奈曼油田压裂井选择性堵水技术
油田用选择性堵水剂的研究及应用
胶 强 度 大 于７ ａｓ对 不 同渗 透 率 的 岩 芯 ， 水 剂 的 堵 水 率 大 于 ８ ％ ， 油 率 小 于 ２ ％ ， 有 良好 ＯＰ ・。 堵 ５ 堵 ０ 具 的选 择 性 。２０ 年 在 大 庆 油 田宋 芳 屯 区 块 现 场 施 工 ３口井 ， 计 增 油 量 为 ５０ｔ累 计 降 水 量 为 ０３ 累 ８ ，
摘
要 以 聚丙 烯 酰胺 （ Ｐ Ｍ） 木 质 素 磺 酸 盐 （ ａ Ｓ 为 主要 原 料 ， 机 铬 类 为 交 联 剂 ， ＨＡ 和 Ｇ —Ｌ ） 有 弱
碱性物质为 ｐ Ｈ值 调 节 剂 ， 得 选 择 性 堵 水 剂 。确 定 了选 择 性 堵 水 剂 的 最 佳 配 方 ： ＿％ Ｈ Ａ ＋ 制 ０８ ＰＭ
效益 。 １ 实 验 部 分
１ １ 原 料 及 仪 器 ．
成胶 时间 ： 配制 好 的选 择 性 堵水 剂 溶 液 加 将 入 １０ｍ 的 比色管 中 ， 人恒 温水 浴 中养护 ， ０ Ｌ 放 隔一 定时 间取 出 比色 管水 平 放 置 ， 当堵 水 剂溶 液不 能
流 至 比色 管 口时 作 为 成 胶 时 间 。
原料 ： 聚丙 烯 酰胺 （ Ｐ Ｍ） 大 庆油 田助 剂厂 ， ＨＡ ， 工业 品 ， 均 相 对 分 子 质 量 ５×１ 阳 离 子 度 平 ０， ２％； ０ 木质 素磺 酸盐 （ ａ Ｓ ， Ｃ —Ｌ ） 吉林 图 门化 工有 限 公司 ， 工业 品 ； 联剂 ， 交 有机 铬类 ；Ｈ值 调节 剂 ， ｐ 大 庆 油 田油化 助剂 厂 ； 造 岩芯 。 人 仪器 ： Ｖ Ｒ ２型旋 转 粘 度计 ， 电子恒 温 水 浴 ， 可
油井选择性堵水和酸化一体化技术研究
ＮＯ ２ ８ Ｖ， ００
现 代 商 贸 工 业 Ｍ ｏ ｅｎＢ ｓ ｅ ｒｄ ｎ ｕｔｙ ｄ ｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａ ｅＩｄ ｓ ｎｓ ｒ
２Ｏ Ｏ ８年 第 １ 期 １
油 井选 择 性 堵水 和 酸化 一体 化 技 术 研 究
董 延 军
（ ） 溶 率 ≥ ９ ； １油 Ｏ （ ） 堵 率 ≥ ９ ； ２暂 ５ Ａ ｏ （） 堵 率 ≥ ９ ； ３解 Ｏ １４ 选 井 条 件 ．
映 ， 强 度 仍 很 大 ， 以 满 足 孔 隙 介 质 对 堵 剂 封 堵 性 能 的需 但 可
要 。
（） １ 初期产 能高 ， 目前供 液能 力强 ， 计产 油量 低 ， 用 共 动
．． 附 架 桥 ， 填 形 成 一 条 渗 透 率 相 对 较 低 且 有 一 定 强 度 的 暂 １ ５ ２ 堵 剂 耐 酸 性 评 价 充 本 实 验 分 别 采 用 浓 度 为 ５ 、 Ｏ 、 ５ 的 盐 酸 溶 液 对 １ １ 堵 带 ， 止 水 的流 动 ， 井 生 产 时 可 被 原 油 逐 渐 溶 解 ， 散 ， 阻 开 分
１ 油 井选 择 性堵 水和 酸化 一体化 技 术
１ １ 油 溶 性 选 择 性 堵 水 剂 组 成 ．
累计体 积为 ＩＯ Ｖ 时测得 残余 阻力 系数 的下 降率 很 小 ， ＯＰ 说 明 堵 剂 在 地 层 中具 有 较 强 的 耐 冲 刷 性 。
表 １ 不 同渗 透 率 岩 心 封 堵 实 验 结 果
