油田化学堵水剂

摘 要:该文综述了国内外油田应用的堵水调剖剂的种类,性能,作用机理和性能评价方法及应用开发情况,并对堵水调剖剂的研究及发展提出了建议.

关 键 词:堵水剂,调剖剂,油田化学,应用

在油田生产活动中地层的不均质性经常导致注入水沿高渗透孔道突入油井.水对高渗透层的冲刷,大幅度提高了地层的不均质性,从而使水更容易沿高渗透层突入油井.为了提高水驱的采收效率,必须封堵这些高渗透层.从油井封堵这些高渗透层时,可减少油井产水,这种方法称为堵水.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50多年历史.

一、关于油田化学堵水调剖剂

(一)油田堵水方法

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摔性堵水,根据施工要求还有永久堵和暂堵.非选择性堵水是指堵剂在油层中能同时封堵油层和水层的化学剂,选择性堵水是指堵剂只与水起作用,而不与油起作用,故只在水层造成塔塞而对油层影响甚微.

(二)化学堵水剂概念及类型

根据施工对象的不同,堵水作业分为油井堵水和注水井调剖两大类,无论是堵水还是调剖,目前行之有效的方法都是使用化学剂,即通过化学手段对水层造成堵塞,这类化学剂品种多,发展快,效果显著.按其对油层和水层的堵塞作用,化学堵水剂分为选择性堵水剂和非选择性堵水剂,按工艺分为单液法堵水剂和双液法堵水剂,按形式分为冻胶型、凝胶型、沉淀型和胶体分散型,按苛刻条件可分为高温、大孔道、低渗地层、高矿化度地层等类型.

二、现有油田化学堵水剂

(一)非选择性堵水剂

主要包括:水泥类堵水剂、树脂型堵剂、无机盐沉淀型调剖堵水剂、凝胶型堵剂等.

(二)选择性堵水剂

油田化学选择性堵水剂是利用油和水、出油层和出水层之间的性质差异达到选择性堵水目的.根据分散介质的不同,可分为3类:水基堵水剂、油基堵水剂、醇基堵水剂.

三、化学堵水剂的性能研究

堵水剂的性能主要表现在形成堵水剂的流变性、热稳定性和对不同岩心的封堵性能等.

(一)堵水剂的流变性

研究流体的流变性离不开其本构方程,即流体流变运动量与基本流动动力量之间的关系.堵水剂大部分是非牛顿流体,例如聚丙烯酰胺溶液、硬葡聚糖溶液、黄原胶溶液以及改性淀粉溶液等,都是聚电介质,属于剪切变稀型溶液.目前对某些堵水剂的流变性和在多孔介质中的渗流机理还缺乏足够的认识,大大影响了堵水调剖技术的应用效果.

(二)堵水剂的热稳定性

不同的油藏有不同的地层温度,这就需要不同的调剖剂.比如在低温条件下,物质的活性低,聚合物与交联剂反应慢,成胶时间长.这就要求针对不同的地层条件,选用不同的调剖剂.同时加强对低温油藏的堵水剂剂的开发和研究.

(三)堵水剂的封堵评价指标

不同的堵水剂有不同的封堵特性的判断标准,但大致相同.一般通过阻力系数、残余阻力系数,封堵率等指标来评价.

四、油田化学堵水剂的研究现状和发展趋势

(一)化学堵水剂的研究现状

油田化学剂的大量使用是在2O世纪3O年代以后,国外应用最广、意义最大的是以不同水溶性聚合物为成胶剂,以无机或/和有机化合物为交联剂形成的凝胶型堵水剂.其中,美国和俄罗斯是堵水剂应用较早、类型品种较多的国家,在美国,应用得最广、效果最好的是聚合物凝胶堵水调剖剂,而俄罗斯应用最多的是水解聚丙烯腈,随着多种聚合物分散体系、纤维分散体系和生物聚合物堵水调剖剂的开发应用,取得了明显的经济效益.

(二)化学堵水剂的发展趋势

我国现有堵水剂基本上能满足国内各类油藏条件下堵水调剖的需要,但能满足某些特殊要求的品种较少.许多堵水剂的性能需要完善,品种需要实现系列化.我国大部分油田已处于高含水开采期,许多油层被水淹,或在长期注水后孔隙度发生很大变化,非均质性更严重.

1.推广廉价原料及化工废弃物堵剂新产品

近年来,深入研究和推广应用上述堵剂已取得明显的经济效益,纸浆废液和工业废酸的应用取得了较好的效果.进一步加强廉价原料和工业废弃物的研究和利用,是今后堵水研究的方向.

2.加快研究微生物调剖技术

微生物调剖技术是近年来国外迅速发展起来的一项提高原油采收率的技术.该技术的优点是工艺简单,施工安全,不污染环境,同时降低了材料和施工的成木.

3.与其他施工连作的堵水技术

随着注水开发的深人,油井出砂越来越严重,油井含水越来越高,防砂和堵水的井次愈来愈多.因此,研究将防砂堵水工艺合二为一的新型防砂堵水剂,既能有效防砂,又有选择性堵水效果,对减少油井事故、降低生产成本、增加原油产量意义十分重大.

五、结束语

多种化学调剖堵水剂在矿场的试验成功证明了在未来的几年内化学堵剂仍然是堵水调剖研究的重点.随着石油能源的紧缺,石油的不断上涨,一些高成本的堵剂也可以逐步应用.另外,在注水开发的后期,油藏的地质结构变得更加复杂,这就需要研究针对性的堵剂.如今,堵水调剖技术已成为全国各主要油田的稳产增产、提高采收率的主导技术之一,随着油田开发进人中后期,应用的数量还会增加.可以预计,我国不同油田堵水调剖市场的旺盛需求必将大大推动堵水调剖用化学品的进一步发展.