油田油井堵水
我国油田化学堵水调剖剂开发和应用现状
我国油田化学堵水调剖剂开发和应用现状一、引言油田堵水包括在生产井堵水和在注水井调整吸水剖面两种措施。
堵水剂一般是指用于生产井堵水的处理剂, 调剖剂则是用于注水井调整吸水剖面的处理剂, 两种剂有共性, 也有特性,但以共性为主, 多数情况两剂可以互相通用。
为方便起见, 有时把两种剂统称为堵剂。
可以通用的堵剂, 在使用时性能上需作适当调整。
一般情况下, 用于堵水时用量较少, 相应的可泵时间较短, 要求强度较高。
用于调剖时用量较大, 可泵时间则要求较长, 有些剂需用延迟凝胶技术或双液法注入工艺才能满足大剂量注入的要求。
当然也有一些剂不能或不宜通用。
堵水调剖技术要在油田应用中获得成功、产生效益，除有好的堵剂外，还必须深入研究油藏及处理工艺，三者互相配合，不可偏废。
二、油田化学堵水调剖开发研究1.堵水调剖物理模拟由于油田在开采过程中，无法预知地底的实际情况，仅能够依据地面影像、超声波、附近区域地质等情况预测地层下实际的油层情况，因此通过微观模拟技术和核磁共振成像技术研究了聚合物冻胶在多孔介质中的充填、运移和堵塞规律，从而初步模拟化学堵水调剖剂在深入地层之后的具体情况，例如：聚合物冻胶提高注入水的波及体积、调整吸水剖面、改善水驱采收率的微观机理。
从整个研究表面，冻胶类的调剖剂能够对高渗透的大孔道实现堵塞，强迫注入水向低渗透层进行挤压，这扩大了注入水的波和体积，从而提高了注入水的利用率。
注入水进入低渗透层后使原来未驱动到的原油被驱替出来，提高了产油量和阶段采出程度。
同时，试验对层内堵水调剖时的堵剂用量、调剖时机、段塞个数等因素对堵水调剖效果的影响进行了研究，结果表明：多段塞效果好于单段塞；调剖时机越早越好；堵剂用量越大越好，但从经济效益考虑，认为0.2PV较为合适。
影响冻胶类堵荆封堵效果因素分析从冻胶类堵水效果进行分析表明了，冻胶类堵剂随着堵后注水速度的增加封堵率下降，且两者具有较好的双对数直线关系；弱冻胶随着渗透率的增加封堵率下降，强冻胶可使不同渗透率的岩心的渗透率减少到近似同一个值，同时对冻胶类堵剂堵水不堵油的机理进行了探讨。
调剖、堵水选井原则方法 -
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图1.2 选剂流程图
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3.多参数对比法
将化学剂对地层温度、地层水矿化度和注 水井的PI值的适用范围分类列出。编成数据库 进入筛选软件系统。堵剂筛选的第一步是根据 以上三项指标筛选出一种或数种可用的化学剂 。第二步是对初选的化学剂进行成本对比，选 择优质廉价的化学剂。
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五、区块整体调剖筛选
根据效果预测得出的投入产出比，对照中国 石油天然气集团公司统一制定的筛选标准，若投 入产出比大于 1:4，则该区块为适合整体调剖区 块；若投入产出比小于 1:4，则为不适合整体调 剖区块，不宜进行区块整体调剖。
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筛选决策的主要内容
目前国内研制和开发了3 套筛选方法和软件系 统。即由中国石油天然气总公司石油勘探开发科学 研究院研制的 RS(油藏模拟) 筛选方法和软件系统 ，石油大学( 华东 )研制的PI决策技术和RE( 油藏 工程) 优化决策技术等三套筛选决策技术。筛选方 法是在进行 5个单项筛选结果的基础上，进行综合 评价，作出一个油田区块的整体筛选评价结果。
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1. PI值筛选方法
参照油井含水状况和生产动态及油井产液剖面选择 低 PI 值区的有潜力层段的油井作为油片堵水的处理 目标。 2.生产动态参数综合评定法 (1) 产液剖面法：多层产液剖面中有明显的高产水 层段的油井，单层生产产液剖面明显差异的高含水井 ，封堵目标是高含水层或高含水层段。 (2) 存在多条裂缝或水平缝较发育的高含水井，封 堵高压高含水裂缝段。
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图1.1
