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一、前言
石油是工业的血液,随着社会的工业化,油田数量越来越多。油井出水是油田开发中后期遇到的普遍现象,特别是水驱油田,油井出水是不可避免的现象。油层的开发方案和开采措施的不当和非均质性等原因会使水的推进不均匀,造成个别井层过早水沦及油田综合含水的迅速上升,从而降低产量和采收率。因此在油田开发过程中必须及时注意油井出水动向,利用各种找水方法,确定出水层位,采取相应堵水调剖技术措施。
二、化学堵水调剖剂的品种
1.非选择性堵剂
1.1水泥类堵水剂
这是最早使用的堵水剂,利用它凝固后的不透水性进行封堵,通常用于打水泥塞封下层水;挤入窜槽井段封堵窜槽水,或挤入水层挤水。由于价格便宜,强度大,可以用于各种温度,至今仍在研究和使用。主要产品有水基水泥、油基水泥、活化水泥及微粒水泥。
1.2树脂型堵剂
树脂型堵剂是指由低分子物质通过缩聚反应产生的具有体型结构、不溶不熔的高分子物质。树脂按受热后性质的变化可分为热固性树脂和热塑性树脂两种。非选择性堵剂常采用热固性树脂、
1.3酚醛树脂
将酚醛树脂(20℃时粘度为150~200 mPa·s)按一定比例加入固化剂(草酸或SnCl2+HCl)混合均匀,加热到预定温度使草酸完全溶解树脂,呈淡黄色为止。然后挤入水层,形成坚固的不透水屏障,树脂与固化剂比例及加热温度需要通过实验加以确定。
1.4脲醛树脂
脲与甲醛在NH4OH等碱性催化剂作用下缩聚成体型高分子化合物,称为脲醛树脂。
1.5环氧树脂
常用的环氧树脂有环氧树脂、环氧苯酚树脂和二烯烃环氧树脂。施工时,在泵注前可向液态环氧树脂中添加几种硬化剂,硬化剂和环氧树脂反应后使其聚合成坚硬惰性的固体。
1.6糠醇树脂
糠醇是一种琥珀色液体,沸点为174.7℃,熔点为-15℃,相对密度为1.13,20℃时粘度为5mPa·s。酸存在时,糠醇本身进行聚合反应,生成坚固的热固性树脂。
2.选择性堵剂
选择性堵水适用于不易用封隔器将油层与待封堵水层分开的施工作业。目前选择堵水的方法发展很快,选择性堵剂的种类也很多。尽管选择性堵剂的作用机理有很大不同,但它们都是利用油和水,出油层和出水层之间的性质差异进行选择性堵水的。这类堵剂按分散介质的不同可分为3类:水基堵剂、油基堵剂和醇基堵剂。它们分别以水、油和醇作溶剂配制而成。
三、深部调剖技术有较大发展
深部调剖的主要作用机理为:使用不同的方法使注入的调剖剂进入油层深部后堵塞水流通道,使油藏中的液流改向,提高波及系数及原油采收率。目前国内研制的深部调剖剂有两类:冻胶类和颗粒类。冻胶类又分交联可动弱凝胶和胶态分散凝胶2种。
交联可动弱凝胶通常采用控制成胶时间的方法达到冻胶在油层深部形成的目的,成胶时间的控制通常采用加延缓交联的添加剂来延长其成胶时间,许多单位对进行了卓有成效的研究工作,而且在现场见到了成效。大港油田研制的高温高盐油藏聚合物延缓交联深部调剖剂具有耐高温120℃,耐盐30o00mg/L;延缓交联时间长,可控制在2一10d;交联强度高,交联体系粘度在10mPa·S以上等特点。该调剖剂对扣13等12个井组进行了深部调剖试验,累计注入调剖剂9943m3,累计增油13640t,投入产出比为1:6,平均有效期11个月。我院采油所分别和大庆、中原、河南等油田合作以有机铬为交联剂,聚丙烯酞胺或AMPS共聚物为主剂研制了适合30一100C的延缓交联体系,延缓交联时间可达1~2月,调剖剂成本低,该系列深部调剖剂基本可满足我国东部油田深部调剖的需要。
胶态分散凝胶是美国Tioroc公司研究和应用的一种新技术。该类冻胶由低浓度的高分子量聚合物和交联剂制成,所用的交联剂为柠檬酸铝或三价铬、四价错等金属离子交联剂,所用的聚合物分子量为900一3100万,聚合物浓度为100~1200mg/L。但该类凝胶不适于处理大孔道和裂缝,反应较慢,通常需几个月。我院采收率所在引进消化该技术的基础上研制了有机铬交联的胶态分散凝胶,并建立了一套评价方法。对于我国东部长期注水形成的水驱大孔道,该类冻胶的颗粒大小是否适合大孔道封堵的需要还有许多值得商酌之处。
