19专题七 堵水和化学调剖堵水技术.ppt

1、调剖堵水工艺技术 化学调剖堵水技术,目录,调剖堵水概述 油井非选择性化学堵水剂 油井选择性化学堵水剂 堵水工艺和堵水成效评定 注水井化学调剖技术 用于蒸汽采油的高温堵剂,化学堵水法 定 义 利用化学方法和化学堵剂通过化学作用对水层或油层造成堵塞， 阻止或减少水流入井内的方法。 堵水技术 在化学堵水中将化学剂注入到油井高渗透出水层段，降低近 井地带的水相渗透率，减少油井出水，增加原油产量的一整套技术称为油 井化学堵水技术，所用化学剂叫堵水剂。,分类,根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用，分为选择性堵水法和非选 择性堵水法。 ,第一节 化学调剖堵水概述,选择性堵水剂工作原理,堵水剂只与水起作用而不与油

2、起作用，故只在水层造成堵塞而对油 层影响甚微，或者可改变油、水、岩石之间的界面特性，降低水相渗透 率，从而降低油井出水量。,缺点,选择性堵水存在着堵剂用量大、成本高的缺点。,化学调剖技术与化学调剖剂 将化学剂注入注水井的高渗透层段，用以降低高吸水层段的吸水量，提高注入压,力，达到提高中、低渗透层吸水量，改善注水井吸水剖面，提高注入水的体积波及系,数，改善水驱状况的方法称为注水井化学调剖技术，所用化学剂叫调剖剂。,单液法注入原理及单液法堵剂 向地层中注入一种或由各种化学剂混合配制的液体，在指定位置，经过物理,或化学作用，使液体变为凝胶、冻胶、沉淀或高粘流体的方法称为单液法注入工,艺。能够用于这种

3、施工工艺的堵剂叫单液法堵剂。,双液法注入工艺原理,向地层先后注入由隔离液隔开的两种可反应,(或作用)的液体，随着液体向外推移，隔离液越来 越薄，当外堆至一定程度，隔离液将失去隔离作 用，两种液体相遇并发生反应，产生封堵地层的 物质。隔离液前的液体叫第一反应液，后面的液 体叫第二反应液。,工艺特点,单液法 优点：能充分利用药剂。 缺点：因它产生堵塞的时 间短，所以只能封堵近井地 带，且受处理地层温度的限 制。,双液法 优点：可封堵近井地带和 远井地带。 缺点：因为只有部分药剂 相遇反应，产生封堵物质， 所以药剂利用不充分。 ,第二节,油井非选择性化学堵水剂,概 述 油气井出水是油田开发过程中不可

4、避免的主要问 题之一。要控制油井出水，一方面是对注水井进行调 剖，另一方面是封堵油井出水层，即有效地选择堵水剂 来封堵油井出水层。 ,应用非选择性堵剂用于封堵油气井中单一含水层和高含水层。,1,2,3,4,树脂型堵剂 沉淀型堵剂,凝胶型堵剂,冻胶型堵剂,非选择性堵剂分类,树脂型堵剂 定 树脂型堵剂是指由低分子物质通过缩聚反应生成的具有体型结构， 义 不溶不熔的高分子物质。,分 类 特 点,树脂按受热后物质的变化又分为热固型树脂和热塑型树脂两种。 热固型树脂指成型后加热不软化，不能反复使用的体型结构的物 质；热塑型树脂则指受热时软化或变形，冷却时凝固，能反复使用 的具有线型或支链型结构的大分子。

5、 ,堵水机理,树脂经稀释后进入地层，在固化剂的作用下，固化成为具有一定强度,的固态树脂而堵塞孔隙，达到封堵水层的目的。适用于封窜堵漏和高温地,层。,树脂型堵剂的类别,醛树,热固型树脂：酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲 脂等 。 热塑型树脂：乙烯-醋酸乙稀共聚物。 ,沉淀型堵剂,概 述,向地层注入由隔离液隔开的两种无机化学剂溶液，在注入过程中，使 其在地层孔道中形成沉淀，对被封堵地层形成物理堵塞，从而封堵地层孔 道。由于这两种反应物均系水溶液，且粘度较低，与水相近，因此，能优 先进入高吸水层，有效地封堵高渗透层。,凝胶型堵剂,凝 胶 定 义 凝 胶 类 型,凝胶是固态或半固态的胶体体系