油 溶 性 堵 水 剂 ， 粒 径 在 ０ ５ １ ｍ 之 间 ， 有 油 溶 性 其 ．— ｒ ａ 具 好 ， 水 率 高 ， 堵 强 度 大 ， 堵 率 高 ， 该 堵 剂 可 用 水 作 为 堵 封 解 且
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
油田开发技术-压裂
一、压裂基本原理 水力压裂概念
压裂：若液体被泵入井中的速度快于液体在地层中 的扩散速度，将不可避免地使地层压力升高 并在某些点发生破裂。
一、压裂基本原理
所谓压裂就是利用水力作用，使油层形成裂 缝的一种方法，又称油层水力压裂。油层压裂工 艺过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度 的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加 入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的 渗透能力，以增加注水量(注水井)或产量(油气井)。 常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状 压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液多种基本类型。
三、压裂体系
低分子环保型压裂液的性能特点
增稠液的粘度低 压裂液的残渣含量低 压裂液流变性能受温 度影响小 压裂液的破胶与交联 可逆 液体的滤失低且对地 层伤害小 填砂裂缝导流能力高
HPGF压裂液
LMF压裂液
LMF和HPGF压裂液外观
低渗透油层压裂 新工艺技术
一、多级加砂压裂技术提高了厚层状油层的改造效果
整个裂缝扩展过程分段，每一段单独进行优化，由于每 一段的温度和裂缝扩展规律不完全一致，因此，每一段 都对应一优化的施工参数； 十变优化参数：排量、压裂液类型（黏度）、支撑剂类
型、支撑剂粒径、稠化剂浓度、交联比、破胶剂浓度、 砂液比、压后放喷油嘴尺寸、抽汲及生产期的井底流压 （考虑应力敏感后，不同时期要求不同的值）。
二、压裂设计方法
压裂多级优化技术示意图 ——“十变”分阶段优化参数
线性胶 深井低浓度稠化剂 压裂液类型 降低稠化剂浓度 压裂液类型 放喷油嘴尺寸
增 大 方 向
停泵后算起
稠化剂浓度 支撑剂粒径 破胶剂
砂液比 排量
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
奈曼油田提高开采效果配套技术研究与应用
奈曼油田提高开采效果配套技术研究与应用奈曼油田由于具有断层多、断块多、构造发育史复杂等特点，其地下油水系统分布较为复杂。
围绕老油田提高储量动用率、油田采收率和单井产量“三大目标”，充分发挥油水井技术的协同作用，以细分注水为常规手段，配合提高单井产量技术，着力构建注、调、采“三位一体化”技术体系，最大限度挖掘剩余油潜力。
标签：提高采收率；细分注水；解堵1 概况奈曼油田有多套含油层系，但不同层系的富集程度确有很大差别，其中主力油层通常占有绝大部分储量。
由于具有断层多、断块多、构造发育史復杂等特点，其地下油水系统分布较为复杂，主要开采矛盾体现在以下几个方面：①储层物性差异大，纵向上水驱不均。
奈曼油田层内渗透率级差大于10，非均质系数均大于2，层间非均质系数最高为16.1，渗透率级差高可达525倍，层间矛盾突出属于强非均质储层。
导致纵向上吸水不均的问题；②水驱控制程度低。
奈曼油田共有水井18口，开井12口。
