1 概况

曙光采油厂历经多年开发，开发矛盾日益突出，为了保持200万吨稳产，自2005年6月于杜66块开展火驱先导试验，取得成功，历经三个阶段，截止目前已经成功转驱105个井组，年产原油25.3万吨，占全厂产量的12.3%，已经成为辽河油田稠油开发的一张响亮名片。随着开发规模的不断扩大，风险随之增加，虽然经过多年研究，已经形成了一系列注入、点火、脱硫等安全防控技术，但在尾气井下防控方面还存在薄弱环节。

2 存在问题分析

1、由于油藏非均质性，在注入空气过程中，空气优先进入高渗透层，尾气推进速度产生差异，长期注入就会形成气窜优势通道，加剧了空气气窜，导致各生产井尾气量存在差异，个别井尾气日产量已经达到10000标方以上，检测其中氧气含量，达到了5%左右，根据实验，已经超过现场规定的警戒值3%，存在爆炸风险。

2、火驱见效井均有尾气产出，在作业过程中，存在井喷风险。同时火驱尾气中含有硫化氢气体，在作业过程中，产出气可能导致硫化氢中毒风险。

3主要研究内容

3.1火驱生产井气窜封堵系列配套技术

该技术封堵大的气窜通道，使火线推进均匀，降低高尾气井尾气含量，氧气消耗完全，降低爆炸风险。封堵采用复合段塞封堵体系，采用强凝胶颗粒堵剂+耐高温无机凝胶调剖剂组合，主要根据措施井井况的不同选择不同浓度的封窜剂体系。

3.1.1 强凝胶颗粒堵剂配方

强凝胶调剖剂主要由聚丙烯酰胺、有机交联剂、耐高温油溶性树脂、橡胶粉、无机增强剂及热稳定剂组成。该堵剂具有封堵强度高、耐高温等特点。

3.1.2强凝胶堵剂性能评价

（1）强凝胶胶体中各成份对胶体的影响

改变部分水解聚丙烯酰胺、甲醛和酚的浓度，观察堵剂的成胶时间，并对胶体强度做了对比测试，分析实验结果，部分水解聚丙烯酰胺的最佳使用浓度最好为0.5-0.8%，甲醛的最佳使用浓度最好为1.5-2.0%，混酚的最佳使用浓度最好为0.4-0.6%。

（2）PH值对堵剂成胶时间的影响

在其它条件不变的情况下，随着PH值的升高，成胶时间延长，当PH值达到10以上时，堵剂很难成胶。在现场施工可根据具体需要，可以利用调节PH值的方法来调节堵剂的成胶时间

（3）阻力系数的测定

将岩心烘干、抽空、饱和水后，测定岩心的孔隙体积，在75℃的条件下测得地层注入水和堵剂主剂溶液的粘度，然后用岩心流动实验仪分别测出岩心在通注入水和通堵剂主剂溶液时的渗透率，对数据进行处理，得到阻力系数平均为15.5

从该阻力系数看，堵剂在成胶前具有较好的泵送性和在岩心孔隙中的滞留能力，在施工过程中能有效地进入大孔道和在大孔道中滞留成胶。

（4）突破压力的测定

在75℃条件下，向已测出水相渗透率的岩心中反向挤入堵剂，关闭进出口闸门，维持温度条件不变，使其成胶，然后正向挤模拟水，使出口与大气相通，以0.05MPa/min的升压速度提升挤入压力，直至出口端流出第一滴液体为止，此时的进口压力即为突破压力，通过实验结果看出，此突破压力梯度值足以满足调剖的要求。

（5）岩芯的封堵试验

采用岩心流动仪进行封堵能力实验。该堵剂具有较好的封堵能力，封堵率达到95%以上。

（1）无机非金属胶凝材料浆液流动性试验

固定两种复合添加剂按照1.3%和4.5%的比例，改变过325目标准筛的无机非金属胶凝材料的比例配制两个泥浆样系列，50℃条件下恒温加热，在用旋转粘度计连续测144h测定不同时间的粘度。试验得出结论：泥浆液失去流动性之前粘度基本没有变化；目视观察，样品明显失去流动性出现在72h附近，此时黏度已有明显增大，泥浆液已经有较弱的无机凝胶结构形成。

（3）粒度对泥浆液泌水、离析、稠化时间和固结体强度的影响

两种复合添加剂1.7%和6.3%的比例，水83.7%，过270目标准筛的无机非金属胶凝材料8.4%的无机非金属胶凝材料浆液置于50℃恒温水浴中，观察样杯中泥浆液泌水、离析、稠化时间和固化后无机非金属胶凝材料固结体的强度（7d）。

试验显示：①三种不同粒度的无机非金属胶凝材料浆液都不存在泌水现象和离析问题。②泥浆液的稠化时间随着粒度的减小而有一定程度的减小。固化后无机非金属胶凝材料固结体的强度随着粒度的减小而略微增大。③可以利用无机非金属胶凝材料颗粒的粒度对泥浆液稠化时间和封堵强度进行一定程度的调节。

（4）无机非金属胶凝材料用量对稠化时间和固结体强度的影响试验表明，随着无机非金属胶凝材料用量的增加，泥浆液失去流动性的时间在逐渐缩短而无机非金属胶凝材料固结体的抗压强度则逐渐增高。

（5）温度对稠化时间和无机非金属胶凝材料固结体强度的影响。

试验表明：①在室温下（约20℃），泥浆液至少40d不稠化；②随着温度的逐渐升高，泥浆液失去流动性的时间在明显缩短，而无机非金属胶凝材料固结体的抗压强度则显著增高。

