肖江河

(中國(guó)石化河南油田分公司采油二廠，河南南陽(yáng) 473400)

河南油田稠油油藏以注蒸汽吞吐開(kāi)采為主，平均單井吞吐輪次高、油井汽竄頻繁，汽竄區(qū)域原油采出程度低，措施潛力較大。針對(duì)稠油油藏特點(diǎn)，多年來(lái)持續(xù)開(kāi)展了熱采調(diào)剖封竄技術(shù)攻關(guān)，研制了粉煤灰、脫硫渣、乳化油泥、植物纖維等一系列低成本顆粒調(diào)剖堵劑。

1.技術(shù)背景

河南油田低成本顆粒調(diào)剖具有成本低、成型體積大、耐溫性好、懸浮性好、封堵性能好等特點(diǎn)，是一種可有效改善油田開(kāi)發(fā)效果的調(diào)剖技術(shù)。但目前調(diào)剖技術(shù)配套、段塞組合以及調(diào)剖方式相對(duì)單一，不能完全適應(yīng)薄互層、厚油層、高輪次蒸汽吞吐后期多層開(kāi)采油井精準(zhǔn)調(diào)剖及網(wǎng)狀汽竄通道有效封堵需要。

現(xiàn)階段調(diào)剖技術(shù)的主要問(wèn)題是，對(duì)調(diào)剖劑顆粒運(yùn)移規(guī)律缺乏有效的微觀運(yùn)移規(guī)律的研究，對(duì)封竄劑在井間主流通道深部封竄認(rèn)識(shí)不清，對(duì)顆粒堵劑在多孔介質(zhì)中分布形態(tài)不清楚，難以明確在油層條件下調(diào)剖劑能否發(fā)揮堵竄作用，導(dǎo)致部分油井調(diào)剖封竄工藝技術(shù)配套針對(duì)性差。

針對(duì)河南油田采油二廠稠油油藏?zé)岵涩F(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展研究，理清高輪次蒸汽吞吐后儲(chǔ)層物性變化規(guī)律，明確不同封竄劑對(duì)高輪次吞吐井間竄流通道適應(yīng)性，揭示顆粒堵劑在多級(jí)孔隙通道中運(yùn)移機(jī)理，進(jìn)而指導(dǎo)稠油高輪次吞吐調(diào)剖封竄工藝技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，為稠油油藏中后期開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

2.顆粒堵劑基本物性

顆粒堵劑的微觀結(jié)構(gòu)，采用偏光顯微鏡對(duì)顆粒在水溶液中的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，浮渣前液顆粒呈現(xiàn)出不規(guī)則和不均勻狀，復(fù)合顆粒堵劑在水溶液中粒度不均勻，并且呈現(xiàn)出聚集體的形態(tài)更為明顯。但在浮渣前液中復(fù)合顆粒堵劑有一定的聚集性，但聚集程度相對(duì)于清水中要低些，且聚集態(tài)相對(duì)均勻。

顆粒堵劑的粒度分析，采用粒度分析儀對(duì)顆粒在水溶液中的粒度分布進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，浮渣前液中的粒度呈現(xiàn)正態(tài)單峰分布特征，復(fù)合顆粒堵劑在水溶液中呈現(xiàn)出雙峰特征，但在浮渣前液中的粒度也為雙峰特征且分布更寬，可基本上能覆蓋所有組分的顆粒范圍。

顆粒堵劑懸浮性能分析，將配好的溶液放在磁力攪拌器攪拌直至完全溶解，然后倒入離心管中間隔時(shí)間觀察各個(gè)濃度溶液的沉淀體積。分不同時(shí)間按照前密后疏的方式觀察各個(gè)粉煤灰顆粒堵劑的沉淀體積，并記錄下時(shí)間和沉淀體積，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，浮渣前液配制的堵劑具有良好的懸浮性能，在長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)析水較少，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

顆粒堵劑的注入性分析，顆粒堵劑的注入壓力隨著注入量的增加而變大，滲透率越低注入壓力也越大，說(shuō)明顆粒堵劑的注入難度較高。以30MPa的極限注入壓力為計(jì)，滲透率為0.5D時(shí)注入量非常少，顆粒堵劑基本上沒(méi)有注入。當(dāng)滲透率在0.8D時(shí)，顆粒堵劑能夠注入，但注入難度增加，當(dāng)注入壓力為30MPa時(shí)，注入量接近0.4PV。因此高強(qiáng)度粉煤灰顆粒的注入下限為0.8D。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 蒸汽吞吐形成汽竄通道階段