选井过程流程图
选井
视 吸 水 指 数
指 示 曲 线
压 降 曲 线 分 析
渗 透 率 非 均 质 性 垂 向 非 均 质 性
吸 水 剖 面
平 面 非 均 质 性
石油开采井下作业堵水技术的应用及探讨
在石油开采井下作业施工过程中，常会因为各种原因造成油井出水，出现油井出啥、油井停喷、设备腐蚀或形成死油区等现象。
增大了采油成本，给石油企业带来重大经济损失的同时，使油井变为废井，造成资源浪费，破坏当地生态系统。
一、油井出水原因首先，对于用注水开发方式开发的油气藏，由于石油开采方式选择不当，导致使注入水及边水沿的高、低渗透层不均匀推进，出现射进或指进现象，影响油井开采质量。
其次，在油井存在底水，即留存于油层底部的水层，由于石油受到底水的承托作用，导致油井生产压差过大，破坏了石油与水层之间的重力平衡关系，使原来的油水界面在靠近井底处呈锥形升高的现象。
再次，由于石油内部上层和下层水层，即上层水、下层水的窜入，导致套管损坏，影响油井的密封效果，或是部分地区由于断层裂缝比较大，而造成油层与其它水层相互串通。
最后，由于固井不好或层间串通，或者补水时误射水层，导致在相连两个油层之间的夹层水进入注入油井，使油井出水。
在石油开采过程中一旦油井发生出水，将会造成巨大的经济损失，为了提高石油开采效率，保证施工技术人员的生命安全，就必须在石油开采井下工作时进行堵水作业。
二、石油开采井下作业堵水技术的应用要点1.机械方法堵水。
石油开采井下堵水作业时，采用机械方法进行堵水，其工作原理是利用打悬空水泥塞、电缆桥塞、填砂等设施，将油井中的油层进行隔离保护起来，以此来控制油井出水量。
或利用封隔器卡封高含水层，再用带死嘴子的堵塞器进行水层封堵，有效制止其正常运作。
减少多层非均质油藏间的层间差异性，最大程度上降低层间干扰对石油开采作业的影响，切实提高油井产量。
此外，还可以利用机械采油井堵水柱进行机械堵水，它主要由油管、配产器和封隔器等部件组成，具有材料成本低廉，施工时间短，堵水成功率较高等特点，但堵水持续时间较短，不适用于长期石油开采作业项目。
2.化学方法堵水。
利用化学方法进行石油开采井下堵水作业时，能够利用特定化学药剂实现高出水层的有效封堵，尤其是对于裂缝地层的堵水作业，一般来说，化学堵水分为选择性堵水与非选择性堵水。
调剖堵水
水膨体型调剖剂
颗粒分散型调剖剂 颗粒固结型调剖剂
双液法调剖 剂
3、按封堵半径分类 渗滤面调剖剂 近距离地层调剖剂 远距离地层调剖剂
二、主要调剖剂的反应机理
1、铬（锆）冻胶调剖剂 铬（锆）冻胶调剖剂是以 Cr3+ （ Zr4+ ）离子为交联 剂的单液法调剖剂，通过生成铬（锆）的多核羟桥络离 子，再与部分水解聚丙烯酰胺中的 -COO- 基发生交联反 应，生成具有网状结构的铬（锆）冻胶。 2、硅酸凝胶调剖剂
大于5 MP 所以该区块需要调剖，且1、2和3号井为 a 调剖井；4和5号井不需要处理，6号井为增注井。
2、调剖剂的选择
注水井的调剖剂按3个标准选择： 1）地层温度； 2）地层水矿化度；
3）注水井的PI改正值。
调剖剂的选择
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注水井调剖与油井堵水详解演示文稿
（2）什么是活化剂？
是指可使水玻璃由先变成溶胶再变成凝胶的物质。活化剂分 为两类：一类是无机活化剂，如盐酸、硝酸、硫酸、氨基磺酸、 碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、磷酸二氢钠等；另一类 是有机活化剂，如甲酸、乙酸、乙酸铵、甲酸乙酯、乙酸乙酯、 氯乙酸、三氯乙酸、草酸、柠檬酸、苯酚、邻苯二酚、间苯二 酚、对苯二酚、间苯三酚、甲醛、尿素等。
9）聚乙烯亚胺冻胶
•聚乙烯亚胺冻胶是用聚乙烯亚胺交联溶液中带—
CONH2的聚合物（如HPAM）生成的。
•聚乙烯亚胺是由乙烯亚胺聚合产生的
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2 重要的单液法调剖剂
聚乙烯亚胺中的亚胺基（—NH—）通过与聚合物中 的—CONH2反应，脱出NH3而起交联作用
交联反应生成的交联体称为聚乙 烯亚胺冻胶
高渗透层的封堵，可迫使 注入水进入中低渗透层， 提高了注入水的波及系数， 也即提高了原油的采收率。