（6）耐高温无机凝胶调剖剂耐高温试验。

改变耐高温无机凝胶调剖剂在调剖浆液中的比例，配制不同配方的注入液，分别注入岩心，测定渗透率和渗透率恢复率。结果显示，高温后的封堵率平均在90%以上，说明耐高温无机凝胶调剖剂经过高温高压后封堵率完全能满足要求，表明耐高温无机凝胶调剖剂具有优良的封堵性能。

3.1.4现场施工工艺

确定堵剂用量采用体积法，根据油层厚度、孔隙度、吞吐采出程度等因素设计堵剂用量，现场水泥车注入，施工压力一般控制在15Mpa以内，配制堵剂浓度在4%-6%。针对上下层系同采的油井，将下层系填砂，单独对上层洗进行调堵，这样既保护了下层系渗透率不受影响，又提高了堵剂的有效利用率。注蒸汽时为充分发挥油藏潜力，运用配注管柱工艺对上下层系进行单独卡封，合理设计注汽量，从而提高了注入热能的利用率，使上下层系都得到有效动用，增加油井产能。

3.2火驱井安全作业暂堵技术

该技术通过暂时性封堵气窜层位，使作业过程中无气体存在，从而降低作业风险。粉体暂堵剂由不同直径的颗粒调制而成，遇水后水化溶胀成胶，粘度急剧增加，通过颗粒桥堵及高粘弹体阻力效应，在气窜层形成较高强度的人工充填遮挡层，从而暂时封堵气窜通道，保证作业顺利进行。措施完成后，在地层原油的作用下，固体颗粒逐渐溶解，高粘弹体破胶水化，自行解除堵塞，油井恢复正常生产。

3.2.1粉体暂堵剂室内评价实验

（1）暂堵剂对岩心的暂堵性能评价

实验用岩心为人造岩心。实验条件为：驱替压差1.0MPa，正蹩压4.0MPa，温度50℃；向岩心中注入浓度为0.5％-3.0％的粉体暂堵剂时，流量迅速下降，随后正向或反向注入柴油解堵（表1），数据表明，暂堵剂能有效地封堵地层，油溶性、悬浮稳定性均较好，在实际施工过程中，应保持适当搅拌和循环，避免发生沉淀。

表10岩心物性参数及暂堵剂对岩心的暂堵实验

（2）不同返排液量下的渗透率恢复值

返排驱替液量对暂堵和解堵效果的影响在60℃的温度和注入量3PV的情况下，考察返排液量对解堵率(即岩心渗透率恢复值)的影响（表11），结果显示，随返排液量的增加，渗透率恢复值逐渐增加，当返排液量达100PV时，渗透率恢复值可达85%以上。

（3）暂堵剂注入量对暂堵效率的影响

用渗透率接近的人造岩心做了同样试验件(返排温度60℃，返排量100PV)下暂剂不同注入量的试验（表12），结果显示，暂堵剂注入量增加，堵率升高，解堵率(渗透率恢复值)下降，注入3PV的暂堵剂既能达到暂堵和堵的要求，又可降低成本。

（4）岩心渗透率对暂堵剂暂堵强度的影响

采用不同渗透率的岩心，在相同试验条件(温度60℃，注入量3PV)测定了暂堵率和渗透率恢复值(100PV)（表13），结果显示，试验的岩心渗透率范围内，暂堵率在90%以上，用水驱替100PV后，解堵率(渗透率恢复值)可达70%以上。

3.2.2现场施工工艺

用于暂堵的工作液可在施工现场自行配制，随用随配，堵剂的浓度范围5-10%，

可根据措施井日产气量的不同，选择不同浓度的堵剂溶液，在现场由施工人员根据需要加大或降低堵液的浓度，施工时在搅拌下用水泥车注入井内。根据不同的暂堵半径，选择不同的携带剂和暂堵剂的用量。注完暂堵剂后，焖井20min，即可进行后续作业。

4现场实施效果

4.1生产井气窜封堵技术

该项技术目前已成功实施7井次，平均单井日产尾气量由措施前的10000标方下降至措施后的5000标方，所注入空气中的氧气亦得到更加充分的反应，经检测含氧量由6%下降至2.5%，降至现场氧含量安全限定值3%以下，杜绝了爆炸风险隐患；此外，7口井均已正常生产，并实现阶段增油4744吨，开发效果良好。

4.2火驱井安全作业暂堵技术

该项技术共实施50井次，实施后均可暂时的屏蔽油层，为小修作业创造了无气体产出、零硫化氢含量的安全环境，从根本上杜绝了硫化氢中毒、井喷等风险，同时可根据具体生产情况在作业结束后及时进行解封，提高了油井及注空气井的生产时率。

5结论及认识

1.在杜66块火驱生产井上采用复合段塞封堵体系初步取得成功，通过复合段塞化学封堵，可有效的封堵气窜通道，降低措施井日产气量和含氧量，杜绝了因生产井气窜含氧量升高所导致的爆炸风险，同时改善了井组平面上火线推进差异性，提高火驱井组整体开发效果。

2. 通过室内实验和现场试验，确定了火驱作业暂堵新工艺堵剂用量和浓度等相关参数，作业后可进行一定程度的解堵，油层渗透率恢复可控。

3.虽然火驱尾气井下防控技术取得了一定效果，但是目前采取的措施只是针对单高效开发。

参考文献

1.卢洪源. 辽河稠油火驱开发地面工艺关键技术[J]. 天然气与石油,2019,37(4):27-31. DOI:10.3969/j.issn.1006-5539.2019.04.005.

2.张连社,封旭,孙岩. 复合段塞控水封窜技术研究[J]. 油气藏评价与开发,2012,2(1):55-59. DOI:10.3969/j.issn.2095-1426.2012.01.013.

3.柴利文. 深层块状厚层稠油油藏火烧油层开发技术研究与应用[D]. 北京:中国石油大学(北京),2012.