堵水调剖技术在哥伦比亚安坝口油田的应用

姚 凯，朱 明，毕志峰，迟丽薇，吕明智

（1.中石化石油工程技术研究院，北京 100101；2.中石化胜利油田分公司，山东 东营 257068；3.中国地质大学，湖北 武汉 430074；4.中油大连销售分公司，辽宁 大连 116300）

引 言

哥伦比亚安坝口油田储层为高孔中渗储层，原油属于普通稠油—特稠油［1－2］。主要开发方式为水平井分层系蒸汽吞吐。开发过程中出现多口新钻水平井投产后即高含水（基本无产能），生产井蒸汽吞吐两三个周期后含水急剧上升等问题。针对这些问题开展了堵水调剖技术研究，研发了易钻塞、微膨性的 WFC膨胀堵剂，在现场应用中取得了较好效果［3－7］。

1 堵剂研究

1.1 主剂选择

通过实验对比超细颗粒和超细水泥的性能。实验水灰比为2∶3，在60℃下考察堵剂的析水量，初、终凝时间、抗压强度、硬度等性能（表1）。由表1可知，在相同温度和水灰比下，粒径越小，初、终凝时间越短；在相同条件下，粒径越小，抗压强度和硬度越大。现场以封堵管外窜及炮眼为主，综合考虑价格因素，选用超细颗粒作为WFC膨胀堵剂的主剂。

表1 不同种类主剂性能对比

1.2 添加剂筛选

1.2.1 外加剂筛选

筛选外加剂的主要目的是改善水泥塞的抗压强度和硬度。一般水泥的肖氏硬度为60～67HS。筛选了碳酸钙、氯化钙、藻土、细硅粉进行实验（表2）。由表2可知，加入细硅粉可大大降低水泥塞硬度，且抗压强度适中。由于细硅粉粒径小，一般为35μm，易进入地层，且细硅粉是一种减轻剂，能降低水泥浆密度，因此，确定细硅粉为外加剂。

表2 超细颗粒加入各种外加剂指标对比（60℃）

对添加不同比例细硅粉的堵剂进行性能评价实验（图1）。由图1可知，随着细硅粉比例的增加，堵剂密度下降，初、终凝时间延长，水泥塞硬度逐渐降低，抗压强度显著降低。抗压强度下降过快，表明细硅粉的加入量不宜过多，不能单纯靠提高细硅粉的比例来改善堵剂性能，需要采用其他助剂来提高强度。综合考虑，以细硅粉含量占总质量的30%为宜。

图1 不同细硅粉比例堵剂的性能比较（60℃）

将上述添加细硅粉的堵剂（超细颗粒与细硅粉的质量比为7∶3）和超细颗粒各60g，按照水灰比2∶3的比例混合后进行实验（表3）。由表3可知，添加细硅粉的堵剂的抗压强度比超细颗粒低，同时凝固后仍然存在体积收缩的问题，即应加入一定量的膨胀剂来提高堵剂性能。

表3 添加细硅粉前后堵剂性能对比

1.2.2 膨胀剂和强化剂

设计不同浓度膨胀剂和强化剂的堵剂性能评价实验（表4）。表中超细颗粒与细硅粉的质量比为1∶1。由表4可知，8号样品最适合现场应用，其初凝时间为3h，终凝时间为5h；抗压强度为7.3 MPa；肖氏硬度为38.5HS；线性膨胀率为0.2%。

表4 堵剂加入不同浓度膨胀剂和强化剂的性能对比

1.3 堵剂配方优化

在上述配方中需要另外添加降失水剂、减阻剂、消泡剂和缓凝剂，通过大量室内实验，形成了易钻塞、微膨性WFC堵剂配方：超细颗粒＋细硅粉（质量比为7∶3）＋1%晶格微膨剂＋2%微膨胀剂＋2%增强剂＋（0.1%～0.3%）降水剂＋（0.0～0.3%）消泡剂＋（0.1%～0.3%）减阻剂＋（0.0～0.5%）缓凝剂。相对密度为1.5～1.7。优化后的堵剂性能与超细颗粒性能对比见表5，随养护时间增长，2种堵剂抗压强度均大幅升高，而新型堵剂抗压强度略高，水泥塞硬度大大降低，这有利于后期钻塞，可防止钻塞时使封堵失效。

表5 优化后的WFC堵剂与超细颗粒性能对比

1.4 性能指标评价

评价堵剂性能的动态模拟实验在模拟封堵炮眼的自制仪器上进行。实验时将膨润土与细粉砂（粒径中值为159.2μm）按照一定比例充分混合填入填砂管，膨润土含量为4.5%。将含堵剂的泥浆体系泵入驱替管柱中，孔洞模拟炮眼，在60℃下养护。之后在280℃下进行驱替实验，记录初始冲刷和100倍孔隙体积水冲刷后的突破压力，实验结果见表6。堵剂满足封堵设计的突破压力要求，并且未出现由于体积收缩造成的渗漏现象。

表6 堵剂岩心实验的性能评价

2 现场试验

该技术在哥伦比亚安坝口稠油油田现场应用4口井，施工成功率为100%，截至2015年1月共增油1 302t，平均含水率下降35%，效果非常显著。以PH1－HZ5－A9井为例，该井为安坝口油田的一口分支水平井。初始日产油量为5.3t／d，峰值产量达9.8t／d，生产20d后高含水，初步分析认为，因钻井使主支井段进入水层导致高含水。该井采用WFC堵剂复合桥塞封堵，共挤入堵剂7t；初始施工压力为2MPa，最后上升至21MPa；钻塞时间仅为12h，比原来节省48h。施工后见到明显效果，目前日产液量为32.8t／d，日产油量为10.1t／d，含水率为69%，堵水后40d累计产油181.7t。现场试验表明，堵剂封堵效果良好，有效降低了含水率，提高了稠油产量。

3 结 论

（1）室内实验优选了主剂和降失水剂、减阻剂、消泡剂、缓凝剂等添加剂，形成了易钻塞、微膨性WFC膨胀堵剂。

（2）WFC膨胀堵剂满足封堵的突破压力要求，未出现由于体积收缩造成的渗漏现象，能有效封堵水层，显著提高哥伦比亚安坝口稠油油田开发效果。

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