6、。它是由胶体颗粒、高分子或表 面活性剂分子互相连接形成的空间网状结构，结构空隙中充满了液 体。液体被包在其中固定不动，使体系失去流动性，其性质介于固体 和液体之间。 凝胶分为刚性凝胶(如无机凝胶TiO5、SiO2等)和弹性凝胶(如线型大 分子凝胶)两类。无机凝胶属非膨胀性凝胶，呈刚性；线型大分子形成的 凝胶会吸水膨胀，具有一定的弹性。当溶胶(sol)在改变温度，加入非水溶 剂，加入电解质或通过化学反应以及氢键、 力作用时，就会失去流动性 转变成凝胶。 ,凝胶与冻胶的区别,1,化学结构上的区别,凝胶是化学键交联，在化学剂、氧或高温作用下，使大分子间交联而凝胶化。 不可能在不发生化学键破坏的情况下

7、重新恢复为可流动的溶液，为不可逆凝 胶。 冻胶是由次价力缔合而成的网状结构，在温度升高，机械搅拌，振荡或较大的 剪切力作用下，结构破坏而变为可流动的溶液。故称之为可逆凝胶。 2 网状结构中含液量的区别 凝胶含液量适中，而冻胶的含液量很高，通常大于90%(体积分数)。 ,冻胶型堵剂,冻胶是指由高分子溶液经交联剂作用而失去流动性形成的具有网状结构的物,质。能被交联的高分子主要有PAM、HPAM、羧甲基纤维(CMC)、羟乙基纤维,(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羧甲基半乳甘露糖(CMGM)、羟乙基半乳甘露糖,(HEGM)、木质素磺酸钠(Na-Ls)、木质素磺酸钙(Ca-Ls)等。交联剂多为由高价

8、金,属离子所形成的多核羟桥铬离子(Cr3+，Zr4+，Ti3+，Al3+)此外还有醛类(甲醛、乙,二醛等)或醛与其他分子缩聚得到的低聚合度的树脂。该类堵剂很多，诸如铝冻,胶、铬冻胶、锆冻胶、钛冻胶及醛冻胶等。,概 述,组 成 油田常用的比较典 型的冻胶堵剂就是用部 分水解聚丙烯酰胺，重 铬酸钠 (Na2Cr2O72H2O)、 硫代硫酸钠 (Na2S2O35H2O)和 盐酸组成。,配 方 HPAM：相对分子量 300500万，水解度 520%，质量百分比为 0.40.8%。 重铬酸钠：0.05%0.10% 硫代硫酸钠：0.050.15% 用HCl调节：pH=3.54.5 ,Cr2O 7 +14H

9、 +6e,冻胶型堵剂堵水原理 在6080下能发生如下氧化还原反应：,-,3S,4O 6,-,+6e,2,6S 2O 32,2- +,2C r,+7H2O,3 +,Cr3再与HPAM的羧钠基发生交联作用，使聚合物成网状结构的冻胶，可封 堵油井的高渗透层。该堵剂适用于碳酸盐岩地层堵水，处理层渗透率大于 0.5m2，平均每米厚油层堵剂用量为2535m3。 在以上配方中，如果用亚硫酸钠代替硫代硫酸钠作还原剂，用甲酸乙酯在地 下缓慢水解产生的甲酸代替HCl调节pH值，可延长成胶时间，延长堵水有效期。 ,油井选择性化学堵水剂,第三节,1 2 3,适用于不易用封隔器将油层。 待封堵水层分开层位。 利用油和水

10、，出水层和出油层之间的差异进行堵水。这类堵剂并不是,只堵水层，不堵油层，实际上它对油，水都堵，只是使水相渗透率降 低远大于对油的渗透率的影响。 分类 (按分散介质)为三类，水基堵剂、油基堵剂和醇基堵剂。 ,概述,水基堵水剂特点,1 2,是选择性堵剂中应用最广，品种最多，成本 较低的一类堵剂。 包括各类水溶性聚合物、泡沫、乳状液及 皂类等。 ,2,泡沫堵水,概,述,泡沫是一种多相热力学不稳定分散体系。它作为一种选择堵水剂主,要是由其外相(连续相)所决定。,泡沬堵水剂常用的起泡剂及助剂 起泡剂：十二烷基磺酸钠(AS)和十二烷基苯磺酸钠(ABS)等。 稠化剂：羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA

11、)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、 HPAM、膨润土及碳酸钙粉末。 制备泡沫用的气体：空气，氮气或二氧化碳。后两种气体可由液态转变而 来。 ,泡沫堵水剂的堵水机理,1,泡沫以水作外相，可优先进入出水层，泡沫粘附在岩石孔隙表面 上，能阻止水在多孔介质中的自由运动。岩石表面原有的水膜，能阻碍 气泡的粘附，加入一定量的表面活性剂(起泡剂)能减弱这种水膜。,2,由于气泡通过多孔介质的细小孔隙时需要变形，由此而产生的,Jamin效应和岩石孔隙中泡沫的膨胀，使水在岩石孔隙介质中的流动阻力 大大增加。,油基堵剂,1 有机硅类堵水剂,烃基卤代甲硅烷是有机硅化合物中使用最广泛的一种,易水解、低粘度的液体，其通式为R

12、nSiX4-n 。其中R为烃,基、X表示卤素(F、Cl、Br、I)，n为13的整数。由于烃基 卤代甲硅烷是油溶性的，所以须将其配成油溶液使用。,2 稠油类堵剂,活性稠油,是指溶有表面活性剂的稠油。 堵水原理 活性稠油泵入地层后与地层水形成油、水分散体，产生粘度比稠油高得多 的油包水型乳状液，并改善岩石界面张力。体系中油滴使水的流动受阻产生贾 敏效应，降低水相渗透率。而在油层，由于没有水，或即使有水但数量很少， 也不能形成高粘的乳状液，因此油受到的阻力就很小。可见，活性稠油对油井 的出水层有选择性封堵作用。 ,醇基堵水剂 松香二聚物的醇溶液堵水原理 1 松香可在硫酸作用下进行聚 合，生成松香二聚

13、物。,2,松香二聚物易溶于低分子醇(如甲醇、乙醇、正丙醇等)而难溶于水，当松香,二聚物的醇溶液与水相遇，水即溶于醇中，减少了它对松香二聚物的溶解度， 使松香二聚物饱和析出。由于松香二聚物软化点较高(至少100)，所以松香二 聚物析出后以固体状态存在，对于水层有较高的封堵能力。 ,油井堵水工艺和堵水成效评定,1,化学堵水的成败决定于三个因素：堵剂性能、施工工艺和储层条件。,2,施工工艺必须和油藏的储层特征，出水特征相适应。储层条件是 客观因素，也是成败的关键。只有当堵剂筛选合适，注入工艺，施工参 数和治理措施合理时，才能获得理想的堵水效果。,第四节,初期产能高，产液量高，累计水油比不 大于1，一

14、般不超过2。 综合含水高(大低于80%)，以注入水型 为主，注采关系清楚。 油井单层厚度较大，一般在5m以上。 油井固井质量好，无层间窜槽。 出水层位清楚。 油井各油层纵向渗透率差异较大。,油 井 堵 水 选 井 原 则,挤注速度 控制挤注速度,一是保证聚丙烯 酰胺的剪切降解 减小到最低程 度。,二是在挤堵中 堵剂能优先进 入高渗透出水 缝洞。 ,堵剂选择,包括堵剂类型的选择与堵剂用量的计算,目前所用堵剂主要分为两大类，一类是颗粒型堵剂，另一类是非颗粒型,堵剂(包括冻胶、凝胶等)。,堵剂类型的选择应该根据地层孔径的大小来确定，一般要求堵剂粒径是,地层孔隙直径的1/91/3为宜。,注水井化学调剖

15、技术,第五节,调剖剂 由于油层的不均质，注入油层的水，通常有 80%90%的量为厚度不大的高渗透层所吸收，致使注入 剖面很不均匀。为了发挥中、低渗透层的作用，提高注入 水的波及系数，就必须向注水井注入调剖剂。 ,1 2 3,固体颗粒状调剖剂 单液法调剖剂 双液法调剖剂 ,按调剖剂的作用原理、使用条件和 注入工艺的不同，可将其分为三类:,1 固体颗粒状调剖剂,特点,来源丰富易得、价廉、耐温、耐盐、抗剪切、强度大、稳定性好和 易施工等特点。,种类,果壳、青石灰、石灰乳、搬土、轻度交联的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇 粉等。,机理,这些颗粒封堵的作用机理都是物理堵塞作用，注入的颗粒在岩石的 孔隙中间，堵住水流

