竄技術,進一步挖潛油井潛力

1、中國石油大港油田公司中國石油大港油田公司二、二、 化學堵水、封竄、封層技術的研究應用化學堵水、封竄、封層技術的研究應用三、三、效果分析及結論效果分析及結論一、一、 研究與應用化學堵水、封竄、封層技術的必要性研究與應用化學堵水、封竄、封層技術的必要性 20072007年以來，依托精細油藏描述最新成果，結合油年以來，依托精細油藏描述最新成果，結合油井動態(tài)監(jiān)井動態(tài)監(jiān) 測資料，針對每口井實際情況，通過研究應測資料，針對每口井實際情況，通過研究應用纖維微膨脹水泥漿、用纖維微膨脹水泥漿、LC-1LC-1堵劑、強造壁封堵水泥漿堵劑、強造壁封堵水泥漿堵水、封竄、封層技術，進一步挖掘層間、層內(nèi)剩余堵水、封竄、封

2、層技術，進一步挖掘層間、層內(nèi)剩余油潛力，見到了很好的效果；一年來共施工油潛力，見到了很好的效果；一年來共施工1919井次，井次，有效率有效率89%89%，累計增油，累計增油1.81.8萬噸。萬噸。 采油一廠所屬油田是大港油田第一批開發(fā)投產(chǎn)的老油田，近幾年采油一廠所屬油田是大港油田第一批開發(fā)投產(chǎn)的老油田，近幾年隨著油藏描述成果應用的逐步深化，平面上剩余可動潛力在逐漸減少，隨著油藏描述成果應用的逐步深化，平面上剩余可動潛力在逐漸減少，剩余潛力多集中在動用難度大的層間及層內(nèi)，主要原因為受河流相沉積剩余潛力多集中在動用難度大的層間及層內(nèi)，主要原因為受河流相沉積環(huán)境的影響，油田儲層層間及層內(nèi)沉積韻律明顯

3、，剩余油多集中在層間環(huán)境的影響，油田儲層層間及層內(nèi)沉積韻律明顯，剩余油多集中在層間及層內(nèi)的低滲透帶，這部分剩余潛力靠常規(guī)措施手段難以挖掘，因此研及層內(nèi)的低滲透帶，這部分剩余潛力靠常規(guī)措施手段難以挖掘，因此研究應用化學堵水技術封堵高滲透層（帶），動用低滲透層（帶）的潛力，究應用化學堵水技術封堵高滲透層（帶），動用低滲透層（帶）的潛力，是提高采收率的有效途徑；是提高采收率的有效途徑； 對于層間水竄和因固井質量造成水竄的井，應用化學封竄技術才能對于層間水竄和因固井質量造成水竄的井，應用化學封竄技術才能恢復油井的正常生產(chǎn)；對套變井、卡堵水井段長等常規(guī)機械卡堵水不能恢復油井的正常生產(chǎn)；對套變井、卡堵水井

4、段長等常規(guī)機械卡堵水不能解決或工藝難度大的井，研究應用化學封層工藝技術來代替機械卡堵水解決或工藝難度大的井，研究應用化學封層工藝技術來代替機械卡堵水工藝，進一步挖掘層間剩余油潛力工藝，進一步挖掘層間剩余油潛力 （一）（一） 纖維微膨脹水泥漿堵水、封竄工藝的研究與應用纖維微膨脹水泥漿堵水、封竄工藝的研究與應用 針對常規(guī)水泥漿在堵水、封竄等施工中，常常出現(xiàn)（針對常規(guī)水泥漿在堵水、封竄等施工中，常常出現(xiàn)（1 1）因固）因固井層位淺，巖石疏松，滲透性好，施工中水泥漿漏失嚴重；（井層位淺，巖石疏松，滲透性好，施工中水泥漿漏失嚴重；（2 2）由于地層泥質含量高，經(jīng)多年浸泡，井壁情況復雜，固井水泥環(huán)由于地層

5、泥質含量高，經(jīng)多年浸泡，井壁情況復雜，固井水泥環(huán)與地層的界面膠結質量難以保證；（與地層的界面膠結質量難以保證；（3 3）常規(guī)水泥漿固井后，水）常規(guī)水泥漿固井后，水泥石韌性差，難以低抗射孔時高能量沖擊，造成泥石韌性差，難以低抗射孔時高能量沖擊，造成“二次竄流二次竄流”使使堵水、封竄施工失敗。因此我們試驗用纖維微膨脹水泥漿進行堵堵水、封竄施工失敗。因此我們試驗用纖維微膨脹水泥漿進行堵水、封竄。水、封竄。 纖維微膨脹水泥漿是通過在水泥漿中添加優(yōu)質纖維、新型晶格纖維微膨脹水泥漿是通過在水泥漿中添加優(yōu)質纖維、新型晶格膨脹材料，來提高水泥石的韌性和抗折抗壓強度，防止水泥漿收膨脹材料，來提高水泥石的韌性和抗