為了研究顆粒堵劑沉積滯留與孔道縮徑堵塞機(jī)理，需要先通過(guò)蒸汽吞吐形成汽竄通道。由于微觀可視二維物理模型體量很小，耐壓性較差，不適合蒸汽吞吐這樣壓力反復(fù)波動(dòng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程。且蒸汽吞吐形成汽竄主要是一口井注汽另一口井生產(chǎn)形成了類似蒸汽驅(qū)的過(guò)程，故而此處模擬蒸汽吞吐形成汽竄通道時(shí)，直接使用一注一采的模式。

從實(shí)驗(yàn)可以看出蒸汽注入后，蒸汽以及冷凝熱水沿著注采井連線運(yùn)動(dòng)，指進(jìn)現(xiàn)象十分明顯。由于注采井連線為主流線，壓力梯度最大，后續(xù)注入的蒸汽一直沿主流線方向運(yùn)動(dòng)，蒸汽及冷凝熱水前緣不斷向生產(chǎn)井推進(jìn)，在注入約0.6PV后，蒸汽及冷凝熱水前緣突破至生產(chǎn)井，竄流通道形成。繼續(xù)注入，蒸汽及冷凝熱水仍沿竄流通道運(yùn)動(dòng)，波及范圍變化不大，竄流通道兩側(cè)仍有較大區(qū)域未被波及。

3.2 注顆粒堵劑階段

汽竄通道形成后，將配制好的顆粒堵劑注入模型。

從實(shí)驗(yàn)可以看出由于竄流通道中含油飽和度低，流動(dòng)阻力較小，顆粒堵劑注入后主要沿著原有竄流通道運(yùn)動(dòng)，在顆粒堵劑注入過(guò)程中，還推動(dòng)部分冷凝的熱水向竄流通道兩側(cè)運(yùn)動(dòng)。隨著顆粒堵劑進(jìn)一步注入，堵劑逐漸填充竄流通道，最終竄流通道被基本填滿，難以分辨。

4.顆粒沉積滯留與孔道縮徑機(jī)理分析

利用圖像采集系統(tǒng)中放大拍攝設(shè)備，對(duì)注入堵劑過(guò)程局部區(qū)域進(jìn)行了放大拍攝，用以分析顆粒沉積滯留與孔道縮徑機(jī)理。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也可觀察到，顆粒堵劑注入過(guò)程中存在一定程度上的分層，上層液體流動(dòng)性能更好，能較為順利地進(jìn)入模型孔道中。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，顆粒堵劑注入后，由于竄流通道的孔隙中含水飽和度較高，堵劑顆粒進(jìn)入后被稀釋，呈現(xiàn)出分散的不規(guī)則顆粒狀，相比于原油，顏色稍淺。由于堵劑顆粒進(jìn)入竄流通道孔隙中被稀釋，且大孔隙中滲流速度較小，所以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中液體攜帶能力降低，堵劑中的顆粒逐漸在孔隙中沉積，隨著顆粒堵劑的流動(dòng)，不斷有更多的堵劑顆粒在孔隙中沉積下來(lái)，這些堵劑顆粒堆積在孔隙一端，呈絮狀。隨著注入的堵劑越來(lái)越多，沉積在孔隙中的堵劑顆粒也越來(lái)越多，相比于初始狀態(tài)，孔隙直徑明顯縮小。

5.顆粒架橋滯留與孔道堵塞機(jī)理分析

在顆粒堵劑注入一段時(shí)間以后，通過(guò)可視化裝置可以看出，孔隙中運(yùn)動(dòng)的堵劑顆粒明顯增加，然仍然呈線絮狀，這些絮狀的堵劑顆粒很快附著在巖石顆粒表面。隨后，大量的堵劑顆粒不斷進(jìn)來(lái)補(bǔ)充，和原來(lái)已經(jīng)附著的堵劑顆粒相接觸，不斷堆積，分散的堆積逐漸出現(xiàn)橋連。顆粒堵劑的不斷注入，堵劑顆粒不斷進(jìn)來(lái)補(bǔ)充，使得這種橋連不斷加固，顏色加深，形成了架橋式的堵劑屏障，將末端的孔隙與喉道隔斷。形成堵塞。

6.結(jié)論

本次開(kāi)展了各類實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，得出以下結(jié)論，一是顆粒堵劑在注入過(guò)程中隨著注入量的增加泵壓逐步升高，注入速度越大泵壓越高，注入泵壓的穩(wěn)定性也隨著注入速度的變大降低；二是顆粒堵劑注入后，由于竄流通道的孔隙中含水飽和度較高，堵劑顆粒進(jìn)入后被稀釋，呈現(xiàn)出分散的不規(guī)則顆粒狀，且大孔隙中滲流速度較小，所以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中液體攜帶能力降低，堵劑中的顆粒逐漸在孔隙中沉積，大量堵劑顆粒聚集則可出現(xiàn)架橋堵塞。