黃 俠，文 權(quán)，張?jiān)茖?/p>

(中海油服油田生產(chǎn)事業(yè)部 天津300450)

泡沫堵水工藝在海上油田的應(yīng)用

黃 俠，文 權(quán)，張?jiān)茖?/p>

(中海油服油田生產(chǎn)事業(yè)部 天津300450)

針對(duì)金縣海上高含水油藏，分析了油井出水原因，采用測(cè)井找水技術(shù)，從泡沫堵水機(jī)理入手，優(yōu)選了氮?dú)馀菽滤に嚕ㄟ^實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了起泡劑的起泡性能評(píng)價(jià)，起泡濃度優(yōu)選，確定了采用強(qiáng)化泡沫體系；優(yōu)化了堵劑用量、氣液比、注入工藝等工藝參數(shù)，制定了具體的工藝施工方案；現(xiàn)場(chǎng)施工中優(yōu)化了施工流程，保證了泡沫質(zhì)量；產(chǎn)油量增加。從綜合效果來看氮?dú)馀菽滤に囋谕愑筒刂杏泻芎玫倪m用性。

泡沫 堵水技術(shù) 工藝參數(shù) 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

0 引 言

JX1-1油田平均水深29,m，區(qū)塊內(nèi)某井是一口先期排液井，區(qū)塊邊部有強(qiáng)邊底水，部分儲(chǔ)層底水發(fā)育，離斷層較近，原油密度 0.975，粘度 248～323,mPa.s，油層滲透率為(1,420～5,022)×10-3,μm2，密度高、粘度大、高孔高滲。作業(yè)前單采第四防砂段，段內(nèi)有底水層且射開，油水粘度高，導(dǎo)致含水 100%，油田開發(fā)的難度很大。我們通過測(cè)井找水、實(shí)驗(yàn)泡沫體系優(yōu)選，施工參數(shù)優(yōu)選，嘗試采用氮?dú)馀菽滤夹g(shù)。

通過調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)氮?dú)馀菽滤夹g(shù)比較適合該類高含水油藏油田開發(fā)的需要。泡沫堵水技術(shù)是在注入液體中摻入氣體，利用氣阻效應(yīng)(賈敏效應(yīng))，使液體不能沿微觀大孔道、宏觀高滲層或高滲區(qū)竄流，達(dá)到封堵高含水層的目的。而泡沫由于它獨(dú)特結(jié)構(gòu)，具有靜液柱壓力低、濾失量小、助排能力強(qiáng)、對(duì)地層傷害小等良好特性。

1 氮?dú)馀菽滤?/h2>

泡沫由分散相(氣體)、分散介質(zhì)(淡水和鹽水)、起泡劑(表面活性劑)和穩(wěn)泡劑(各種水溶性聚合物)組成。泡沫是一種選擇性水基堵水劑，該類堵水劑一般優(yōu)先進(jìn)入含水飽和度高的地層，在該層起到封堵作用。泡沫在含水飽和度高的地層穩(wěn)定存在，是一種堵水不堵油的選擇性堵水劑。封堵實(shí)驗(yàn)表明，泡沫堵水劑具有優(yōu)良的封堵能力，隨注入量增加這一能力持續(xù)增大，產(chǎn)生較好的封堵效果。低氣液比交替注入時(shí)，封堵作用表現(xiàn)緩慢。泡沫體系由表面活性劑、聚合物和氣體組成，具有選擇性封堵作用，在多孔介質(zhì)中運(yùn)移時(shí)其視粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他驅(qū)替介質(zhì)，同時(shí)體系中的表面活性劑能夠乳化原油，進(jìn)而驅(qū)替出更多滯留在地層中的原油，進(jìn)一步提高采收率。通過對(duì)該體系的實(shí)驗(yàn)研究，認(rèn)為邊底水活躍、大孔道發(fā)育的油藏采用該堵水工藝很有大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 出水原因分析

2.1 油井生產(chǎn)情況

目的井為一口先期排液井，Y為分管柱，射開層位為 Ed2Ⅳ上、Ed2Ⅳ下、Ed3Ⅰ上、Ed3Ⅰ中、Ed3Ⅰ下油組，分5段防砂。

生產(chǎn)層段埋深 1,534.5～1,583.7,m(見表 1)，第2、5防段為水層，排污一周后關(guān)閉，第 4層油水同層，第3層為主力層，距離上部水層20,m。合采第1、第4防砂段含水100%。單采第3防砂段初期產(chǎn)油約42,m3/d，含水＜10%，酸化第 3防砂段后，含水100%。

2.2 測(cè)井找水

采用測(cè)井氧活化水測(cè)井找水工藝(見表 2)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)水量經(jīng)由 3#滑套產(chǎn)出，認(rèn)為出水層段在第 3防砂段1,540.4～1,563.0,m。

表1 泡沫堵水井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Tab.1 Fundamental data of the foam plugging well

