石油化工技术专业《选择性堵水——水基(上)5》
堵水、调剖技术方面的概述
堵水、调剖技术概述发布：多吉利来源：减小字体增大字体堵水、调剖技术概述油田开发到中后期，通过注水补充地层能量是我国大部分油田所采用的主要措施。
由于油层存在着非均质性，会出现水在油层中的“突进”和“窜流”现象，严重地影响着油田的开发效果。
为了提高注水效果和油田的最终采收率，需要及时的采取堵水调剖技术措施。
一、堵水调剖的概念（一）吸水剖面与调剖对于注水井，由于地层的非均质性，地层的每一层的吸水量都是不平衡的，每一层的每一部分的吸水量都是不同的，这反映在吸水剖面上。
地层吸水的不均匀性，为了提高注入水的波及系数，需要封堵吸水能力强的高渗透层，称为调剖。
（二）产液剖面与堵水对于油井，由于地层的非均质性，每一层与每一层的不同部分，产油量与含水率都不一定相同，其产液剖面是不均匀的。
封堵高产水层，改善产液剖面，称为堵水。
堵水能够提高注入水的波及系数。
堵水的成功率往往取决于找水的成功率。
除了直接测定产液剖面外，还可以利用井温测井等方法来确定出水层位。
二、堵水调剖方法（一）机械卡封利用井下工具将高吸水层或高产水层封住，称为机械卡封。
机械卡封作用范围只限于井筒范围，但由于施工简单，成本较低，往往成为优先考虑的堵水方法。
（二）化学堵水向地下注入化学剂，用化学剂或者其反应产物堵塞高渗透层或高产水层，称为化学堵水。
（1）单液法与双液法：从施工工艺来分，化学堵水可分为单液法与双液法。
单液法是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。
双液法是向地层注入相遇后可产生封堵物质的两种工作液（或工作流体）。
注入时，这两种工作液用隔离波隔开，但随着工作液向外推移，隔离液越来越薄。
当外推至一定程度，即隔离液薄至一定程度，它将不起隔离作用，两种工作液相遇产生封堵地层的物质。
由于高渗透层吸入更多的工作液，所以封堵主要发生在高渗透层，达到调剖的目的。
（2）选择性堵水工艺：利用产液剖面等测试资料，确定出水部位后，进行选择性堵水。
【修井】化学堵水的分类及选井方法
【修井】化学堵水的分类及选井方法化学堵水是以某些特定的化学剂作为堵水剂，将其注入地层高渗透层段，通过降低近井地带的水相渗透率，达到减少油井产水、增加原油产量的目的。
1化学堵水剂分类目前，我国各油气田在现场堵水施工中常用的化学堵水剂有七类，下面分别作一简单介绍。
（一）沉淀型无机盐类化学堵水剂常用于油田的沉淀型无机盐类化学堵水剂有双液法水玻璃氯化钙堵水剂，即用清水或油作隔离液将水玻璃、隔离液和氯化钙依次注入地层。
随着注入液往深处推移，隔离液所形成的隔离环厚度越来越小，直至失去隔离作用，而使两种液体相遇而产生沉淀物，达到堵水的目的。
（二）聚合物冻胶类化学堵水剂该类化学剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、木质素磺酸盐和生物聚合物黄胞胶与各种交联剂反应所形成的冻胶，以及最近研制成功的阳离子和复合离子型化学剂。
它们的作用机理主要是聚合物冻胶对出水或吸水高渗透层或大孔道形成物理堵塞作用、动力捕集作用和吸附作用。
聚合物链上的反应基团与交联剂作用后形成网状结构，呈黏弹性的冻胶体，在孔隙介质中形成物理堵塞，阻碍水流通过；未被胶联的分子及其极性基团可蜷缩在孔道中或称为孔隙空间动力捕集，也有阻碍水流动的作用。
同时分子链上的极性基团与岩石表面相吸附，提高了堵水效果。
（三）颗粒类化学堵水剂常用的有果壳、青石粉、石灰乳、膨润土、轻度交联的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇酚等。
其中，膨润土具有轻度体膨胀性，聚丙烯酰胺、聚乙烯醇在岩石中吸水膨胀性好，可增强封堵效果。
（四）泡沫类化学堵水剂根据成分的不同，可分为两相或三相泡沫。
