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1、大港油田,水平井堵水技术研究,一、水平井堵水技术特点二、水平井出水的类型 三、水平井产水的危害 四、水平井堵水技术的现状五、水平井堵水技术研究方向,目 录,一、水平井堵水技术特点,水平井完井方式主要有3种，即射孔完井、尾管射孔完井和筛管完井。1、射孔完井和尾管射孔完井，可将层段分隔开进行分层堵水；2、割缝衬管（筛管）完井，因为割缝衬管（筛管）与岩石壁面之间没有隔挡，流体可以径向和横向流动，不能有效地将层段分开，分层堵水措施作业最困难、分层堵水成功率很小。,二、水平井出水的类型,水平井出水方式有2种：1、底水脊进：根据出水区域在水平段上的分布，底水脊进又细分为点状、线状和曲面状。1）由于同一油层
2、垂向渗透率不同，或者水平段轨迹高低起伏，早期底水首先从高垂向渗透率的区域或接近油水界面的拐点进入油井，此为点状出水；2）在水平井生产上表现为含水率上升相对缓慢，如果油层纵向是均质的，井身轨迹呈直线，底水均匀脊进，形成线状出水；3）油井一旦见水，含水率上升很快，产油量明显下降。如果底水能量充足，油层渗透性较高，产量较大，线状见水就会发展成曲面出水，此时，油井以严重见水为主。由于底水能量充足，部分井很快水淹。,底水油藏水平井水淹模式图,B.裂缝突进：地层水沿与水平井段连通的裂缝进入油井也是裂缝油藏常见的出水形式。在开采初期裂缝是油的通道，后来油层压力降低，裂缝变成了水的通道。与底水脊进不同的是，此
3、类水平井见水后，一个月甚至几天之内，产水急增，产油聚减。裂缝油藏水平井堵水的关键是找准出水裂缝，用大剂量高强度堵剂封堵。,无论是底水脊进，或是裂缝突进，水平井见水后如不采取有效堵水措施，因为水层的能量大于油层的能量、底水（水藏）的体积大于油藏的体积、且在同样的地层中水的渗流能力大于油的渗流能力，含水率会一直上升。,三、水平井产水的危害,水平井产水已形成了影响原油生产的问题，产水后降低了产油量，甚至损失储量，目前塔里木油田、新疆油田、冀东油田、大港油田等只要用水平井采油，就会产水，就有对堵水技术的需求。所以不论是从技术应用还是从技术储备上讲，都有必要开展水平井堵水研究。,四、水平井堵水技术的现状
4、,水平井堵水技术涉及油藏、工艺、化学剂、测井和完井等各个方面，由于水平井的特殊性，作业工艺复杂，测井（找水）资料少，加之多为割缝衬管（筛管）完井，都增加了堵水的难度。国外对水平井堵水技术的研究主要在出水机理、堵水工艺（工具）和堵水剂3个方面。其中底水脊进机理研究较多，但水平井堵水工艺（工具）和堵水剂仍在探索和试验之中。目前国内还未见有水平井堵水技术的研究报道。,由于井身结构上的原因，水平井在开采过程中更易出现过多产水现象：1、水平井多数在重油油藏，油水流动比很高，某些泄油通道的水饱和度略有上升即会诱发含水大幅度升高。一旦水突破，原油产出率便急剧降低。2、重油井中产生水锥的临界速率很低，如果有底
5、水存在，水平井以较高速率生产时很易诱发水锥。3、水平井的泄油井段通常以割缝套管完井。难以进行机械封隔，在水平井中流体的流动速率低并呈水平状态，常规的测井方法无效。重油层的水饱和度变化影响值太低，无法精确测定，描述饱和度变化的TDT或GST测井工具大都不适用，在此类井中找出水层更困难。,水平井出现水突破之后产油便大幅度降低，水处理费用增加，如果没有适当的补救措施，势必过早关闭。适当采用调堵技术抑制水平井过多出水是解决面临问题的有效手段。油层调堵处理须遵循如下三项基本原则：确定调堵处理的安全性，不引起短期或长期的环境污染。防止伤害油层，包括化学剂进入错误层引起的直接伤害和化学剂段塞引发的间接伤害。
