HPAM酚醛树脂堵水剂性能评价.docx

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HPAM酚醛树脂堵水剂性能评价

HPAM酚醛树脂堵水剂性能评价

Abstract

Atpresent,ourcountrymajorityoilfieldsenteredthewater—injectiondevelopmentthemidandlatepart，asaresultofthestratumanisotropicexistence，moisturecontentyearbyyeartorise，theproductiveratereducesyearbyyear，theoilfieldwatershutoffappearsespeciallyimportant,thereforeresearchblockingagentwatershutoffperformanceespeciallyimportant。

ThisarticlehasmadethesimpleintroductioninviewofthepresentblockingagentparticularlyHPAMphenolicsblockingagent’sdevelopmentandtheapplication;AndhasmainlystudiedtheHPAMphenolicsblockingagentinfluencingfactor,andobtainsthemassivedataaswellastheanalysisresult。

ThisarticleknewthroughtheexperimentthatintheHPAMphenolicsblockingagentbestformulaaswellastheformulathecrosslinkingagent，thetemperature，thePHvalueandtheinorganicsalthavewhatinfluencetotheblockingagent，namelybecomestherubberperformancetotheblockingagent（tobecomerubbertime,tobecomerubberintensity）.Moreover,alsoknowstheHAPMphenolicsblockingagentinactualoildeposittrapeffectthroughthecoreexperiment。

Theexperimentprovedthegelatinperformanceofthisblockingagentisgood，formationconditiongelatinsquick,thestabilityisgood,hascertainviscoelasticity,underthelowtemperatureconditiontheintensityisgood.Butreceivestheinorganicsaltinfluencetobebig,thereforeisnotsuitableforthehighhardnessindexstratum.Thecoreexperimentalsoprovedthatthisblockingagenthasthegoodtrapeffect，thetraprateishigh，isobvioustothepenetrationcoefficientlowstratumeffect。

Keywords：

pluggingagent；polyacrylamide;phenolicresin;inorganicsalt；jamrat

第1章概述

1。

1油田生产中面临的出水问题

1。

1。

1油井出水原因

注水开发的油田,特别是复杂断块油田，开采一个阶段之后，由于地层是多层且为非均质的,随着注入油层水量的增加，使得注入剖面很不均匀。

有的区块含水量很高,而有的区块则注水效果不明显,甚至有的区块注入水很快沿高渗透层突破，势必造成注入水在平面上向油井方向的舌进和在纵向上向高渗层的突进现象。

特别是在开发后期，水对高渗透层的冲刷，油藏孔隙结构和物理参数将发生变化，提高了它的渗透率,使地层的非均质性进一步扩大,致使油井大量出水,产能降低。

油井出水是油田开发过程中不可避免要遇到的问题。

油井采出液所含的水来自注入的驱替水、储油区的边水、储油圈闭中油层以下的底水.因此减少油井出水在油田开采过程中显得非常重要[1]。

1.1.2油井出水情况分类

根据水的来源可将油井出水分为同层水和异层水（外来水）。

注入水、边水和底水属同层水.由于油层的非均质性和油水的流度比不同，随着油水界面的前进,注入水及边水可能沿高渗透层不均匀前进，纵向上可能单层突进,横向可能形成指进。

油层出现底水时，原油的产出可能破坏油水平衡关系，使游说界面在井底附近呈锥形升高，形成底水锥进。

异层水又叫外来水,可分为上层水、下层水和夹层岁。

油井固井质量差、套管损坏引起流体窜槽或误射水层是异层水引起油井出水的主要原因.对付异层水，在可能的情况下，应该采取将水层封死的方法。

同层水进入油井是不可避免的。

边水内渗、底水锥进、注采失调是注入水效率低、油井含水率上升、原油产量大幅度下降的根源。

所以，对油井出水应及时采取措施,以达到少出水和降低含水率上升速度的目的。

[1］

1。

1。

3油井产水的危害

我国油田普遍采用注水开发方式，油井出水是注水开发油田面临的一个严重问题，目前我国油田综合含水率随着注水开发的深入都有不同程度的升高.据统计，全国主要油田的综合含水率高达83％，而东部主要油田的综合含水率超过90％。

