应用化学堵水、封窜技术,进一步挖潜油井潜力

1、中国石油大港油田公司中国石油大港油田公司二、二、 化学堵水、封窜、封层技术的研究应用化学堵水、封窜、封层技术的研究应用三、三、效果分析及结论效果分析及结论一、一、 研究与应用化学堵水、封窜、封层技术的必要性研究与应用化学堵水、封窜、封层技术的必要性 20072007年以来，依托精细油藏描述最新成果，结合油年以来，依托精细油藏描述最新成果，结合油井动态监井动态监 测资料，针对每口井实际情况，通过研究应测资料，针对每口井实际情况，通过研究应用纤维微膨胀水泥浆、用纤维微膨胀水泥浆、LC-1LC-1堵剂、强造壁封堵水泥浆堵剂、强造壁封堵水泥浆堵水、封窜、封层技术，进一步挖掘层间、层内剩余堵水、封窜、封

2、层技术，进一步挖掘层间、层内剩余油潜力，见到了很好的效果；一年来共施工油潜力，见到了很好的效果；一年来共施工1919井次，井次，有效率有效率89%89%，累计增油，累计增油1.81.8万吨。万吨。 采油一厂所属油田是大港油田第一批开发投产的老油田，近几年采油一厂所属油田是大港油田第一批开发投产的老油田，近几年随着油藏描述成果应用的逐步深化，平面上剩余可动潜力在逐渐减少，随着油藏描述成果应用的逐步深化，平面上剩余可动潜力在逐渐减少，剩余潜力多集中在动用难度大的层间及层内，主要原因为受河流相沉积剩余潜力多集中在动用难度大的层间及层内，主要原因为受河流相沉积环境的影响，油田储层层间及层内沉积韵律明显

3、，剩余油多集中在层间环境的影响，油田储层层间及层内沉积韵律明显，剩余油多集中在层间及层内的低渗透带，这部分剩余潜力靠常规措施手段难以挖掘，因此研及层内的低渗透带，这部分剩余潜力靠常规措施手段难以挖掘，因此研究应用化学堵水技术封堵高渗透层（带），动用低渗透层（带）的潜力，究应用化学堵水技术封堵高渗透层（带），动用低渗透层（带）的潜力，是提高采收率的有效途径；是提高采收率的有效途径； 对于层间水窜和因固井质量造成水窜的井，应用化学封窜技术才能对于层间水窜和因固井质量造成水窜的井，应用化学封窜技术才能恢复油井的正常生产；对套变井、卡堵水井段长等常规机械卡堵水不能恢复油井的正常生产；对套变井、卡堵水井

4、段长等常规机械卡堵水不能解决或工艺难度大的井，研究应用化学封层工艺技术来代替机械卡堵水解决或工艺难度大的井，研究应用化学封层工艺技术来代替机械卡堵水工艺，进一步挖掘层间剩余油潜力工艺，进一步挖掘层间剩余油潜力 （一）（一） 纤维微膨胀水泥浆堵水、封窜工艺的研究与应用纤维微膨胀水泥浆堵水、封窜工艺的研究与应用 针对常规水泥浆在堵水、封窜等施工中，常常出现（针对常规水泥浆在堵水、封窜等施工中，常常出现（1 1）因固）因固井层位浅，岩石疏松，渗透性好，施工中水泥浆漏失严重；（井层位浅，岩石疏松，渗透性好，施工中水泥浆漏失严重；（2 2）由于地层泥质含量高，经多年浸泡，井壁情况复杂，固井水泥环由于地层

5、泥质含量高，经多年浸泡，井壁情况复杂，固井水泥环与地层的界面胶结质量难以保证；（与地层的界面胶结质量难以保证；（3 3）常规水泥浆固井后，水）常规水泥浆固井后，水泥石韧性差，难以低抗射孔时高能量冲击，造成泥石韧性差，难以低抗射孔时高能量冲击，造成“二次窜流二次窜流”使使堵水、封窜施工失败。因此我们试验用纤维微膨胀水泥浆进行堵堵水、封窜施工失败。因此我们试验用纤维微膨胀水泥浆进行堵水、封窜。水、封窜。 纤维微膨胀水泥浆是通过在水泥浆中添加优质纤维、新型晶格纤维微膨胀水泥浆是通过在水泥浆中添加优质纤维、新型晶格膨胀材料，来提高水泥石的韧性和抗折抗压强度，防止水泥浆收膨胀材料，来提高水泥石的韧性和抗