16、通道。,2 单液法调剖剂,非体膨型,常用的有石英粉、粉煤灰、氧化镁、氧化钙(生石灰)、碳酸钙、硅酸镁、 硅酸钙、水泥、膨润土、碳黑、果壳、活性炭、木粉和各种塑料颗粒。可将其 分散在水中或悬浮在水玻璃、泡沫和聚合物溶液介质中，直接注入地层的渗滤 面封堵大孔道和高渗透层。,水膨体型,是一种适当交联、遇水膨胀而不溶解的聚合物颗粒。使用时将它分散 在油、醇或饱和盐水中带至渗滤面沉积。几乎所有适当交联的水溶性聚合 物都可制成水膨体颗粒，如聚丙烯酰胺水膨体、聚乙烯醇水膨体、聚氨酯 水膨体、丙烯酰胺-淀粉水膨体、丙烯酸-淀粉水膨体等。,3 双液法调剖剂,定,义,该法是向注水井地层依次注入含10%的潍坊钠土

17、悬浮体(第一反应液)、隔离液(水)和第二反应液。然后 由注入水将两种工作液推至地层深处相遇絮凝，堵住 大孔道，达到调剖的目的。 ,双 液 法 调 剖 剂,凝胶型 冻胶型,沉淀型,泡沫型,1 沉淀型,优 点 发 生 反 应,强度大、对剪切稳定、耐温性好、化学稳定性好、成本低廉。 常用的第一反应液为硅酸钠或碳酸钠溶液；第二反应液有：三氯化铁、氯 化钙、硫酸亚铁和氯化镁等的水溶液。 硅酸钠与盐酸反应生成硅酸凝胶沉淀堵水： Na2SiO3 + 2HCl H 2SiO3 + 2 NaCl 硅酸钠与氯化钙反应生成硅酸钙沉淀堵水： Na2SiO3 +CaCl2 CaSiO3 +2NaCl 硅酸钠与硫酸铝反应

18、生成硅酸铝沉淀堵水： 3Na2SiO3 + Al2(SO4)3 Al2(SiO3)3 +3Na2SO4 ,2 凝胶型,凝胶是指由溶胶转变而成的失去流动性的体系，而凝胶型双液 法调剖剂是指两种反应液相遇后能形成凝胶的物质。常用的凝胶型 双液法体系主要有以下两种。,硅酸盐-硫酸铵。向地层注入硅酸钠溶液和硫酸铵溶液，用水作隔,离液，两反应液在地层相遇可发生如下反应：,产生的凝胶可封堵高渗透层。,3 冻胶型,概,述 冻胶型双液法调剖剂是指两种反应液相遇后能产 生冻胶的物质。通常是一种反应液为聚合物溶液，另 一种反应液为交联剂溶液。它们在地层相遇后，可产 生冻胶封堵高渗透层。 ,4 泡沫型,将起泡剂溶于

19、水中，然后与液体二氧化碳交替注入地层，可在地层(主要是 高渗透地层)中形成泡沫，产生堵塞。所用的起泡剂包括非离子表面活性剂聚氧 乙烯烷基苯酚醚、阴离子表面活性剂如烷基芳基磺酸盐和阳离子表面活性剂如烷 基三甲基季铵盐。,将起泡剂溶于硅酸溶胶(由硫酸铵加入水玻璃中配成，pH值为0.511.0) 中注入地层，然后注天然气或氮气，则可在地层中先产生以液体为分散介质的 泡沫，随后硅酸溶胶胶凝，就可产生以凝胶为分散介质的泡沫。所用的起泡剂 为季铵盐表面活性剂。,双 液 法 调 剖 剂 特 点 优,点,可以处理远井地带，能有效地改变流体在 地层中的流动剖面。,缺 点 调剖剂药剂不能充分利用。 ,用于蒸汽采油的高温堵剂,第六节,1 用于蒸汽采油的高温堵剂,1,泡沫高温堵剂 特点： 采用泡沫高温堵剂具有降低蒸汽流度比、提高波及系数和提高洗 油效率的双重作用机理，能使油藏的最终采收率得以提高。同时高温 泡沫不会对油层产生永久堵塞，具有良好的选择性。 ,2 氧化镁沉淀 适用于高矿化度地层水的封堵。,配 方 机 理 优 点,MgO53%63%，NaOH 2%5%，加有粉煤灰的水泥质量分数 1%20%，其余为水。 这种堵剂与地层盐水中的钙盐和镁盐反应，形成坚固的整体沉淀 物，从而堵塞地层盐水通道，以此抑制地层盐水进入气井。 充分利