注水井调剖的重要性在于它能提高原 油采收率。
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三、注水井调剖剂
注水井调剖剂（简称调剖剂）是指从注水井注入地层，调 整地层吸水剖面的物质。
1 调剖剂分类
（1）单液法调剖：一种工作液 （2）双液法调剖：两种工作液
常用的活化剂是盐酸。
根据盐酸和水玻璃的混合顺序可分为酸性硅酸凝胶和碱性硅酸凝胶。
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2 重要的单液法调剖剂
酸性硅酸溶胶
生成:
酸性硅酸溶胶是由水玻璃 加到盐酸中生成。
特点: 胶粒带正电。
酸性硅酸溶胶胶团示意图
（假定模数为1）
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2 重要的单液法调剖剂
碱性硅酸溶胶
生成: 酸性硅酸溶胶是将盐酸 加到水玻璃中生成。
油田堵水常用堵剂简介
1.凝胶类堵剂凝胶是固态或半固态的胶体体系。
它是由胶体颗粒、高分子或表面活性剂分子互相连接形成的空间网状结构, 结构空隙中充满了液体。
液体被包在其中固定不动, 使体系失去流动性, 其性质介于固体和液体之间。
凝胶分为刚性凝胶(如无机凝胶TiO5、SiO2等)和弹性凝胶(如线型大分子凝胶)两类。
无机凝胶属非膨胀性凝胶, 呈刚性；凝胶强度高, 一般在5000mPa以上。
①丙凝堵剂是丙烯酰胺(AM)和N,N-甲撑双丙烯酰胺(MBAM)的混合物, 在过硫酸铵的引发和铁氰化钾的缓凝作用下, 聚合生成不溶于水的凝胶来堵塞地层孔隙。
其胶凝时间受温度、过硫酸铵和铁氰化钾含量的影响。
在60℃下, AM:MBAM=95:5, 总质量分数为10%, 过硫酸铵占0.2%, 铁氰化钾 0.001%～0.002%(质量分数)时, 胶凝时间为 92～109分钟。
每口井用量 13～30m3。
②冻胶堵剂是指由高分子溶液经交联剂作用而失去流动性形成的具有网状结构的物质。
能被交联的高分子主要有PAM、HPAM、羧甲基纤维(CMC)、羟乙基纤维 (HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羧甲基半乳甘露糖(CMGM)、羟乙基半乳甘露糖 (HEGM)、木质素磺酸钠(Na-Ls)、木质素磺酸钙(Ca-Ls)等。
交联剂多为由高价金属离子所形成的多核羟桥铬离子(Cr3+, Zr4+, Ti3+, Al3+)此外还有醛类(甲醛、乙二醛等)或醛与其他分子缩聚得到的低聚合度的树脂。
该类堵剂很多, 诸如铝冻胶、铬冻胶、锆冻胶、钛冻胶及醛冻胶等。
油田常用的比较典型的冻胶堵剂就是用部分水解聚丙烯酰胺, 重铬酸钠 (Na2 Cr2 O7 ·2H2 O)、硫代硫酸钠 (Na2 S2 O3 ·5H2 O)和盐酸组成。
其配方如下: HPAM: 0.4~0.8%。
重铬酸钠: 0.05%~0.10%, 硫代硫酸钠: 0.05~0.15%, 用HCl调节: pH=3.5~4.5（铬交联体系成胶pH环境: 3~5, 铝堵剂pH值环境: 4~7）, 酚醛类堵剂pH环境: ）。
油田油井堵水选择方法
井堵 水 的可 能性 较小 。所 以 ，利用压 降 曲线 选择 堵水 井 时 ，通 常 是选择 对应 注
水井 的ＰＩ值 的平 均值 较 低 的生 产井 。
堵水 是注 水开 发油 田进入 中高含 水期 以后改 善注 水开发 效果的一 项主 要
措 施 ，其 成功 的 关 键在 于对 油 藏认 识 清楚 、选 井 适 当 、堵剂 与地 层 配伍 性好 、
田增 产 或稳 产 ，其 最 终 目的在于 提 高油 田采 收率 。
［关键词］堵 水 水 驱 采 收率 窜 槽 注水
中图 分类 号 ：ＴＥ３５８
文献 标识 码 ：Ａ
文 章编 号 ：１００９—９１４Ｘ（２０１２）０１—００２９０１
在油 田进 入 高含 水后 期开 发 阶段 ，由于窜 槽 、注入 水 突进 或 其它原 因 ，使 一 些 油井 过早 见水 或遭 水淹 。为 了消 除或 减少水 淹造 成 的伤 害 ，所 采取 的一系 列封堵 出水 层的 井下 工 艺措 施统 称 为油 井堵 水 油井 堵 水的 目的是控 制 产水 层 中水 的流动 和改 变水 驱油 中水 的流动 方 向 ，提 高水 驱油 效率 ，使 油 田的产 水 量 在 某一 时间 内下 降或 稳定 ，以保持 油 田增 产或 稳产 ，其 最终 目的在于提 高 油 田采收率。堵水作为油田稳油控水的一项主要技术措施 ，在油田开发中占有重 要地 位 。
