化学调堵技术

1、化学调剖堵水技术2011年12月目前，许多油田都相继进入高含水开发中后期，如何进一步经济、有效地开采现有油田是石油行业亟待解决的重大课题之一，其中强化采油技术的发展和应用发挥了重要的作用。油田进入开发中后期，产量递减，产水量大幅度增加，经济效益差。急需寻找有效的新方法，改善高含水产油效果。改善注水开发主攻目标是提高注水波及体积系数。调堵是有效的提高采收率手段。可以有效改善储层非均质性强，开发过程中干扰严重，长期冲刷导致大孔道发育，注水效率低的问题。一、实施堵水调剖的必要性1、储层非均质性强，开发过程中干扰严重平面上，沉积微相类型多，储层非均质性强。渗透率级差大。由于储层平面非均质性严重，导致平

2、面上水驱推进速度，存在各向异性，易形成单向水窜。纵向上，含油层系多，储层非均质性强。非主力油层与主力油层在同时注水过程中存在严重的干扰。层间吸水差异导致各小层地层能量保持状况存在较大差异。层内非均质性，导致注入水沿高渗条带水窜。层内下部含水饱和度高，水淹严重，多为水洗，强水洗；上部水淹弱，多为弱见水，见水。2、长期冲刷导致大孔道发育，注水效率低长期水驱后,井间连通渗透率提高数倍,井间为大孔道连通,连通孔隙半径增大。大孔道发育，大大影响了油田注水开发效果，驱油效率低。常规注水开发对提高采收率存在较大困难，堵水调剖是解决问题的有效措施。二、堵水调剖技术主要分类（一）按堵调井的类别：1、水井调剖：调

3、整注水井的吸水剖面，改善注入水的流向，抑制大孔道或高渗透条带的窜流，提高水驱效率。2、油井堵水：封堵高含水层段，调整油层生产压差，使得潜力油层段发挥作用，抑制油井含水上升。3、油水井对应堵调：对注采对应井组中注水井调剖同时对油井进行堵水，达到两发面控制水窜的目的。（二）按堵调目的分类层内堵调：利用油水井厚油层内的韵律夹层或韵律段的渗透性差异来调整其吸水剖面或生产剖面，改善液流方向，提高开发效率。层间堵调：封堵调整高含水层，启动低含水潜力层，使得潜力油层充分发挥作用，抑制单层突进或指进。层内层间同时堵调：既调整层间的渗透性差异，又调整层内的韵律差异，对全井的非均质状况进行改善。（三）水井调剖工艺

4、1、水井调剖剂介绍由于油藏类型多样化，要根据油藏类型选取不同调堵方式和调堵剂。调剖目的与要求不同，层内调剖：调驱是关键，堵剂要满足大剂量深部调驱的要求。层间调剖：提压是关键，堵剂封堵能力要强。因此堵剂应满足不同类型调剖井的要求。主要的水井调剖剂：一是颗粒类：无机颗粒类：粘土、贝壳粉；有机颗粒类：水膨体、橡胶颗粒。二是凝胶类：分无机类和有机类：无机类为水玻璃氯化钙；有机类为木钙（强冻胶）、YG冻胶、弱凝胶（CDG)、阳离子凝胶，均为弱冻胶。三是其它类：沉淀类、树酯类、组合堵剂。1.1粘土类：双液法：粘土颗粒+HPAM。粘土颗粒与HPAM溶液相遇，HPAM的亲水基团即与粘土颗粒表面的羟基通过氢键产

5、生桥接作用，形成体积较大的絮凝体。粘土堵剂用于堵水的作用机理：（1）絮凝堵塞机理；（2）颗粒堵塞机理；（3）积累膜降低渗透率机理；（4）偶合机理。1.2、水膨体堵剂：主要是由PAM与膨胀性添加剂等复合交联形成，遇水膨胀而不溶解的聚合物颗粒堵剂，粒径根据需要可大可小，对油水层及渗透率大小有一定的选择性，可用于封堵大孔道。A、变形驱动机理：当水膨体微粒被驱至孔隙喉道后，在喉道两侧压差的作用下，微粒发生形变，当其大小接近孔隙喉道大小时，则慢慢通过孔隙喉道，通过后又恢复原状，发生变形移动。B、压力波动机理：当水膨体驱至喉道处，两侧压差达到某一临界值后，水膨体颗粒突然快速通过喉道，此时形成压力波动，将改

6、变多孔介质中微应力的分布，从而增强堵调的效果。C、剪切破碎机理：当水膨体颗粒直径和孔喉喉道倍数相差较大时，在较大水驱压力和剪切力的双重作用下，水膨体颗粒被剪切破碎，向深部更小的喉道运移、聚集、堵塞，导致注入压力的上升。水膨体的主要技术指标： （1）膨胀倍数：1540 (矿化度1.8×104 mg/L) （2）膨胀时间：>6h油田矿场应用水膨体堵剂技术指标要求1.3木钙堵剂：通过木质磺酸钙、PAM、重铬酸钠、氯化钙等发生多种交联，形成一种复合冻胶结构，水溶性强、在亲水岩石表面吸附性强。木钙是一种视强度较高的冻胶堵剂，比弱凝胶、弱冻胶大的多，其封堵能力较高。木钙系列堵剂性能指标1.

