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| 选择性堵水技术 助力水平井治水增效 |
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选择性堵水技术应用现场。
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□ 才程 路海伟 党杨斌
水平井堵水是个多学科综合技术，涉及油藏、钻井、测井、采油等多个领域。中国石油勘探开发研究院于2006年成立了由油藏、采油等专业人员组成的研究团队，依托油田化学、采油工程等中国石油重点实验室，联合油田企业，开展水平井治水技术的研究与试验。目前，HWSO/KB水平井选择性堵水技术已在冀东、青海等7个油田矿场71口井试验应用，累计增油2.8万余吨，初期增油降水率84%，经济有效率75%。
突破常规思路 攻关世界级难题
“十一五”以来，中国石油水平井数量迅增，截至2021年，已由2005年的744口增至12057口。目前，水平井已应用到了所有油气藏类型，但由于储层的非均质性，以及完井方式及开采工艺的局限，水平井开发生产中出现了含水上升快、产量递减快等问题。然而，水平井堵水技术在国外研究应用得很少，国内也是一片空白，这项技术在当时被认为是世界级难题。
为提高水平井开发效益，必须实施治水措施。早在2006年，基于对未来大规模应用水平井后必然面临出水问题的预判，中国石油勘探与生产分公司、科技管理部超前部署，设立了水平井堵水技术研究课题。考虑到所研究技术的先进性和未来的应用性，经过论证，课题组将水平井选择性堵水技术作为重点攻关方向。
水平井选择性堵水技术研究的主要内容有水平井出水机理、选井条件、选择性堵水剂、用量设计、施工工艺设计、效果评估方法，其中选择性堵水剂是关键技术。在分子设计理论指导下，基于油藏和油井条件，如储层性质、出水机理、油层温度、地层水矿化度、产液能力、产层状况、完井方式，课题组先后研发了黏弹性表面活性剂和柔性微胶粒两类6个型号的水平井选择性堵水剂产品，分别应用不同油藏类型、不同完井方式的水平井堵水。
室内试验和现场应用证明，这两类堵水剂具有高油水选择性、高油藏适应性、高环保安全性的优点。所研发的选择性堵水剂于2020年获中国发明专利授权。
堵水剂用量关系到油井堵水效果和资金投入，是堵水设计的重要内容。课题组研究人员突破常规思路，依据水平井渗流理论，基于流场形态，建立了底水油藏、边水油藏水平井堵水用量设计数学模型，广泛用于水平井堵水设计。注入工艺关系到堵水施工的安全性和作业时效，研究人员根据选择性堵水剂的性能特点和油井井身结构、地面环境条件，建立了安全、高效、简便的选择性堵水工艺方法。水平井堵水用量设计方法和注入工艺设计方法也分别获中国发明专利授权。
研究团队牢记习近平总书记的指示，“能源的饭碗必须端在自己手里。”研发提高油田开发效益和增加原油产量的新技术是科研人员永远的使命和担当。
十年刻苦攻关 增油效果显著
水平井选择性堵水技术经过10余年的攻关、试验、应用，已形成包括出水机理研究、选井分析、堵水剂产品、工艺设计、施工质量控制与堵水效果评估等一整套技术和方法。油藏和油井是复杂的，是不断变化的，水平井选择性堵水技术也在新的试验应用中不断发展、提高。
截至2021年底，中国石油有油井24万余口，综合含水率90%，其中水平井1.2万余口，平均含水率74%。水平井井数占比为5%，而产量占比为15%，水平井在油田开发中发挥了重要作用。水平井建井投入大，产量高，一旦出水将导致产油量降低，生产效益变差。选择性堵水技术能实现不找水、不动生产管柱堵水，堵水剂为非交联非固结体系，改变了常规堵水需要找水分段、卡封注剂、地下交联、起下管柱的作业模式，是一项先进、简单、有效、安全的水平井治水技术，应用前景广阔。