受复杂断块影响，目前已有4个井组出现明显注水突进及水窜现象，注入水的大量无效循环，水驱程度低；③注采不完善。
奈曼油田内部断层发育，油水关系复杂，注水开发后只在局部井组见到注水效果，油井受效不明显；④主力油层动用程度高。
油田标定采收率为19.02%，目前采出程度达到17.76%，剩余可采储量少，油田的后续开发难度加大。
2 提高开采效果技术研究与应用随着油田开发不断深入，工艺技术在老区挖潜中的作用尤为突出。
2016年起，重点针对奈曼油田存在的问题，围绕老油田提高储量动用率、油田采收率和单井产量“三大目标”，充分发挥油水井技术的协同作用，以细分注水为常规手段，着力在改善注水井吸水剖面，提高水驱动用程度上下工夫。
2.1 实施测调联动分注技术，提高区块注水有效率奈曼油田主要开发层系为下第三系沙河街组，沙三段储层孔隙度平均为24.1%，渗透率平均为453×10-3mm2，泥质含量平均为7.9%，属中孔-中渗储层，层间非均质系数最高为16.1，渗透率级差高可达525倍，层间矛盾突出属于强非均质储层。
油气井堵水与封窜技术
胜跎11101施工情况
施工用量：708m3
注入量(m3)
堵水效果
28.4 26.1
18
3.2
88.7 31
超细水泥制备及封堵工艺介绍
SPE的文章报道
• 据SPE的文章报道，在美国，大约有95%的堵水作业 是用挤水泥的方法实施的，通常只有大约30%的成功 率，原因是普通标准水泥的粒径太大，进入不了较小 的缝隙。超细水泥是颗粒更加细化了的油井水泥，A 级超细水泥通过0.25mm窄小缝隙的通过量达到94.6%， 而普通G级、H级的油井水泥的通过量仅为15%左右。 细化了的油井水泥，其水化速度明显加快，析水量大 大减少，抗压强度提高1倍，抗析强度提高1倍，结石 的抗渗性提高14倍。此外，由于比表面积增大，水化 程度提高，使水泥的利用率成倍提高。另具SPE报道， 在超细水泥问世后的最初9个月，有20多家作业公司在 15个油气田上进行了上百次试验，根据81次作业的统 计表明，成功率达94%。
超细水泥的制备
封堵套管外串槽技术原理
• 当固井水泥环本身与套管接触的第一界面，或与 地层接触的第二界面存在缝隙，油层套管的某一 段存在微缝孔，分层开采油、气井的某一段严重 地水淹失去开采价值，油水层之间的薄夹层抵抗 不住射孔振动或层间压力差作用而窜通时，最有 效的方法是挤入油井水泥进行永久性封堵。
类别A，主要为无限流套管漏失，无限流管外窜，带有稳 定隔层的无裂缝发育的井等情况，采用冻胶体系能够 有效得到处理； 类别B，主要为有限流套管漏失，有限流管外窜，人工裂 缝沟通水体，天然裂缝沟通水体等情况，也可以采用 冻胶体系就能够有效得到处理； 类别C，主要为水平井贯穿断层或裂缝，人工裂缝沟通注 采井，天然裂缝连通注采井，采用预交联体处理。 类别D，则认为是最难处理的情况，主要为三维水锥，灰 岩裂缝出水以及非均质大厚层层内堵水，除选择合适 的堵剂外还需要配合较为复杂的工艺，如选择性冲洗 和顶替等工艺来共同完成。
超前注水油藏裂缝性见水油井堵水技术研究与应用
0 引言为补充油层能量和驱替原油，油藏往往会进行注水开发。
然而，由于油层的非均质性，注入水优先顺着高渗透流动通道（又称优势流动通道）流动，导致出现水驱波及体积减小、驱油效率降低和油井过早见水等一系列问题[1-4]。
注水开发油藏难以避免地会出现油井含水居高不下，尤其是在超前注水油藏中油井见水早，含水率高[5]。