7、4弱凝胶堵剂：弱凝胶又称可动凝胶或胶态分散凝胶（Colloidial Dispersion GelsCDG），是在低浓度的聚合物溶液中加入的交联剂、稳定剂等，通过分子内和分子间交联而形成的一种粘度或分子尺寸较大的体系。弱凝胶堵剂特点：（1）可流动性强（2）耐温性能好，在3080条件下稳定性能好（3）耐盐性能好，适应的矿化度上限为150000mg/L2、常用堵剂性能评价2.1各种堵剂封堵能力评价封堵能力依次为：无机颗粒水膨体 木钙 弱凝胶YG弱冻胶2.2堵剂对地层的敏感性研究颗粒堵剂对地层的敏感性较强，其适应范围较小，存在着低渗透注不进、高渗透窜漏严重的问题，只适用于其粒径与孔喉半径相匹配的地层

8、。凝胶类堵剂对地层的敏感性较弱，随注入量的增加压力上升缓慢，其适应性强，可以通过调整剂量来适应不同渗透性地层调剖的需要。2.3堵剂运移性能的研究 弱凝胶堵后，第一测压点的压力随水驱体积的增加而逐渐降低，第三个测压点的压力随水驱体积的增加而逐渐升高。表明弱凝胶具有深部运移特性。各种堵剂的深部运移能力依次为：无机颗粒木钙水膨体 弱凝胶3、油田堵剂应用优选模式3.1调剖目的区别：（1）层间调剖：目的主要是有效封堵高渗层，提高注水压力来启动低渗潜力层。技术关键是提压。堵剂选择：层间压差大，提压幅度高的井可选择的堵剂为粘土堵剂、水膨体、橡胶堵剂、无机固化体系等复合堵剂为主；层间压差小，提压幅度小的井：以

9、木钙为主；（2）层内调剖：目的是以封堵底部高渗透条带或大孔道，扩大注入水波及体积，挖掘顶部相对富集的剩余油。技术关键是调驱。堵剂选择：主体堵剂以弱凝胶、弱冻胶为主，同时配合水膨体堵剂，阳离子堵剂，进行段塞优化。4、注入配套设备不同调剖剂要求不同的注入速度，颗粒类堵剂，注入速度不宜过低，防止颗粒堵剂沉降过快，要求采用低速注入，避免低渗层污染。冻胶类堵剂要求采用低速注入，避免低渗层污染。堵剂注入速度过快，会污染低渗层，严重影响水驱效果4.1定速堵水设备：排量较大，不可调节特点：操作灵活,适应于小剂量施工。排量：6-16m3/h；压力：18MPa；适合注入颗粒类堵剂；4.2变频注入设备：可根据压力调

10、整速度。特点：注入速度可控，保护中低渗层。排量：2.516m3/h；压力：30MPa；适合注入冻胶类堵剂。5、水井调剖施工步骤调剖管柱设计：光管笼统调剖管柱和分层调剖管柱。（1）检验管柱与封隔器,管柱完好情况下，堵水前按要求投捞出。管柱不符合调剖要求，检管作业。（2）酸化处理（高压井选择此项）。（3）正常注水测压降曲线。（4）将注入设备等运至井场，连接好各种设备管线。调剖泵注水井油管的管线试压15MPa，不刺不漏为合格。（5）正挤油田净化水。（6）正挤各段塞堵剂，观察调剖压力变化，根据压力变化情况确定注入速度、浓度，不得超过设计压力。（7）正挤堵剂顶替液。（8）正挤顶替液油田净化水 。（9）停

11、井返洗井，候凝（凝胶类堵剂选择此项） 。（10）洗井后注水。（11）15-20天后测压降曲线。（12）按地质配注正常注水。 6、技术要求6.1粘土堵剂技术要求适应于油层层间非均质严重，存在高渗透层段，级差较大的注入井的堵水，也适用于正韵律厚油层。注采井的井距相对较远，不易发生窜剂现象。对特高渗透的大孔道油层，不宜选用粘土堵剂，以防窜剂而堵水失败。一般应采用5-6m3低速注入，确保对高渗层段的封堵和减少对低渗层的污染。施工时应考虑层间吸水能力差别、实际注入压力和吸水剖面等，综合确定较合理的注入段塞及注入量。加强粘土堵剂调剖井的管理，尽可能地减少停井次数。施工监控事项：观察粘土是够能够均与悬浮。6

