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摘 要：稠油吞吐井汽窜机理浅析及防治方法研究深刻分析了曙光油田稠油主力区块汽窜机理，在此基础上，针对不同汽窜类型研究确定适合的预防方法，通过现场实践，有效解决了曙光油田稠油井吞吐注汽汽窜问题。
关键词：稠油吞吐井；汽窜机理；防治
一、概况
曙光油田稠油有三大主力区块：齐40块、齐108块和曙127块，分别于87年、91年和89年投入蒸汽吞吐开发。随着开发时间的延长，汽窜井逐年增多，油井一旦发生汽窜，一方面，使本井蒸汽波及体积下降，周期吞吐效果变差；另一方面，使邻近生产井受到蒸汽波及，造成井口温度、产液、产水等急剧上升，产油量明显下降，严重者出砂卡井，套管损坏，甚至井喷被迫关井。因此，汽窜已经成为制约曙光油田稠油高效开发的主要问题之一。
二、汽窜机理浅析
（一）汽窜实质分析
主要有以下三种表现形式。
1.蒸汽窜。由于油井井距较小，油井投产时间不一，其地下亏空和地层压力出现差异，井间的高渗透层在较大压差作用下容易形成蒸汽窜流通道，导致汽窜。
2.热水窜。在稠油吞吐过程中，除个别生产井形成蒸汽指进造成真正的汽窜外，大部分汽窜的发生都是一种假象。现场汽窜多发生在多周期吞吐后，在某个方向上的井与井之间形成了高含水热通道，此时从注汽井注人的蒸汽冷凝成的热水发生粘性指进，即热水很快窜到生产井。当热水采出后，在温度达到100℃以上时，则可从井口见到闪蒸出来的蒸汽。
3.压力传导。由于邻井注汽，压力通过高渗层传导过来后，导致本井生产压差增加，油井产液量上升。这种情况下如不采取措施，接下来就很可能发生前两种情况。
（二）汽窜机理浅析
1.油层动用程度不均，蒸汽指进，导致汽窜。
在开采过程中，由于层间存在渗透率差异，以及蒸汽超覆的影响，注汽时，高渗透层为强吸汽层，低渗透层为弱吸汽层，甚至不吸汽，随着吞吐轮次的增加，蒸汽指进，便出现井间汽窜干扰现象。
2.注汽参数不当导致汽窜
（1）曙光油田稠油油层埋深较浅，油层胶结疏松，破裂压力低，而大部分生产井蒸汽吞吐初期的注汽压力均较高，超过地层破裂压力，因此蒸汽吞吐初期极易发生井间汽窜，而注汽压力过高也易导致井间汽窜。
（2）注汽速度过高易导致汽窜发生，在油井蒸汽吞吐初期、中期，受油层吸汽能力的限制，如果注汽速度过高，不但不能达到扩大加热半径的目的，反而会使吸汽能力较低的油层憋压严重，最终导致油层压开裂缝，造成油井开发初期汽窜和中后期汽窜。因此，适当的注汽速度对提高不同开发阶段蒸汽吞吐井的效果具有重要作用。
3.地层胶结疏松，连通性好，汽窜与出砂相辅相成。
油井射孔完井后，近井地带应力平衡被打破，由于地层胶结疏松，在注汽、采油的交替作用下，岩层骨架被破坏。在采油过程中，原油不断携带地层砂进入井筒内，近井地带逐渐亏空，油层骨架进一步受破坏；由于连通性好，在压降作用下，远井地带颗粒不断向井底运移，逐渐形成地层大孔道，导致汽窜。同样，汽窜也会加剧地层出砂，当蒸汽进入生产井压降漏斗内，就会推动地层砂向井底运移，两者相互作用，相互促进。
三、汽窜防治方法研究
根据汽窜形成分析和几年来生产实践，为解决稠油井汽窜问题，主要从以下两方面做工作：注汽调节和油层处理。
（一）注汽调节
通过对汽窜层注汽参数的调节，防止汽窜的发生或减缓汽窜程度，主要从三个方面来考虑：
1.调整注汽参数
根据油层厚度的大小，吞吐轮次，采出程度等，合理调整注汽量，控制注汽参数，来预防和控制汽窜。
2.油井管理
油井管理主要有两点：一是在注汽管网条件允许的情况下，注汽井与对应井同时注汽同时采油，既能保证油井不发生汽窜，又能保证蒸汽吞吐效果；二是将对应井提前关井，通过对汽窜成因分析，关键是关井时间的确定，以保证蒸汽前缘始终处于油藏静压条件下为限。
3.分层注汽
分层注汽工艺是利用机械工具将不同差级的油层分隔开，并对分隔开的油层进行合理注汽，来调整油井的吸汽剖面，充分发挥中、低渗透层的作用，提高油层纵向动用程度。
（二）油层处理
对油层的处理主要采用高温调剖封窜技术，我们开发应用了多种高温调剖药剂，通过优选和改进，筛选出三种高温调剖剂，其机理如下：
