堵水调剖技术

堵水、调剖技术研究2008年5月采油工程研究院油田化学研究室大庆油田公司采油工程研究院目录1目的意义2堵水调剖剂的选择3堵水调剖施工工艺4施工质量与效果5安全注意事项6技术管理的几点建议7新技术发展介绍大庆油田公司采油工程研究院1目的意义大庆油田公司采油工程研究院大庆油田水驱开发现状与矛盾控制含水上升难度很大总地质储量34.86亿吨剩余地质储量68.3%在厚油层中未水洗厚度30%,中水洗厚度40%以含水率98%为界限低效无效循环层驱油效率为66%存在问题“十一五”期间无效注水1.05×108m3无效产液3900×104t同井多层高含水井增多潜力与基础喇萨杏油田减少大庆油田公司采油工程研究院大庆油田公司采油工程研究院研究提高注水效率、挖掘低渗透层储量发展化学堵水调剖技术提高油田开发效果重要技术化学堵水调剖技术方法1.1堵水调剖技术原理化学调剖技术是利用非均质油层间的吸水差异来实现的，在较低的注入压力下注入调剖剂，使之优先进入并封堵启动压力较低的高吸水层或部位，从而降低其吸水能力，进而提高全井的注水压力，实现增加低渗透层或部位的注水量的目的。调剖技术原理化学堵水技术是在油井注入化学药剂，封堵高含水层，达到降低油井含水，降低井底流压，减少无效水循环的目的。化学堵水技术原理大庆油田公司采油工程研究院1.2堵水调剖技术的主要功能化学堵水调剖技术做为分层开采、注水管柱的一个重要的补充技术，它主要可以解决以下三个方面的问题：一是由于受层间隔层厚度和分层注水管柱分层程度的限制，往往一个层段内包含有多个吸水能力相差较大的油层，化学调剖可以对层段内的这些小层吸水量进行合理的调整；二是对因套损而不能下入分层注水管柱的井，在笼统注水条件下，可采用化学调剖方法对注水井的吸水剖面进行调整；三是对非均质厚油层，可用化学调剖方法使注水量由高、中渗透部位向低渗透部位转移。大庆油田公司采油工程研究院2堵水调剖剂的选择大庆油田公司采油工程研究院2.1类型2堵水调剖剂的选择我国化学堵水调剖剂品种较多，可分为七类约1000种，现场使用较多的产品约有30种。按物理化学性质主要分以下几种：1）沉淀型无机盐类堵水、调剖化学剂：如双液法水玻璃氯化钙堵水剂，水玻璃单液法堵水剂，水玻璃硫酸亚铁等。2）聚合物冻胶类堵水、调剖化学剂：如地下交联聚合物的TP-910调剖剂，PIA系列调剖堵水剂，BD-861调剖剂，HPAM-Cr3+冻胶堵水剂等以及复合离子堵水调剖剂FT-213等。3）颗粒类堵水、调剖化学剂：如石灰乳，膨润土-聚丙烯酰胺，轻度交联的聚丙烯酰胺，聚乙烯醇粉，体膨型颗粒堵剂等。大庆油田公司采油工程研究院2.1类型2堵水调剖剂的选择4）泡沫类堵水、调剖化学剂：根据泡沫成因不同大致可分为二相和三相泡沫其中三相泡沫。主要由发泡剂、稳定剂、膨润土、空气和水组成。5）树脂类堵水、调剖化学剂：曾用作永久性堵水材料主要有脲醛树脂，酚醛树脂，环氧树脂，糠醇树脂，热缩性树脂等。6）微生物类堵水、调剖化学剂：如葡聚糖β球菌，硫酸盐还原菌等。另外，根据用量大小还可分为浅调剖技术（调剖剂用量较少，主要封堵近井地带），深度调剖技术（调剖剂用量较大，主要封堵地层深部）；堵水技术还包括常规堵水和选择性堵水（堵水不堵油）等。大庆油田公司采油工程研究院颗粒调剖剂性能对比堵剂名称性能指标应用范围应用油田应用情况粘土具有一定的膨胀性、性能稳定、强度一般适用于高渗透带或大孔道，需大剂量使用胜利、大港、中原等油田对低渗透层存在污染，采出地面后增加处理难度木屑浮液沉淀稳定性极强、耐冲刷性好、聚集稳定性好、热稳定性好、抗腐蚀适用于高渗透带或大孔道俄罗斯西西伯利亚油田国内没有使用，在国外收到了很好的增油效果橡胶颗粒物理堵塞性能好、稳定性能好、粒径可调适用于高渗透带或大孔道胜利、大港、大庆等油田多配合凝胶调剖剂使用，效果较好预交联体膨颗粒物理堵塞性能好、稳定性能好、粒径可调、具有可破碎、膨胀的特性适用于高渗透带或大孔道大庆、大港、胜利、辽河、吉林等油田大港油田应用有效率在60%左右，配