课件：EOR调剖堵水.ppt

,第三章 调剖堵水,PROFILE CONTROL AND WATER SHUTOFF,第一节 调剖堵水的基本概念,地层的不均质性是注入水沿高渗透层突入油井。 为了提高波及系数，从而提高采收率，必须封堵这些高渗透层。,从注水井封堵这些高渗透层时，可调整注水层段的吸水剖面叫调剖。L 从油井封堵这些高渗透层时，可减少油井产水叫堵水。 L 二次采油（即注水或注气）的地层需要调剖堵水，三次采油（即注特殊流体）的地层更需要调剖堵水。,第一节 调剖堵水的基本概念,调剖:调整注水油层的吸水剖面。在注水井中注入化学剂，降低高吸水层的吸水量，从而相应提高注水压力，达到提高中低渗透层吸水量，改善注水井吸水剖面，提高注入水体积波及系数，改善水驱状况的工艺技术。,油井出水的危害 (1）消耗油层能量，降低油层的最终采收率； a 油层能量推动水向采油井前进； b 油井见水后，在纵向和横向上推进很不均匀，造成油井过早水淹，波及系数降低； c 出水后井内静水压头增大，影响低压气层的产气量，甚至不产气； d 井底附近含水饱和度升高，降低油气相对渗透率，引起水堵。 (2）降低抽油井的泵效； 产水量增加，抽油井做大量无用功,降低含水率的重要性,油井出水的危害 (3）使管线和设备腐蚀和结垢； a 产出水加剧了H2S和CO2的腐蚀作用； b 产出水中离子在地面条件下结垢。 (4）脱水负荷加大； a 产水量增加； b 油水乳化。 （5）污染环境,降低含水率的重要性,油 井 出 水 方 式,近井地带窜漏,射孔段太靠近底水底水锥进,水驱指进现象,裂缝或高渗通道使油水井单向连通,油井出水按水的来源有注入水、边水、底水、上层水、下层水、夹层水。,出水层位的确定 A 水化学分析法 采出水的化验分析结果来判断地层水和注入水 B 地球物理资料 有流体电阻测定法、井温测量和放射性同位素法。 C 机械法找水 D 找水仪找水,降低含水率的重要性,减少油井出水的办法 注水井调剖 油井堵水,降低含水率的重要性,图3-1 胜坨油田胜二区沙二3层系的生产曲线,注入堵剂12500方，增产11900吨原油,第二节 调剖堵水提高采收率的原理,图3-2 胜坨油田胜二区沙二3层系的水驱特征曲线,据曲线可计算调剖后水驱采收率可提高3.64%。,图3-3 濮城油田沙二上2+3层系的产液含水率与采出程度关系,调剖堵水后产液含水率下降，达到极限含水98%时的采收率30%。,极限水驱标定水驱采收率27.68%，调剖后标定水驱采收率29.18%，可提高1.5%。,-封堵高渗透层 -提高注水压力 -启动高含油饱和度的中、低渗透层 -提高波及系数,堵水调剖提高采收率的原因与机理：,采收率提高了,第三节 调剖堵水剂,一、堵剂的定义,堵剂是指注入地层能起封堵作用的物质。 从水井注入地层的堵剂叫调剖剂。 从油井注入地层的堵剂叫堵水剂。 调剖剂和堵水剂都属堵剂。,堵剂,调剖剂从水井注入的 堵水剂从油井注入的,二、堵剂的分类,可按不同的标准对堵剂进行分类： 若按注入工艺，可分为单液法堵剂（如铬冻胶)和双液法堵剂（如水玻璃-氯化钙双液法堵剂）。前者是指调剖堵水时只需向地层注入一种工作液；后者是指调剖堵水时需向地层注入两种工作液。 若按堵剂封堵的距离，可分为渗滤面堵剂（如水膨体）、近井地带堵剂（如硅酸凝胶）和远井地带堵剂（如冻胶的胶态分散体，colloidal dispersion gel,CDG）。