1.高温发泡剂
（1）反应机理：
高温发泡剂主要由含氟表面活性物组成，随蒸汽一同注入井内，在高温高压蒸汽的作用下，高温发泡剂以蒸汽中的汽相为内相、液相做外相来发泡和保护液膜，借助泡沫的粘滞性和贾敏效应，封堵高渗透层或汽窜层，减缓蒸汽在油层内的流动速度，从而达到调整油井吸汽剖面，控制油井汽窜现象发生的目的。
（2）技术指标：
a耐温大于 300℃；
b发泡倍数大于4.5倍；
c加温（300℃）七天后，发泡剂的热降解率为3.75%。
2.高温封堵剂
（1）反应机理：
高温封堵剂主要是由几种耐高温材料、助剂、固化促进剂和添加剂配制而成。在地层温度下（50℃～120℃），有机组分和无机组分在交联剂的作用下，反应形成凝胶体堵塞地层孔道，流动阻力大，从而改善和消除汽窜现象，调整油井吸汽剖面，提高油层动用程度。
（2）技术指标：
a适用温度150℃～350℃；
b凝胶强度大于等于5×105mPa.s；
c封堵率大于90%；
d岩心渗透率恢复值大于等于40%。
3.体膨型高温调剖剂
（1）反应机理：
该药剂主要由含双键的有机单体及抗温材料经聚合、烘干、造粒生产而成，该调剖剂进入地层后遇水膨胀，用于封堵高渗透层和汽窜通道，使蒸汽进入中、低渗透层，提高储量动用程度。
（2）技术指标：
a耐温小于220℃；
b膨胀倍数（25℃，24h）大于3.5；水溶失率小于15%；含水小于8%；
c在140℃时连续加热24h后，在清水中的膨胀系数仍为40倍。
四、效果评价
通过注汽调节来治理汽窜是在实施常规措施基础上考虑汽窜因素的一种辅助性措施，因此在这里不做评价，只对油层处理部分进行评价。2000年以来，在曙光采油厂稠油区块实施高温化学调剖封窜技术113井次，措施有效率为81.4%，累计增产原油5.1万吨，措施投入605万元，创经济效益3730万元（吨油价格按850元计）。
五、结论
（1）通过分层注汽工艺、优化注汽参数，加强油井注汽管理，能够调整油井吸汽剖面，减轻汽窜程度，改善了油层纵向动用程度不均的矛盾。
（2）稠油井高温调剖封窜技术不仅能够防止邻井发生汽窜，而且能够调整本井吸汽剖面，提高蒸汽吞吐的效果。
关键词：稠油吞吐井；汽窜机理；防治
一、概况
曙光油田稠油有三大主力区块：齐40块、齐108块和曙127块，分别于87年、91年和89年投入蒸汽吞吐开发。随着开发时间的延长，汽窜井逐年增多，油井一旦发生汽窜，一方面，使本井蒸汽波及体积下降，周期吞吐效果变差；另一方面，使邻近生产井受到蒸汽波及，造成井口温度、产液、产水等急剧上升，产油量明显下降，严重者出砂卡井，套管损坏，甚至井喷被迫关井。因此，汽窜已经成为制约曙光油田稠油高效开发的主要问题之一。
二、汽窜机理浅析
（一）汽窜实质分析
主要有以下三种表现形式。
1.蒸汽窜。由于油井井距较小，油井投产时间不一，其地下亏空和地层压力出现差异，井间的高渗透层在较大压差作用下容易形成蒸汽窜流通道，导致汽窜。
2.热水窜。在稠油吞吐过程中，除个别生产井形成蒸汽指进造成真正的汽窜外，大部分汽窜的发生都是一种假象。现场汽窜多发生在多周期吞吐后，在某个方向上的井与井之间形成了高含水热通道，此时从注汽井注人的蒸汽冷凝成的热水发生粘性指进，即热水很快窜到生产井。当热水采出后，在温度达到100℃以上时，则可从井口见到闪蒸出来的蒸汽。
3.压力传导。由于邻井注汽，压力通过高渗层传导过来后，导致本井生产压差增加，油井产液量上升。这种情况下如不采取措施，接下来就很可能发生前两种情况。
（二）汽窜机理浅析
1.油层动用程度不均，蒸汽指进，导致汽窜。
在开采过程中，由于层间存在渗透率差异，以及蒸汽超覆的影响，注汽时，高渗透层为强吸汽层，低渗透层为弱吸汽层，甚至不吸汽，随着吞吐轮次的增加，蒸汽指进，便出现井间汽窜干扰现象。
2.注汽参数不当导致汽窜
（1）曙光油田稠油油层埋深较浅，油层胶结疏松，破裂压力低，而大部分生产井蒸汽吞吐初期的注汽压力均较高，超过地层破裂压力，因此蒸汽吞吐初期极易发生井间汽窜，而注汽压力过高也易导致井间汽窜。
