利用潜山先期已有的裸眼直井采油，气柱、液柱直接与井筒沟通，井筒中气、油、水三相共存可视为“三通路并联模型”^[5]，如图1a所示，各相流量满足达西定律$Q = kA\Delta p/(\mu L)$，下标g、o、w分别代表气、油、水相，各相态流度差异大，相同条件下(油层温度、压力等)，N₂、油、水蒸汽黏度分别为0.03、15.9、0.3 mPa·s，按地层温度、压力条件下测算，气流量约是油流量的530倍。进行悬挂小尾管采油工艺试验，由于油柱高度有限，依靠油柱高度存在的压力差控制气柱，气体易下侵进入油管使管内液柱压力急剧变小，形成“虹吸”，导致生产压差突破临界压差，气量急剧增加，试验效果不理想^[4]。

图  1  三通路与单通路模型

Figure 1.  Three-channel (left) and single-channel (right) models

隔—控—分采油工艺设计理念为：在气、油、水三相共存的裸眼井段，改变完井方式，采用套管加深—固井射孔完井，有效隔绝气相、水相与井筒直接沟通，形成有利的气、液流态分布，将“三通路并联流态模型”改变为“单通路串联流态模型”(图1b)；控制合理的采液速度，尽可能避免“气锥”下侵进入井筒；在井筒内利用重力驱气、液相态分离的特点，高效分离气体疏导气液从不同的通道产出，实现油井连续正常生产(图2)。

图  2  注气重力驱采油工艺

Figure 2.  Gas injection gravity drainage for EOR

裂缝性潜山油藏高角度裂缝发育，易产生失返性恶性漏失，导致固井质量合格率不到1/3，无法形成有效的气、水密封。因此，解决气、油、水三相带分布地层的套管固井质量问题，成为隔—控—分采油工艺实现的关键。

雁翎油田雾迷山组缝、洞、孔发育，储集空间为裂缝-孔洞型，并以高角度裂缝为主^[6]。根据已钻井取心资料分析，裂缝线密度一般为40~80条/m，裂缝宽度平均为0.57~1.23 mm，最大裂缝宽度为14 mm，倾角大于70°的裂缝占79%。其钻、完井过程中，常发生失返性恶性漏失，入井液有进无出，造成无法正常钻进、固井完井。据统计，前期钻井漏失井占总井数的56%，有4口井漏失量达1 000 m³以上，最大超过7 000 m³。采用复合堵漏剂、石灰乳、填砂等堵漏方法^[7]，成功率低，部分井因漏失严重被迫提前完钻。采用常规密度水泥浆固井易井漏、低返，套管固井质量合格率低^[4,8-9]。其恶性漏失堵漏问题长期未得到解决。

对于气、油、水三相带分布的高角度裂缝潜山储层，重力为流体的主要驱动方式，由于堵漏浆与地层各相流体存在较大密度差(气液密度差约为水液的7~8倍)，气柱段堵漏浆悬空，堵塞驻留困难。常规堵漏多基于水相，充填、架桥等刚性封堵没有充分考虑漏失通道形态，堵漏充填用量难以预计^[10-11]；固结型堵漏浆反应有一定时间(＞2 h)^[12]，在固结前无法有效驻留，常在重力作用下快速沿高角度缝洞漏失沉入下倾裂缝深部，而上倾裂缝封堵成功率低(图3)；提高地层承压理论适用于微裂缝欠发育地层^[13-14](裂缝宽度分布在0.1~1 mm)。

图  3  高角度裂缝内气顶与水相堵漏

Figure 3.  Channel plugging for gas cap and liquid phase with high-angle fractures

因此克服重力分异、密度差影响的有效驻留承压是堵漏成功与否的关键^[13-15]。将碳酸盐岩发育高角度裂缝看作无限宽平行平面壁间流(图4)，流体力学计算表明缝宽是决定性因素^[16-17](式(1)~式(3))，堵漏材料要与裂缝口喉通道有较好的匹配性。

图  4  无限宽平行平面壁间流

Figure 4.  Flow between parallel planes with infinite widths

式中，u为流速，m/s；μ为流体黏度，mPa · s；h为裂缝宽度的一半，m；J为水力坡度，即单位质量液体流过单位流程的水头损失；Q为缝内流量，m³/s；$\gamma $为重力密度，即密度与加速度乘积，N/m³。

堵漏浆以环氧改性酚醛树脂预聚体为主体材料(图5)，为无固相液体，不溶于油、水，其地面黏度300～600 mPa·s，可控反应时间2～8 h，抗拉强度10.8~13.1 MPa，抗压强度18.3~87 MPa抗剪切强度9.2~28.9 MPa，酸溶率不大于1%，碱溶率不大于1%，盐溶率不大于1%。该堵漏浆黏度较低，可穿透力强，渗入性好，现场挤注压力一般升高1~5 MPa，与岩土粘结力强；反应可控，在40~90 ℃具有2 h以上的可控反应时间(图6)；固化后具有良好的综合机械性能，抗压强度大于18 MPa，抗拉、抗剪切性能优于水泥；固化体化学稳定性好，有效期长，钻塞解堵。可取代常用的油井水泥，应用于油(水)井堵漏、套管加固修复及水层、水淹层和水窜大孔道层段的封堵，其经初凝、硬化和终凝形成固化体，起到封堵作用^[18]。