对于一个长期注水开发的油田来说，由于油藏平面和纵向的非均质性、油水粘度上的差异以及油水井组内的不平衡，势必造成注入水沿高渗透带向生产井突进、窜流，从而造成了后续的一系列危害。

油井产水,对经济效益影响很大，消耗地层能量，减少油层最终采收率。

某些高产井可能变为无工业价值的井。

对于出水井，如不及时采取措施，地层中可能会出现水圈闭的死油区,注入水绕道而过，从而降低采收率，造成极大的浪费。

同时，由于产水增加，必然会使地面的脱水费用增加。

因此，对于油井出水采取增大排液量，以水带油的方法是不合算的。

油井出水还会造成很多其他危害：

降低抽油井的泵率；使管线和设备的腐蚀与结垢严重;油井产水，使非胶结性油层结构破坏，造成油井出砂；增加了液体的密度,井底油压增大,使自喷井停止自喷,转人机械抽油；增加脱水站的负荷；若不将脱出的水回注，还会增加环境污染.因而降低采出液的出水率有其重要的意义。

找水、堵水时油田开发中必须及时解决的问题,也使油田化学研究的重要课题。

为此，人们寻求采用各种技术来降低油井含水，其中调整吸水剖面作为一种有效技术方法在70年代后期得到了广泛的应用［1］。

1。

2目前对于油田出水问题的解决方案

随着油田的日益开采,水的组分在所开采的石油中所占的比重越来越大.油井出水,将直接造成产量的下降,地层能量的损失和注水的强度加大，以及设备管网的腐蚀加剧等危害,造成巨大的经济损失，使开发效益受到严重的影响。

为了减少这种不必要的浪费,油田堵水在油田开采过程中显得非常重要。

堵水就是控制水油比或控制产水,其实只是改变水在地层中的流动特性，即改变水在地层中的渗透规律。

堵水作业根据施工对象的不同，分为油井（生产井）堵水和水井（注入并）调剖二类。

其目的是补救油井的固井技术不好的状况和降低水淹层的渗透率（调整流动剖面）,提高油层的采收率.无论是调剖还是堵水,目前行之有效的方法都是使用化学试剂。

堵水剂一般是指用于生产进堵水的处理剂，调剖剂则是用于注水井调整吸水剖面的处理剂。

两种剂有共性，也有特性。

但以共性为主，多数情况两剂可以互相通用。

为方便起见，有时把两种剂统称为堵剂。

可以通用的堵剂，在使用时性能上需作适当调整.一般情况下,用于堵水时用量较少,相应的可泵时间较短，要求强度较高。

用于调副时用量较大，可泵时间则要求较长。

有些试剂需用延迟凝胶技术或双液法注入工艺才能满足大剂量注入的要求.

1.2。

1油井堵水技术

油田常以注水井调剖为主，油井堵水为辅助性施工。

在地壳中，地质的不均匀性使注入水沿高渗透孔道突入油井,为了减少渗透，必须封堵这些高渗透层。

从油井封堵高渗透层,减少注入水沿高渗透层突入油井，从而减少油井出水，这种方法称为油井堵水。

油井堵水是从油井控制水的产出，那么从油井注入地层能减少油井产水的物质叫油井堵水剂。

堵水剂可对地层的高渗透大孔道产生封堵作用，均衡其吸水剖面，使驱油剂更有效地驱油.这种方法优点在于施工方便，投入成本低，见效快。

在油井内采用的堵水方法分为机械和化学堵水两大类。

机械堵水法是用分隔器将出水层在井筒内卡开，以阻止水流入井内。

目前，采用较多的是化学堵水,它利用化学作用对水层造成堵塞，这类化学剂品种多，发展快,效果显著。

根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用,化学堵水又分为非选择性和选择性堵水，根据施工要求还有永久堵和暂堵。

随着生产和环保方面要求的进一步提高，选择性堵水越来越受到油田的青睐，现已开发出许多选择性堵水剂并投入应用.