,若按使用条件，可分为高渗透层堵剂（如粘土-水泥固化体系）、低渗透层堵剂（如硫酸亚铁），高温高矿化度地层堵剂（如各种无机堵剂）。 若按配堵剂时所用的溶剂或分散介质，可分为水基堵剂（如铬冻胶）、油基堵剂（如油基水泥）和醇基堵剂（如松香二聚物醇溶液）。 若按对油和水或出油层和出水层的选择性，可分为选择性堵剂（如泡沫）和非选择性堵剂（如粘土-水泥固化体系）。但是由于地层中的高含水层是高渗透层，因而是低注入阻力层，所以注入的非选择性堵剂，主要进入高含水层，起选择性封堵作用。,二、堵剂的分类,三、重要的堵剂,1、铬冻胶（成冻体系） 在w(HPAM)为610-3溶液中加入重铬酸钠和亚硫酸钠，直至w (Na2Cr2O7)为9.010-4和w (Na2SO3)为1.610-3配成。 2、硅酸凝胶（胶凝体系） 在w(HCl)为0.10的溶液中加入w (Na2O.m SiO2)为0.15的溶液，直至pH为2配成。,3、钙土-水泥体系（固化体系） 在w(钙土)为0.08的悬浮体中加入水泥，直至w (水泥)为0.08配成。 4、水玻璃-氯化钙双液法堵剂（沉淀体系） 交替注入w (Na2O.m SiO2)为0.10的溶液和w (CaCl2)为0.08溶液，中以隔离液(如水)隔开。 5、水玻璃-盐酸双液法堵剂（增注调剖体系） 交替注入w (Na2O.m SiO2)为0.1 0溶液和w (HCl)为0.0 5的溶液，中以隔离液(如水)隔开。,其它堵剂参见 “油田化学”有关章节,6、钙土-碳酸钠双液法堵剂（活化体系） 交替注入w (钙土)为0.20的悬浮体和w (Na2CO3)为0.08的溶液，中以隔离液(如水)隔开。 7、钙土-聚丙烯酰胺双液法堵剂（絮凝体系） 交替注入w (钙土)为0.20的悬浮体和w (HPAM)为110-3的溶液，中以隔离液(如水)隔开。 8、钙土-水玻璃双液法堵剂（固化体系） 交替注入w (钙土)为0.20的悬浮体和w (Na2O.m SiO2)为0.20的溶液，中以隔离液(如水)隔开。,第四节 压力指数值（PI）,一、注水井井口压降曲线,注水井井口压降曲线关井后测得的井口压力随时间的变化曲线,压力指数(pressure index,PI )值是由注水井井口压降曲线和PI 值的定义求出的用于调剖堵水决策的重要参数。,型迅速下降 ； 型先迅速下降后缓慢下降； 型是缓慢下降。,图3-4 注水井井口压降曲线类型,二、PI值,图3-5 由注水井井口压降曲线计算,PI 注水井的压力指数； p(t) 注水井井口压力随关井时间t 变化的函数 。 t 关井时间。通常为90分钟,三、PI值与地层及流体物性参数的关系,PI与k反相关，与h成反比，与q成正比，与正相关。,q注水井日注量； 流体粘度；k地层渗透率； h地层厚度； re注水井控制半径；地层孔隙度； C综合压缩系数；t关井时间。,四、PI值的改正值,将PI改正值作为堵水调剖的决策参数单因素决策;还有多因素决策方法RE决策,为使注水井的PI 值可与区块中其它注水井的PI 值相比较，应将各注水井的PI 值改正至相同的条件下。由式（3-2）可以看到，若将PI 值改正至相同的q/h值（可选区块注水井的q/h平均值或其就近的归整值）下，PI 值就直接与地层渗透率反相关，因此，可将此PI值的改正值（简称PI值改正值）作为调剖堵水的决策参数。,2019/8/22,25,可编辑,第五节 适合堵水调剖区块的筛选标准,一般来说，平均PI值低于10MPa； PI极差超过5MPa的区块就需要调剖堵水。