6、折抗壓強度，防止水泥漿收縮造成的水泥孔隙壓力降低，使水泥膠結質量變差。縮造成的水泥孔隙壓力降低，使水泥膠結質量變差。 1. 1.纖維微膨脹水泥漿主要性能：纖維微膨脹水泥漿主要性能： 增韌：相對普通水泥漿它的抗折強度增長幅度在增韌：相對普通水泥漿它的抗折強度增長幅度在15%15%以上，靜以上，靜態(tài)韌性模量降低態(tài)韌性模量降低 50%50%，抗沖擊提高，抗沖擊提高20%20%以上；以上； 防漏：可提高地層防漏失能力防漏：可提高地層防漏失能力5MPa5MPa； 高穩(wěn)定性：自由水高穩(wěn)定性：自由水0.1%0.1% 流變性能好：流動度流變性能好：流動度20CM20CM，初始稠度，初始稠度 20Bc20Bc

7、適應性強：現(xiàn)場成功應用適應性強：現(xiàn)場成功應用2 2套體系，干混、水混均可套體系，干混、水混均可 樣品樣品抗折增量抗折增量抗壓強度抗壓強度MPa50 50 80 80 50 50 80 80 24h48h24h48h24h48h24h48h A0/15.7920.5119.123.3F410.9132.599.2110.1827.1230.6826.0730.74F521.0633.0415.7718.2925.0227.1224.5925.52J413.8518.169.5313.6617.9518.6119.2919.49J523.9421.8810.9722.514.8320.2420.0

8、820.38P416.1621.4223.9419.8725.8127.3820.6221.52P525.3829.7927.322.418.0118.6321.5422.132.2.纖維水泥石的抗折強度及抗壓強度的評價：纖維水泥石的抗折強度及抗壓強度的評價： 對摻有纖維材料水泥石的抗折強度及抗壓強度試驗見表對摻有纖維材料水泥石的抗折強度及抗壓強度試驗見表 從表中可以看出，從表中可以看出，加入各種外加劑后水泥石試驗的抗壓強度有加入各種外加劑后水泥石試驗的抗壓強度有 所增所增加加（加入降失水劑之后略有降低），均大于（加入降失水劑之后略有降低），均大于14MPa14MPa。其抗折強度也呈增加。其抗

9、折強度也呈增加趨勢，趨勢，加入緩凝劑或降失水劑后對抗折強度增量的影響不大，加入緩凝劑或降失水劑后對抗折強度增量的影響不大，其增長幅度其增長幅度多在多在10%10%27%27%之間，之間，P4P4、 P5P5在在16.2%16.2%27.3%27.3%之間。之間。 3. 3.水泥石的沖擊功增量及應力應變測試水泥石的沖擊功增量及應力應變測試 纖維增強增韌材料的主要作用，是為了克服水泥石的脆性，纖維增強增韌材料的主要作用，是為了克服水泥石的脆性，提高水泥的抗沖擊性能和阻裂韌性；沖擊功是檢驗水泥石試提高水泥的抗沖擊性能和阻裂韌性；沖擊功是檢驗水泥石試樣韌性的一個重要指標，樣韌性的一個重要指標，所謂沖擊

10、功是指：在擺錘沖擊機上，所謂沖擊功是指：在擺錘沖擊機上，擺錘沖斷試樣時所失去的能量，即對試樣斷裂所做的功，擺錘沖斷試樣時所失去的能量，即對試樣斷裂所做的功，通通常水泥石試樣的抗沖擊功越大，其增韌效果也越好，因此，常水泥石試樣的抗沖擊功越大，其增韌效果也越好，因此，沖擊功的大小能夠直接反映出水泥石的塑性狀態(tài)和定量表征沖擊功的大小能夠直接反映出水泥石的塑性狀態(tài)和定量表征水泥石的增韌效果。水泥石的增韌效果。摻入纖維材料后水泥石試樣的沖擊功增量摻入纖維材料后水泥石試樣的沖擊功增量 （% %）樣品樣品沖擊功增量沖擊功增量 （% %）5050808024h24h48h48h7d7d24h24h48h48h