三相泡沫的主要成分为发泡剂+二烷基环酸钠（ALS）或烷基苯磺酸钠（ABS）及稳定剂羧甲基纤维素（CMC）、膨润土、空气和水组成。
泡沫流体在注水层中叠加的气液阻效应——贾敏效应改变了吸水剖面。
如用干水泥，则反应后生成水泥石，泡沫水泥浆在高含水饱和带硬化封堵吸水大孔道或高渗吸水层段。
二相泡沫不加入固体颗粒，其稳定性较差。
（五）脂类化学堵水剂油田上曾将脂类化学堵水剂用作永久性堵水剂，主要有脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、糠醇树脂、热缩性树脂等。
选择性堵水
选择性堵水—裂缝的利用
裂缝在低渗透油田注水开发中具有双重作用。
由于裂缝方向性影响，区域水淹程度极不均衡，层间平面矛盾逐渐加剧，含水不断上升，原有的调整措施及开始技术逐渐不适应油田开发的需要，其调整效果变差，产量递减很快。
但在非裂缝方向和部位存在大量剩余油。
因此利用裂缝是裂缝性低渗透油田开发的关键。
对裂缝进行利用和改造，发挥裂缝对注水开发有利的一面，抵制裂缝对注水开发有害的一面。
选择性堵水就是对裂缝的利用和改造的措施之一。
裂缝的利用为学是利用裂缝在低渗透油藏开发中的有利方面，即裂缝提供高渗透通道，提高注水井吸水能力和采油井生产能力；裂缝的改造就是堵水剂对裂缝进行选择性封堵而抑制水窜。
选择性堵水技术介绍
现场试验
现场试验情况
在分公司科技部、工程院及采收率所领 导的大力支持与协调下，《选择性堵水工艺 技术》完成了九口井的现场试验。截至2006 年9月8日累计增油1179.5吨，降水20688m3， 累计创效260.72万元。
现场试验井施工参数
堵剂注入的孔隙倍数越大，堵剂占据地层的空间越大, 越难以被注入水击穿，封堵强度越高，对油水相渗透率的影 响越大。水相、油相残余阻力系数均出现随着堵剂注入的孔 隙倍数增加而增大的趋势。
流动实验
耐 冲 刷 曲 线
压力（MPa）
0.3 0.25
0.2 0.15
0.1 0.05
0 0
50 100 150 200 250 300 350
施工用量
根据堵水层的孔隙度、厚度、渗透率、 吸水能力等因素，确定处理半径（3-5米）。 由封堵半径，按下式确定合理的堵剂用量。
V=π(R2-r2) Hφ
选择性堵水施工工艺研究
➢由地层渗透率差异产生的选择性注入
工 ➢由相渗透率差异产生的选择性注入
艺 优
➢由高压注水产生的选择性注入
化 ➢由对应注水井关井泄压产生的选择性注入
C 23
C2
2 .C 325
C3
1 .C 45
C4
C 51
C5
0.5
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0
时间（天）
在油层温度下，复合体系的强度明显高于单一交联 剂体系。随交联剂浓度的增加，堵剂的粘度增加，并且 长期保持性能稳定。
配方的确定
编号
增强剂
室温
90℃
C1
钠土
❖选择性堵剂的注入性能评价
流动实验
油井堵水技术(wangcl)
三、油井堵水工艺 4、化学堵水工艺技术：
6#堵水思路（不留塞挤堵）
1、全井验套至合格
2、下入如左图所示的挤堵管柱； 3、试挤，测吸水； 4、全井段挤堵； 5、钻冲塞，侯凝，验堵效；
6、射孔后生产。
三、油井堵水工艺 5、不同来水堵水方法及控制技术： 底水、边水和注入水，是油田开 发的能量来源，但它们都不可避免地 要从油井产出，因此建立不同来水的 控制技术，是油井堵水发展的一个必 然趋势。
机械堵水。机械堵水可以完全把出水层封住。
只要井况允许，应尽量采取此 方式。优点：成本低，施工周期 短，定位准确，成功率高。缺点： 有效期较短，治标不治本。
一、油井堵水基础知识 化学堵水
指利用化学的方法，向油井中注入一定的化 学堵剂，封堵油井出水层，起到控制油井出水 量的作用，这一过程叫化学堵水。
7、合格后下生产管柱生产。
三、油井堵水工艺 4、化学堵水工艺技术：
3#井堵水思路（全封再射）