因此，油井堵水一直是注水开发油藏重点研究内容。
国内油井堵水试验最早始于1957年玉门油田，其后在大庆油田、大港油田、长庆油田以及塔里木油田等地也多有研究。
1 油井堵水技术分类油井堵水模式发展出5大类，主要有区块整体堵水、选择性堵水、不同来水堵水、深部堵水和多种措施结合堵水。
堵水技术也从机械堵水发展到化学堵水[6-8]，如图1所示。
机械堵水可分为机械式可调层堵水、液压式可调层堵水、重复可调层堵水、遇油/水自膨胀封隔器堵水、水平井重复可调机械找水堵水、电控机械找水堵水以及水平井智能机械找水堵水。
化学堵水可分为聚丙烯酰胺堵水、交联聚合物类堵水、水玻璃-氯化钙类堵水、油基水泥浆类堵水、干灰砂类堵水、木质素类堵水、凝胶类堵水和活化稠油类堵水。
机械堵水应用在井筒，化学堵水应用在储层内部孔隙和裂缝。
化学堵水剂按其作用机理可分为选择性堵水剂和非选择性堵水剂。
选择性堵水剂作用机理：当油水在不同的通道中流动时，选择性堵水剂可以堵塞水流通道而不会堵塞油道；当油水在同一通道流动时，选择性堵水剂只能降低水相渗透率。
非选择性堵水剂作用机理：非选择性堵水剂优先进入高渗透区和裂缝，堵塞通道可能是水流通道，也可能是油流通道。
Chen Lifeng 等人[9]认为，选择性堵水剂在油田的成功应用极其少，主要原因是投资回报率低、高温高矿化度条件下效果差、易减产。
选择性堵水剂用于小孔道（如孔隙和微裂缝），堵水强度很低，一般小于0.1 MPa。
与选择性堵水剂相比，非选择性堵水剂具有更高的封堵强度，适用于人工裂缝和天然大裂缝[1， 10， 11]。
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奈曼油田压裂井选择性堵水技术
由于奈曼油田天然能量不足、地层压力低等自身特点导致初期（压裂）产量高、后期自然递减快，投产初期储层动用程度高，后期逐渐变差。
为缓解奈曼地区生产矛盾，实现低渗透油藏高效稳产，则要靠注水的不断调整，提高区块产能。
奈曼油田2009 年进入全面注水开发阶段。
2013 年，奈曼油田油井含水大于70%的油井18 口，占总开井数的22%，奈曼油田综合含水53%，部分井组综合含水大于70%。
由于其自身条件限制，奈曼油田油井不压裂不出油。
注水开发后，油井的递减率得到减缓，油井稳产基础得到了加强。
但随着注水开发的深入，油井综合含水逐年上升，压裂产生的裂缝对注水的巨大影响，油井沿裂缝方向易发生水窜、水淹等现象，若不能有效治理，驱油效率将不断下降。
一、压裂井出水治理方法以往在治理奈曼油田压裂井高含水工艺措施中，主要应用机械卡封或注水泥在井筒内打隔断灰塞，控制高含水层。
但由于工艺技术的限制，既堵住了水流动通道，又堵住了油流通道，不能充分挖潜出高含水层段的剩余地质储量，或由于封堵半径小，油井堵水措施有效时间短，不能充分发挥油层层内潜力，使油田水驱采收率的提高受到影响。
针对奈曼油田复杂情况，现场封堵压裂高含水井要单井逐口实施，为达到稳油控水的目的，采用具有高度选择性的复合凝胶型堵水剂。
有注水井对应的油井堵水时，由于油井与注水井之间的联通有不同渗透率的地层，所以在油井堵水前关闭与油井联通好的注水井或投死嘴关闭与油井联通好的小层。
二、堵水技术
（一）反应机理
选择性堵剂主要由两性离子聚丙烯酰胺（MPAM、交联剂、有机酚和调节剂四种材料组成。
交联剂受热缓慢释放出甲醛，甲醛与有机酚缩合，其缩合产物与MPAM交联，形成凝胶型堵剂。
