三相泡沫堵水試驗在草109單元的應(yīng)用

付倩倩，孫媛媛.

(中石化勝利油田石油開發(fā)中心有限公司，山東東營 257000)

草109單元屬于特超稠油油藏，受邊底水的影響，高含水油井占比快速增加，經(jīng)過幾個輪次吞吐后，含水上升至50%～99%。這些油井含水的上升，使得區(qū)塊開發(fā)效果變差。地層的非均質(zhì)性是造成油井含水升高的主要原因，通過幾輪次吞吐注汽后，在油井周圍形成一些大孔道的高滲透帶，邊水和注入的蒸汽沿高滲帶推進(jìn)，降低了蒸汽的波及效率和驅(qū)替效率，使得低滲透帶的富集剩余油不能得到有效動用，體現(xiàn)在周期產(chǎn)油量低、油汽比小、綜合含水高。對于特超稠油油藏，由于水侵通道較發(fā)育，采用無機顆粒堵調(diào)措施后邊水很快出現(xiàn)繞流，而采用三相泡沫堵調(diào)措施后，沿一線井的方向會形成較大的泡沫帶，有效延緩邊水的入侵速度，具有較好的堵調(diào)作用。

1 油藏地質(zhì)特征

草109單元位于樂安油田西區(qū)，含油面積為3.07 km2，石油地質(zhì)儲量為753.1×104t；動用含油面積為2.56 km2，儲量為450×104t。主力開發(fā)層系沙二段，總體構(gòu)造形態(tài)為自東南向西北傾沒的單斜構(gòu)造，地層傾角為3°～5°，工區(qū)內(nèi)Es233油層頂面構(gòu)造埋深為1 100～1 226 m。各小層頂面構(gòu)造形態(tài)在縱向上具有繼承性。屬于特高孔高滲儲層，原油黏度為16 556～88 371 mPa·s，為特超稠油油藏。單元邊、底水分布于工作區(qū)的西部，水油體積比約大于10∶1，為水動力能量充足的邊水油藏。

2 三相泡沫堵水技術(shù)

三相泡沫在地下能夠產(chǎn)生比較穩(wěn)定的壓縮氣體壓力場，并且如果在外圍輔以高強度的無機堵劑，能形成堅固的“堵水墻”，從而大幅提高體系的穩(wěn)定性和封堵強度，起到封堵邊水的目的[1]。

2.1 封堵機理

在實驗室條件下，當(dāng)玻璃管出口端出泡沫時(泡沫運移深度為管長)，顆粒的運移深度明顯小于管長。三相泡沫剛進(jìn)入淺部地層時，三相泡沫是一個整體。當(dāng)進(jìn)入深度增加時，由于地層孔喉大小一定，隨顆粒量增加，三相泡沫體系中的顆粒運移阻力增加，容易發(fā)生顆粒的截留和堆積，形成顆粒的橋堵，此時三相泡沫將分成固相顆粒和兩相泡沫兩部分，而且泡沫運移阻力小，運移速度快[2-10](圖1)。

當(dāng)孔喉直徑較大時，起主要封堵作用的是完整的三相泡沫；當(dāng)孔喉直徑減小至小于堵劑體系的粒徑中值時，三相泡沫會被破壞，發(fā)生兩相泡沫與固相顆粒分離的現(xiàn)象。分離后固相填充物會對地層起到封堵作用，氣相賈敏效應(yīng)也會起到封堵作用[11-18]。

2.2 三相泡沫體系的優(yōu)化

三相泡沫體系的基本配方是由黏土(400目)+超細(xì)水泥(450目/800目)+起泡劑構(gòu)成，使用濃度(wt.)為100 mL水+(3.0%～7.0%)黏土+(0.25%～2.0%)水泥+(0.25%～2.0%)起泡劑，氣液比為1∶1～2∶1。該配方能起到一定的堵水作用，但是封堵效果和效益較小。通過室內(nèi)實驗分別對三相泡沫體系中固相顆粒的粒徑、濃度、起泡劑濃度和氣液比進(jìn)行優(yōu)化評價，最終確定出封堵效果最優(yōu)的三相泡沫體系[19-22]。

