石油开采井下作业堵水技术的应用研究

石油开采井下作业堵水技术的应用研究

刘涛1,马海彬2, 陈彦国1

1吉林油田工程技术服务公司 吉林省松原市138000

2吉林油田新木采油厂 吉林省松原市138000

摘要：近年来，我国对石油资源的需求不断增加，石油开采工艺也越来越先进。本文首先分析井下堵水工艺类型，其次探讨水平井找堵水技术发展方向，堵水工艺可有效解决采区遗漏油问题，保证采区井下操作的安全性。

关键词：堵水；石油；水泥

引言

以油井出水为典型代表的海上油田高含水问题，既消耗能量、降低原油采收率，又加重产出液处理负荷，衍生出腐蚀、结垢、环境污染等次生问题。因此，高含水油田有效开发既是海上油田开发生产面临的重要挑战，又是增储上产的基础保障。针对油井出水问题，海上油田结合自身特点，从油藏分析、生产动态出发实验研究了多种治理策略和应对技术，其中以自动流入控水工艺组合连续封隔体控水工艺为代表的机械式组合堵水技术取得了显著成果并广泛推。

1井下堵水工艺类型

1.1相变堵水技术

首先利用前置液（如，胍胶基液）张开前期填砂裂缝，接着注入低黏的相变流体（即，相变堵水剂），相变流体注入结束后，再注入顶替液顶替相变流体到预定位置；在地层温度和相变调节剂综合作用下，相变流体在缝内相变形成固体封堵裂缝，使得水驱剖面更均匀和波及区更大，提升水驱效果，实现降水增油。加热温度越高，相变调节剂加量越多，开始相变和完全相变的时间差越小，相变过程越快。施工时，定相变调节剂加量下，相变时间只受温度控制，建立的井筒 - 裂缝 - 地层温度场模型预测施工过程中温度变化。此外，相变调节剂加量对相变固体的强度无明显影响，且现场施工时相变调节剂加量较少。高封堵强度的堵水剂是裂缝性储层堵水的关键，本文研制出的相变堵水剂具有注入性好、相变时间可控、封堵强度高、适用温度范围广、性能稳定、质量损失小等优点，可以长期有效发挥堵水作用。

1.2自膨胀封隔器堵水技术

自膨胀封隔器作为一种新型的封隔器，可根据地层油气含量、井筒条件和作业要求等条件，在井下遇油或水自主膨胀来封隔地层，能够适应不规则裸眼形状，且膨胀胶筒贴紧井壁，无需靠管柱重力或加压等方式坐封，最终实现油井堵水效果。工艺特点：①自膨胀封隔器可靠性高，没有机械运动部件，操作简单；②自膨胀封隔器具有自动补偿环空间隙功能，可通过持续膨胀以弥补产液冲蚀面造成的空隙，即使在较低的压差下，动态膨胀仍然会最终实现密封，该特性更适合在裸眼井段中使用，这是该技术相对于其他封隔器技术的最大优点；③可代替管外封隔器用于水平裸眼井的完井，该封隔器能够简化完井工艺，降低完井风险，减少作业费用；④避免修井和井下作业，降低维护成本，延长油井寿命。

1.3复合控堵水技术

连续封隔体过饱和充填技术是针对流花礁灰岩储层裂缝、溶洞发育的特点，将连续封隔体充填与ICD完井有机结合，在ICD完井方式下，将连续封隔体颗粒注入ICD管柱及井壁之间的环形空间中，并通过增大充填压力，将封隔体颗粒注入井筒储层的裂缝系统中沟通含油饱和度高基质，实现稳油控水。连续封隔体充填ICD控水管柱与常规的砾石充填防砂管柱基本相同；不同的是筛管串由基管、ICD限流阀、过滤筛网、筛网保护套组成，ICD限流阀均匀安装在基管上。ICD限流阀随着过流流量的增大，附加压力损失增大，特别是当过流量大于限流阀设计最大过流量时，管柱附加压降呈数量级增大，实际作用于地层的压降降低，产液贡献降低。然后用连续封隔体颗粒充填环空，使轴向流受限、径向流无阻，ICD通过孔径设定流量上限，限制管外蹿流、抑制高渗段，起到均衡供液剖面作用，以达到控水（降低高渗段产水量）增油（提高低渗段产油量）的效果。