1、通井，验套； 2、下挤堵管柱； 3、测吸水，控制堵剂用量和压力 4、全井段挤堵； 5、侯凝，钻塞，验堵效； 6、对生产层重炮； 7、下生产管柱生产。
三、油井堵水工艺 4、化学堵水工艺技术：
4#井堵水思路（填砂、打 塞、挤堵）
五、油井堵水发展趋势
一、油井堵水基础知识
1、什么是油井堵水？
是指在生产油井上利用物理或化学的方法，控 制地层出水及油井产出水。根据需要，有时把出
水层堵死，有时堵而不死，主要是控制地层出水。
一、油井堵水基础知识 2、油井出水原因：
随着油田开发不断深入，注入水、夹层水等水 窜严重，边水底水更加活跃。再加上油井含水上
三、油井堵水工艺（化学堵水）
6、化堵施工中风险评价及防范措施 2）、挤注压力高
《油田化学》(14)5-1、2
• 3．冻胶型双液法堵剂。 • 定义：两种工作液相遇后可产生冻胶封堵高渗 层的堵剂。其中一种工作液为聚合物溶液，另 一种工作液为交联剂溶液。 • 例1
第一工作液 第一工作液 相遇后产生 HPAM溶液或XC溶液。 柠檬酸铝溶液。 铝冻胶
• 例2
第一工作液 第一工作液 相遇后产生
HPAM溶液或XC溶液。 丙酸铬溶液。 铬冻胶
• • • • •
7．水包稠油 水包稠油是用水包油型乳化剂将稠油乳 化在水中形成的。 因乳状液是水外相，粘度低，易进入水层。 在水层，由于乳化剂在地层表面吸附，使乳状 液破坏，油珠聚并为高粘度的稠油，产生很大 的流动阻力，减小了水层出水。 • 注意：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荷的砂岩表面，引起乳状 液的破坏。
• 4．松香酸钠 • 松香酸钠可与钙、镁离子反应生成不溶 于水的沉淀。 • 适于钙、镁离子质量分数高于1000mg/L 的油井堵水。 • 由于油中不含钙、镁离子，所以松香酸 钠不堵塞油层。
• 5．山嵛（yu）酸钠 • 山嵛酸钠不溶于水，当将水溶性的山嵛 酸钾溶液注入地层后，遇到地层水中的 钠离子即发生反应，产生沉淀，封堵出 水层。 • 6．烷基苯酚乙醛树脂 • 溶于油不溶于水，故可作选择性堵剂。
• 4．泡沫型双液法堵剂。 • 将起泡剂溶液与气体交替注入地层，就 可在高渗层中形成泡沫，产生堵剂。 • 可用的起泡剂： • 非离子型表面活性剂（如：聚氧乙烯烷 基苯酚醚）； • 阴离子型表面活性剂（如：烷基芳基磺 酸盐）。 • 可用的气体：N2和CO2
• 5．絮凝体型双液法堵剂。 • 将粘土悬浮体与HPAM溶液交替注入地 层，它们在地层中相遇形成絮凝体。可 有效封堵高渗层。
• 脲键上的活泼氢还可以与其它未反应的 异氰酸基反应，使原来可流动的线型的 聚氨酯最后变成不能流动的聚氨酯，将 出水层堵住； • 若遇油，则没有上述反应，所以对油不 产生堵塞。 • 注意：为了使聚氨基甲酸酯更好地满足 需要。还需在其中加入：稀释剂、封闭 剂和催化剂。
油田化学第5章注水井调剖与油井堵水
沉淀型双液法堵剂 凝胶型双液法堵剂 冻胶型双液法堵剂 泡沫型双液法堵剂 絮凝体型双液法堵剂
1、沉淀型双液法堵剂
指两种工作液相遇后可产生沉淀封堵高渗透层的堵剂。
2、凝胶型双液法堵剂
指两种工作液相遇后可产生凝胶封堵高渗透层的堵剂。
3、冻胶型双液法堵剂
例1 第一工作液HPAM溶液或XC溶液 第二工作液柠檬酸铝溶液 例2 第一工作液 HPAM溶液或XC溶液 第二工作液丙酸铬溶液 例3 第一工作液溶有Na2 SO3的HPAM溶液或XC溶液 第二工作液溶有 Na2Cr2O7溶液 例4 第一工作液HPAM溶液 第二工作液ZrOCl2 溶液
前 言
（1）为什么进行油水井改造？
油水井在生产过程中存在各种问题，影响油田的正常生产。
（2）油水井存在哪些问题？
油井：5个问题，5字概括 水井：3个问题
前 言
（1）砂、（2）蜡、 （3）水、（4）稠、 （5）低。
（1）出砂 （2）吸水剖面不均匀 （3）水注不进去
油井问题
水井问题
7、石灰乳
