堵水调剖工艺技术(4)

浆液注入地层。粘土类调剖剂又分为粘土单液法调剖剂和粘土双液法调剖剂。

4．水膨体

水膨体是一类交联遇水膨胀而不溶解的聚合物。目前使用较多的为体膨型聚丙烯酰胺，它是在丙烯酰胺聚合过程中加入少量交联剂N，N‘-亚甲基双丙烯酰胺而生成的。水膨体在水中的膨胀速度快、膨胀倍数高，但对水的矿化度十分敏感，详见表8。

表8 聚丙烯酰胺水膨体在不同矿化度水中的膨胀倍数

矿化度，104mg·L-1 0.10 膨胀倍数 70 0.50 46 1.00 38 2.00 30 4.00 25 8.00 32.00 21 21

可用携带介质将水膨体送入地层。可供选用的携带介质有：非极性物质（如煤油）；半极性物质（如乙醇、异丙醇）；电解质溶液（如NaCl、CaCl2等）。胜利油田孤岛采油厂开发应用的CAN-1堵水调剖剂即为一种使用效果较好的水膨体类堵水调剖剂。

（三）沉淀类堵水调剖剂

沉淀型堵水调剖剂是指两种工作液相遇可产生沉淀封堵高渗透层的堵水调剖剂。由于反应多在较短的时间内完成，因此多采用双液法注入。下面介绍几种比较常用的沉淀型双液法调剖剂。

1．水玻璃—氯化钙双液法堵剂

(1）配方：根据用途的不同，水玻璃—氯化钙双液法堵剂的配方有两种（见表9），第一种配方适用于油井堵水，第二种配方适用于注水井调剖。

表9 水玻璃-氯化钙双液法堵剂

配方一 配方二 第一反应液（A） 40%~48%水玻璃 20%水玻璃（模数m= 3.2）、0.3%HPAM 第二反应液（B） 40%~50%氯化钙 10%~15%氯化钙 A：B（体积比） （1.2~1.5）：1 1：1 适用范围 油井堵水 注水井调剖

(2）原理：通常把水玻璃和氯化钙溶液分别叫做第一反应液和第二反应液。注入时这两种反应液是用水或油分割开的。当两种液体进入地层后，随着注入液体往外推移，隔离液越来越薄，当推移到一定程度时，隔离液将失去隔离作用而引起两种液体相遇。两种液体相遇后，即反应生成硅酸钙、硅酸凝胶、氢氧化钙等沉淀物，堵塞地层出水孔道，达到增油降水的目的。其主要反应式为；

CaCl2 + Na2O.nSiO2 + mH2O 2NaCl +Ca(OH) 2 + nSiO2 + (m-1) H2O CaCl2 + Na2O.nSiO2 + mH2O 2NaCl +Ca SiO3. mH2O + (n-1)SiO2 (3）其他沉淀型双液法调剖剂

1）第一工作液：5%～20%的Na2CO3溶液； 第二工作液：5%～30%的FeCl3溶液；

当两种工作液在地层中相遇后，即反应生成沉淀封堵高渗透层：

3 Na2CO3+ 2 FeCl3→ Fe2（CO3）3↓+NaCl

2） 第一工作液：1%～25%的Na2O·mSiO2溶液； 第二工作液：1%～10%的CaCl2溶液；

相遇后的反应为：Na2O·mSiO2+ CaCl2→CaO·mSiO2↓+ NaCl

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3） 第一工作液：10%的Na2O·mSiO2溶液； 第二工作液：6%的HCl溶液；

由于盐酸与地层中碳酸钙、碳酸镁反应生成氯化钙、氯化镁，氯化钙、氯化镁再与水玻璃反应生成硅酸钙、硅酸镁沉淀，封堵高渗透层。因此该调剖剂具有近井增注、远井调剖的双重作用。

