第三篇 第八章 调剖与堵水Word文档格式.docx

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一、注水井调剖原理

注水开发的油田，由于油藏纵向和平面上的非均质性及油、水粘度的差异，造成注入水沿注入井和生产井间阻力较小的高渗透层或裂缝突进或指进而绕过低渗透高阻力区（见图8-1），从而降低了水的波及体积和水驱效果，甚至在注入流体波及不到的区域形成死油区，这不仅会使中低渗透层的原油采出程度降低，而且会使油井过多过早产水，影响油田的稳产、高产，降低油田注水效率，增加原油生产成本。

注水井调剖就是通过向注水井注入化学调剖剂，让调剖剂在井下封堵注水井的高渗透层，改变水流方向，迫使注入水进入原来的中低渗透层，从而扩大注入水的波及体积，提高注入水的利用率。

注入水进入中、低渗透层后使原来未驱动到的原油被驱替了出来，提高了油井的产油量和阶段采出程度。

二、调剖剂及其分类

用于注水井调剖的化学调剖剂按其封堵作用的差异可分为冻胶型调剖剂、沉淀型调剖剂

和颗粒膨胀型调剖剂等几大类型。

1．冻胶型调剖剂

冻胶型调剖剂通常是用高分子材料在井下条件下进行交联或聚合，形成凝胶而堵塞高渗透层，实现调整吸入水剖面的目的。

常用的冻胶型调剖剂：

木质素磺酸盐—聚丙烯酰胺，TP-910，黄胞胶，BD-861，PIO-601等多种。

（1）木质素磺酸盐—聚丙烯酰胺

①调剖原理：

木质素磺酸盐（包括木质素磺酸钙和木质素磺酸钠）的分子链上含有多种官能团，如甲氧基、羟基、醚基、羰基、芳香基和磺酸基等。

交联剂重铬酸钠中的六价铬经木质素磺酸盐中的羟基和羰基还原为三价铬，三价铬再与木质素磺酸盐和聚丙烯酰胺（HPAM）发生络合作用形成三维网状结构的凝胶堵塞高渗透通道。

②主要性能特点：

堵剂交联前室温下粘度50~100mp.s，可泵性好。

成胶时间随温度升高而缩短，通过调整配方其成胶时间可控制在1~48h，成胶后，冻胶具有较好的粘弹性、抗挤和抗剪切性，冻胶粘度（5~20）ⅹ10

mp.s；

堵剂对岩心具有较好的进入和封堵能力，岩心封堵率95%以上。

堵剂误堵非目的层后，可用NaOH和HCL破胶解堵；

堵剂现场配制，施工工艺简单方便；

③基本配方见表8-1。

表8-1木质素碳酸盐—聚丙烯酰胺调剖剂基本配方

配方一

配方二（适用900C以下井温）

配方三（适用90~1200C以下井温）

木质素磺酸钙3%~6%

木质素磺酸钠4%~5%

木质素磺酸钙4%~6%

聚丙烯酰胺0.7%~1.1%

聚丙烯酰胺1.0%

聚丙烯酰胺0.8%~1.0%

氯化钙0.7%~1.1%

氯化钙1.0%~1.6%

氯化钙0.4%~0.6%

重铬酸钠1.0%~1.1%

重铬酸钠1.0%~1.4%

重铬酸钠0.9%~1.1%

2．沉淀型调剖剂

沉淀型调剖剂是通过调剖剂在进入地层孔道后生成沉淀来封堵高渗透性地层实现调剖。

如水玻璃—氯化钙、聚丙烯腈—氯化钙、铁系单液法、硅系双液法等调剖剂。

（1）水玻璃—氯化钙调剖剂

将分隔开的水玻璃溶液和氯化钙溶液同时注入地层，两种溶液在地层中相遇后发生反应生成沉淀，这些沉淀物可以封堵地层孔道，降低高渗透层的渗透率。

注入时，两种溶液用油或水隔开，进入地层后随着注入液向外推移，隔离液越来越薄，最后两种溶液相遇而产生沉淀。

水玻璃与氯化钙的反应条件及反应产物均不受温度的影响，因此使用不受温度条件的限制，可用于各种井温的井，适用范围广。

③基本配方：

甲液：

20%水玻璃+0.3%聚丙烯酰胺水溶液

乙液：

10%~50%氯化钙水溶液

甲液:

乙液=1:

