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摘 要：锦州油田锦16稠油区块，由于边部底水上窜，致使该块东边部的油井第一轮注汽便高含水，严重影响了油井的正常生产。直接采用普通油井水泥浆进行封堵性能差，效果不理想，采用常规有机类堵剂及特种耐高温堵剂因其耐温性差、成本高等原因难以大面積推广使用。通过在油井水泥中加入缓凝、降滤失、消泡等添加剂后改变了水泥浆的流变性，不仅使现场施工变得安全可靠，而且可加大水泥浆用量，从而增大封堵半径，提高措施效果。
关键词：稠油 底水锥进 水泥浆 添加剂 封堵底水
前言
底水发育的油藏在开采过程中由于底水锥进导致油井出水是制约该类油藏有效开发的难题之一。锦州油田锦16稠油区块表现尤为明显，该区块边部是大孔隙、高渗透储层，含油饱和度高，由于边部底水上窜，致使该块的油井第一轮注汽便高含水，严重影响了油井的正常生产。目前该区块平均含水高达90%，表现为一是油井含水反复波动，且波动幅度较大；二是随着时间的延续，含水逐渐上升。由水分析资料判断，油井出水主要为地层水。针对上述问题，2012年初开始研究改性水泥浆堵水工艺技术，在锦16稠油井上封堵底水获得成功，2013年又成功应用于其它稠、稀油区块。通过改性水泥浆的研制、配套工艺完善，使该技术逐渐走向成熟。
一、改性水泥浆堵剂的研制
我们尝试直接采用普通水泥浆进行封堵，效果不理想，分析原因主要有：①锦16块油层胶结疏松，经过1～2轮吞吐后，原始地层物性发生很大变化，近井地带严重亏空，甚至产生大的溶洞，注入水泥浆沿着大孔道严重流失；②初期回采水率低，前两周期平均回采水率平均仅有25%，近井地带含有大量冷凝水，注入油层的灰浆前缘容易被底层水稀释而导致固结强度降低；③封堵半径小导致措施有效期短；④普通水泥浆密度越大，粘度越大，初凝时间也越短，现场施工难度越大，极容易造成井下事故。通过改变水泥浆性能和现场施工工艺来解决上述问题，在水泥中加入粒径较大的生石灰，水化时形成体膨性质的凝聚结构，起到架桥、暂堵的作用，防止注入灰浆流失；在水泥中加入石棉，起到封堵大孔道的作用；对于漏失特别严重的井，施工前挤入暂堵剂。
1.堵剂配方的组成
堵剂由500#油井水泥、38.5～150mm的生石灰、76～450mm的石棉以及各种添加剂和水等组成。
2.实验方法
2.1按不同配比配制的堵水剂，置于密闭钢筒，在250℃下恒温36h时间后，取出冷却至室温，采用GB1346-77标准测定堵水剂的凝固情况与强度。
2.2按筛选好的配方，用8-25-10型高温高压稠化仪，在50℃和40MPa条件下，测定堵水剂的稠化时间。
2.3利用氦气孔隙度仪测定孔隙度。
2.4采用抗压计测定堵水剂凝固后的抗压强度。
3.试验结果及分析
3.1 性能影响因素
3.1.1堵剂材料粒度的选择。堵剂的粒径大小对其堵水效果的影响很大，粒径过大时颗粒不能进入油层，粒径过小时起不到堵塞作用，研究表明，粒径直径为岩石孔道直径1/3-1/9时，可产生较好堵塞效果。据此选用30～50mm的油井水泥，并加入38.5～150mm的生石灰和部分76～450mm的石棉，目的是封堵大孔道。
3.1.2石灰含量的影响。试验采用清水80g、水泥50g、石棉4g、TZ-1等添加剂0.85g，改变石灰用量，在130℃条件下保持36h，结果见表1。
试验结果表明，随着石灰用量的减少，堵水剂强度增加。这主要是由于随着石灰用量的减少，体系水化反应生成的胶结物——水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙的量增多，使得固结强度增加。
3.1.3添加剂的影响。TZ-1添加剂主要由降失水剂、缓凝剂、消泡剂等组成。对堵水剂性能的影响有：
①降失水剂。在常温常压下，改变配方中降失水剂的种类和用量，采用2NS85型中压泥浆失水量测定仪测定所配堵水剂的失水量，并测定其下沉速度。结果见表2。
由于降失水剂都是有机高分子材料，高分子材料在水溶液中的增粘效应不同，产生的效果也就不同。尽管CB-K效果较好，但造价高，所以选用HO-T或增粘T作为堵水剂中的降失水剂。
②缓凝剂的影响。在常温常压下，改变配方中缓凝
剂的种类和用量，考察其凝固时间，试验结果表明，ZR缓凝剂的缓凝效果比HR-A好，一是用量少，二是缓凝效果明显。