6、保证溶胶在进入目的层和所需深度之前不成胶，处于易流动状态。,水平井堵水的关键是找到出水原因和出水层位。如果是底部出水，则可以将出水层位堵死，上返其他层生产。如果是中间或上部出水，堵水工艺会复杂些，得根据井的具体情况选择适宜的堵水方法。调堵处理的注入方式通常有3种：1、分隔注入 2、定位注入 3、笼统注入,1、分隔注入调堵技术 该技术仅用于处理单一、明确分层的油藏部位，可借助机械手段分隔，控制流体进入目标层位，以达到堵水或调整相对渗透率的目的。在普通直井中该技术容易实施。水平井结构复杂，分隔注入调堵技术的应用难度增加。国内大庆油田开发了预置式工作筒插入密封段堵水技术，实现了侧钻水平井的分段堵水。
7、其采用两种方案：1）是随堵水管柱在堵水层段下入光管，生产层下入筛管，需要调整层位时起出重下。2）是随着堵水管柱在堵水层段与生产层段下入两种类型的开关器，需要调整层位时通过井口打压的办法调整，此开关器只能一次性调整。,2、定位注入调堵技术 定位注入调堵技术所处理的目标也是单一、明确分层但无法借助机械手段控制流体进入的油藏层位，主要包括：1）割缝套管调堵技术 2）二元注入调堵技术,1）割缝套管水平井调堵技术 美国Arco Alaska公司和Schlumberger公司在阿拉斯加Prudhoe湾采用了割缝套管水平井调堵新技术。该技术涉及多种工艺和材料。A、调堵剂：调堵剂为HPAM一醋酸铬交联体系，分
8、别采用两种聚合物配制，溶胶易进入基质岩石和裂缝，形成较硬的、有弹性的可流动凝胶。在使用这种凝胶时需借助连续油管和卡住处理层的桥堵工艺，以达到选择性放置的目的。最成功的应用是封堵与水层连通的诸如断层或水力支撑裂缝之类的高度窜流通道。,B、环空化学封隔层(A CP)工艺：该技术是针对未进行水泥固井的井段，在割缝套管与井壁地层之间的环空注入可形成化学封隔层的可固化液，借助连续油管和跨式封隔器将可固化液注入待分隔的层位，流体从跨式封隔器之间进入并充满目标井段的环空，在此处形成不渗透的高强度封堵物，完全隔离此环空区域。其中环空化学封隔层材料不但具有泵送时粘度低，停滞后立即产生足够高强度和防止坍落的触变性
9、，而且固化后长期是固态不渗透封堵物。,2）二元注入调堵技术 该技术是在压力平衡条件下将保护液泵人产油层，其目标是在泵入溶胶至水平井下部封堵出水、降低油井的气举需求的同时，泵人海水(或其他流体如柴油、原油)至环面，对上部产油层提供保护，保护现有产能。该技术避免了常规有限层系隔离处理中侵入产油层的溶胶对产能的伤害，也解决了应用常规机械方法无法控制溶胶在井眼、套管水泥环空或裂缝中的流动问题。英国BP公司在Prudhoe湾S-17ALl井等两口井上应用二元注入技术进行调堵处理，都获得了成功。,3、笼统注入调堵技术 该技术一般使用在无法确定出水层位或近井区域无分隔层(如页岩层)的井。将相对渗透率调整剂（
10、高粘度聚合物溶液）笼统注入所有射孔层，以控制被处理流体和次生流体的流度。1）加拿大Pelican Lake油田应用实例 该技术在加拿大Pelican Lake油田进行了4口水平井堵水作业。该油田为4 m厚的高渗透率(k1m2)砂岩油藏，油层下面有一低渗(k=0.1m2)水层。水平井的水平段长约500m。4口水平井在处理前含水均达到85-90。所应用的聚合物溶液用淡水配制，含有聚丙烯酰胺(25004000 mgL)和膨胀剂SA(10005000rngL)，注入粘度为50mPas(9.5 S-1)，单井平均注入聚合物溶液60100 m3。处理结束后关井5 d再开井生产。4口井的含水均降低，降幅为1
11、230，取得了明显效果。,2）新疆火烧山油田应用实例 新疆火烧山油田进行的水平井堵水是我国复杂井堵水施工的首例。施工目标为1994年11月完钻的侧钻水平井(H1344井)。完钻井深16902m，水平位移268.9 m，水平段长95.2 m。堵前日产油4.2 t，含水80，累计产油2270 t。产出水的水型同注入水，Cl-浓度为1205 mgL，来水方向为注水井H1343的H层。该水平井处理方法为堵水和调剖相结合。其一是对注水井H1343进行大剂量调剂，采用粘土悬浮液、聚合物溶液双液法交替注入863 m3，用聚合物凝胶封口。调剖后吸水剖面得到改善，基本堵住了H1343的H层。其二是采用笼统注入对