图  5  环氧改性酚醛树脂

Figure 5.  Epoxy-modified phenolic resin

图  6  树脂缩聚反应时间与温度的关系

Figure 6.  Resin polycondensation time vs. temperature

实验发现，树脂缩聚过程对温度敏感，体现出逐步聚合的反应特征，如图6所示，在90~120 ℃高温、催化作用下，树脂预聚体引发链式缩聚，同时增黏(体系黏度突增至几个Pa · s)，放热进一步缩聚闪凝至初凝态，瞬间失去流动性(图7)，最后形成坚硬致密的固化体。观察发现，在90 ℃以上反应速率突升，由黏稠至初凝的闪凝时间仅0.08~0.2 h，闪凝指增黏后形成初始强度的时间点，由于时间很短(相比于初凝时间)，本文称之为闪凝。可以看到，实验现象与海底火山熔岩喷发、岩浆遇水快速冷堆积的自然现象相近。

图  7  树脂缩聚闪凝反应现象(评价温度：90~120 ℃)

Figure 7.  Polycondensation and fast setting of resin (the experimental temperature at 90–120 ℃)

基于热敏树脂在不同温度下反应速率差异及流温与静温的温度差^[19-20]，利用挤注速率和时间控制闪凝。采用pipesim软件、热力学传热计算(图8)，表明强漏失(漏失速率大于15 m³/h)裂缝应采用0.12~0.22 m³/min小排量连续挤注，使刚进入地层时浆液温度控制在80~90 ℃，进入地层后快速换热升温至100 ℃以上，于0.2 h内闪凝，固化堆积封堵上倾、下倾裂缝通道，从而基于温控闪凝，采用封喉承压方式^[21-22]实现堵漏液边流边固化，形成由下而上缝洞内堆积，直至堵塞裂缝(图9)。由于要形成流温与静温的温度差(20 ℃以上)，该技术适用于90~130 ℃高温油藏，实施时可参考模拟计算结果，采用小排量连续挤注配合控制闪凝时间。相对于常规堵漏，该技术堵漏剂用量小(1.0~3.0 m³)，承压强度高(大于10 MPa)，工艺简单，实现了堵漏剂有效驻留，堵漏成功率和安全性较高，同时降低材料消耗和施工成本，保证了固井完井质量。

图  8  闪凝排量和温差控制温度剖面(以油藏储层温度130 ℃为例)

Figure 8.  Fast setting rate and temperature difference-controlled temperature profile (the reservoir temperature at 130 ℃)

图  9  温控闪凝堵漏示意图

Figure 9.  Schematic diagram of channel plugging by temperature-controlled fast setting

Y340井位于雁翎油田北断块高部位偏南边部注氮重力驱次生气顶区域内，原为试验区的注气观察井，裸眼完井，裸眼井段气、油、水三相共存，其中气顶段有36 m (全部暴露在气顶内)，关井3~4 h后起压，井口套管压力15~22 MPa。该井钻至潜山裸眼段发生恶性漏失，有进无出，最大漏速59.7 m³/h，一般10~40 m³/h，漏失量达7 286 m³ (本区块漏失量最大)，采用常规水泥石灰堵漏未见效。储层成像测井显示裂缝、裂缝带和缝洞高度发育，以一类、二类裂缝为主。填砂注灰至预定油气界面处(2 891.7 m)后循环压井，测试气柱段循环漏失量为30.8 m³/h (压力5 MPa)，吸水量为36.4 m³/h (压力4 MPa)。

由于该井具有多段高漏失特性，单次措施成功率极低，气柱段的存在更加剧了堵漏难度，采用温控闪凝工艺封堵漏失段。挤注热敏树脂2.0 m³，控制排量0.15~0.2 m³/min，使堵剂到达井底漏失段时正好处于闪凝发生的临界温度，发生闪凝后，井口压力急剧上升6~10 MPa。漏失段堵漏后正试压15 MPa，稳压30 min压降为0 MPa，为尾管固井创造了良好的循环上返承压条件，固井质量全井段优质率达到了100%。经富油带中部射孔，常规管式泵完井，结合人工举升控制生产压差，实现油井连续正常生产，初期日产油11.6 t/d，现日产液8.2 m³/d，日产油4.9 t/d，含水39.9%，已累计产油2 574 t，目前继续有效。

气柱段承压堵漏试验效果见表1，温控闪凝工艺取得显著应用效果，堵后实现了裸眼段全封堵，试压测试表明，密闭承压15 MPa，后续固井质量优，测气柱段声幅平均值为6.9%。

温控闪凝工艺可有效解决恶性漏失堵漏难题，实现气柱段裂缝内的密闭全封堵，达到较高的承压能力。裸眼裂缝封堵成功将气顶与井筒有效隔绝，为注气重力驱采油创造了良好的井筒条件，实验井射孔后采油达到了避气封水的开采要求，解决了富集油有效采出的技术瓶颈。

(1)提出了隔—控—分采油工程设计理念，实现了气相、水相与井筒的有效隔绝，解决了困扰华北油田20余年的潜山注气重力驱富集油有效采出技术难题。

(2)利用热敏树脂随温度升高缩聚“闪凝”的流变特性，实现了堵漏浆在裸眼裂缝内的“有效驻留”，解决了注气段高角度裂缝恶性漏失的问题，可在同类井中进一步推广应用。