非选择性堵水的方式适用于封堵单一层位，因其选用的堵水剂对水或油无选择性，它即可以封堵水层，又可以封堵油层.非选择堵水施工复杂且要找准水层段,这就限制了它的使用。

在油井堵水作业过程中，往往会遇到以下情况，油井出水层位不明确、固井质量不合格、套管变形、隔层薄和特殊的完井方式（如砾石充填完井、割缝管完井等），在上述情况下无法放置机械封隔器，因此，只有采用笼统注入方式进行选择性堵水作业.

选择性堵水是利用油和水的差别或油层和水层的差别，达到选择性堵水的目的。

选择性堵水一般包含两方面的含义，一是能选择性进入高渗透出水大孔道，即低渗透油层进入少或不进入;二是选择性堵水而对油流阻力小,堵水不堵油。

选择性堵水剂的种类较多，根据配制堵水剂时所用的溶剂或分散介质,可分为水基堵水剂、油基堵水剂和醇基堵水剂。

当然，堵水的划分还有很多种，在这里只是做简单介绍,具体内容在后面做详细介绍。

1。

2.2注水井调剖技术

为了使注入水均匀推进，减少油井出水，可以从注入井封堵高渗透层，调整注入地层的吸水剖面，即所谓注入井调剖。

调剖技术就是将调驱剂通过注水井注入地层。

其中，调剖的驱油剂与原油产生混相作用，能有效地驱出剩余油，在地层中形成向油井运移的类似于活动“油墙”的原油富集带，具有较长期的远井地带调剖作用。

调剖剂可不断地调整地层的吸水剖面,更有效地提高驱油效率，它对低渗透地层的渗透率无伤害,用它对注水井进行处理后，在同样的注水量时,注水压力下降或上升的幅度不大。

油井采出液所含的水来自注入的驱替水、储油区的边水、储油圈闭中油层以下的底水。

驱替水和边水的窜流最好用深部调剖技术，但该技术还不够成熟,因此从生产井封堵高渗透层的堵水技术仍是不可缺少的方法。

对于底水推进的问题,最好用推进处建立水油隔板的方法解决。

注水井调剖后改善了注入水的吸水剖面,纵向上控制了高渗透层过高的吸水能力，使低渗透层的吸水能力相应提高，某些不吸水层开始吸水，从而增加了注入水的波及体积,扩大了油井的见效层位和方向,改善了井组的注水开发效果。

该技术的适用性广,针对地层渗透率大于0.1μm2的砂岩和灰岩地层，适用于注水层厚度大于5m（其中对应油井原油粘度大于1mPa·s，含水大于70%）的注水井，也应用于无边、底水或边、底水影响不大的油藏油水井对应率较高的注水井。

1。

2.3调剖堵水在油田开发中的作用和效果

油井堵水、注水井调剖处理效果的评价，.不应仅从单井注采状况考虑,最终应归结到产油井的利用程度、注水井的波及体积、注水开发油藏的阶段采出程度、注水开发效果和注水采收率等几个方面。

各油田的实践表明，从油藏整体上看，堵水调剖处理的效果主要表现为以下几个方面.

（1）降低油水的含水比，提高产油量封堵或卡堵高含水层,减少了油井的层间干扰，发挥了原不能正常工作的低渗透层的作用，改变了水驱油的流线方向，提高了注入水的波及体积.因此堵水可有效地采油井的生产水平.化学堵剂的作用较大幅度地降低了堵水半径内的井底水相渗透率，减少了产水量和油井含水比。

（2）增加产油层段厚度，减少高含水层厚度，改善油井的产液剖面

（3）提高注入水的利用效率，改善注水驱替效率。

（4）改善注水井的吸水剖面。

注水井调剖后改善了注入水的吸水剖面,纵向上控制了高渗透层过高的吸水能力，使低渗透层的吸水能力相应提高，某些不吸水层开始吸水，从而增加了注入水的波及体积，扩大了油井的见效层位和方向,改善了井组的注水开发效果。

（5）从整体上改善注水开发效果.油田区块的整体处理效果表现为整个区块开发效果得到改善，区块含水上升速度减缓，产量递减速度降低，区块水驱特征曲线斜率变缓[1］。

1。

3国内外堵水技术的发展及研究现状

1。

3.1国外调剖堵水技术的发展及研究现状

国外对堵水技术的研究己有几十年了。

早期以水基水泥封堵水层为主，以后发展成为用油基水泥进行封堵。

对同一层水一般使用原油、粘性油、憎水性油水乳化液和表面活性剂等进行选择性封堵。

近十几年来，国外在堵水工艺发展上更进了一步.开始对油井采用多种化学堵剂和相应的施工工艺进行选择性的堵水，也就是说这类化学堵水剂通过油井进入地层后，只堵水不堵油,而且有效期也较长。