合凝胶调剖剂使用，有效率75%以上堵水调剖国内外技术发展现状1、深度调剖剂现状大庆油田公司采油工程研究院凝胶调剖剂性能对比胶态分散凝胶聚合物浓度100-900mg／L、聚交比20:1适用于中、高渗透层调驱大庆、大港、胜利、辽河、新疆等油田及美国各油田多用于聚驱调剖黄原胶/铬离子剪切性能好、使用温度30－70℃、优良的增粘性、抗盐敏性、抗剪切性适用于中、高渗透层调剖胜利等油田及美国由于成本较高，目前已很少单独应用于深部调剖木质素磺酸钙冻胶适应温度50～120℃、胶凝时间1.5～2.5h(70℃)、视粘度(20～30)×104mPa·s、堵塞率90%(k=2.5μm2岩心)适用于中、高渗透层调剖大庆、大港、胜利、辽河等油田复合离子深度调剖吸附性好、耐冲刷、成胶时间可控、成胶强度高大庆、大港、胜利、辽河等油田对中高渗透层调剖效果较好，封堵大孔道需配合颗粒调剖剂使用延缓交联调剖剂适应温度30～70℃,成胶时间可控,成胶强度可控,堵塞率90%以上适用于中、高渗透层调剖大庆、大港、胜利、辽河等油田对中高渗透层调剖效果较好，封堵大孔道需配合颗粒调剖剂使用由于成本较高，目前已很少单独应用于深部调剖适用于中、高渗透层调剖堵剂名称性能指标应用范围应用油田应用情况大庆油田公司采油工程研究院2.2性能指标要求⑴溶胶：主要以高分子聚合物溶液为主，添加除氧剂、热稳定剂，使其溶液在一定温度条件下仍保持溶液在常温下的粘度。2堵水调剖剂的选择大庆油田公司采油工程研究院2堵水调剖剂的选择⑵凝胶：高分子聚合物溶液加交联剂，形成空间网状结构，具有粘弹性。①交联时间：初胶时间、终胶时间。②成胶后达到的粘度或针入度范围。③适应环境a、温度范围b、PH值范围、耐酸碱与交联范围c、耐矿化度范围d、热稳定性2.3现有堵水调剖技术分类介绍水玻璃氯化钙堵水技术氰凝堵水封窜技术水泥堵水封窜技术高聚物单液法堵水技术大庆油田堵水技术现状主要技术大庆油田公司采油工程研究院2.3现有堵水调剖技术分类介绍SAP颗粒调剖剂长效复合调剖技术流动凝胶深度调剖技术延缓交联深度调剖技术大庆油田调剖技术现状主要技术大庆油田公司采油工程研究院2.3现有堵水调剖技术分类介绍1）技术原理高聚物单液法堵剂包括主剂、引发剂、添加剂等。其中，主剂为一种粒径φ50μm的丙烯酰胺树脂衍生物，在水中呈悬浮状，粘度与水接近，注入地层后可在地层条件下，经引发剂作用发生自由基加聚反应，生成“硬、韧”的网状高分子聚合体，能有效封堵地层的孔隙及裂缝，同时，反应后的产物还具有遇水微膨的特性，能与地层基质紧密黏结，延长封堵的有效期。2）适用条件该技术既可封堵5m以下的薄层，也可封堵8m以上的大厚层；既适用于50℃以下的低温油层，也可应用于90℃以上的高温油层；除能用于油、水井堵水，还可用于封窜。3）堵剂性能参数密度：1.14g/cm3；范氏粘度35mPa.s成胶时间：20℃为10h；30℃为5h；45℃为2.5h2.3.1高聚物单液法堵水技术大庆油田公司采油工程研究院技术原理预封堵剂主剂引发剂转向剂添加剂1.堵剂的组成聚合反应地层条件高强度胶体孔隙、裂缝封堵耐冲刷、防渗滤、硬韧性2.性能评价从室内来看，该堵剂具有较好的造壁防渗滤作用，对于各种人造均质岩心（渗透率在1～5μm2之间）存在良好的端面效应，在大于5MPa的注入压力下，堵剂进入岩心的深度小于16mm，封堵后承压大于10MPa，封堵率达95%以上，符合堵得浅，堵得住，易解堵的要求，同时，该堵剂配制简单，动用设备少，成胶时间可控（1～8小时），能够满足现场施工的要求。3.适用条件油层温度30～90℃；夹层厚度2m以上；封堵层厚度8m以下；矿化度小于1.0×105mg/l。现场施工工艺下入封隔器配制堵剂加入添加剂注入地层稠化水替挤关井候凝泵车一趟管柱可以完成自喷求产、堵前验窜、化堵、堵后验效、重复化堵等多项工序，而且在堵剂注入过程中，一旦遇意外情况，能反洗井，不会造成焊管柱现象。