11、7d7dF4F438.3838.3821.6521.6519.0219.0237.9837.9826.2626.2617.0717.07F5F566.4566.4556.6856.6816.4316.4334.5734.5718.0318.0317.7217.72J4J432.9332.9333.2033.2014.8114.8126.8226.8238.6038.6017.0717.07J5J564.6264.6248.1148.1126.4626.4627.4427.4425.9425.9429.1029.10P4P474.9774.9750.6450.6420.3120.3140.154

12、0.1545.8845.8820.0720.07P5P587.9187.9158.8958.8936.4836.4843.5643.5641.1341.1320.3220.32 從上表可看出，從上表可看出，加入纖維外加劑試樣的沖擊功與凈漿水泥石相比均有一定程度的加入纖維外加劑試樣的沖擊功與凈漿水泥石相比均有一定程度的增長，增長， P4P4、P5P5效果更為明顯，效果更為明顯，24h24h、48h48h沖擊功比凈漿水泥石增長在沖擊功比凈漿水泥石增長在40%40%以上，沖擊以上，沖擊功測試結果也從另一方面證實了，功測試結果也從另一方面證實了，在油井水泥中加入一定量的增韌材料是能夠提高在油井水泥中加

13、入一定量的增韌材料是能夠提高水泥石的韌性的。水泥石的韌性的。 4. 4.纖維水泥石微膨脹的評價纖維水泥石微膨脹的評價 纖維微膨脹水泥漿，膨脹是采用新型晶格膨脹材纖維微膨脹水泥漿，膨脹是采用新型晶格膨脹材料，補償水泥料，補償水泥( (石石) )的體積收縮，在水泥漿體水化早期的體積收縮，在水泥漿體水化早期和后期均能補償收縮，并產(chǎn)生一定的體積膨脹，從而和后期均能補償收縮，并產(chǎn)生一定的體積膨脹，從而提高水泥膠結質量。提高水泥膠結質量。不同條件下各齡期水泥石的線膨脹實驗不同條件下各齡期水泥石的線膨脹實驗結果見表（原漿：嘉華結果見表（原漿：嘉華G G級水泥凈漿（級水泥凈漿（8080）或嘉華）或嘉華G G級

14、加砂凈漿級加砂凈漿（150150和和180180）。線膨脹率實驗結果線膨脹率實驗結果實驗條件實驗條件齡期齡期hr線性膨脹率，線性膨脹率，溫度，溫度，壓力，壓力，MPa原漿原漿膨脹漿膨脹漿802124-1.100.661#配方配方48-1.100.68824-1.150.673024-0.980.6848-1.120.671502124-1.450.762#配方配方48-1.460.72824-1.530.766024-1.520.6248-1.480.721802124-1.430.5548-1.430.556024-1.580.4448-1.610.42從上表從上表可以看出在高溫高壓條件下，

15、膨脹水泥漿硬化體均具有較好的膨脹性可以看出在高溫高壓條件下，膨脹水泥漿硬化體均具有較好的膨脹性 5. 5.纖維微膨脹水泥漿應用效果纖維微膨脹水泥漿應用效果 0707年共對年共對4 4口固井質量差的井補層前進行二固打隔口固井質量差的井補層前進行二固打隔板封竄水層，工藝有效率板封竄水層，工藝有效率100%100%：如：東：如：東9-269-26井，補孔井，補孔明四明四17#17#層生產(chǎn)，射孔井段：層生產(chǎn)，射孔井段：1485-1488m1485-1488m，因射孔井因射孔井段下有水層且固井質量差，為防止水竄，段下有水層且固井質量差，為防止水竄，故將故將1496-1496-1497m1497m井段射開

16、，擠纖維微膨脹水泥漿井段射開，擠纖維微膨脹水泥漿6m36m3，打隔板封，打隔板封卡下面水層，防止水竄，施工后經(jīng)測卡下面水層，防止水竄，施工后經(jīng)測CBLCBL檢查固井質檢查固井質量合格，補量合格，補17#17#后，日產(chǎn)液量后，日產(chǎn)液量30m3/d30m3/d，油量，油量15t/d15t/d，年，年累計增油累計增油 2695噸。 利用纖維微膨脹水泥漿的親水性共對利用纖維微膨脹水泥漿的親水性共對2 2口井進行層口井進行層內(nèi)堵水，工藝有效率內(nèi)堵水，工藝有效率100%100%：如：唐家河油田港：如：唐家河油田港557557井井是一口停產(chǎn)多年的長停井，因打側鉆井時發(fā)現(xiàn)該井套是一口停產(chǎn)多年的長停井，因打側鉆