由MPAM交联剂、有机酚三种原料制备的凝胶型堵剂是以MPAM- 酚醛树脂为主要成分的复合凝胶体，此外，还有部分羟甲基有机酚、甲撑基MPAM凝胶等。
由上述反应机理可知：甲醛是交联剂受热缓慢释放出来的，延长了体系中的交联时间，有利于大剂量处理，凝胶型堵剂网状结构中导入了芳香环，提高了热稳定性。
选堵剂选择性堵水的机理主要有：两性离子聚合物MPAM勺
吸附、凝胶的堵塞、油溶性树脂颗粒的堵塞与封口剂的膨胀堵塞。
（二）性能评价经室内实验筛选出选择性堵剂最优配方：第一部分是凝胶型主剂，主要由两性离子聚丙烯酰胺MPAM有机酚和交联剂组成，凝胶强度大于50000mPa?s第二部分是封口剂，主要由丙烯酰胺、交联剂和引发剂组成，凝胶强度大于300000mPa.s。
1.选择性堵剂堵水能力测定
利用人造岩心，评价堵剂对岩心的突破压力的影响。
数据如表1 所示：
通过实验可知，选择性堵剂成胶后强度大，突破压力大于
1.5 MPa/cm。
对岩心的堵塞率高，堵塞率大于90% 注入堵剂后阻力系数较大，堵剂的堵塞效果好。
2.选择性堵剂堵油能力测定按照最优配方配制选择性堵剂，利用人
造岩心（用煤油浸泡
12 小时以上），评价堵剂对油的堵塞能力。
数据如表2。
通过实验可
知，选择性堵剂对煤油的堵塞能力较小，突破压
力小，对油的堵塞率小于30%。
注入堵剂后对油阻力系数小，堵剂具有堵水率高，堵油率小的特点。
3.选择性堵剂的长期稳定性长期稳定性是评价堵剂性能的一项重要
指标，直接影响到堵
水的有效期。
实验结果见表3 所示：
结果表明，选择性堵剂在60C条件下能长期稳定一年以上，不脱水，不破胶。
在凝胶形成初期，堵剂的强度逐渐增加，达到极大值后强度略有降低，但一年后的损失率小于1%。
三、施工工艺优化
（1）选井原则。
①无法确定出水层位或近井区域无分隔层（如页岩层）的压裂井；②压裂井段和射孔井段较长，含水上升较快的压裂井；
③优先选择裸眼完井且出砂不太严重的压裂井；④尚有较大增产潜力的压
裂井。
(2)施工参数优化。
①笼统注入，全井段处理半径4m-5m
②注入方式：带搅拌桨的搅拌池现场配药，罐车拉运，水泥车泵入地层；
③管柱结构：采用光油管；④施工泵压？10MPa⑤施工
排量0.3 - 1m /min 。
四、现场实施
选择性化学堵水技术先后在奈曼油田压裂高含水井中应用5 井次，
措施有效率70%，累计增油571t ，起到了明显的效果。
典型井为奈1-48-46 井。
该井于2008 年10 月29 日压裂投产，射开井段为2107.9m-1941.9m，厚度166m压裂井段2107.9-1941.9m ，48.1m/12 层。
初期日产液15.9t ，日产油14.2t ，含水11%。
后期含水逐渐上升到100%，并于2011 年12 月6 日因高含水关井。
2012年6 月机械堵水，封堵2055.9-2107.9m ，19.1m/7 层，封隔器位置2040.62 米，生产1941.9-1976.1m ，29m/5 层。
2012 年12 月6 日高含水停井。
2012 年12 月8 日实施选择性化学堵水措施，采用笼统注入工艺，注入目的层
1941.9m-2107.9m，累计增油275.54t，日增产原油2.43t/d，含水下降13 个百分点。
五、结论奈曼油田压裂井出水主要原因是沿裂缝而产生的底水锥进和边水突进，筛选两性离子聚丙烯酰胺( MPAM、交联剂、有机酚、和油溶性树脂颗粒堵剂体系具有较强的工艺适应性，可满足奈曼油田压裂井选择性堵水要求，达到了稳油控水的目的。