（四）其他类堵水调剖剂

除了上面提到的三大类堵水调剖剂外，较常用到的还有泡沫类、稠油类、树脂类等。泡沫类堵剂主要是通过将氮气（N2）、二氧化碳（CO2），天然气等与泡沫剂（表面活性剂）一起注入地层，靠生成的稳定气体泡沫堵塞地层。泡沫以水作外相，它可优先进入出水层，并在出水层稳定存在，通过叠加的Jamin效应，封堵来水。在油层，按界面能趋于减少的规律，稳定泡沫的表面活性剂将大量移至油水界面而引起泡沫破坏，所以进入油层的泡沫不堵塞油层。泡沫的起泡剂主要用磺酸盐型表面活性剂。为了提高泡沫稳定性，可在起泡剂中加入稠化剂如羧甲基纤维素（CMC）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。制备泡沫用的气体可以是空气、氮气或二氧化碳和天然气。氮气和二氧化碳可由液态转变而来。特别是液体二氧化碳，当温度达到其临界温度（31.0℃）时就转变为气体，用它制备泡沫非常方便。稠油类堵剂包括：活性稠油（油基）、水包稠油和偶合稠油。活性稠油是一种溶有乳化剂的稠油。该乳化剂为油包水型乳化剂，它可使稠油遇水后产生高粘度的油包水乳状液。由于稠油中含有相当数量的油包水型乳化剂（如环烷酸、胶质、沥青质等），所以也可将稠油直接用于选择性堵水。也可将氧化沥青溶于油中配成活性稠油，这种沥青既是油包水型乳化剂，也是油的稠化剂。水包稠油是用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成。乳状液是水外相，粘度低，易进入地层。在水层中，由于乳化剂在地层表面吸附，使乳状液破坏，油珠合并为高粘的稠油，产生很大的流动阻力，减少水层出水。水包稠油的乳化剂最好用阳离子型表面活性剂，因为它易吸附在带负电的砂岩表面，引起乳状液的破坏。偶合稠油是将低聚合度、低交联度的苯酚—甲醛树脂、苯酚—糠醛树脂或它们的混合物作偶合剂溶于稠油中配成。由于这些树脂可与地层表面反应，产生化学吸附，增强了地层表面与稠油的结合（偶合），使它不易排出，延长了有效期。树脂型堵水剂主要是通过将常温下为液态的树脂注入地层，在地层温度条件下固化为不溶不熔的坚硬固体以堵塞地层。也可以通过将两种或多种可以生成热固性树脂的物质注入地层，在地层条件下生成树脂以堵塞地层。目前使用较多的为酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺—甲醛树脂、聚氨酯、呋喃树脂、环氧树脂等。

四、堵水调剖工艺技术的发展方向

随着注水开发的延续，我国大多数油田已进入高含水或特高含水开发期。注入水窜和油井的过早水淹已严重制约原油生产。较长时间的实践证明，堵水调剖，尤其是区块整体堵调，是实现高含水开发期控水稳油的有效工艺措施。最近又开发研制出多套堵调优化决策技术，并且开展了弱冻胶深度调剖和液流转向技术研究。随着开发的延续，各油田的综合含水越来越高，堵调规模越来越大。结合高含水开发阶段的油藏特点，分析今几年堵调治理的成功经验与存在问题可以发现，要提高该项工艺技术的整体水平，在今后一段时期，应重点开展好如下几方面的研究工作。

（一）堵剂与地层适应性研究

目前许多油田已进入高含水或特高含水开发期，注入水窜和油井过早水淹已严重制约了原油生产。实践证明，堵水调剖，尤其是以堵调为主的区块整体治理，是实现高含水开发期控水稳油的有效工艺措施。由于地层条件发生了明显改变，这就有必要开展堵剂与地层的适应性研究，重新建立堵剂与地层的适应性关系，减少堵剂使用过程中的盲目性和随机性，对现场选择堵剂提供

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指导。其主要研究内容为：

1．建立堵剂数据库，对近30年来所研制和目前在用的堵剂进行资料汇总分析与分类，并将其储存于堵剂库中。

2．对主要堵调油区，按地层温度、渗透率和地层水的总矿化度等划分为若干类。

3．建立堵水调剖数据库，将所开展堵调治理的相关资料储存于数据库中，通过对所储存资料的分析总结，了解各种地层条件的油水井所广泛使用的堵剂及其现场试验效果。

4．设计试验条件，开展物模试验。确定各主要堵调油区的各类地层条件所应选用的堵剂类型和对堵剂性能的具体要求。

5．分析总结试验结果，确定堵剂与地层条件的对应关系。

（二）砂岩油藏整体堵调三维网络模型模拟技术研究

加强区块堵调决策方法研究，开发研制出能够比较准确描述油藏特性的，包含确定油井出水层位、注水井强吸水层位，选择堵调治理区块、井、层，选择堵调适用的堵剂、堵剂用量，选择注入排量、注入压力等施工参数，作出效果及效益预测、效果评价和进行堵调计算机优化设计的决策技术软件。克服目前所使用决策软件中的不足，提高区块堵调决策的科学性和准确性，更有效地提高水驱采收率。其主要研究内容为：

1．根据油藏数据和生产数据，主要是沉积和分布资料，储层砂体建模资料，干扰试井资料，示踪剂测试资料，C/O测试资料，吸水剖面、产液剖面资料，产量、注水量、井身结构、井史、完井情况等，判断油井出水原因和注水井强吸水剖面特征。