表2 氧活化找水測(cè)井解釋Tab.2 Oxygen activation water logging interpretation

3 堵劑選擇

3.1 堵劑類型選擇

目的井油層溫度 65,℃，要求封堵邊底水突破區(qū)域，考慮到油井轉(zhuǎn)注的可能性，因此要求堵劑有較強(qiáng)的封堵效果，又要減少對(duì)油層的污染，要求堵劑油水具有選擇性好、污染小、風(fēng)險(xiǎn)小、注入性好、強(qiáng)度可控的特點(diǎn)，因此優(yōu)選強(qiáng)化泡沫堵水劑。泡沫堵劑封堵強(qiáng)度可調(diào)，適用范圍廣，可以采用多種注入方式與起泡方式，施工工藝成熟可靠。

3.2 泡沫性能

3.2.1 泡沫堵水率

從室內(nèi)堵水、堵油壓差變化曲線和堵油壓差變化曲線(見圖 1、圖 2)可以看出該泡沫堵劑堵水率遠(yuǎn)大于堵油率，油水選擇性明顯，堵水率為99.8%，堵油率為6.9%。

圖1 堵水實(shí)驗(yàn)壓差變化曲線Fig.1 Pressure difference during the water plugging test

圖2 堵油實(shí)驗(yàn)壓差變化曲線Fig.2 Pressure difference during the oil plugging test

3.2.2 泡沫的性能測(cè)定

采用泡沫性能測(cè)定裝置測(cè)定了不同表面活性劑的起泡體積和半衰期(見表3)。

表3 泡沫性能特征Tab.3 Foam properties

可以看出，方案 1起泡能力最強(qiáng)，半衰期最長(zhǎng)，隨著油濃度的增加，起泡體積減小，半衰期減短。

3.2.3 起泡性能評(píng)價(jià)

選用濃度為 0.5%的起泡劑在 90,℃條件下老化24,h，與老化前對(duì)比(見表4)。

表4 起泡劑老化前后性能對(duì)比Tab.4 Contrast of foam agent performances before and after aging

可以看出老化后排液半衰期起泡體積稍小，但半衰期幾乎沒有變化，說明體系穩(wěn)定性非常好。

3.2.4 泡沫堵水實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比了普通泡沫和強(qiáng)化泡沫的堵水效果(見表 5)。

表5 普通泡沫和強(qiáng)化泡沫的堵水效果Tab.5 Contrast of plugging effects between common and strengthening foams

可以看出，強(qiáng)化泡沫的堵水效果優(yōu)于普通泡沫，因此選擇強(qiáng)化泡沫體系。

3.2.5 氣液比優(yōu)選

對(duì)比了4種不同的氣液比(氣液比分別為1∶2、1∶1、2∶1、3∶1)水驅(qū)至含水 98%+3,PV 泡沫，轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)時(shí)的驅(qū)替效率(見圖 3)。從最終驅(qū)替效率看，氣液比1∶1效果最佳。

圖3 整體驅(qū)替效率對(duì)比Fig.3 Comparison of overall displacement efficiencies

4 氮?dú)馀菽滤に?/h2>

可實(shí)施油井泡沫堵水的井必須滿足下列條件：油井附近有可采的油，油層厚度不小于 2.5,m，油層埋深不超過 2,500,m，油井產(chǎn)液中含水率超過 80%，固井質(zhì)量好。

4.1 段塞設(shè)計(jì)

氮?dú)馀菽滤畡槍?duì)特殊的地層需要有特別的設(shè)計(jì)，目的油井的段塞設(shè)計(jì)為：前置段塞、主體段塞、隔離段塞、后置段塞、頂替段塞(見表6)。

表6 氮?dú)馀菽滤稳O(shè)計(jì)Tab.6 Slug design of nitrogen foam plugging

4.2 注入工藝

主要由以下兩部分組成：

①氮?dú)庀到y(tǒng)：氮?dú)獾漠a(chǎn)生、計(jì)量、增壓、注入都由氮?dú)庠O(shè)備完成。

②井口流程：在泥漿池配制起泡劑與穩(wěn)泡劑溶液，由酸化泵或注堿泵注入并與氮?dú)饣旌献⑷刖矁?nèi)。

4.3 優(yōu)化注程

原泥漿池底部無出口，經(jīng)協(xié)調(diào)焊接一個(gè)變扣，優(yōu)化注入流程，保證泡沫質(zhì)量。冬季施工，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件艱苦。停注后需對(duì)設(shè)備管道吹掃及實(shí)施冬防措施，增加作業(yè)強(qiáng)度。首先撈出“Y”堵，對(duì)管線及井口閥門試壓，環(huán)空補(bǔ)滿液，然后注入工作液，投“Y”堵，關(guān)井1～2天再放噴生產(chǎn)。

4.4 施工參數(shù)