6、折抗压强度，防止水泥浆收缩造成的水泥孔隙压力降低，使水泥胶结质量变差。缩造成的水泥孔隙压力降低，使水泥胶结质量变差。 1. 1.纤维微膨胀水泥浆主要性能：纤维微膨胀水泥浆主要性能： 增韧：相对普通水泥浆它的抗折强度增长幅度在增韧：相对普通水泥浆它的抗折强度增长幅度在15%15%以上，静以上，静态韧性模量降低态韧性模量降低 50%50%，抗冲击提高，抗冲击提高20%20%以上；以上； 防漏：可提高地层防漏失能力防漏：可提高地层防漏失能力5MPa5MPa； 高稳定性：自由水高稳定性：自由水0.1%0.1% 流变性能好：流动度流变性能好：流动度20CM20CM，初始稠度，初始稠度 20Bc20Bc

7、适应性强：现场成功应用适应性强：现场成功应用2 2套体系，干混、水混均可套体系，干混、水混均可 样品样品抗折增量抗折增量抗压强度抗压强度MPa50 50 80 80 50 50 80 80 24h48h24h48h24h48h24h48h A0/15.7920.5119.123.3F410.9132.599.2110.1827.1230.6826.0730.74F521.0633.0415.7718.2925.0227.1224.5925.52J413.8518.169.5313.6617.9518.6119.2919.49J523.9421.8810.9722.514.8320.2420.0

8、820.38P416.1621.4223.9419.8725.8127.3820.6221.52P525.3829.7927.322.418.0118.6321.5422.132.2.纤维水泥石的抗折强度及抗压强度的评价：纤维水泥石的抗折强度及抗压强度的评价： 对掺有纤维材料水泥石的抗折强度及抗压强度试验见表对掺有纤维材料水泥石的抗折强度及抗压强度试验见表 从表中可以看出，从表中可以看出，加入各种外加剂后水泥石试验的抗压强度有加入各种外加剂后水泥石试验的抗压强度有 所增所增加加（加入降失水剂之后略有降低），均大于（加入降失水剂之后略有降低），均大于14MPa14MPa。其抗折强度也呈增加。其抗

9、折强度也呈增加趋势，趋势，加入缓凝剂或降失水剂后对抗折强度增量的影响不大，加入缓凝剂或降失水剂后对抗折强度增量的影响不大，其增长幅度其增长幅度多在多在10%10%27%27%之间，之间，P4P4、 P5P5在在16.2%16.2%27.3%27.3%之间。之间。 3. 3.水泥石的冲击功增量及应力应变测试水泥石的冲击功增量及应力应变测试 纤维增强增韧材料的主要作用，是为了克服水泥石的脆性，纤维增强增韧材料的主要作用，是为了克服水泥石的脆性，提高水泥的抗冲击性能和阻裂韧性；冲击功是检验水泥石试提高水泥的抗冲击性能和阻裂韧性；冲击功是检验水泥石试样韧性的一个重要指标，样韧性的一个重要指标，所谓冲击

10、功是指：在摆锤冲击机上，所谓冲击功是指：在摆锤冲击机上，摆锤冲断试样时所失去的能量，即对试样断裂所做的功，摆锤冲断试样时所失去的能量，即对试样断裂所做的功，通通常水泥石试样的抗冲击功越大，其增韧效果也越好，因此，常水泥石试样的抗冲击功越大，其增韧效果也越好，因此，冲击功的大小能够直接反映出水泥石的塑性状态和定量表征冲击功的大小能够直接反映出水泥石的塑性状态和定量表征水泥石的增韧效果。水泥石的增韧效果。掺入纤维材料后水泥石试样的冲击功增量掺入纤维材料后水泥石试样的冲击功增量 （% %）样品样品冲击功增量冲击功增量 （% %）5050808024h24h48h48h7d7d24h24h48h48h