对颗粒类调剖剂通常采用大剂量注入达到深部处理的目的。近年来,胜利、江汉、华北等油田相继采用粘土颗粒类堵剂进行了大剂量的调剖,有效地解决了小剂量调剖有效期短、对应油井增油降水效果幅度不大的弊端。
四、对堵水调剖研究和应用工作的几点建议
1.加强堵剂系列化研究,研制适合高温深井和特殊油田使用的耐温、耐盐堵剂;加强适合层内水和无法卡封作业井封堵用的选择性堵剂的研究和应用推广工作。
2.加强堵水调剖施工工艺技术研究,针对高含水期后期大厚层层内出水、套管变形无法卡封作业井出水和底水锥进出水研究配套的选择性注入工艺,减少调堵剂对非目的产油层的伤害;做好堵水调剖施工动态监测技术研究,从而为堵水调剖的效果评价提供科学指导。
3.加强深部调剖剂及其配套工艺技术研究,研究深部堵水调剖剂的放置技术、效果预测方法和施工动态监测技术。
4.加强水平井堵水技术研究,研究适合堵水平井底水的技术,解决水平井底水脊进问题。
5.针对中原油田高温高盐的地质特点及存在问题,油田高含水后期堵水调剖的发展方向应该定位在改变油藏内长期水驱形成“定势”的压力场和流线场,使注入水“转向”,扩大水驱波及体积,提高注水驱油的效率。具体作法:研究段塞优化组合新工艺,开展定位调剖技术的研究,用小剂量堵剂达到大剂量深部调剖的效果;加强对施工设备的改进,使用堵水调剖专用设备;开发耐温、耐盐、强度高、价格低的堵水调剖剂;加强深部调剖、调驱机理及适应时机研究,调剖与间注相结合,增强工艺技术的适应性;研究简化的化堵工艺,缩短施工周期,降低施工费用;开展选择性堵水技术攻关,提高堵水有效期,实现堵水工作的新突破。
五、结束语
我国堵水调剖技术部分已处于国际领先地位。但是,我们在室内研究的精细程度、系统性等方面还有一些问题。本文对堵水调剖研究和应用工作提出几点建议,供相关人员参考。
石油是工业的血液,随着社会的工业化,油田数量越来越多。油井出水是油田开发中后期遇到的普遍现象,特别是水驱油田,油井出水是不可避免的现象。油层的开发方案和开采措施的不当和非均质性等原因会使水的推进不均匀,造成个别井层过早水沦及油田综合含水的迅速上升,从而降低产量和采收率。因此在油田开发过程中必须及时注意油井出水动向,利用各种找水方法,确定出水层位,采取相应堵水调剖技术措施。
二、化学堵水调剖剂的品种
1.非选择性堵剂
1.1水泥类堵水剂
这是最早使用的堵水剂,利用它凝固后的不透水性进行封堵,通常用于打水泥塞封下层水;挤入窜槽井段封堵窜槽水,或挤入水层挤水。由于价格便宜,强度大,可以用于各种温度,至今仍在研究和使用。主要产品有水基水泥、油基水泥、活化水泥及微粒水泥。
1.2树脂型堵剂
树脂型堵剂是指由低分子物质通过缩聚反应产生的具有体型结构、不溶不熔的高分子物质。树脂按受热后性质的变化可分为热固性树脂和热塑性树脂两种。非选择性堵剂常采用热固性树脂、
1.3酚醛树脂
将酚醛树脂(20℃时粘度为150~200 mPa·s)按一定比例加入固化剂(草酸或SnCl2+HCl)混合均匀,加热到预定温度使草酸完全溶解树脂,呈淡黄色为止。然后挤入水层,形成坚固的不透水屏障,树脂与固化剂比例及加热温度需要通过实验加以确定。
1.4脲醛树脂
脲与甲醛在NH4OH等碱性催化剂作用下缩聚成体型高分子化合物,称为脲醛树脂。
1.5环氧树脂
常用的环氧树脂有环氧树脂、环氧苯酚树脂和二烯烃环氧树脂。施工时,在泵注前可向液态环氧树脂中添加几种硬化剂,硬化剂和环氧树脂反应后使其聚合成坚硬惰性的固体。
1.6糠醇树脂
糠醇是一种琥珀色液体,沸点为174.7℃,熔点为-15℃,相对密度为1.13,20℃时粘度为5mPa·s。酸存在时,糠醇本身进行聚合反应,生成坚固的热固性树脂。
2.选择性堵剂