石灰乳是将氧化钙分散在水中配成的氢氧化钙悬浮体。 特点： 氢氧化钙的粒径较大（ 62μm左右），特别适合于封堵裂缝性的高渗透层。由于氢氧化钙颗粒不能进入中、低渗透层，因此对中、低渗透层有保护作用。 氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，所以可用于封堵高温地层。 氢氧化钙可与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙，在不需要封堵时，可用盐酸解除。
（2）什么是桥接剂
冻胶胶结剂：交联剂+HPAM
生成:
胶粒带正电。
酸性硅酸溶胶是由水玻璃加到盐酸中生成。
特点:
碱性硅酸溶胶
碱性硅酸溶胶胶团示意图 （假定模数为1）
生成:
CUP油田化学工程复习资料
硅氧四面体：由一个硅等距离的配上四个比他大得多的氧构成。
铝氧八面体：由一个铝与六个氧（或羟基）配位而成。
晶格取代：晶格中发生离子取代而晶体结构不变为晶格取代。
稠化时间：水泥浆从配置开始到气稠度达到规定值时所用的时间，API规定当水泥浆稠度达到100BC时所需要的时间为稠化时间。
表面：如果构成两相界面中的一相为气相，这种液面为表面。
吸附：物质在两相界面上自动浓集的现象。
相：体系中物理化学性质完全相同的均匀部分。
界面：两不同相之间的接触面。
表面张力：是引起液体表面收缩的单位长度上的收缩力。
物理吸附：吸附剂与吸附质之间通过分子间引力而产生的吸附。
化学吸附：吸附剂与吸附质之间通过化学键形成的吸附。
吸附量：单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量。
离子的选择性吸附：当吸附剂处于多种离子的混合溶液中时，有选择性地吸附某种离子或某一类离子，而对其它离子不吸附或吸附较少。
离子的交换性吸附：吸附剂表面的离子可以和溶液中的同号离子发生交换作用。
阳离子交换容量：PH=7时，能从粘土上交换出的阳离子总量，包括交换性盐基和交换性氢。
胶束：多个活性剂分子组成的聚集体。
表面活性剂：在溶剂中加入少量就可以显著降低溶剂的表面张力的物质。
临界胶束浓度CMC：表面活性剂在溶液中开始生成胶束的最低浓度。
表面活性剂的HLB值：表面活性剂的亲水能力与亲油能力的平衡关系值，是一个相对的数值，HLB值越小，亲油性越强；HLB值越大，亲水性越强。
亲水基：易溶于水的极性基。
憎水基：易溶于油的非极性基。
浊点：聚氧乙烯型表面活性剂随温度升高到某一点时，溶液开始变混浊，这时的温度称为浊点。
单体：合成高分子的原料称单体。
聚合物：高分子化合物是由一种或几种低分子化合物聚合而成，因此又叫聚合物或高聚物。
聚合度：聚合物分子所含单体单元的数目称为聚合度。
链节：聚合物分子中重复出现的简单结构单元。
均聚物：有一种单体聚合而成的聚合物。
共聚物：两种以上单体共聚而成的聚合物。
缩聚物：缩聚反应的主产物。
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任务/工程
工程二任务二
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理论课√实践课□理实课□ 其 他□
授课次数
第2021次
授课内容
堵水概述
方案课时
2
教学目标与要求
知识目标：掌握H
in
H
in
阳离子聚合物及其堵水机理
讲授
10min
阴阳非三元共聚物及其堵水机理
讲授
10min
泡沫选择性堵水机理
讲授、举例
15min
小结
讲授
10min
作业/
技能训练
小：1、分析H
in效应，封堵来水；
在油层，由于油水界面张力远小于水气界面张力，按界面能减小的规律，稳定泡沫的外表活性剂将大量移至油水界面而引起泡沫破坏使得泡沫在油层不稳定。如下图
考前须知：起泡剂应防止使用阳离子型外表活性剂。
【小结】
1、水基堵剂
2、H及其分子结构、选择性堵水机理
3、阳离子聚合物选择性机理
4、阴阳非三元共聚物选择性堵水机理
5、泡沫选择性堵水机理
课后小结