17、井時發(fā)現(xiàn)該井套變嚴重未干成，為了恢復該井生產(chǎn)，通過分析該井資變嚴重未干成，為了恢復該井生產(chǎn)，通過分析該井資料發(fā)現(xiàn)料發(fā)現(xiàn)2#2#層解釋油層，油層厚度層解釋油層，油層厚度17.6m17.6m， 19771977年補開年補開后曾經(jīng)高產(chǎn)，因后期出水關井，利用纖維微膨脹水泥后曾經(jīng)高產(chǎn)，因后期出水關井，利用纖維微膨脹水泥漿的性能，決定堵水后重補漿的性能，決定堵水后重補2#2#層生產(chǎn)，層生產(chǎn)，射孔井段：射孔井段：1430.2-1434.0m1430.2-1434.0m，共用纖維微膨脹水泥漿共用纖維微膨脹水泥漿10m310m3，堵水，堵水后日產(chǎn)液后日產(chǎn)液28m3/d28m3/d，日產(chǎn)油，日產(chǎn)油16t/d16t

18、/d，年累計增油，年累計增油28002800噸。噸。（二）（二）LC-1LC-1復合堵劑在長井段堵層、堵水上的研究與應用復合堵劑在長井段堵層、堵水上的研究與應用 針對部分卡層多、井段長、含水高的井和沒有開針對部分卡層多、井段長、含水高的井和沒有開采價值、漏失嚴重的層，研究應用采價值、漏失嚴重的層，研究應用LC-1LC-1復合堵劑進行復合堵劑進行堵水和封層，從而滿足地質對工藝的需求，挖掘層間、堵水和封層，從而滿足地質對工藝的需求，挖掘層間、層內(nèi)剩余油潛力。層內(nèi)剩余油潛力。 該工藝是在以水泥和氧化鈣為主的可固結類復合堵該工藝是在以水泥和氧化鈣為主的可固結類復合堵劑中加入了防收縮、防滲透、防脆裂、降

19、密度、易造劑中加入了防收縮、防滲透、防脆裂、降密度、易造壁等材料，有效地解決了油井水泥在高滲透大孔道或壁等材料，有效地解決了油井水泥在高滲透大孔道或裂縫處的漏失、收縮、脆裂等問題，但它的抗壓強度裂縫處的漏失、收縮、脆裂等問題，但它的抗壓強度比水泥略低。比水泥略低。LC-1堵劑技術指標堵劑技術指標 指標指標低溫型低溫型中溫型中溫型高溫型高溫型適用井溫適用井溫60.060.060.0 60.0 100.0100.0100.0100.0自由水自由水(%)(%)20.020.020.020.020.020.09696小時抗壓強度小時抗壓強度(MPa)(MPa)8.58.510.510.512.012.

20、0增壓稠化時間（增壓稠化時間（minmin）160.0160.0190.0190.0220.0220.0初始稠度初始稠度(Bc)(Bc)30.030.030.030.030.030.01. LC-1復合堵劑主要性能：復合堵劑主要性能：2. LC-12. LC-1復合堵劑應用效果復合堵劑應用效果 0707年共應用年共應用LC-1LC-1復合堵劑進行長井段堵層復合堵劑進行長井段堵層7 7口井，口井，有效率有效率85%85%。如：中。如：中4-544-54井作業(yè)堵水，因井段長、工井作業(yè)堵水，因井段長、工藝難度大，采用藝難度大，采用LC-1LC-1復合堵劑對該井復合堵劑對該井4#22#4#22#層層共

21、共5 5個個層進行籠統(tǒng)堵水，層進行籠統(tǒng)堵水，井段：井段：1409-2027m1409-2027m，共用密度共用密度1.6g/cm31.6g/cm3堵劑堵劑200m3,200m3,堵后初期日增油堵后初期日增油2727噸，年累計增噸，年累計增油油33003300噸。噸。LC-1LC-1堵劑在部分長井段堵層井應用效果堵劑在部分長井段堵層井應用效果井號封堵井段m封堵長度m堵劑用量m3堵前生產(chǎn)情況堵后生產(chǎn)情況日產(chǎn)液m3日產(chǎn)油t含水%日產(chǎn)液m3日產(chǎn)油t含水%中4-541409202761820045.21.995.847.72743東7-151599.52069469.5140252.6906613.38