1

（2）聚丙烯腈—氯化钙调剖剂

将聚丙烯腈溶液和氯化钙溶液注入地层后，两种溶液在地层中相遇，氯化钙与聚丙烯腈发生反应生成一种性能稳定的棉絮团状沉淀物，这种沉淀物有很好的韧性，能封堵地层孔道，阻止水的流动。

因高渗透层孔隙度大，进入孔道的调剖剂多，所形成的堵塞物也多，因此对高渗透层具有选择性调剖作用。

调剖剂沉淀物不淡化，经水长期浸泡不变软溶解；

调剖剂沉淀物产生率高；

沉淀反应不受施工条件影响，抗盐、抗温、抗剪切能力强；

沉淀物能够酸溶，现场处理有误时可用盐酸解除。

6.5%~8.5%聚丙烯腈水溶液

20%~30%氯化钙水溶液

隔离液为原油

3．颗粒膨胀型调剖剂

颗粒膨胀型调剖剂是一种通过在注入地层后吸水膨胀来堵塞孔道，实现调剖作用的调剖剂。

（1）聚丙烯酰胺颗粒调剖剂

聚丙烯酰胺颗粒调剖剂是一种部分交联的聚丙烯酰胺，由于其交联度控制适当使其失去了水溶性而具有遇水膨胀的性质，选择适当粒径的水膨性聚丙烯酰胺固体颗粒，使其进入高渗透层孔隙或裂缝，吸水后溶胀变大，对地层孔道产生堵塞而起到调剖作用。

水中溶解率低；

膨胀性受温度和水的矿化度影响大，水温越高膨胀越快和越大，矿化度越大，膨胀越慢和越小；

调剖剂密度与水接近，不会发生下沉；

封堵效果较好，裂缝型封堵效率在90%以上，孔隙型封堵效率70%~95%。

用清水、盐水或轻质油作为携带液，根据地层吸水能力确定调剖剂加量配制成调剖工作液。

（2）聚乙烯醇颗粒调剖剂

聚乙烯醇颗粒具有吸水溶胀而不溶解的性能，将聚乙烯醇颗粒注入地层后遇水膨胀，溶胀后的颗粒堵塞地层孔道，降低高吸水层的吸水量，提高低渗透层的吸水量，实现调剖。

水中溶解性低；

水中膨胀度适当且温度和矿化度影响小；

密度较水高，易下沉，注入速度必须大于沉降速度；

封堵效果好，封堵效率大于98%。

用清水作携带液，根据地层渗透率、孔隙度和吸水能力，选择合适粒径的调剖剂固体颗粒及固液携带比，配制调剖工作液。

（3）聚丙烯酰胺—膨润土调剖剂

将聚丙烯酰胺溶液和膨润土泥浆同时注入井中，对于非均质多油层注水井，水基膨润土浆在注入时容易进入高渗透层，膨润土颗粒在地层中遇水膨胀，遇到聚丙烯酰胺聚合物形成絮状物及凝胶体，堵塞吸水层段水流通道，改变吸水剖面，实现调剖。

经济性好，有一定的效果。

膨润土泥浆：

聚丙烯酰胺溶液=2:

聚丙烯酰胺分子量350万左右，水解度30%，浓度200~800ppm。

三、深部化学调剖

深部调剖技术就是通过使用不同的方法使注入的化学调剖剂进入油层深部后再封堵水流通道，使油藏中的液流改向，提高注入水的波及系数，从而提高原油采收率。

目前比较常用的深部调剖剂主要有两大类，即冻胶类和颗粒类。

1．聚合物延迟交联深部调剖

普通聚合物调剖技术由于注入的剂量比较小，调剖后存在绕流问题，使调剖有效期很短。

利用聚合物延迟交联进行注水井大剂量深部处理，是目前油田进行高含水期开发的一项重要技术。

聚合物延迟交联深部调剖属于冻胶类调剖技术，它采用控制成胶时间的方法，使调剖剂有足够的时间达到足够远的地方再形成凝胶。

成胶时间的控制通常采用加延缓交联的添加剂来延长聚合物的成胶时间。

聚合物延迟交联深部调剖技术采用的调剖剂体系虽然有所不同，但调剖原理上大致相似，下面以两种调剖剂体系为例。

聚丙烯酰胺—重铬酸盐调剖体系可用于高渗透层的调剖，其原理是：

交联剂在与部分水解聚丙烯酰胺聚合物的羧基反应之前，先与体系中的还原剂发生氧化还原反应，使Cr6+还原成Cr3+，由于交联体系中加入了延缓剂，使还原反应时间增长，致使Cr3+与聚合物的羧基反应时间延长，即聚合物的变构时间延长。