3.1.4温度对初凝时间的影响。采用推荐配方，在静态下考察温度对初凝时间的影响，试验结果表明，堵水剂的初凝时间随着温度的升高而缩短，这是由于温度升高，水泥熟料矿物粒子水化的活化能增强，使水化速度加快所致。
3.2 动态及岩心试验
3.2.1稠化时间。用8-25-10型高温高压稠化仪，在120℃和40～50MPa的条件下，分别测得推荐配方中不加缓凝剂的稠化时间为150min，加入1g缓凝剂Z后的稠化时间大于480min。试验结果表明，堵水剂固化后具有低渗透砂岩的性质。室内岩样较地下取出的岩样渗透率高，主要是由于压力不同而造成的。
3.2.2凝固强度。对制得的岩样采用抗压计测定其抗压强度，测试结果表明，室内制得的岩样，具有较高的抗压强度。
3.2.3岩样的酸化试验。采用推荐配方制得的岩样，测出水相渗透率后，放入15%的盐酸中浸泡30min，取出后在l00℃条件下烘干10h，然后装入岩心夹持器测其水相渗透率，结果表明经酸化后岩心表面孔洞增加，渗透率由13.1×10-3mm2 提高到351×10-3mm2 说明堵水剂固化后易被酸解，酸解后岩心易碎，强度明显降低。
二、现场应用和效果分析
2012 ～ 2013年利用该技术在锦16块及其它稠油区块现场施工12口油井，措施成功率100%。油井平均含水由措施前的90%下降到措施后的42%，封堵底水后与上周期对比，在平均单井注汽量减少的情况下，平均单井周期采油量增加，含水得到有效控制，达到了抑制底水锥进的目的。截至2013年12月累计增产原油12168t，投入产出比达到1：3.1。
三、认识与结论
将普通油井水泥通过添加剂改性后，形成能够有效封堵出水层大孔道、并能适应油井大压差开采的新型无机堵剂，是封堵锦16稠油区块油井边底水的一种切实可行的工艺。它初凝时间长，封堵强度高，使油层内堵水和井筒内打灰塞可一次性完成，简化了作业工序；改性水泥浆地面粘度为15～20mPa·s，相对密度为1.2～1.35，流动性好易泵送，而且堵而不死、易于酸解、适应温度范围宽，可用于各类油井堵水；改性水泥浆也可以做为稀油区块封堵底水措施。
参考文献：
[1] 周玲革，王正良，佘跃惠，余维初. 选择性堵水酸化一体化技术研究[J]. 河南石油，2004，（03）
[2] 万家瑰，范振中，王希涛. 选堵剂对油水的封堵能力[J]. 大庆石油学院学报，2006，（04）
[3] 孙秀钊. 一种新型堵水固砂剂的实验研究[J]. 淮海工学院学报（自然科学版），2005，（03）
作者简介：陈岩（1970-），男，工程师，1992年毕业于大庆石油学院开发系采油工程专业，现从事油田工艺研究管理工作。
关键词：稠油 底水锥进 水泥浆 添加剂 封堵底水
前言
底水发育的油藏在开采过程中由于底水锥进导致油井出水是制约该类油藏有效开发的难题之一。锦州油田锦16稠油区块表现尤为明显，该区块边部是大孔隙、高渗透储层，含油饱和度高，由于边部底水上窜，致使该块的油井第一轮注汽便高含水，严重影响了油井的正常生产。目前该区块平均含水高达90%，表现为一是油井含水反复波动，且波动幅度较大；二是随着时间的延续，含水逐渐上升。由水分析资料判断，油井出水主要为地层水。针对上述问题，2012年初开始研究改性水泥浆堵水工艺技术，在锦16稠油井上封堵底水获得成功，2013年又成功应用于其它稠、稀油区块。通过改性水泥浆的研制、配套工艺完善，使该技术逐渐走向成熟。
一、改性水泥浆堵剂的研制
我们尝试直接采用普通水泥浆进行封堵，效果不理想，分析原因主要有：①锦16块油层胶结疏松，经过1～2轮吞吐后，原始地层物性发生很大变化，近井地带严重亏空，甚至产生大的溶洞，注入水泥浆沿着大孔道严重流失；②初期回采水率低，前两周期平均回采水率平均仅有25%，近井地带含有大量冷凝水，注入油层的灰浆前缘容易被底层水稀释而导致固结强度降低；③封堵半径小导致措施有效期短；④普通水泥浆密度越大，粘度越大，初凝时间也越短，现场施工难度越大，极容易造成井下事故。通过改变水泥浆性能和现场施工工艺来解决上述问题，在水泥中加入粒径较大的生石灰，水化时形成体膨性质的凝聚结构，起到架桥、暂堵的作用，防止注入灰浆流失；在水泥中加入石棉，起到封堵大孔道的作用；对于漏失特别严重的井，施工前挤入暂堵剂。
1.堵剂配方的组成
堵剂由500#油井水泥、38.5～150mm的生石灰、76～450mm的石棉以及各种添加剂和水等组成。
2.实验方法
2.1按不同配比配制的堵水剂，置于密闭钢筒，在250℃下恒温36h时间后，取出冷却至室温，采用GB1346-77标准测定堵水剂的凝固情况与强度。