１利用 渗 透 率选 择堵 水井 同注水 井一 样 ，生 产井 的渗透 率反 映 了生产 井的生 产能 力 ，生 产井渗 透率 的非 均质性 反 映 了本 生产 井各 层 位产 液 强度 的不 均 匀性 。渗 透率 非均 质性 越 强 ，生产 井各 层位 产 液（油 ）强度 也就 越不 均 匀 ，剩余油 越 集 中在某 些 低渗透 部 位 。因此 ，选 择堵 水井 点 时 ，应选择 渗透 率 非均质 性较 强的 井 ，渗透 率的 非均质
油水井封窜堵漏堵水技术
具有代表性的是
颗
果壳、青石粉、石灰乳、
粒
膨润土、轻度交联的PAM
类
封
缺点是
堵
为容易堵塞低渗透油层，
技
造成油层污染，粒间隙脱水
术
固化后体积收缩，
耐水冲刷性差
常规化学堵漏堵水技术
具有代表性的是
树
酚醛树脂、脲醛树脂
脂
及其它氨基树脂等
类
封 堵 技 术
缺点是 选择性差， 误堵后难解堵， 材料费用高，风险大
常规化学堵漏堵水技术
多孔介质中运移、驻留、抗窜机制 自增强、自增韧机制 “再生自愈”界面固化机制 耐温、抗盐机制 长期耐久机制
作 用 机 理
堵剂进入封堵层后，能够通过特殊的机制， 快速形成互穿网络结构，有效地滞留在封堵 层内，具有很好的抗窜能力。
用于油水（气）井LTTD堵剂，在压差的作用 下，组份中的结构形成剂迅速将堵剂的其它 组份聚凝在一起，挤出堵浆中的部分自由水， 从而快速形成具有一定强度的互穿网络结构， 增大了封堵剂在漏失层中的流动阻力，限制 了封堵剂往漏失层深部的流动。随着封堵剂 的间断挤入，互穿网络结构的空隙不断地被 充填，挤入压力不断上升，相邻的吸水较差 的漏失层得以启动和封堵，保证了堵漏修复 的可靠性和成功率。
油水气井封窜堵漏堵水技术
目录
前言 常规性能 施工工艺 应用案例 几点认识
几点认识
前言
常规性能
油水气井井况
不
同
类 型 的 水
管 外 窜
层 间 窜
底 水 锥 进
套 管 损 坏
难 卡 封
害
油水气井井况
第1、2 界面固
井差
复杂井况及影响因素
地质因素
调剖堵水技术在高含水油井中的应用
调剖堵水技术在高含水油井中的应用摘要：调剖堵水技术在高含水油井中的应用较为广泛，也较为重要，在应用的过程中应该坚持其应用原则，并注意当前应用过程中存在的问题，从而采取相应的措施对其进行弥补，以保证此项技术能够顺利进行实施，促进油田稳产。
关键词：调剖堵水技术；高含水油井；应用一、调剖堵水技术的原理分析调剖堵水技术主要是根据不同地层特性研制出各类堵剂，按照比例调配堵剂并采用合理的注入工艺注入到地层。
油井堵水是将高渗透层或者出水的孔隙封堵住，控制水的产出，同时实现提高注水波及体积和产油量的目的。
封堵的方式包括采用选择性堵剂将同层水进行封堵、或是用堵剂将高含水层封堵、还可以在底水上建立隔板来控制底水进入。
堵剂主要根据不同地层开发研制，如高渗透层、高矿物质地层、高温地层、低渗透地层等所用的堵剂均不同，具体分为冻胶类、树脂类、稠油类、泡沫类等多种种类。
对注水井调剖采用的方法是将调剖剂注入到注水井内，通过调节注水地层的吸水性和剖面大小实现对高含水层的封堵，该方式能够提高注入水的波及系数。
一般多采用如下三种调剖方式：近井地带调剖、渗滤面调剖、远井地带调剖。
各类型的堵剂与地层相互作用完成堵塞。
冻胶类堵剂是在一定温度和PH值影响作用下，通过主剂与交联剂发生化学反应形成大型分子，连接成不溶于水的网状物质，达到堵塞地层孔道的目的。
颗粒类堵剂通过大于地层孔隙的颗粒物来堵塞渗透孔隙。
凝胶类堵剂可与地层物质发生反应生成凝胶，实现对高渗透层的封堵。
树脂类的堵剂是将常温下液态的堵剂注入到地层内，受地层温度影响逐渐转变为固体，从而堵塞地层孔隙。
泡沫类的堵剂则是将二氧化碳、氮气、表面活性剂等物质注入到地层中，这些物质反应之后形成稳定的气体泡沫以实现封堵目的。
堵剂注入的工艺根据实际井况来设计，通过合理、方便操作的方式，选择合适的工艺参数将堵剂注入到地层中，通常单井封堵时选用规模较小的水泥车、压裂车等注入；撬装流程适用于大剂量注水井的调剖堵水；固定站式注入适合在大规模、多井点的调剖堵水工艺。