（2）注汽速度过高易导致汽窜发生，在油井蒸汽吞吐初期、中期，受油层吸汽能力的限制，如果注汽速度过高，不但不能达到扩大加热半径的目的，反而会使吸汽能力较低的油层憋压严重，最终导致油层压开裂缝，造成油井开发初期汽窜和中后期汽窜。因此，适当的注汽速度对提高不同开发阶段蒸汽吞吐井的效果具有重要作用。
3.地层胶结疏松，连通性好，汽窜与出砂相辅相成。
油井射孔完井后，近井地带应力平衡被打破，由于地层胶结疏松，在注汽、采油的交替作用下，岩层骨架被破坏。在采油过程中，原油不断携带地层砂进入井筒内，近井地带逐渐亏空，油层骨架进一步受破坏；由于连通性好，在压降作用下，远井地带颗粒不断向井底运移，逐渐形成地层大孔道，导致汽窜。同样，汽窜也会加剧地层出砂，当蒸汽进入生产井压降漏斗内，就会推动地层砂向井底运移，两者相互作用，相互促进。
三、汽窜防治方法研究
根据汽窜形成分析和几年来生产实践，为解决稠油井汽窜问题，主要从以下两方面做工作：注汽调节和油层处理。
（一）注汽调节
通过对汽窜层注汽参数的调节，防止汽窜的发生或减缓汽窜程度，主要从三个方面来考虑：
1.调整注汽参数
根据油层厚度的大小，吞吐轮次，采出程度等，合理调整注汽量，控制注汽参数，来预防和控制汽窜。
2.油井管理
油井管理主要有两点：一是在注汽管网条件允许的情况下，注汽井与对应井同时注汽同时采油，既能保证油井不发生汽窜，又能保证蒸汽吞吐效果；二是将对应井提前关井，通过对汽窜成因分析，关键是关井时间的确定，以保证蒸汽前缘始终处于油藏静压条件下为限。
3.分层注汽
分层注汽工艺是利用机械工具将不同差级的油层分隔开，并对分隔开的油层进行合理注汽，来调整油井的吸汽剖面，充分发挥中、低渗透层的作用，提高油层纵向动用程度。
（二）油层处理
对油层的处理主要采用高温调剖封窜技术，我们开发应用了多种高温调剖药剂，通过优选和改进，筛选出三种高温调剖剂，其机理如下：
1.高温发泡剂
（1）反应机理：
高温发泡剂主要由含氟表面活性物组成，随蒸汽一同注入井内，在高温高压蒸汽的作用下，高温发泡剂以蒸汽中的汽相为内相、液相做外相来发泡和保护液膜，借助泡沫的粘滞性和贾敏效应，封堵高渗透层或汽窜层，减缓蒸汽在油层内的流动速度，从而达到调整油井吸汽剖面，控制油井汽窜现象发生的目的。
（2）技术指标：
a耐温大于 300℃；
b发泡倍数大于4.5倍；
c加温（300℃）七天后，发泡剂的热降解率为3.75%。
2.高温封堵剂
（1）反应机理：
高温封堵剂主要是由几种耐高温材料、助剂、固化促进剂和添加剂配制而成。在地层温度下（50℃～120℃），有机组分和无机组分在交联剂的作用下，反应形成凝胶体堵塞地层孔道，流动阻力大，从而改善和消除汽窜现象，调整油井吸汽剖面，提高油层动用程度。
（2）技术指标：
a适用温度150℃～350℃；
b凝胶强度大于等于5×105mPa.s；
c封堵率大于90%；
d岩心渗透率恢复值大于等于40%。
3.体膨型高温调剖剂
（1）反应机理：
该药剂主要由含双键的有机单体及抗温材料经聚合、烘干、造粒生产而成，该调剖剂进入地层后遇水膨胀，用于封堵高渗透层和汽窜通道，使蒸汽进入中、低渗透层，提高储量动用程度。
（2）技术指标：
a耐温小于220℃；
b膨胀倍数（25℃，24h）大于3.5；水溶失率小于15%；含水小于8%；
c在140℃时连续加热24h后，在清水中的膨胀系数仍为40倍。
四、效果评价
通过注汽调节来治理汽窜是在实施常规措施基础上考虑汽窜因素的一种辅助性措施，因此在这里不做评价，只对油层处理部分进行评价。2000年以来，在曙光采油厂稠油区块实施高温化学调剖封窜技术113井次，措施有效率为81.4%，累计增产原油5.1万吨，措施投入605万元，创经济效益3730万元（吨油价格按850元计）。
五、结论
（1）通过分层注汽工艺、优化注汽参数，加强油井注汽管理，能够调整油井吸汽剖面，减轻汽窜程度，改善了油层纵向动用程度不均的矛盾。
（2）稠油井高温调剖封窜技术不仅能够防止邻井发生汽窜，而且能够调整本井吸汽剖面，提高蒸汽吞吐的效果。