因此国内外普遍认为采用化学方法选择堵水，可以降低油水比，提高产油量，从而达到油田高产稳产.这是目前国外最有发展前途的堵水措施之一。

国外调剖堵水技术发展主要经历了以下几个过程.

（1）在堵水技术早期曾应用水泥和封隔器卡隔出水层.

（2）五十年代油田应用原油、粘性油、憎水的油水乳化液，固态烃溶液和油基本水泥等作堵水剂.前苏联还试验了叔丁基酚、甲醛合成树脂、尿素甲醛树指等化学剂。

（3）六十年代聚丙烯酞胺类高分子聚合物化学调堵水技术开辟了新局面,在各地区得到了较广泛的推广应用。

（4）七十年代以来，基于堵水化学剂的发展,油井堵水技术由封堵出水层发展成为油水比控制技术。

进一步发展成为注水井调整吸水剖面和油井控制油水比的配套技术。

（5）20世纪80年代，法国石油研究院（IFP）开始研究相对渗透率改善剂堵水技术，进行了化学剂研究、物理模拟、数值模拟、处理设计及现场试验，研究出适用于三种特殊地层条件的IFP选择性堵水处理方法，先后进行了100多口井的现场施工。

八十年代末，美国和前苏联都推出一批新型化学剂，归纳起来，大致可分为水溶性聚合物凝胶类调剖技术,水玻璃类调剖技术和颗粒调剖技术等.美国比较常用的水解聚丙烯酰胺类型有阳离子粉状聚合物、阳离子乳化聚合物、非离子粉状聚合物、非离子型乳状液聚合物、阴离子粉状聚合物等。

前苏联运用聚丙烯氰一甲醛较多，效果好.

（6）目前国外对调剖剂的研究重点在高温堵剂方面，主要有微生物类、沉淀类、冻胶类和胶态分散凝胶类等。

聚合物冻胶类堵剂是目前国外使用最多、应用最广的一类堵剂[3］。

1.3.2国内调剖堵水技术的发展现状

我国油田早期普遍采用注水开发方式，地层非均质性严重，油藏地质复杂,在开发中后期含水上升速度加快,目前油井生产平均含水已达80%以上，东部地区的一些老油田含水已达90%以上，甚至到95%。

因此，堵水调剖工作量逐年增大，工作难度增加,而增油潜力降低。

我国油田化学堵水技术从20世纪50年代起在现场应用,至今已有60年的历史。

最初是用水泥浆堵水，后发展了油基水泥、石灰乳、树脂、活性稠油等,60年代以树脂为主，70年代水溶性聚合物及其凝胶开始在油田应用，从此，油田堵水技术进入一个新的发展阶段，堵剂品种迅速增加，处理井次增多，经济效益也明显提高.20世纪80年代初提出了调整注水井吸水剖面来改善一个井组或一个区块整体的注水波及效率。

20世纪90年代，随着油田含水不断升高,油田进入高含水期,调剖堵水技术也进入发展的鼎盛期，由单井处理发展到以调剖堵水措施为主的区块综合治理。

提出了在油藏深部调整吸水剖面，迫使液流转向，改善注水开发采收率的要求，从而形成了深部调剖研究的新热点，相应地研制了可动性凝胶、弱凝胶、颗粒凝胶等新型化学剂。

进入21世纪后，油田普遍高含水,油藏原生非均质及长期水驱使非均质性进一步加剧，油层中逐渐形成高渗通道或大孔道，使地层压力场、流线场形成定势，油水井间形成水流优势通道，造成水驱“短路”，严重影响油藏水驱开发效果.