选择性堵水适用于不易用封隔器将油层与待封堵水层分开的施工作业。目前选择堵水的方法发展很快,选择性堵剂的种类也很多。尽管选择性堵剂的作用机理有很大不同,但它们都是利用油和水,出油层和出水层之间的性质差异进行选择性堵水的。这类堵剂按分散介质的不同可分为3类:水基堵剂、油基堵剂和醇基堵剂。它们分别以水、油和醇作溶剂配制而成。
三、深部调剖技术有较大发展
深部调剖的主要作用机理为:使用不同的方法使注入的调剖剂进入油层深部后堵塞水流通道,使油藏中的液流改向,提高波及系数及原油采收率。目前国内研制的深部调剖剂有两类:冻胶类和颗粒类。冻胶类又分交联可动弱凝胶和胶态分散凝胶2种。
交联可动弱凝胶通常采用控制成胶时间的方法达到冻胶在油层深部形成的目的,成胶时间的控制通常采用加延缓交联的添加剂来延长其成胶时间,许多单位对进行了卓有成效的研究工作,而且在现场见到了成效。大港油田研制的高温高盐油藏聚合物延缓交联深部调剖剂具有耐高温120℃,耐盐30o00mg/L;延缓交联时间长,可控制在2一10d;交联强度高,交联体系粘度在10mPa·S以上等特点。该调剖剂对扣13等12个井组进行了深部调剖试验,累计注入调剖剂9943m3,累计增油13640t,投入产出比为1:6,平均有效期11个月。我院采油所分别和大庆、中原、河南等油田合作以有机铬为交联剂,聚丙烯酞胺或AMPS共聚物为主剂研制了适合30一100C的延缓交联体系,延缓交联时间可达1~2月,调剖剂成本低,该系列深部调剖剂基本可满足我国东部油田深部调剖的需要。
胶态分散凝胶是美国Tioroc公司研究和应用的一种新技术。该类冻胶由低浓度的高分子量聚合物和交联剂制成,所用的交联剂为柠檬酸铝或三价铬、四价错等金属离子交联剂,所用的聚合物分子量为900一3100万,聚合物浓度为100~1200mg/L。但该类凝胶不适于处理大孔道和裂缝,反应较慢,通常需几个月。我院采收率所在引进消化该技术的基础上研制了有机铬交联的胶态分散凝胶,并建立了一套评价方法。对于我国东部长期注水形成的水驱大孔道,该类冻胶的颗粒大小是否适合大孔道封堵的需要还有许多值得商酌之处。
对颗粒类调剖剂通常采用大剂量注入达到深部处理的目的。近年来,胜利、江汉、华北等油田相继采用粘土颗粒类堵剂进行了大剂量的调剖,有效地解决了小剂量调剖有效期短、对应油井增油降水效果幅度不大的弊端。
四、对堵水调剖研究和应用工作的几点建议
1.加强堵剂系列化研究,研制适合高温深井和特殊油田使用的耐温、耐盐堵剂;加强适合层内水和无法卡封作业井封堵用的选择性堵剂的研究和应用推广工作。
2.加强堵水调剖施工工艺技术研究,针对高含水期后期大厚层层内出水、套管变形无法卡封作业井出水和底水锥进出水研究配套的选择性注入工艺,减少调堵剂对非目的产油层的伤害;做好堵水调剖施工动态监测技术研究,从而为堵水调剖的效果评价提供科学指导。
3.加强深部调剖剂及其配套工艺技术研究,研究深部堵水调剖剂的放置技术、效果预测方法和施工动态监测技术。
4.加强水平井堵水技术研究,研究适合堵水平井底水的技术,解决水平井底水脊进问题。
5.针对中原油田高温高盐的地质特点及存在问题,油田高含水后期堵水调剖的发展方向应该定位在改变油藏内长期水驱形成“定势”的压力场和流线场,使注入水“转向”,扩大水驱波及体积,提高注水驱油的效率。具体作法:研究段塞优化组合新工艺,开展定位调剖技术的研究,用小剂量堵剂达到大剂量深部调剖的效果;加强对施工设备的改进,使用堵水调剖专用设备;开发耐温、耐盐、强度高、价格低的堵水调剖剂;加强深部调剖、调驱机理及适应时机研究,调剖与间注相结合,增强工艺技术的适应性;研究简化的化堵工艺,缩短施工周期,降低施工费用;开展选择性堵水技术攻关,提高堵水有效期,实现堵水工作的新突破。
五、结束语
我国堵水调剖技术部分已处于国际领先地位。但是,我们在室内研究的精细程度、系统性等方面还有一些问题。本文对堵水调剖研究和应用工作提出几点建议,供相关人员参考。