,一、区块注水井的平均PI值低 区块注水井平均PI值越低，地层渗透率越高，高渗透层（或裂缝）存在的可能性越大，就越需要调剖堵水。从统计得到，区块注水井平均PI值低于10 MPa的区块均需要调剖堵水。 二、区块注水井的PI值极差大 PI值极差是指区块注入井PI 值的最大值与最小值之差 ，其值越大 ，地层越不均质，越需要调剖堵水。从统计得到，PI值极差超过5MPa的区块就需要调剖堵水。,该区块需要调剖堵水,第六节 堵水调剖存在的问题,一、堵剂使用数量的限制,堵剂使用的数量限度是指由投入产出比的合理值所决定的堵剂的最大用量。,图3-7 平板模型多次注入堵剂的采油曲线,图3-8 单位堵剂增产油量与高渗区封堵率的关系,在开始进行的调剖中，单位体积堵剂增产油量增加，但当调剖的次数超过一定限度时，单位体积堵剂增产油量减少，说明对应着投入产出比的合理值，堵剂的使用必然存在一个数量限度。为了突破这个限度，人们在降低堵剂成本、合理组合堵剂、把握堵剂注入时机、延长堵剂有效期和提高堵剂的整体效果上做了大量的工作。,高渗区封堵率的增加-多轮次调剖。,二、堵剂起作用的机理限制,采收率=波及系数洗油效率 可以看到，采收率的提高有两个机理，一个是提高波及系数机理，另一个是提高洗油效率机理。 堵剂只能通过提高波及系数机理起提高采收率的作用，这就是堵剂起作用的机理限度。,二、堵剂起作用的机理限制,为了突破这个堵剂起作用的机理限度，目前研究了一种将调剖堵水与三次采油结合起来的技术，叫“2+3”提高采收率技术。该技术要求对区块上的注水地层充分调剖堵水，最大限度地提高注入水的波及系数，发挥二次采油的作用，在此基础上进行有限度的三次采油，注入少量含碱和(或)含表面活性剂的驱油剂，提高洗油效率，补充堵剂作用机理的不足，达到以最小投入得到最大产出的目的。,一、多轮次堵水调剖技术 二、调驱一体化与区块整体综合治理技术L 三、稠油热采井调剖封窜技术 四、裂缝性油藏堵水调剖技术L 五、疏松砂岩防砂堵水一体化工艺技术 六、非均质大厚层选择性堵水与酸化一体化技术 七、聚合物驱等后续堵水调剖与提高采收率技术 八、复杂区块堵水调剖技术,第七节 调剖堵水技术的现状与进展,区块整体治理是单井堵水调剖的进一步发展，就是从区块整体出发，在对油藏进行精细描述的基础上，通过优化模型进行堵水方案优化设计，通过系列堵剂对主要出水层进行封堵，并通过改善堵水工艺保证区块堵水方案准确实施，以达到调整注水井吸水剖面和油井产液剖面的目的，从而提高注入水波及系数，进一步提高原油采收率。,采用可流动聚合物冻胶调堵工艺，聚合物冻胶调剖剂能优先进入高吸水层段和主要水流方向，在地层条件下生成可流动的体型聚合物冻胶，对裂缝的封堵能力大大增强，形成的体型冻胶在地层条件下可缓慢漂移，进一步增加调剖深度。 预凝胶技术和高强度聚合物冻胶封堵技术。预凝胶技术，指堵剂注入前已预先形成凝胶，然后把这种胶体挤入裂缝中封堵裂缝。高强度聚合物冻胶封堵技术是冻胶在地层中形成基本不动的堵塞屏障，从而有效地封堵高渗层或出水层，启动中低渗透层。 活性微一纳米颗粒体膨延深调驱技术。从室内模拟地层情况下的岩心试验结果看，能够较好地解决小断块或裂缝性油气藏层间和层内突出矛盾。,疏松砂岩出砂出水严重、堵水和固砂施工分别实施、作业费用高、工作量较大的问题，提出并开发了防砂堵水相结合的新工艺，既能解决油水井出砂问题，又有效地降低了油井出水。可以大大减少油水井作业次数、降低作业成本、增加原油产量、提高经济效益。