2.2.1 固相顆粒粒徑

試驗了5%比例的不同粒徑黏土(100～1 000目)的起泡體積和半衰期，結(jié)果表明，黏土粒徑對三相泡沫的半衰期影響較大，對起泡體積影響不大，當(dāng)黏土粒徑大于400目時，體系半衰期增加明顯，泡沫穩(wěn)定性增強(圖2)。

2.2.2 黏土濃度

試驗了不同濃度黏土的起泡體積和半衰期，試驗結(jié)果表明，當(dāng)黏土濃度超過7%時，泡沫半衰期增大明顯，起泡體積影響不大(圖3)。

2.2.3 起泡劑濃度

試驗了5%黏土比例下，不同溫度、不同起泡劑濃度的體系黏度，試驗結(jié)果表明，當(dāng)起泡劑濃度超過0.6%時，體系黏度增大明顯(圖4)。

2.2.4 氣液比

試驗了不同氣液比條件下的封堵率，結(jié)果表明，當(dāng)氣液比在1∶1～2∶1時，三相泡沫的封堵率較高(表1)。

表1 氣液比優(yōu)化Table 1 Gas-liquid ratio optimization

為了保證封堵效果，綜合考慮確定三相泡沫體系的配方為：10%黏土+0.6%～1%起泡劑+氮氣，黏土粒徑為400目，氣液比為1∶1～2∶1。

3 效果分析

C109-P19井為草109單元西部一線井(圖5)，經(jīng)過多輪次吞吐后周期平均含水升至94%，經(jīng)多方論證，根據(jù)油藏構(gòu)造、油水界面及生產(chǎn)特點判斷，僅有一個砂體發(fā)生水淹；同時根據(jù)油井生產(chǎn)特點和含水變化判斷，邊水沿構(gòu)造線推進(jìn)。決定改變以往氮氣泡沫系列控水技術(shù)策略，將該井作為堵水井實施筑壩對邊部整體堵水，通過注入三相泡沫流體，堵塞大孔道。2014年3月第一次堵水，C109-P19注入三相泡沫3 000 m3(地下體積)，2015年11月第二次堵水，C109-P19注入三相泡沫3 200 m3(地下體積)。

實施兩輪次堵水后，內(nèi)部兩口油井受效，其中C109-P18含水由措施前的99%下降至80%，周期累計增油3 557 t；C109-P1含水由措施前的94%下降至83%，累計增油1 826 t。該項措施共計投入151萬元，兩口受效油井合計產(chǎn)油5 383 t，按油價2 350元/t折算，產(chǎn)出投入比為8.37，堵水后效果較好。自C109-P19實施三相泡沫堵水后，先后實施20井次，平均日產(chǎn)油增加1 t/d，平均含水降低4.6%，有效地抑制了綜合含水上升趨勢(表2～3)。

表2 受效井效果統(tǒng)計Table 2 Effect statistics of affected wells

表3 措施井效果統(tǒng)計Table 3 Statistics of measure well effects

4 結(jié)論及認(rèn)識

(1)通過室內(nèi)實驗分別對三相泡沫體系中固相顆粒的粒徑、濃度、起泡劑濃度和氣液比進(jìn)行優(yōu)化，確定三相泡沫體系配方為：10%黏土+0.6%～1%起泡劑+氮氣，黏土粒徑為400目，氣液比為1∶1～2∶1。

(2)三相泡沫堵水體系在草109單元的應(yīng)用有效地提高了堵調(diào)效果，兩口受效油井C109-P18和C109-P1累計產(chǎn)油5 383 t，產(chǎn)出投入比達(dá)到8.37；先后實施的20口堵水井平均日產(chǎn)油增加1 t/d，平均含水降低4.6%。

(3)通過現(xiàn)場試驗，找到了適合草109單元高含水井治理的堵水技術(shù)及非均質(zhì)稠油油藏開發(fā)中后期提高采收率的有效途徑，可以將其推廣應(yīng)用，抑制邊底水的推進(jìn)。