2. 研究确定堵剂类型、堵剂性能与地层渗透率的对应关系。 3. 研究堵剂在地层中的运移规律、扩散形态。

4．优选施工参数（包括注入压力、注入量、注入速度、堵剂类型、段塞类型等），进行堵调施工的计算机设计。

5．预测堵调效果（包括吸水剖面、产液剖面变化，开采曲线变化趋势，增油量，水驱曲线，经济效益预测等）。

（三）中高渗透油藏高含水开发期整体调驱提高采收率技术研究

主要研究内容

1．中、高渗透油藏高含水期平面非均质性、纵向非均质性研究与井间连通情况、大孔道及窜流方向研究。

2．中高渗透油藏高含水期整体调驱用调剖剂、驱油剂及配套工艺技术和优化设计技术研究。 3．中高渗透油藏高含水期整体调驱效果评价研究。

（四）开展堵水调剖机理研究

研究各类堵剂在地层中的运移、扩散与滞留规律。研究堵剂对不同地层、不同部位的堵塞能力。通过该项研究，将有助于探索新的堵调工艺方法，尤其是较特殊油藏的堵调工艺方法，提高重复堵调效果。

（五）开展二次采油与三次采油之间的过渡技术研究

主要是开展对一个进行了充分堵调，完全改善了注入水波及系数的区块，注入少量高效驱油剂提高洗油效率，从而提高水驱采收率的区块综合治理研究与推广应用。

（六）继续开展堵调决策方法研究和堵调专家系统研究

目 录

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0 前 言

1 “九五”期间堵水调剖治理概况 2 “九五”期间主要技术进展 3 堵调工艺技术方面存在的问题 4 “十五”堵调研究意见与建议

堵水调剖工艺技术在胜利油田的研究与应用

摘要：本文简单介绍了胜利油田“九五”期间的堵调治理效果、堵剂研制与应用情况、具备的施

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工工艺流程和研究引进的决策技术。依据现场试验效果，参考室内研究结果，结合目前的地层条件与开发现状，总结分析了堵水调剖工艺技术现状与存在问题，提出了对“十五”期间开展好堵调治理的意见与建议。

0 前 言

随着注水开发的延续，胜利油区已进入高含水和/或特高含水（全油区综合含水达到或超过90％，孤东、孤岛、胜采等几大主力油田综合含水已达到或超过94％），注入水沿大孔道和高渗透层窜流和油井的过早水淹严重制约原油生产。为了实现高含水开发期的控水稳油，胜利油田在“九五”期间加大了堵调研究与治理力度，使得该项工艺技术的整体水平和实施效果得到较大发展与提高。堵水调剖已由单纯油井堵水（20世纪60年代）、单纯注水井调剖（20世纪70年代）和油水井对应封堵（20世纪80年代初）发展到井组或区块整体堵调（20世纪80年代末），目前已进入了以油水井堵水调剖为中心的综合治理阶段。至“九五”末，胜利油田已具备年实施化学堵调600～700井次，当年累计增油40×104t的能力，使其成为控水稳油主导工艺之一。

1 “九五”期间堵水调剖治理概况

随注水开发的延续，在注入水严重窜流和产出液含水不断上升的同时，地层条件也发生相应变化。要取得理想的治理效果，需要在重新认识油藏的基础上，开展有针对性的堵调。“九五”期间，各采油厂积极与科研院所合作，进一步加深油藏研究，加强油藏与工艺的结合，不断提高堵调工艺技术整体水平。主要表现在：（1）精细油藏研究成果得到了充分的应用。（2）堵剂已基本形成系列，并不断创新、完善。（3）堵水调剖优化决策技术得到了进一步的完善和提高。（4）堵水调剖矿场工业化应用装备进一步配套完善。（5）依靠科技进步，不断推广应用新工艺、新技术。在此期间，各采油厂根据本油田具体地层条件，开展了以区块整体堵调为主的综合治理，取得明显增油降水效果。

“九五”期间，胜利油田有限公司累计实施堵水调剖治理3335井次，当年累计增油187.5756×104t，平均单井增油562.4t。其中水井调剖1809井次，当年累计增油112.5689×104t，平均单井增油622.3 t；油井堵水1526井次，当年累计增油75.0067×104t，平均单井增油491.5 t。分年度统计结果见表1。效益分析见表2。

表1 胜利油田有限公司96年～2000年堵调治理效果统计

注水井调剖 时间 井次 362 396 397 212 442 1809 当年累计增油，104t 25.3830 26.9360 26.3270 13.0676 20.8553 112.5689 平均单井增油，t 701.2 680.2 663.1 616.4 471.8 622.3 井次 222 266 342 238 458 1526 油井堵水 当年累计增油，104t 10.7442 12.4289 20.5122 13.4617 17.8597 75.0067 平均单井增油，t 484.0 467.3 599.8 565.6 389.9 491.5 当年累计增油，104t 36.1272 39.3649 46.8392 26.5293 38.715 187.5756 平均单井增油，t 618.6 594.6 633.8 589.5 430.2 562.4 96 97 98 99 2000 合计

表2 九五期间堵调治理效益分析结果

总投入，万元 总产出**，总收益***，投入产 20

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