12、水平井进行聚合物稀体系和浓体系凝胶封堵，共注入169m3溶液。作业后见到一定效果，累计增油286t，减水2038 m3，有效期227d。,笼统注入调堵技术具有一定的局限性，原因有 所处理的目标油井出水层压力往往高于油层压力，笼统注入时堵剂易进入油层，堵油而不堵水；形成的封堵物与岩石结合不紧密又无弹性，封堵后又出现新的裂缝；形成的封堵物强度低或为分散态，易反吐。如果采用先暂堵油层，让后续注入的大剂量低粘度堵剂选择性进入水层，形成弹性封堵主断塞，在主断塞之后再注入高强度封口断塞，可改善笼统注入调堵技术的应用效果。,4、水平井堵水新技术研究 水平井水窜段的封堵难点在于：第一，水充满了整个水平井段，用
13、地质物理方法确定的水窜段不一定准确；第二，水平井段出水段封堵的过程相当复杂。按传统工艺注入普通的快速凝固剂（聚合物、树脂、水泥等）可能导致严重后果，因为不能避免水平井段内有残余堵剂；注入液态高粘堵水物质（高粘原油、重油混合剂等）也不能解决问题，因为在油层水和注入水压作用下，堵水剂会迅速（10-30分钟内）被排出，流入水平井段。,针对水平井封堵难点，鞑靼斯坦石油科学研究院研究提出了新的解决方法：在水平井段附近注入能形成堵水缓冲段塞的堵水剂，并用剖面隔离设备将这种段塞牢固隔离。这种机械屏障可以阻止试剂在水压作用下流回水平井段，注入乳化液形成的堵水效果会一直持续有效。新工艺包括连续完成、作用互补两次
14、作业：（1）向水平井段的含水段注入形成结构憎水粘性液体，水流前沿离开水平井段不少于20-25米；（2）用专门研制设计的金属剖面隔离设备将水窜段完全隔离，这种隔离设备是为水平井段专门设计的。日前新工艺在翁比斯克油田11251井上进行了试验，注入55立方米粘性憎水乳化液，然后安装长82米的剖面隔离设备。结果原油产量保持在18-20吨/日，取得了很好的效果。,五、水平井堵水技术研究方向,1、油藏研究 水平井出水的原因：一是由于井身结构的因素，如套管漏失、管外窜流等；二是地层、油藏的因素，如底水、边水、裂缝、高渗透层等。油藏因素起主要作用，且比较复杂。因此，水平井堵水离不开油藏研究，要利用油藏研究的成
15、果，弄清楚水平井出水的机理和规律。2、产出剖面测试（找水）技术 找准出水层位是堵水成功的必要条件。目前，国外公司虽然发明了 FLAGSHIP水平井产出剖面测井技术，但由于费用昂贵而不能广泛应用。胜利、大庆、新疆等虽在水平井测井技术上进行了研究开发，但都没有从根本上解决水平井测井问题。,3、化学剂研究 国外在水平井堵水中多使用相对渗透率调整剂（PAM），为高分子聚合物或冻胶类；国内应用的是水泥、水玻璃等对油、水没有选择性的无机堵水剂。对于出水层位清楚的水平井，如果井身结构允许，可以用封隔器或水泥塞将要堵水的层位分隔开，进行工艺选择性堵水。而对于出水层位不清，或由于井身结构或工艺技术的原因，不能进
16、行物理分隔，则必须实施化学选择性堵水，即依靠堵剂在油、水环境中具有不同的化学性能的特点来实现堵水不堵油，或少堵油的目的。但到目前为止，国内还没有找到合适的选择性堵水剂。,4、施工工艺技术 ACP、尾管过滤、机械封隔器、水泥塞、预置式工作筒、笼统注入等具体施工工艺，都要根据水平井的井身结构、出水层位、出水类型等特点及堵水剂本身性能特征进行研究优选。1）ACP和尾管过滤工艺是对割缝衬管（筛管）完井水平井堵水技术的创新，但作业工序复杂，且由于重力作用可能无法形成完整的环套，形成的阻流环强度小，不能进入地层深部等。2）机械封隔器和水泥塞仅用在射孔完井，部分裸眼完井的水平井堵水。3）预置式工作筒虽然是一种堵水新办法，但在出水层位与之前地质分析有差异时，预置的工作筒可能用不上。4）笼统注入非选择性堵水剂要冒巨大的风险，因为出水层位的压力往往比出油层位的高，堵水剂进入油层将使堵水作业事与愿违。,结 束 语,科技是支撑，创新是动力。水平井堵水技术代表着国内外水平井井下作业技术最先进的发展方向，我们建议立即组织开展研究攻关，以满足国内不断扩大应用的水平井开发需要。,