12、.2水膨体调剖技术要求（1）堵剂选择要考虑与地层参数（矿化度、PH值、温度、孔渗特点等）的配伍性，选择技术指标合适的水膨体堵剂。（2）注入过程中控制膨胀速率（可加盐）防止膨胀速率过快而堵塞管柱。（3）水膨体的施工浓度不宜过高，小颗粒可以达到0.5-1.5%，大颗粒应控制在0.3-0.5%左右。（注入浓度5%的120m3水膨体）（4）水膨体堵剂堵水剂量一般以小剂量为主，主要进行层间调剖。（5）合理控制注入速度，以中低速注入为主（6）施工监控事项：水膨体是否均匀悬浮在配制液中。水膨体的膨胀速度是否过快。6.3木钙调剖技术要求（1）木钙的成胶时间应控制在1h以上（2）木钙堵剂堵水剂量一般以小剂量为主

13、，主要进行层间调剖或油井堵水。（3）合理控制注入速度，以中速注入为主，一般控制在5-8m3/h。（4）强度要高，成胶后不流动。（5）调剖后候凝时间一般在1d左右。（6）施工监控事项：配制好的木钙堵剂能否成胶，强度要高。木钙的成胶时间不宜过快。6.4弱凝胶调剖技术要求（1）配制污水含油不能太高，PH值不能高于7，机杂不能过高，否则会影响成胶。（2）弱冻胶堵剂堵水剂量一般以大剂量为主，主要进行层内调剖。（3）合理控制注入速度，以低速注入为主，一般控制在3-6m3/h。（4）强度一般，成胶后可以流动。（5）调剖后候凝时间一般在2-3d。（6）施工监控事项：配制污水是否含油很高，是够机杂过高。配制好的

14、弱凝胶堵剂能否成胶，成胶后能流动。 6.5调剖前后注意的问题（1）调剖前必须检验管柱与封隔器，防止出现事故井。检验封隔器以上是否存在漏点。防止堵后洗井短路，封隔器以下管柱充满堵剂。（2）颗粒类堵剂易返吐，应合理设计段塞和强化管理水膨体颗粒堵剂注入压力曲线，（堵剂易堆积在进口，压力迅速上升）颗粒堵剂堆积在近井地带，堵后易返吐。针对高压井，优化段塞设计 ：优化粒径组合，采用细颗粒+中粒径颗粒设计，保证水膨体能进入地层深部。应用高强度凝胶堵剂（如木钙）封口，防止堵剂返吐。堵后强化管理，减少停井次数，延迟压降测试时间。对采用水膨体堵剂进行调剖的井，测压降曲线由原来的7d延迟到15-20d以后，减少堵剂

15、返吐现象的发生。（四）油井堵水工艺国外油井堵水始于20世纪50年代，国内油井堵水始于20世纪60年代（甘肃玉门油田）。至今已发展了两种油井堵水方法：一是找水堵水法，其主要方法是：先用测井组合图、产液剖面、井温、碳氧比、抽汲等方法找水，然后用封隔器等方法卡层或注入非选择性堵剂如粘土-水泥等进行封堵。二是不找水堵水法，即用选择性堵剂和选择性注入工艺进行堵水。选择性堵剂是指对水和油有不同流动阻力的化学剂，对水的流动阻力大，对油的流动阻力小，。聚丙烯酰胺及其冻胶、泡沫、松香皂、烃基卤代甲硅烷、聚氨酯、活性稠油、水包稠油和偶合稠油等都属于选择性堵剂。研究工作证实，最常用的选择性堵剂是聚丙烯酰胺及其冻胶。

16、油井堵水工艺1、目前油井堵水的选井原则：A：油井物质基础较好，剩余可采储量丰富B：油层较厚且大片连通（厚度大于3m，小于10m）C：产能低、含水上升D：油井地层能量好，沉没度>500mE：高含水层段，不多2个；F：层内有隔夹层或在断层附近；2、油井堵剂段塞设计：弱凝胶+中凝胶+强凝胶。总剂量一般按有效封堵半径10-15m计算，前置段塞：选择了聚合物HPAM作为前置段塞。目的：增加低强度前置预封堵段塞，改变地层远井地带流体的流度比，起压小。主段塞选择：综合考虑堵剂封堵强度、成本等因素，选择了高分子量HPAM+有机铬延迟交联凝胶（弱凝胶）堵剂作为主段塞。封口段塞选择：选择了木钙作为前置段塞。目的：防止堵剂返吐，延长有效期。3、注入排量技术要求：低排量注入，注入速度控制在3-5m3/h，确保堵剂优先进入高渗透层，保护低渗透层少受污染。4、施工步骤及注意事项施工步骤（1）检查采油树上所有部件的承受能力，直至符合施工要求后方能施工。（2）打开套管阀门放套管气后关闭，打开生产阀门 ，