这一过程应用于聚合物交联调剖技术，使得在聚合物成胶前有充裕的时间注入到地层深部，然后发生交联反应形成凝胶体，堵塞高渗透层。

见图8-2所示。

对低渗透裂缝性油藏进行聚合物延迟交联深部调剖，某油田采用了一种以复合离子聚合物和交联剂及助剂组成的延迟交联调剖剂体系，它以低粘度形式注入井内，调剖剂沿裂缝前进，在适宜的*+值和温度条件下交联剂缓慢释放出甲醛，达到预定交联时间后，在远离井筒的油层裂缝中交联，并在油层深部形成三维网状结构，从而达到较深的调剖半径，封堵裂缝性水窜，且保持注水井较高的注水能力，见图8-3。

2．颗粒类调剖剂深部调剖技术

颗粒类调剖剂通常采用大剂量注入的方式，使颗粒类调剖剂进入油层深部，通过颗粒的絮凝、膨胀、积累等作用使油层通道变窄直至完全堵塞来改变注入水的流向，提高水驱效率，见图8-4。

颗粒类调剖剂深部调剖技术常采用的是双液法聚丙烯酰胺—粘土颗粒调剖剂体系。

近年来陆地油田采用粘土颗粒类调剖剂进行大剂量调剖，有效地解决了小剂量调剖有效期短，对应油井增油降水效果幅度不大的弊端。

四、防止调剖剂伤害非目的层的方法

调剖针对的目标是地层中的高渗透层段。

因此，确保注入的调剖剂进入高渗透地层而不进入或少进入非目的层是调剖成功的关键所在。

调剖施工时必须采取适当的措施，防止调剖剂伤害非目的层，其方法可采取以下三种。

1．控制注入压力

要使地层中的原油发生运动需要一个初始压降，即需要一个启动压力来克服粘滞力、初始剪切应力，获得一定的动能和损失在毛细管的初始阶段。

在油田开发过程中，如果一些个别油层、个别区块上的压力梯度低于初始压力梯度，那么原油将不会流动。

实验结果还表明，储层渗透率越高，原油运动所需的初始压力梯度越低。

根据原油在地下储层中流动的特性，调剖过程中，如果将调剖剂的注入压力控制在低渗透层原油发生运动的初始压力之下，那么调剖剂便会有选择性的进入需要封堵的高渗透层而不进入低渗透的非目的层，从而起到保护非目的层免遭伤害的作用。

2．形成表面堵塞

采用聚合物型调剖剂调剖时，通过选择适当的调剖剂，使其只在低渗透层形成表面堵塞，而顺利地进入高渗透层，将有效地减少调剖剂对低渗透层的污染，调剖后采取适当措施解除非目的层的污染，有利于提高调剖效果。

解除表面堵塞的方法有：

①利用返排方法解除聚合物型调剖剂的表面堵塞；

②利用化学解堵方法解除聚合物型调剖剂的表面堵塞。

3．注入暂堵剂

原理与形成表面堵塞法相似。

具体作法是：

通常先以大大高于低渗透层启动压力的注入压力（但不能高于地层破裂压力）注入暂堵剂，然后再注调剖剂进行调剖，最后采用解堵方法解除暂堵剂在非目的层的表面堵塞，从而提高调剖效果。

选择暂堵剂时应保证暂堵剂只能在非目的层形成表面堵塞，而不能在封堵层位形成表面堵塞。

解除暂堵剂的方法，可在调剖后注少量的解堵剂浸泡井底，也可采用油溶性的暂堵剂，但在调剖后也须注入少量的油浸泡井底；

对于油井堵水，最好采用油溶性的暂堵剂，封堵后，随着油井的生产，进入油层的暂堵剂随着油流的产出而解除堵塞。

五、注水井调剖选井原则

注水井调剖选井一般遵循以下原则：

①位于综合含水高，采出程度较低，剩余饱和度较高的开发区块的注水井；

②累计注采比尽量接近于1，这时最需要启动新层；

③与井组内油井连通情况好的注水井；

④吸水和注水良好的注水井；

⑤吸水剖面纵向差异大的注水井；

⑥注水井固井质量好，无窜槽和层间窜漏现象。