近年来，油田堵水调剖技术出现了一些新动向,主要有：

弱凝胶调驱技术，稠油热采井高温调剖技术，深井超深井堵水调剖技术,注聚合物油藏的调剖堵水技术，以及水平井堵水治水技术等。

经过多年发展，已形成机械和化学两大类堵水调剖技术,相应地研制成功八大类近百种堵水调剖化学剂。

研制了直井、斜井和机械采油井多种机械堵水调剖管柱，配套和完善了数值模拟技术，堵水调剖目标筛选技术等7套技术,达到年施工2000井次，增产原油60×104t的工业规模，为我国高含水油田挖潜，提高注水开发油田的开采效率做出了重要贡献。

同时，开展了机理研究，进行了微观、核磁成像物模的试验研究，使堵水、调剖机理的认识更深一步.

目前调剖堵水剂的使用，已从单一性的调剖堵水剂发展成为由几种类型组成的复合调剖堵水剂，并加各种添加剂，以改善调堵剂的性能。

近年来，油田堵水剂的品种又有了新的发展。

如胶体分散体冻胶（CDG）、新型沉淀型堵水剂、新型冻胶型堵水剂、复合堵水剂等。

据权威人士估计,油田堵水剂今后的主要发展方向是：

（1）由于采油条件越来越苛刻,急需发展高温、高矿化等条件下使用的堵水剂；

（2）迄今尚无较理想的可用于处理生产井油水交至大厚层的选择性堵水剂，这是今后需要努力攻克的一大课题；

（3）进一步降低堵水剂成本，扩大堵水剂原料来源,如利用工业废液或者粘土等研制的新型堵水剂;

（4）堵水剂的复配是堵水剂发展的方向,利用堵水剂的协同效应往往可以达到事半功倍的效果［3］。

第2章油田化学堵水剂

2.1堵水类型划分及选井选层

2。

1.1堵水类型划分

根据不同的地质条件和油井出水原因,选择相对应的堵水类型,是提高油井堵水成功率和有效率的关键所在，堵水类型大体可以分为以下几种：

（1）封隔上或下含水层的水环形空间窜入射孔井段.在地层剖面含水层与油层由厚度大于1.5~2。

0m的低渗透隔层隔开.

（2）封隔下部以水淹的射孔层段。

含水层由未射孔的套管和厚度达1.5~2.0m以上的低渗透隔层与已水淹的射孔层段隔开。

封堵水淹层回采上部生产。

（3）封堵上部或层间水淹层.这些水淹层由未射孔套管和厚度达达1.5~2.0m以上的低渗透隔层与与已射开的生产层隔开。

封堵水淹层时应保护下部生产.

（4）在射开的整体底层范围内封堵水淹层段。

在水淹层段与含油层段之间没有岩性隔层或者由厚度小于1.5~2.0m的低渗透层隔分隔.

（5）封堵油水同层中来自未射孔底层窜到射孔井段的水，油水层之间没有厚度大于1。

5～2.0m岩性隔层。

水通过不密封的水泥环进入油井，个别情况下是近井地带的底水锥进。

由于油水界面升高从射孔井段出水也属于这种类型.

除上述对堵水类型进行分类外,还对封堵作业进行分类：

（1）封堵套管的不密封连接件，其中包括连接丝扣和对接部件,水的渗透流量小于1L/s。

（2）封堵套管潜漏洞（裂缝、空洞、所射孔眼等）

（3）加大套管外水泥环上返高度［1].

2.1.2堵水选井选层

调剖堵水施工能否成功,很大程度上取决于施工井的地质条件，因此选井选层非常重要,具体来言，根据部分油田的经验,总结出选井的原则。

以储量为基础,选择由于水窜导致含水上升过快，使油井失去生产能力,但剩余储量有较高的油井，一般原则是：

①初期产能高，目前供液能力强，累计产油量低，动用程度低;

②累计水油比不大于1,一般不超过2;

④水驱控制高，波及体积大的区域内高含水井;

⑤综合含水高（不小于80％），以注入水型为主，注采关系清楚；

⑥油井单层厚度较大,具有丰厚的剩余可采储量，一般要求单层厚度在5m以上；

⑦油井固井质量好，无层间窜槽。

见水特征为底水锥进，由高渗透层造成水淹，而不是水泥环破坏窜槽引起；

⑧具有明显的油水界面，油井出水层位清楚；

⑨地层非均质，出水层渗透率大于出油层渗透率,垂直渗透率接近水平渗透率;