2.2按筛选好的配方，用8-25-10型高温高压稠化仪，在50℃和40MPa条件下，测定堵水剂的稠化时间。
2.3利用氦气孔隙度仪测定孔隙度。
2.4采用抗压计测定堵水剂凝固后的抗压强度。
3.试验结果及分析
3.1 性能影响因素
3.1.1堵剂材料粒度的选择。堵剂的粒径大小对其堵水效果的影响很大，粒径过大时颗粒不能进入油层，粒径过小时起不到堵塞作用，研究表明，粒径直径为岩石孔道直径1/3-1/9时，可产生较好堵塞效果。据此选用30～50mm的油井水泥，并加入38.5～150mm的生石灰和部分76～450mm的石棉，目的是封堵大孔道。
3.1.2石灰含量的影响。试验采用清水80g、水泥50g、石棉4g、TZ-1等添加剂0.85g，改变石灰用量，在130℃条件下保持36h，结果见表1。
试验结果表明，随着石灰用量的减少，堵水剂强度增加。这主要是由于随着石灰用量的减少，体系水化反应生成的胶结物——水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙的量增多，使得固结强度增加。
3.1.3添加剂的影响。TZ-1添加剂主要由降失水剂、缓凝剂、消泡剂等组成。对堵水剂性能的影响有：
①降失水剂。在常温常压下，改变配方中降失水剂的种类和用量，采用2NS85型中压泥浆失水量测定仪测定所配堵水剂的失水量，并测定其下沉速度。结果见表2。
由于降失水剂都是有机高分子材料，高分子材料在水溶液中的增粘效应不同，产生的效果也就不同。尽管CB-K效果较好，但造价高，所以选用HO-T或增粘T作为堵水剂中的降失水剂。
②缓凝剂的影响。在常温常压下，改变配方中缓凝
剂的种类和用量，考察其凝固时间，试验结果表明，ZR缓凝剂的缓凝效果比HR-A好，一是用量少，二是缓凝效果明显。
3.1.4温度对初凝时间的影响。采用推荐配方，在静态下考察温度对初凝时间的影响，试验结果表明，堵水剂的初凝时间随着温度的升高而缩短，这是由于温度升高，水泥熟料矿物粒子水化的活化能增强，使水化速度加快所致。
3.2 动态及岩心试验
3.2.1稠化时间。用8-25-10型高温高压稠化仪，在120℃和40～50MPa的条件下，分别测得推荐配方中不加缓凝剂的稠化时间为150min，加入1g缓凝剂Z后的稠化时间大于480min。试验结果表明，堵水剂固化后具有低渗透砂岩的性质。室内岩样较地下取出的岩样渗透率高，主要是由于压力不同而造成的。
3.2.2凝固强度。对制得的岩样采用抗压计测定其抗压强度，测试结果表明，室内制得的岩样，具有较高的抗压强度。
3.2.3岩样的酸化试验。采用推荐配方制得的岩样，测出水相渗透率后，放入15%的盐酸中浸泡30min，取出后在l00℃条件下烘干10h，然后装入岩心夹持器测其水相渗透率，结果表明经酸化后岩心表面孔洞增加，渗透率由13.1×10-3mm2 提高到351×10-3mm2 说明堵水剂固化后易被酸解，酸解后岩心易碎，强度明显降低。
二、现场应用和效果分析
2012 ～ 2013年利用该技术在锦16块及其它稠油区块现场施工12口油井，措施成功率100%。油井平均含水由措施前的90%下降到措施后的42%，封堵底水后与上周期对比，在平均单井注汽量减少的情况下，平均单井周期采油量增加，含水得到有效控制，达到了抑制底水锥进的目的。截至2013年12月累计增产原油12168t，投入产出比达到1：3.1。
三、认识与结论
将普通油井水泥通过添加剂改性后，形成能够有效封堵出水层大孔道、并能适应油井大压差开采的新型无机堵剂，是封堵锦16稠油区块油井边底水的一种切实可行的工艺。它初凝时间长，封堵强度高，使油层内堵水和井筒内打灰塞可一次性完成，简化了作业工序；改性水泥浆地面粘度为15～20mPa·s，相对密度为1.2～1.35，流动性好易泵送，而且堵而不死、易于酸解、适应温度范围宽，可用于各类油井堵水；改性水泥浆也可以做为稀油区块封堵底水措施。
参考文献：
[1] 周玲革，王正良，佘跃惠，余维初. 选择性堵水酸化一体化技术研究[J]. 河南石油，2004，（03）
[2] 万家瑰，范振中，王希涛. 选堵剂对油水的封堵能力[J]. 大庆石油学院学报，2006，（04）
[3] 孙秀钊. 一种新型堵水固砂剂的实验研究[J]. 淮海工学院学报（自然科学版），2005，（03）
作者简介：陈岩（1970-），男，工程师，1992年毕业于大庆石油学院开发系采油工程专业，现从事油田工艺研究管理工作。