11、7d7dF4F438.3838.3821.6521.6519.0219.0237.9837.9826.2626.2617.0717.07F5F566.4566.4556.6856.6816.4316.4334.5734.5718.0318.0317.7217.72J4J432.9332.9333.2033.2014.8114.8126.8226.8238.6038.6017.0717.07J5J564.6264.6248.1148.1126.4626.4627.4427.4425.9425.9429.1029.10P4P474.9774.9750.6450.6420.3120.3140.154

12、0.1545.8845.8820.0720.07P5P587.9187.9158.8958.8936.4836.4843.5643.5641.1341.1320.3220.32 从上表可看出，从上表可看出，加入纤维外加剂试样的冲击功与净浆水泥石相比均有一定程度的加入纤维外加剂试样的冲击功与净浆水泥石相比均有一定程度的增长，增长， P4P4、P5P5效果更为明显，效果更为明显，24h24h、48h48h冲击功比净浆水泥石增长在冲击功比净浆水泥石增长在40%40%以上，冲击以上，冲击功测试结果也从另一方面证实了，功测试结果也从另一方面证实了，在油井水泥中加入一定量的增韧材料是能够提高在油井水泥中加

13、入一定量的增韧材料是能够提高水泥石的韧性的。水泥石的韧性的。 4. 4.纤维水泥石微膨胀的评价纤维水泥石微膨胀的评价 纤维微膨胀水泥浆，膨胀是采用新型晶格膨胀材纤维微膨胀水泥浆，膨胀是采用新型晶格膨胀材料，补偿水泥料，补偿水泥( (石石) )的体积收缩，在水泥浆体水化早期的体积收缩，在水泥浆体水化早期和后期均能补偿收缩，并产生一定的体积膨胀，从而和后期均能补偿收缩，并产生一定的体积膨胀，从而提高水泥胶结质量。提高水泥胶结质量。不同条件下各龄期水泥石的线膨胀实验不同条件下各龄期水泥石的线膨胀实验结果见表（原浆：嘉华结果见表（原浆：嘉华G G级水泥净浆（级水泥净浆（8080）或嘉华）或嘉华G G级

14、加砂净浆级加砂净浆（150150和和180180）。线膨胀率实验结果线膨胀率实验结果实验条件实验条件龄期龄期hr线性膨胀率，线性膨胀率，温度，温度，压力，压力，MPa原浆原浆膨胀浆膨胀浆802124-1.100.661#配方配方48-1.100.68824-1.150.673024-0.980.6848-1.120.671502124-1.450.762#配方配方48-1.460.72824-1.530.766024-1.520.6248-1.480.721802124-1.430.5548-1.430.556024-1.580.4448-1.610.42从上表从上表可以看出在高温高压条件下，

15、膨胀水泥浆硬化体均具有较好的膨胀性可以看出在高温高压条件下，膨胀水泥浆硬化体均具有较好的膨胀性 5. 5.纤维微膨胀水泥浆应用效果纤维微膨胀水泥浆应用效果 0707年共对年共对4 4口固井质量差的井补层前进行二固打隔口固井质量差的井补层前进行二固打隔板封窜水层，工艺有效率板封窜水层，工艺有效率100%100%：如：东：如：东9-269-26井，补孔井，补孔明四明四17#17#层生产，射孔井段：层生产，射孔井段：1485-1488m1485-1488m，因射孔井因射孔井段下有水层且固井质量差，为防止水窜，段下有水层且固井质量差，为防止水窜，故将故将1496-1496-1497m1497m井段射开

16、，挤纤维微膨胀水泥浆井段射开，挤纤维微膨胀水泥浆6m36m3，打隔板封，打隔板封卡下面水层，防止水窜，施工后经测卡下面水层，防止水窜，施工后经测CBLCBL检查固井质检查固井质量合格，补量合格，补17#17#后，日产液量后，日产液量30m3/d30m3/d，油量，油量15t/d15t/d，年，年累计增油累计增油 2695吨。 利用纤维微膨胀水泥浆的亲水性共对利用纤维微膨胀水泥浆的亲水性共对2 2口井进行层口井进行层内堵水，工艺有效率内堵水，工艺有效率100%100%：如：唐家河油田港：如：唐家河油田港557557井井是一口停产多年的长停井，因打侧钻井时发现该井套是一口停产多年的长停井，因打侧钻

