堵水、调剖技术概述

堵水、调剖技术概述堵水、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。

对于下部位出水，进行封上、中堵下，用封隔器将油井产油段的上、中部位隔开，然后对出水的下部位堵水。

对于中部位出水，进行封上、下堵中，用两级封隔器将上、下部位隔开，然后对出水的中部位堵水。

对于上部位出水，进行封下、中堵上，可用封隔器（或打水泥塞）封隔下、中部位，然后对出水的上部位堵水。

对于上、下部位出水，进行封中堵上、下，用两级封隔器将中部位隔开，然后对出水的上、下部位堵水。

在油田生产过程中可以根据具体情况选择相应的堵水管柱。

（3）地层的选择性：由于堵剂总是先进入高渗透部位，而高渗透部位就是我们要封堵的目的部位，称为地层的选择性。

（4）堵剂的选择性：选择性堵剂是利用油与水的差别或油层与水层的差别，达到选择性堵水的目的。

选择性堵剂可分为三类，即水基堵剂、油基堵剂和醇基堵剂，它们分别是以水、油或醇作溶剂或分散介质配成堵剂。

下面是一些较为常用的选择性堵剂：①HPAM （水基）：HPAM 对油和水有明显的选择性，它降低岩石对油的渗透率最高不超过10%，而降低岩石对水的渗透率可超过90%。

在油井中，HPAM 堵水的选择性表现在：它优先进入含水饱和度高的地层；进入地层的HPAM 可通过氢键吸附在由于水冲刷而暴露出来的地层表面；HPAM 分子中未吸附部分可在水中伸展，减小地层对水的渗透性。

HPAM 在水中的伸展大大地增加了水流阻力。

HPAM虽然对原油的流动也会产生一定的阻力，但由于它在岩石表面上能形成减小流动阻力的水膜，使得这种堵剂对油流的阻力变化不大。

②阴阳非三元共聚物（水基）：若通过丙烯酸胺（AM）与（3-丙烯酰胺基-3-甲基）丁基三甲基氯化铵（AMBTAC）共聚、水解，就可得到一种阴阳非三元共聚物。

这种堵剂的分子中有阴离子、阳离子和非离子链节。

当将这种堵剂的水溶液注入地层，它的阳离子链节将牢固吸附在带负电的岩石表面，而阴离子、非离子链节则伸展到水中增加水流阻力，起选择性堵水作用。

③泡沫（水基）：以水作分散介质的泡沫可优先进入出水层，并在出水层稳定存在，通过叠加的贾敏效应，封堵来水。

在油层，油可乳化在泡沫的分散介质中形成三相泡沫。

分散介质中的一些油珠，引起泡沫的破坏，所以进入油层的泡沫不堵塞油层。

因此泡沫也是一种选择性堵剂。

④活性调油（油基）：这是一种溶有乳化剂的稠油。

该乳化剂为油包水型乳化剂（如Span80），它可使稠油遇水后产生高粘的油包水乳状液。

由于稠油中含有相当数量油包水型乳化剂如环烷酸、胶质、沥青质等，所以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。

⑤水包稠油（水基）：这种堵剂是用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成。

因乳状液是水外相，粘度低，所以易进入水层。

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。

三、调剖堵水决策技术我国从20 世纪60 年代开展调剖堵水工作，调剖堵水大体可以划分为5 个发展阶段：第一阶段是20 世纪60 年代，为油井单井堵水阶段；第二阶段是20 世纪70 年代，为水井单井调剖阶段；第三阶段是20 世纪80 年代前期，为井组的油水井对应调剖堵水阶段；第四阶段是20 世纪80 年代后期，为区块整体调剖堵水阶段；第五阶段是20 世纪90 年代前期，为区块整体以调剖堵水为中心的综合治理阶段。

（一）单井调剖1.堵水剂的选择：堵水剂按使用条件分常规堵剂、高温堵剂、高矿化度堵剂、高渗透层堵剂、低渗透层堵剂、砂岩地层堵剂、灰岩地层堵剂。

对于灰岩地层，由于油井产量一般较高，对堵剂的要求是能够可堵可解。

2.用量计算：最简单的计算方法为先估计每米地层的堵剂用量，然后按处理半径和地层厚度确定堵剂用量，该方法为典型的“拍脑袋”决策。

对于聚合物堵剂，有人利用残余阻力系数的概念来计算用量。

残余阻力系数定义为可以用“爬坡压力”进行动态决定堵剂用量。

在众多的注水井的调剖过程中发现注入压力与累计注入量的关系类似。

在注入量较少时，压力随注入量的增加缓慢上升或者维持不变，但是大于某一个数值后会突然增加，此时的压力为爬坡压力，此时应停止注入堵剂。

另外，按照PI 决策也可以计算堵剂用量。

利用油藏数值模拟方法计算堵剂用量周期较长，且成本较高。

实际应用时往往采用PI 决策与爬坡压力相结合的方法。

（3）施工工艺的确定：对于堵水通常采用选择性堵水法，调剖通常是笼统调剖。

（二）区块整体调剖区块整体调剖堵水是代表当前调剖堵水的发展方向，要进行区块整体调剖堵水需要解决的几个问题：区块进行整体调剖堵水的必要性判断、选井、效果评价、重复施工时间的决定等。