,复合颗粒调剖剂高渗透大孔道地层调剖工艺技术 复合树脂封堵剂灰岩及裂缝性地层调剖工艺技术 高温调剖封窜剂热采井高温井调剖封窜工艺技术 自生颗粒调剖剂低温高矿化度地层调剖工艺技术 分散凝胶调驱剂中低渗性地层调剖驱油工艺技术 延迟交联凝胶剂中低渗性地层深度调剖工艺技术 复合段塞调驱剂区块整体调剖综合治理工艺技术,冻胶类系列堵水剂砂岩地层非选择性堵水工艺技术 高强度复合型堵剂油井底水及微裂缝封堵工艺技术 复合树脂小球堵剂油井炮眼及大孔道封堵工艺技术 高吸水性树脂堵剂高含水油水同层井选堵工艺技术 特种复合材料堵剂热采井暂堵及调剖封窜工艺技术 复合树脂颗粒堵剂高含水大厚层油井选堵工艺技术,第八节 选井原则、效果评定,选 井,选 堵 剂,施 工 工 艺,效 果 评 价,油井堵水选井原则： （1）单层厚度大，一般大于5米； （2）层间渗透率差异较大，优先选择渗透率级差大于2的油井； （3）优先选择纵向水淹不均匀，尚有增产潜力的油井； （4）油井的出水层位必须清楚； （5）油井固井质量好，没有窜槽； （6）优先选择水井调剖后的对应油井。,水井调剖选井原则： （1）综合含水高，采出程度低，剩余油饱和度高区块的注水井； （2）与油井连通性较好的注水井； （3）吸水和注水状况良好的注水井； （4）吸水剖面纵向上差异大的水井； （5）固井质量好，无窜槽或层间窜漏的注水井。,调剖剂的选择原则： （1）封堵强度要高，必须满足多轮次调剖井对强度的要求，保证对高渗透层和大孔道实施有效的封堵，以保证较长的有效期； （2）可泵性好，粘度和成胶或者固化时间必须满足注入泵和施工时间的要求，保证调剖剂进入足够的地层深度和调剖作业的顺利进行； （3）稳定性好，调剖液不能出现严重的分层和沉淀，在地层温度下分解和降解慢，化学稳定性好；,（4）与地层流体配伍性好，与地层水和原油不发生有碍调剖效果和开采的化学反应; （5）适应性好，调剖剂性能适应于地层的矿化度、温度和pH值范围； （6）调剖剂的粒径范围和级配与调剖地层的匹配性好，保证不在地层表面形成滤饼，即能在大孔道喉道出形成桥堵，又能进入地层深部，起到深部调剖的作用。,调剖剂用量的选择 调剖剂用量的多少，与处理半径和吸水指数密切相关，也影响到调剖的效果。一般来讲，地层越厚、吸水强度越大，需要注入的剂量也越大，剂量越大处理半径就越深，有效期也越长。 单井调剖剖用量的计算 考虑效果和成本方面的因素，单井调剖剂用量可用下式进行简单的估算： Q=R2H Q-调剖剂用量，m3/t；R-调剖半径，m；-地层孔隙度，%；H-注水层厚度，m；-修正系数。 R应根据地层的吸水强度和油水井距离选定。以纵向层间调剖为主时建议取46，以横向层内调剖为主时建议取810,大剂量深度调剖(或多轮次调剖、调驱结合时)应更大一些。依据吸水强度较高的层占地层总厚度的比值来选择，一般取值为0.3-0.4。,注入压力和排量的选择 选择施工工艺参数主要是确定注入压力和排量，二者是相关的，通常主要是确定施工压力。 为了使调剖剂更好的选择性进入高吸水层，控制注入压力是非常重要的。对于笼统注水井，注入压力一般控制在稍低于正常注水压力或在其附近，也可根据不同地层的启动压力来控制，注入压力应高于高渗透层的启动压力，低于低渗透层的压力；若使用封隔器卡封后单层处理，可采用高压大排量注入，但最高注入压力不能超过地层破裂压力的80%。 使用数值模拟可以优选注入压力，但常用的半经验的选择性注入压力，其计算公式如下： P注 =PtlP地P液