17、井时发现该井套变严重未干成，为了恢复该井生产，通过分析该井资变严重未干成，为了恢复该井生产，通过分析该井资料发现料发现2#2#层解释油层，油层厚度层解释油层，油层厚度17.6m17.6m， 19771977年补开年补开后曾经高产，因后期出水关井，利用纤维微膨胀水泥后曾经高产，因后期出水关井，利用纤维微膨胀水泥浆的性能，决定堵水后重补浆的性能，决定堵水后重补2#2#层生产，层生产，射孔井段：射孔井段：1430.2-1434.0m1430.2-1434.0m，共用纤维微膨胀水泥浆共用纤维微膨胀水泥浆10m310m3，堵水，堵水后日产液后日产液28m3/d28m3/d，日产油，日产油16t/d16t

18、/d，年累计增油，年累计增油28002800吨。吨。（二）（二）LC-1LC-1复合堵剂在长井段堵层、堵水上的研究与应用复合堵剂在长井段堵层、堵水上的研究与应用 针对部分卡层多、井段长、含水高的井和没有开针对部分卡层多、井段长、含水高的井和没有开采价值、漏失严重的层，研究应用采价值、漏失严重的层，研究应用LC-1LC-1复合堵剂进行复合堵剂进行堵水和封层，从而满足地质对工艺的需求，挖掘层间、堵水和封层，从而满足地质对工艺的需求，挖掘层间、层内剩余油潜力。层内剩余油潜力。 该工艺是在以水泥和氧化钙为主的可固结类复合堵该工艺是在以水泥和氧化钙为主的可固结类复合堵剂中加入了防收缩、防渗透、防脆裂、降

19、密度、易造剂中加入了防收缩、防渗透、防脆裂、降密度、易造壁等材料，有效地解决了油井水泥在高渗透大孔道或壁等材料，有效地解决了油井水泥在高渗透大孔道或裂缝处的漏失、收缩、脆裂等问题，但它的抗压强度裂缝处的漏失、收缩、脆裂等问题，但它的抗压强度比水泥略低。比水泥略低。LC-1堵剂技术指标堵剂技术指标 指标指标低温型低温型中温型中温型高温型高温型适用井温适用井温60.060.060.0 60.0 100.0100.0100.0100.0自由水自由水(%)(%)20.020.020.020.020.020.09696小时抗压强度小时抗压强度(MPa)(MPa)8.58.510.510.512.012.

20、0增压稠化时间（增压稠化时间（minmin）160.0160.0190.0190.0220.0220.0初始稠度初始稠度(Bc)(Bc)30.030.030.030.030.030.01. LC-1复合堵剂主要性能：复合堵剂主要性能：2. LC-12. LC-1复合堵剂应用效果复合堵剂应用效果 0707年共应用年共应用LC-1LC-1复合堵剂进行长井段堵层复合堵剂进行长井段堵层7 7口井，口井，有效率有效率85%85%。如：中。如：中4-544-54井作业堵水，因井段长、工井作业堵水，因井段长、工艺难度大，采用艺难度大，采用LC-1LC-1复合堵剂对该井复合堵剂对该井4#22#4#22#层层共

21、共5 5个个层进行笼统堵水，层进行笼统堵水，井段：井段：1409-2027m1409-2027m，共用密度共用密度1.6g/cm31.6g/cm3堵剂堵剂200m3,200m3,堵后初期日增油堵后初期日增油2727吨，年累计增吨，年累计增油油33003300吨。吨。LC-1LC-1堵剂在部分长井段堵层井应用效果堵剂在部分长井段堵层井应用效果井号封堵井段m封堵长度m堵剂用量m3堵前生产情况堵后生产情况日产液m3日产油t含水%日产液m3日产油t含水%中4-541409202761820045.21.995.847.72743东7-151599.52069469.5140252.6906613.38