1.4化学堵水技术在海上油田的应用

化学堵水技术，通常指借助化学手段实现油井高含水治理的堵水措施；根据堵剂是否具备油水选择性封堵作用，分为选择性堵水和非选择性堵水。选择性堵水，即通过堵剂的作用，实现储层水相渗透率的显著降低而对油相渗透率影响较小；非选择性堵水，即针对高含水层实现高强度封堵，从而减少水层对油层段的层间干扰。与机械堵水相比，陆上油田化学堵水应用井次多、适用范围广，在多年的实践研究中堵剂种类繁多、性质各异，可满足不同油田的客观需要。化学堵水经过多年实践已形成统一认识，厘清油藏水体的流动规律是化学堵水的先决条件，既要从单井角度开展堵水作业，重视堵剂分布状态的控制、选择性堵水技术的应用；也要从油田整体出发，结合开发生产动态判断出水特征，灵活选择对应堵剂并制定工艺方案。同时，高含水期砂岩油藏、裂缝性油藏大孔道封堵等堵水难题将伴随着深井、高温（120℃以上）、直井多层、水平井长水平段等更加复杂苛刻的工程条件涌现出来，化学堵水技术一定要随着石油工业的迅猛发展不断更新、升级。从长远角度加强化学堵水的体系化建设；一方面，把化学堵剂开发、配套工艺设计、油藏动态决策有机结合起来，形成针对不同来水方式的化学堵水技术；另一方面，结合行业内部已有技术成果，建立堵水优化设计的专业软件，提升化学堵水的科学性。

1.5采用自验封堵水工艺

自验封封隔器设计抗阻机构：采用双层外套，坐封销钉不与中心管连接，不受外部作用力影响，预防提前坐封，同时在斜度大的井或者定向井中与液压丢手配合。自验封封隔器增加自验封通道：在4组胶筒的中部增加自验封通道，并在封隔器下部验封活塞机构、锁紧机构、液流通道，实现油管胶筒中部压力沟通，可通过水泥车打压判定封隔器密封情况。打压至12Mpa时，封隔器完成坐封，继续打压至15Mpa,剪断自验封机构活塞销钉。

1.6机械+化学堵水技术

化学管外封隔体可有效封隔筛管与裸眼地层间的环空窜流，特别适用于产液剖面明确的井以及筛管完井的老井的堵水作业。管内控水管柱则需要隔夹层具备一定的厚度，具备相应的施工作业条件。机械+化学堵水技术现场施工成功率高，措施效果显著，但受单井完井方式、储层情况限制，技术的适应性和推广性较差。某油田一裸眼完井水平井成功应用了该技术。生产测井仪显示出水点位于水平段趾端。先用膨胀式封隔器隔离产水区，再注入水泥塞以加强封堵强度，最后利用高黏度凝胶防止水泥坍落。堵水作业后，该井含水率降低了50.0个百分点，日产油量提高了159m3/d。

2水平井找堵水技术发展方向

（1）开展深入的地质研究，将地质、油藏、工程有机结合，全方位、准确判断出水情况并采取有效封堵技术。（2）加强水平井钻遇情况的对比分析，修正地质模型，采用数值模拟等手段开展出水层位预测，做好防范措施。（3）强化多种找水、堵水技术的综合分析与应用。（4）加强堵水作业前的优化设计、方案对比，开展堵水机理和效果预判，以保证实施效果。（5）持续开展适应性强的找堵水技术的探索、研发与试验。（6）合理优化注采工艺，提高堵水效果。

结语

在追求高速高效开发的同时，海上各主力油田均已进入高含水期。油田高含水问题既影响基础产量、又影响措施产量；既是老油田稳产的关键，又是从注水井到油藏、油藏到采油井的一项系统工程，稳油控水是海上油田开发生产的“吃饭”工程，更是增储上产的重要突破。多数情况下，堵水工艺用于油层复杂的地段，具有明显的封堵效果，可减少采油水量，增加事后遗漏油的封堵质量，保证井下采油进展的顺畅性。

参考文献

[1]王存和.石油钻井机械设备现场管理质量控制[J].化工设计通讯，2019，45（1）：246.

[2]刘旭.石油井下作业安全管理问题分析[J].石化技术，2018，25（8）：244.

[3]李建伍.石油开采井下作业堵水技术分析[J].化工管理，2017（25）：218.