氮?dú)馀菽滤且环N選擇性堵劑，在施工壓力上和凝膠堵劑略有差別。一般而言，氮?dú)舛稳┕毫σ∮诘貙悠屏褖毫?，施工中非氮?dú)舛稳淖⑷雺毫梢院推渌麅瞿z堵藥劑施工壓力要求相同。本文所述目的井注液壓力≤14.0,MPa，注氣及泡沫壓力≤18.0,MPa。

氮?dú)舛稳┕づ帕啃枰刂圃诰谘b置承受壓力的安全范圍內(nèi)。排量應(yīng)控制在段塞施工壓力小于地層破裂排量范圍內(nèi)。本文所述目的井施工注液排量為 3～30,m3/h，注氮排量600,Nm3/h，氮?dú)庾⑷肓?.5× 104,Nm3。

4.5 施工情況

氮?dú)馀菽滤に囀┕v時(shí) 7.8,d，基本按設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)施，完成了設(shè)計(jì)泡沫注入量。實(shí)際注液量746,m3，注氣量 66,000,Nm3，考慮放氣 11,000,Nm3，實(shí)際注入地層 55,000,Nm3，泡沫量 1,158,m3，氣液比1∶1。前置段塞 100,m3，泡沫段塞 1,100,m3，隔離段塞 40,m3，增效段塞 30,m3，頂替段塞 6,m3。注液3,m3/h，注氣 600,Nm3/h，注入壓力 6.3,MPa升至10.3,MPa。注氣壓力14.5,MPa，注液壓力7.1,MPa，停注后套壓4.0,MPa。地下氣液比約為0.9∶1。

圖4 氮?dú)馀菽滤┕で€Fig.4 Construction curves of nitrogen foam plugging

施工曲線如圖4所示。

5 綜合效果評(píng)價(jià)

施工前經(jīng)過充分論證，針對(duì)不同情況制定了備用方案，現(xiàn)場(chǎng)施工中根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整工藝方案，確保了施工順利完成。泡沫注入過程中，壓力呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)，建立封堵壓差 4.3,MPa。施工過程中套壓上升較快，現(xiàn)場(chǎng)采取了套管放氣方式降低壓力，增加了作業(yè)時(shí)間(35～40,h)。泡沫堵水過程中泡沫能逐步建立有效封堵，降水增油效果明顯，含水率由措施前 100%逐步降低至當(dāng)前 14%，已降低 86%。產(chǎn)油量由0,m3/d逐步上升至54,m3/d，日增油54,m3。日均增油 42,m3，累計(jì)增油 5,300,m3，有效期已達(dá) 55,d，效果仍持續(xù)有效，水層被有效封堵。油水選擇性明顯，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)。與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相比，氮?dú)夂吭鲩L(zhǎng)0.52%～1.96%，約每天產(chǎn)16～60,Nm3。氮?dú)饪傋⑷肓?5,000,m3，產(chǎn)出一半需時(shí)至少超過 400,d。本次作業(yè)為不動(dòng)管柱防砂段內(nèi)籠統(tǒng)堵水，泡沫實(shí)現(xiàn)了選擇性封堵出水層位的目的。

6 結(jié) 論

對(duì)于 Y管柱油井堵水，本次采用不動(dòng)管柱籠統(tǒng)注入方式，縮短作業(yè)周期，降低作業(yè)成本，作業(yè)經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。建議繼續(xù)維持目前生產(chǎn)制度，繼續(xù)跟蹤措施效果。泡沫選擇性堵水技術(shù)可以有效封堵油井的水竄層位，且對(duì)油層沒有傷害，建議繼續(xù)選井?dāng)U大應(yīng)用。對(duì)于因含水高而準(zhǔn)備側(cè)鉆的井，建議嘗試該類成本低的堵水增油措施。

［1］楊成生. 氮?dú)馀菽滤谟吞锏膽?yīng)用研究[J]. 新疆化工，2010(3)：27-31.

［2］韓冬，沈平平. 表面活性劑驅(qū)油原油及應(yīng)用[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［3］趙福麟. EOP原理[M]. 北京：石油大學(xué)出版社，2001.

Application of Foam Plugging Technology in Offshore Oilfields

HUANG Xia，WEN Quan，ZHANG Yunbao
(Production Optimization，China Oilfield Services Limited，Tianjin 300450，China)

The causes of oil well producing water in a high water content oil reservoir in Jin County were analyzed.Then，with the adoption of well logging and water locating technology and the application of foam plugging mechanism，the process of nitrogen foam plugging was selected. Through tests，performances of foaming agents were evaluated and the foaming concentration was optimized，so that the reinforced foaming system was determined；process parameters，such as dosage of plugging agent，vapor liquid ratio and injection technology were optimized to make a detailed construction scheme for the process；during field operations，construction processes were optimized to ensure the foaming quality；oil production was increased. Judging from the combined effect，the nitrogen foam water plugging technology has a very good applicability.

foam；water plugging；technical parameters；field application

TE53

A

1006-8945(2014)10-0046-04

2014-09-10