22、0东7-121576.92262685.110525.797.8（三）特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆）在堵层井的研究与应用（三）特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆）在堵层井的研究与应用 研究与应用特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆），满足地质研究与应用特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆），满足地质对漏失严重、无开采价值的层进行封堵的要求，减少层间干扰，对漏失严重、无开采价值的层进行封堵的要求，减少层间干扰，简化井内管柱结构。简化井内管柱结构。 1.1.特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆）主要性能：特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆）主要性能： 该堵剂具有很强的造壁性，施工中堵剂在地层流动中遇到大该堵剂具有很强的造

23、壁性，施工中堵剂在地层流动中遇到大孔道的地层骨架时，内含的造壁添加剂迅速在大孔道进口处（骨孔道的地层骨架时，内含的造壁添加剂迅速在大孔道进口处（骨架表面）形成搭桥，在压差的作用下很快形成网状结构，浆体中架表面）形成搭桥，在压差的作用下很快形成网状结构，浆体中不同粒径的可固结颗粒状随之填充网状结构的空隙，随着压差的不同粒径的可固结颗粒状随之填充网状结构的空隙，随着压差的不断增大，造壁层也在不断的增厚，堵剂中的纳米至微米级颗粒不断增大，造壁层也在不断的增厚，堵剂中的纳米至微米级颗粒不断填充大颗粒之间的空隙，使造壁层的强度逐渐增加，固结过不断填充大颗粒之间的空隙，使造壁层的强度逐渐增加，固结过程中堵

24、剂内的添加材料可有效防止水泥石的收缩，最后形成具有程中堵剂内的添加材料可有效防止水泥石的收缩，最后形成具有一定强度和韧性的石状固体。一定强度和韧性的石状固体。 2.2.特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆）具有以下特点：特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆）具有以下特点： 密度低：现场容易配制，并且不易出现沉淀或分层现象。密度低：现场容易配制，并且不易出现沉淀或分层现象。 造壁能力强：在向目的层注入过程中遇到高渗透层或大孔道的骨造壁能力强：在向目的层注入过程中遇到高渗透层或大孔道的骨架时，在有机与无机复合材料的协同作用和压差的作用下，很容架时，在有机与无机复合材料的协同作用和压差的作用下，很容易在其表面进

25、行造壁封堵，随着注入压力的增加造壁强度也在同易在其表面进行造壁封堵，随着注入压力的增加造壁强度也在同时增加。时增加。 封堵效果好：强造壁复合封堵材料与地层岩石具有较强的亲和能封堵效果好：强造壁复合封堵材料与地层岩石具有较强的亲和能力，可以在凝固后与地层（接触面）形成一个牢固的整体，提高力，可以在凝固后与地层（接触面）形成一个牢固的整体，提高了封堵强度和效果。了封堵强度和效果。 用量少：由于该堵剂具有较快的造壁能力，所以用量相对少，封用量少：由于该堵剂具有较快的造壁能力，所以用量相对少，封堵性能优于其它封堵的效果。堵性能优于其它封堵的效果。 3. 3. 特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆）应用效果：

26、特殊封堵材料（强造壁封堵水泥浆）应用效果： 0707年共对年共对6 6口地层漏失严重、亏空大的井进行封堵，有效率口地层漏失严重、亏空大的井进行封堵，有效率83%83%。如：中。如：中5-595-59井，作业增补滨一井，作业增补滨一4 4的的16#16#层生产，为了确保措层生产，为了确保措施效果，对井内施效果，对井内2#2#、3#3#、16#16#、17#17#四个层同时封堵，因四个层封四个层同时封堵，因四个层封堵井段长（堵井段长（231m231m）、漏失严重，且）、漏失严重，且2#2#、3#3#层为水层施工难度大，层为水层施工难度大，决定采用强造壁复合堵剂决定采用强造壁复合堵剂3030吨进行封堵，堵层后钻开封堵段对吨进行封堵，堵层后钻开封堵段对4 4个层试压个层试压10MPa10MPa，稳压，稳压20min20min压力不降合格，增补压力不降合格，增补16#16#层后，作业层后，作业后该井初期日增油后该井初期日增油3 3吨，年累计增油吨，年累计增油560560