纳米微球复合堵剂体系在超低渗水平井组深部调剖中的应用

尹虎琛, 王玉功, 孙 爽

(1中石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 2低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 3中石油长庆油田分公司第十采油厂)

近年来，水平井分段多簇压裂技术取得了重大突破，这使得分段压裂水平井成为了开发超低渗透油藏的有力技术手段[1-2]。但是随着生产实践的开展，水平井生产也逐渐暴露出一些问题：水平井见水后含水率上升迅速，产油量急剧下降，一些水平井甚至刚投产就见水，严重影响了水平井的开发效果。

一、研究区块概况

Y284区块水平井井区从2010年12月开始投产，截止目前，该区块已投产水平井95口，日产液量为848.4 m3，日产油量为245.3 m3，单井日产能为4.72 m3，累积产油量为25.79×104m3，累积产液量为31.5×104m3，综合含水58.7%。该区主要以裂缝型见水居多，孔隙型见水较少。水型大多为CaCl2型，水平井大多采用分段多簇压裂改造，考虑到裂缝方位和压裂改造布缝等因素，投产后，注入水易与裂缝沟通，形成裂缝型孔道，水平井见效后即容易水淹。

二、深部调剖技术研究与优化

常规调剖由于驱替液的绕流效应，其扩大波及体积的效果十分有限，有效时间短[3],因此决定在Y284区块水平井井组进行深部调剖试验。此次深部调剖体系采用自身性能稳定、胶结强度高、易于深部注入的调堵剂。

1. 调剖剂体系研究

1.1 交联聚合物冻胶调剖剂

该调剖剂是由抗温耐盐的聚合物作为主剂，酚醛树脂预聚体作为交联剂复配而成的一种弱凝胶体系。该体系黏度低，易注入，延迟交联，可污水配制，用于封堵注水井远端的微裂缝，可实现深部调剖。

1.2 聚合物微球调剖剂

该调剖剂是由乳液聚合或反相乳液聚合而成的含有不同微观尺寸(纳微米级)聚合物微球的乳液体系。该体系是针对低渗油田研发的一种新型深部调剖剂，具有“进得去、堵得住、可膨胀、能移动”的特点，同时体系中含有表面活性剂，可大大降低界面张力，提高洗油效率和降低注入压力，用于封堵注水井远端的微裂缝。

聚合物微球粒径小，初始黏度低，经水化溶胀后，封堵大孔喉且滞留在油层深部孔隙内，具有深部液流转向作用(图1)。聚合物微球具有调、堵、驱的作用，可根据需要随时进行油层深部处理。解决了调剖剂成胶条件难控制，温度、矿化度适用范围窄等限制，且注入成本低，适应性强见表1。

图1 聚合物微球封堵裂缝示意图

表1 聚合物微球的主要性能

2. 调剖工艺优化

2.1 工艺参数优化

利用圆柱体模型计算调剖处理半径[4]。结合该区块地质特征、水驱状况，具体调驱半径据现场施工情况随时调整。

调堵剂用量：

式中：V—深部调堵剂用量，m3；R2—深部调堵剂的外沿半径，m；R1—深部调堵剂的内沿半径，m；h—射开层厚度，m；Φ—地层孔隙度，%；α—裂缝占射开层厚度的百分数，%；β—方向系数，%。

根据现场经验，适当增大剂量可以增加封堵效果，扩大封堵半径，延长措施有效期。

根据该区块现场经验，施工排量控制在2.0～3.0 m3/h，减缓压力爬升速度，提高压力上升幅度。同时减少堵剂进入低渗透层，降低对低渗透层污染。

措施过程中及时监测施工压力，保证限压不超过地层破压的80%，随时调整注入方案，适应储层情况。

2.2 段塞设计优化

(1)预处理段塞。降低调剖前注水压力，增加爬坡压力空间，保证堵后正常注水。主要目的是保护低渗透层免受污染(暂堵作用)，也起到保护在裂缝中的主体段塞免受稀释、吸附等影响，使主体段塞充分发挥作用[5]。

(2)主体段塞。主要控制油水井间的大裂缝，起到封堵深部裂缝及高渗段的作用，选择具有不同强度和不同成胶时间的凝胶，放置在离井眼不同的深部位置起调驱作用，从而实现提高波及体积作用。

(3)辅助段塞。以聚合物纳米微球为主剂，对水流大孔道以外的小孔道以及微裂缝中的水流通道进行封堵，与凝胶协同，提高封堵效果。

(4)顶替段塞。保护注入井的注入能力，防止工作液停留在井眼附近。

(5)表活剂段塞。加入表面活性剂段塞，提高水驱洗油效率。

三、现场试验效果

1. Y284区块整体调剖效果

Y284区块水平井井组共实施深部调剖7口井，试验3种调剖剂体系，其中颗粒凝胶类堵剂试验3口，对应油井5口，平均日增油6.1 t，累增油220.9 t，平均含水下降27.2%，有效期36 d；WK-1长效颗粒实施2口，平均日增油0.1 t，累计增油17.28 t,效果较差。聚合物纳米微球类体系试验2口井，平均日增油3.75 t，累计增油287 t，综合含水下降30.7%，有效期178 d，目前仍有效。由此可见，聚合物纳米微球复合调剖体系在水平井组应用效果最好，降水增油效果显著。

2. 典型井组实例

CP47-21井组属于Y284区块，水平井主力开发层位长6，油藏平均埋深2 130 m，岩心分析平均孔隙度为12.15%，平均渗透率为0.43 mD，属于典型的超低渗油藏。试验前，该井含水100%，处于水淹状态，日产液量16.32 m3，动液面129 m。

2.1 注水井效果

Y328-31井堵剂用量1 310.8 m3，排量0.5～1.8 m3/h，按照多段塞多轮次注入理念，注入过程中泵压从最初16.5 MPa逐渐上升至19.2 MPa(图2)。

图2 Y328-31井调剖施工曲线

调剖前测压降，压力从16.5 MPa降至16.2 MPa；调剖后测压降，压力从19 MPa降至18.8 MPa。注水压力升高2.6MPa，吸水指数下降，压降明显变缓，认为本次堵水调剖措施有效封堵住了高渗透层，降低了压降趋势。

调剖后，水井注入压力均明显提升，且达到配注要求，说明复合堵剂成功封堵高渗通道。

吸水剖面测试表明，平均吸水厚度由8.9 m上升至11.8 m，其中Y328-31井由尖峰状吸水变为均匀吸水，吸水厚度由12.1 m增加至19.9 m，剖面吸水状况明显改善，表明水流通道从高渗大孔道逐渐向低渗、中渗小通道流动，改善了水驱效果。

2.2 对应油井效果

Y328-31井调剖完后对应油井水平井CP47-21井含水开始下降，由100%降至73%，日增油3.05 t，为保证地层能量及调剖效果，对水井Y328-27井也实施调剖，措施后CP47-21井含水持续下降，目前69.3%保持稳定，日产液14.2 m3，日增油3.67 t，累计增油292 t，持续有效，效果较好。

四、结论

(1)通过地质特征和生产动态分析发现，水平井区开发整体表现出采出程度低、含水高、连片水淹等特征，水驱效果较差,继续开展针对性的堵水调剖研究与试验。

(2)针对典型区块华庆Y284区块裂缝性见水特点，开展了复合段塞深部调剖技术研究，研发了针对性的有机凝胶和纳米微球等调剖剂体系，优化了深部调剖工艺。

(3)在Y284区块CP47-21井组的深部调剖试验表明，“有机凝胶+纳米微球+表面活性剂”的复合深部调剂体系储层适应性强，效果明显，可以进一步推广应用。