图1123Y111---114封隔器筛管Y211---114封隔器（直接连接支撑卡瓦）现场应用情况及效果现场推广260井次平均单井增油有效期3年以上平均单井降水平均单井降含水2t/d45.6m3/d10.9%2.3堵水调剖技术分类介绍该调剖剂是由丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺经辐射引发生成的共聚物。体膨型聚丙烯酰胺由于部分交联失去水溶性，而具有遇水膨胀的性质。技术性能见表1。2.3.2SAP体膨型聚丙烯酰胺颗粒调剖技术表1SAP调剖剂性能粒径（mm）膨胀系数水溶值100d密度（g/cm3）承压强度（MPa）30min24h本体吸水后0.09-3.02-34.2-11.55%1.71.07.5-10.2备注:承压强度是在温度为42℃,8MPa下,恒温恒压8小时的充满自来水的模拟炮眼中进行的。大庆油田公司采油工程研究院2.3堵水调剖技术分类介绍1）调剖原理：SAP调剖技术就是利用高渗透层吸水启动压力低的特点，在较低的注入压力下，首先进入高渗透层或大孔道，采用水泥车向井内注入悬浮于水中的SAP颗粒调剖剂，使绝大部分的调剖剂进入吸水启动压力低的层的射孔炮眼及近井地带的裂缝。同时由于该调剖剂具有遇水膨胀特点，可将高渗透层全部或大部分堵死，在配注不变的情况下，致使注水压力提高，增加其他油层的吸水量。它是靠颗粒的物理堵塞来实现的。该调剖剂具有初膨倍数低、终膨倍数高,稳定性、保水性好，水溶值小，遇水后密度接近1.0，易被清水携带,现场施工简单，不用关井候凝等优点。2）实施情况及效果:该调剖剂目前现场应用150多口井,启动压力平均上升1.5MPa,有效期半年以上。2.3.2SAP体膨型聚丙烯酰胺颗粒调剖技术大庆油田公司采油工程研究院2.3堵水调剖技术分类介绍该技术具有配制简单、方便（现场配置）、动用设备少，对注水井管柱适应性强等特点，同时该调剖剂无毒对环境污染小。性能见表2。2.3.3长效复合调剖技术表2YFT-YTP复合调剖剂性能表名称浓度（%）配制水矿化度（PPm）成胶时间成胶强度(×104mPa.s）温度范围（℃）承压（MPa）YFT1-215003-15d1.85-4.330-8015-17YTP10-1550003-24h100-30030-80备注:采用3.8cm×30cm,水测渗透率0.543-82.097人造岩芯上进行,40℃条件下候凝72h测得。大庆油田公司采油工程研究院2.3堵水调剖技术分类介绍1)反应原理:YFT它主要是由两性聚合物、交联剂、稳定剂和促凝剂组成。在一定的PH值和温度条件下发生化学反应,使线性聚合物变成体型聚合物,生成凝胶体。由于该调剖剂成胶时间可控,成本较低,因而作为主剂。YTP调剖剂分子中有共轭体系结构,由于羰基吸电子能力强,使C-C键上进行自由基型和离子型连锁加剧反应。在交联剂和引发剂存在时,在一定温度条件下,聚合和交联反应同时进行,形成韧硬性网状结构的凝胶。它强度高,弹性好,能有效的封堵地层孔道,因而作为封口剂使用。2)实施情况及效果到目前为止，该技术进行了50多口井的现场应用,取得了较好的效果。注水井压力平均上升2.0MPa，有效期一年以上。该项技术的施工费用为5.5万元/口。2.3.3长效复合调剖技术大庆油田公司采油工程研究院2.3堵水调剖技术分类介绍1）流动凝胶深度调剖技术原理采用低浓度的聚合物（浓度低于聚合物驱溶液），加入少量的交联剂，使之在地层内缓慢形成以分子内交联为主的胶态分散凝胶，它可以提高地层的阻力系数和残余阻力系数，较大程度上改善油藏非均质状况，其工艺首先可对高渗透部位起到封堵作用（调剖）。此外在大量后续注入液推动下，会产生象聚合物驱一样的驱油效果，从而起到调剖和驱油的双重作用。2）性能指标:流动凝胶进行深度调剖可挤入井距的0.25-0.5倍（井距为200－300m）；成胶时间在1－3个月内可调；岩芯试验渗透率降低大于50%；现场试验提高采收率2-3％。3）应用效果98年流动凝胶现场试验3口注入井相连通的12口采出井见到较好的增油、降水效果，累计增油3.1882