22、0東7-121576.92262685.110525.797.8（三）特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿）在堵層井的研究與應用（三）特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿）在堵層井的研究與應用 研究與應用特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿），滿足地質研究與應用特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿），滿足地質對漏失嚴重、無開采價值的層進行封堵的要求，減少層間干擾，對漏失嚴重、無開采價值的層進行封堵的要求，減少層間干擾，簡化井內(nèi)管柱結構。簡化井內(nèi)管柱結構。 1.1.特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿）主要性能：特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿）主要性能： 該堵劑具有很強的造壁性，施工中堵劑在地層流動中遇到大該堵劑具有很強的造

23、壁性，施工中堵劑在地層流動中遇到大孔道的地層骨架時，內(nèi)含的造壁添加劑迅速在大孔道進口處（骨孔道的地層骨架時，內(nèi)含的造壁添加劑迅速在大孔道進口處（骨架表面）形成搭橋，在壓差的作用下很快形成網(wǎng)狀結構，漿體中架表面）形成搭橋，在壓差的作用下很快形成網(wǎng)狀結構，漿體中不同粒徑的可固結顆粒狀隨之填充網(wǎng)狀結構的空隙，隨著壓差的不同粒徑的可固結顆粒狀隨之填充網(wǎng)狀結構的空隙，隨著壓差的不斷增大，造壁層也在不斷的增厚，堵劑中的納米至微米級顆粒不斷增大，造壁層也在不斷的增厚，堵劑中的納米至微米級顆粒不斷填充大顆粒之間的空隙，使造壁層的強度逐漸增加，固結過不斷填充大顆粒之間的空隙，使造壁層的強度逐漸增加，固結過程中堵

24、劑內(nèi)的添加材料可有效防止水泥石的收縮，最后形成具有程中堵劑內(nèi)的添加材料可有效防止水泥石的收縮，最后形成具有一定強度和韌性的石狀固體。一定強度和韌性的石狀固體。 2.2.特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿）具有以下特點：特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿）具有以下特點： 密度低：現(xiàn)場容易配制，并且不易出現(xiàn)沉淀或分層現(xiàn)象。密度低：現(xiàn)場容易配制，并且不易出現(xiàn)沉淀或分層現(xiàn)象。 造壁能力強：在向目的層注入過程中遇到高滲透層或大孔道的骨造壁能力強：在向目的層注入過程中遇到高滲透層或大孔道的骨架時，在有機與無機復合材料的協(xié)同作用和壓差的作用下，很容架時，在有機與無機復合材料的協(xié)同作用和壓差的作用下，很容易在其表面進

25、行造壁封堵，隨著注入壓力的增加造壁強度也在同易在其表面進行造壁封堵，隨著注入壓力的增加造壁強度也在同時增加。時增加。 封堵效果好：強造壁復合封堵材料與地層巖石具有較強的親和能封堵效果好：強造壁復合封堵材料與地層巖石具有較強的親和能力，可以在凝固后與地層（接觸面）形成一個牢固的整體，提高力，可以在凝固后與地層（接觸面）形成一個牢固的整體，提高了封堵強度和效果。了封堵強度和效果。 用量少：由于該堵劑具有較快的造壁能力，所以用量相對少，封用量少：由于該堵劑具有較快的造壁能力，所以用量相對少，封堵性能優(yōu)于其它封堵的效果。堵性能優(yōu)于其它封堵的效果。 3. 3. 特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿）應用效果：

26、特殊封堵材料（強造壁封堵水泥漿）應用效果： 0707年共對年共對6 6口地層漏失嚴重、虧空大的井進行封堵，有效率口地層漏失嚴重、虧空大的井進行封堵，有效率83%83%。如：中。如：中5-595-59井，作業(yè)增補濱一井，作業(yè)增補濱一4 4的的16#16#層生產(chǎn)，為了確保措層生產(chǎn)，為了確保措施效果，對井內(nèi)施效果，對井內(nèi)2#2#、3#3#、16#16#、17#17#四個層同時封堵，因四個層封四個層同時封堵，因四個層封堵井段長（堵井段長（231m231m）、漏失嚴重，且）、漏失嚴重，且2#2#、3#3#層為水層施工難度大，層為水層施工難度大，決定采用強造壁復合堵劑決定采用強造壁復合堵劑3030噸進行封堵，堵層后鉆開封堵段對噸進行封堵，堵層后鉆開封堵段對4 4個層試壓個層試壓10MPa10MPa，穩(wěn)壓，穩(wěn)壓20min20min壓力不降合格，增補壓力不降合格，增補16#16#層后，作業(yè)層后，作業(yè)后該井初期日增油后該井初期日增油3 3噸，年累計增油噸，年累計增油560560