⑩油井动液面高，因高液面表明产水量超过了泵抽能力，通过降低产水量,液面下降,可提高产油量所需要的压差。

2.2堵水剂的分类

国内外都十分重视油田堵水工作。

国外将堵水作为三次采油前地层的预处理措施,而中国则将堵水作为控水稳油的重要手段。

堵水需要使用堵水剂（包括注水井的调剖剂和油井的堵水剂）。

不同堵水类型选择不同的堵水方法和堵水剂。

经过30多年的发展,堵水剂已成系列。

堵水剂一般是指用于生产井堵水的处理剂，油田中采用的堵水方法分为机械堵水和化学堵水两类,化学法堵水是化学堵水剂的化学作用对出水层造成诸塞，机械法堵水是用分隔器将出水层位在井筒内卡开，以阻止水流入井内。

就目前应用和发展情况看,主要是化学堵水。

根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用,化学堵水可分为非选择性堵水和选择性堵水.非选择性堵水是指堵剂在油井层中能同时封堵油层和水层;选择性堵水是指堵剂只与水起作用,而不与油起作用，故只在水层造成堵塞而对油层影响甚微。

而若按工艺可分为单液法堵水剂和双液法堵水剂；按形式可分为冻胶型、凝胶型、沉淀型和胶体分散体型；按苛刻条件可分为高温、大孔道、低渗地层、高矿化度地层等型。

本节就常用的油田堵水剂的类型、品种及其发展进行综述.

2.2。

1非选择性堵水剂

非选择性堵水法适用于封堵单一水层或高含水层，因为所用的堵剂对水和油都没有选择性,它既可堵水，也可以堵油.

（1）树脂型堵剂

这是一类由低分子物质通过缩聚反应产生不溶不熔高分子物质的堵剂。

如酚醛、脲醛、环氧、糠醛、三聚氰胺－甲醛树脂等。

它是将液体树脂挤入水层,在固化剂的作用下,成为具有一定强度的固态树脂而堵塞孔隙，以达到封堵的目的。

最常见的树脂型堵剂是酚醛树脂。

当用酚醛树脂堵水时，可将热固性酚醛树脂与固化剂混合后挤入地层。

在水层温度下以及固化剂作用下，热固性酚醛树脂可在一定时间内交联成不熔不溶的酚醛树脂，将水层堵住。

（2）冻胶型堵剂

冻胶是指由聚合物水溶液用交联剂交联转变而来的失去流动的体系。

溶液之所以失去流动性是由于其中的高分子为交联剂所交联。

可被交联的聚合物主要有PAM,HPAM，CMC（羧甲基纤维素）、HEC（羟乙基纤维素）、CMGM（甲基半乳甘露聚糖）、HEGM（羟乙基半乳甘露聚糖）、Na—LS（木质素磺酸钠）、Ca—LS（木质素磺酸钙）等。

交联剂多为由高价金属离子所形成的多核羟桥络离子,此外还有醛或醛与其它低分子缩聚的低聚合度的树脂。

该类堵剂种类很多,如铝冻胶、铬冻胶、锆冻胶、钛冻胶、醛冻胶、铬木素冻胶、硅木素冻胶、酚醛树脂冻胶、脲醛树脂冻胶、三聚氰胺-甲醛树脂冻胶等。

当用冻胶型堵剂封堵时，可将聚合物溶液和交联剂溶液混合后注入水层；也可将他们分成几个段塞，中间以隔离液隔开,交替地注入水层，让他们进入水层一定距离才混合.前者适用于封堵近井地带，后者适用于封堵远井地带。

（3）凝胶型堵剂

这是一类由溶胶凝胶产生的堵剂。

最常用的凝胶型堵剂是硅酸凝胶。

当用硅酸凝胶封堵时，可不见硅酸钠溶液和活化剂溶液混合后注入地层;也可将他们分成几个段塞，中间以隔离液隔开，交替地注入水层，让他们今年入水层不一定距离后才不混合.硅酸钠与活化剂混合后，首先生成硅酸溶胶，随后转变为硅酸凝胶.

（4