目前，HWSO/KB水平井选择性堵水技术已在冀东、青海、新疆和渤海等7个油田矿场试验，应用于71口井，累计增油2.8万余吨，降水50余万立方米。HWSO/KB水平井选择性堵水施工工艺成功率96%，初期增油降水率84%，经济有效率75%。堵水单井最高增油量3400多吨，最长有效期4年。
2007年12月在冀东油田高浅南区G160-P6井首次进行水平井选择性堵水试验。该井堵水后日产液由113立方米降到37立方米，日产油3.3吨升到最高9.1吨，含水降低19%。受此鼓舞，后陆续在高浅北、南堡等油藏进行水平井选择性堵水试验和应用。其中G104-5P35井效果最为突出。该井堵水后日产液由222立方米降到100立方米，日产油由2.2吨升到4.5吨，最高9吨，有效期4年，累增油3400吨。结合高尚堡浅层为普通稠油油藏的特点，将水平井选择性堵水与二氧化碳吞吐协同联作，在G104-5P101井试验获日增油8.9吨的好效果。此后该项联作技术在冀东油田得到广泛应用，成为油田一项重要增产措施。
2014年，中国石油勘探开发研究院与青海油田一起开始研究昆北油田水平井堵水技术。研究团队在昆北叠置水平井出水机理、砂砾岩微裂缝选择性堵水剂、堵水剂用量设计及注入管柱工艺等方面开展了大量的理论和试验研究。2015年9月，在切12H13-7上井进行矿场试验，堵水后日产油从0.2吨升到5.1吨，含水率由97%最低降到27%，有效期450天，增油996吨。2016年在切12H10-11井、切12H24-7下井等水平井继续开展堵水试验，效果显著。2016～2019年青海油田选择性堵水施工39口井，油田按行业标准SY/T5874-2012《油井堵水效果评价方法》评价，投入产出比1︰3.4。
专家说
李宜坤 中国石油勘探开发研究院技术专家、水平井课题负责人
当初研究水平井选择性堵水，是基于以下4个原因：一是水平井产出剖面资料少，出水层段多不清楚；二是筛管完井水平井，在无管外封隔器的情况下，筛管内封隔器不能实现筛管外的有效封隔；三是油井井况差或隔夹层薄，不具备下封隔器实施分段堵水条件；四是水平井分段堵水作业费用高，风险大。HWSO/KB选择性堵水技术基于微观油水分道流理论，利用储层物性差异和化学剂的特殊性能，实现选择性堵水增油的目的。
李良川 中国石油勘探开发研究院专家、冀东油田钻采工艺研究院原院长
冀东油田自2002年底在浅层油藏投入水平井开发，2007年达到产量高峰，取得了显著开发效果。但由于储层非均质严重，生产压差大，边底水突进，水平井含水迅速上升，80%的水平井进入特高含水阶段。冀东油田水平井多为筛管完井，找水资料少，分段堵水实施困难。在中国石油总部的支持下，冀东油田与北京勘探院联合，开展了笼统注入的HWSO水平井选择性堵水技术试验和应用，该技术具有对复杂井况适应性强、施工简单、工艺成本低的特点，试验应用总体效果较好，为冀东油田高含水水平井治理提供了有力技术支持。
贾锁刚 青海油田副总工程师
“十二五”末，青海油田与北京总院合作开展选择性堵水技术攻关与应用，旨在寻求解决水平井堵水技术瓶颈的有效途径。攻关从昆北油田起步，该油田因砂砾岩厚度大，平面、层间、层内非均质性强，开发初期就面临产量递减大、含水上升速度快的难题。双方技术人员结合该油田砂砾岩地质特征和开发实际，从选择性封堵机理、堵剂筛选和施工工艺等方面开展攻关，经过1年多的理论和试验研究，研发出新型KB系列堵剂和配套技术。
2015年在昆北油田开始进行矿场试验，首口井取得成功，2016年又进行了扩大试验。之后，青海油田成立堵水技术推广应用项目组，进入了推广应用阶段。至“十三五”末，除在昆北油田外，还在英东、尕斯中浅层、七个泉和跃进二号等多个油田推广应用，该项技术成为油田“十三五”及之后油田化学堵水的主体技术。选择性堵水技术不仅适应性强，而且作业工序简单、安全，其增油降水有效率高，有效期长，为同类型油田和水平井堵水工艺提供了可借鉴的技术路线。
致谢：中国石油勘探开发研究院闫建文、刘卫东、窦晶晶对本稿撰写提出建议
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