这里主要以PI 决策为例介绍对于这些问题的解决方法。

PI 决策是以PI 值为基础的区块整体调剖决策方法。

PI 值定义式为：1.必要性判断：如果一个区块注水井的PI 值平均值较低，如低于5，则可以认为需要进行区块整体调剖。

如果一个区块注水井的PI极差较大，如大于10，则可以认为需要进行区块整体调剖。

PI极差=PI最大值-PI最小值2.选井：定义相对PI 值：平均值可以根据相对PI 值进行选进。

如果一口井的PIr<1，则该井需要调剖。

3.选剂：选择调剖剂时，要考虑的技术因素有地层水的矿化度、地层温度、调剖剂与地层渗透性等因素的匹配性。

注水井PI 值与地层的渗透性、孔隙度等密切相关，调剖剂与地层渗透性的匹配性可以通过调剖剂的适用PI 值来反映。

除上述因素外，要考虑的因素还有价格等。

4.区块整体调剖堵水的效果评价：区块整体调剖的主要从水驱曲线、含水上升率曲线和产量递减曲线等来评价。

5.重复施工时间的确定：当调剖后的注水井的PI 值下降到调剖前的水平时，即进行重复施工。

6.区块整体调剖堵水的其他综合措施：为了更好的发挥调剖的效果，有时需要实施其它措施，如重新射孔、提液、打调整井等。

只要调剖工作做得充分，提液是可以进行的。

在国内，除了PI 决策技术外，还有RE （油藏工程）决策技术、RS （油藏模拟）决策技术，这些决策技术所依据的原理不完全相同，但决策内容相似。

四、边水和底水的堵水方法（一）出水类型的判断油井产出水根据来源不同，可分为注入水、底水、边水。

不同的出水类型处理方法不同，所采用堵剂也不同。

对于底水和边水，lg （WOR′）与lg （t）关系曲线不同，WOR 为油井的产液的水油比，t 为时间。

使用这种方法判断有一定困难，可以采用lg （WOR′）与lg（t）关系曲线进行判断。

对于底水，曲线斜率为负值；对于边水油藏，曲线斜率为正值。

（二）底水打隔板方法打隔板需要在底部进行密集射孔，这会损坏套管的强度，因此使用范围受到限制。

除了打隔板外，如果把底水上升的途径看成出水通道，向地层注入的水基堵剂会优先进入水道，则可以按照常规方法进行封堵底水。

底水入浸呈锥体形状，通过根据该锥体的大小计算堵剂用量。

（三）边水调剖方法边水驱动的油藏也会发生边水突进问题，因此也要封堵边水，减少油井产水、充分利用边水能量，提高边水的波及系数以提高原油采收率。

要封堵边水，首先应研究清楚边水的入浸方向，通过在边水的入浸方向采取各种封堵措施，使边水均匀地向油层方向推进，从而提高波及系数和洗油效率。

五、调剖堵水的潜力、限度与发展趋势从多年来的调剖效果可以看出，调剖具有相当的潜力。

但是调剖又具有一定的限度。

第一，堵水轮次和堵剂用量不能无限度的增加。

实践证明，随着调剖次数的增加，调剖效果会越来越差。

同时，堵剂用量增加，堵水成本也在提高。

第二，调剖只能调整波及系数，不能提高洗油效率。

调剖的发展趋势也体现如何克服上述两个限度而做出的努力。

第一，通过开发一些工业废料作为堵剂如制浆造纸工业的黑液、苛化法制碱工业的苛化泥、油田生产中含油污泥等来降低堵剂的成本。

第二，通过堵驱结合来克服其机理上的限度，即二次采油和三次采油相结合的技术。

堵水与驱油交替进行是其中的一种做法。

有人提出用既能驱油又能调剖的双功能化学剂，进行堵驱结合，但该双功能化学到底能不能存在，在理论上还没有定论。

调剖、堵水技术处理目标的筛选一、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白宝君等研制的RS 筛选方法和软件系统，石油大学（华东）赵福麟等研制的PI 决策技术和石油大学（华东）陈月明等研制的RE 优化决策技术等三套筛选决策技术。

筛选的主要内容有；本筛选方法是在进行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，单项筛选项目为：（1）周刊井和层位的选择；（2）堵水井和层位的选择；（3）调剖、堵水井用化学剂的选择；（4）化学剂用量优选；（5）调剖、堵水效果预测。