2油水井调剖堵水剂讲解
部分水解聚丙烯腈（HPAN）
HPAN的分子式为
(3)硬葡聚糖（SG,水基）
SG的分子式为
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阴阳非三元共聚物
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泡沫
泡沫以水作外相，它可优先进入出水层，并在出水层 中稳定存在，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。因此，泡沫也是一种很好的选择性堵 水剂。
高渗透层 （含油饱和度低）
一、什么叫注水井调剖
“调剖”的含义：
狭义： 调整注水油层的吸水剖面。
广义：
从注水井进行封堵高渗透层的工作，从而 迫使注入水波及到含油饱和度较高的中、 低渗透层，从而起到提高注入水的波及系 数和降低油井含水的目的。
3
4
一、什么叫注水井调剖 “调剖”的目的：
改善地层非均质性，提高注入水波及系数， 从而提高采收率。
浅层 封堵
深部 调剖
单井油井堵水
调剖剂
单井油井堵水
调剖剂
从19世纪70年代提出，已由单纯的“剖面调整” 发展为深部封堵高渗透层。
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二、调剖技术的分类
（1）单液法调剖：一种工作液 （2）双液法调剖：两种工作液
按起作用的 工艺分类
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1、单液法
定义：
向油层注入一种工作液，这种工作液所带 的物质或随后变成的物质可封堵高渗透层．
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一．油井产出水的来源 有三个来源： 1.来源于注入水； 2.来源于边水； 3.来源于底水。
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二．油井堵水与油井堵水剂
1. 定义 油井堵水是指从油井控制水的产出。 油井堵水剂是指从油井注入地层，能减少油 井产水的物质。 2. 种类 (1)选择性堵水剂 (2)非选择性堵水剂
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油井封堵的目的意义：
在油田进入高含水后期开发阶段，由于窜槽、注入水突进或其他原因，使一些油井过早见水或遭水淹。
为了消除或减少水淹造成的危害，所采取的一系列封堵出水层的井下工艺措施统称为油井堵水。
油井堵水的目的是控制产水层中水的流动和改变水驱油中水的流动方向，提高水驱油效率，使油田的产水量在某一时间内下降后稳定，以保持油田增产或稳产，其最终目的在于提高油田采收率。
堵水作为油田稳油控水的一项主要技术措施，在油田开发中占有重要地位。
机械堵水井的选井选层原则：
一般堵水井选井选层时要参考下列几方面资料：
1）根据地质动态分析，选择含水上升，产油量下降的高含水井确定为堵水井。
2）进行分层测试，测试流压、每个层段的产液量、产油量及含水率。
3）根据可靠的分层测试资料，预测堵水效果。
通过资料分析认为符合下列条件的，可正式确定为堵水井：
1）单井含水较高，有一定产液能力，堵层含水一般超过90%。
2）层间矛盾突出，堵后有接替层增产，或堵后能选择其他层改造增产。
3）堵层受多向注水井点影响，水井没有控制注水余地，因为控注后，要影响其他油井产量，造成综合产量下降。
4）堵层平面分布面积较广，多向连通状况较好，有出油井点。
各油田可根据各自不同的开发形式，确定各自具体的数值标准。
以喇嘛甸油田为例：目前喇嘛甸油田抽油机井堵水选井原则：产液在60t/d以上，综合含水在92%以上。
目前喇嘛甸油田电泵井堵水选井原则：产液在200t/d以上，综合含水在94%以上。
堵水施工前的准备工作：
1）初选堵水井；
2）核实堵水井措施前的产液，含水及动液面数据；
3）编写堵水井地质方案设计；
4）确定堵水工艺管柱结构及所用下井工具；
5）井况调查：井身结构，历次施工情况，油井工作制度及生产数据等；
6）编写施工工艺设计，安排施工计划。