YH第5章 调剖与堵水课件

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1、第 5 章,注水井调剖与油井堵水,第二篇 采油化学,（1）砂、（2）蜡、 （3）水、（4）稠、 （5）低。,（1）出砂 （2）吸水剖面不均匀 （3）水注不进去,油井问题,水井问题,第5章 注水井调剖与油井堵水,油层化学改造油水井化学改造,第 1 节,注水井调剖,第5章 注水井调剖与油井堵水,（1）什么是调剖？ （2）为什么要调剖？ （2）怎么进行调剖？ 调剖剂？ 调剖方法？ 调剖工艺？,5.1注水井调剖 5.1.1 引言,吸水能力好,吸水能力差,5.1注水井调剖 5.1.1 引言,吸水指数：注水井在单位注水压差下的日注水量,单位为m/(dMPa)。它反映了注水井注水能力及油层吸水能力的大小，同

2、时可以用来分析注水井工作状况及油层吸水能力的变化。吸水指数=（日注水量-溢流量）/（井底流压-静压）,吸水剖面：指的是水井各个层位对于注入水的分配比例，反映的是吸水能力的变化剖面。 注水强度-单位有效厚度的日注水量称注水强度（单位：m3/dm）,油层是不均质的； 注入水沿阻力最小的地方前进； 高渗透层流动阻力小； 由于注入水的冲刷，使油层的不均质性随着时间的推移而加剧； 注入水的波及系数低，采收率低，油井含水上升快。,（含油饱和度低）,低渗透层 （含油饱和度高）,5.1注水井调剖 5.1.1 引言,调整注水油层的吸水剖面。,“调剖”的含义：,从注水井进行封堵高渗透层的工作，从而迫使注入水波及到

3、含油饱和度较高的中、低渗透层，从而起到提高注入水的波及系数和降低油井含水的目的。,5.1注水井调剖 5.1.1 引言,对高渗透实施封堵，改善地层非均质性，降低高渗透层的吸水量，提高注入水波及系数，从而提高采收率。,“调剖”的目的：,从19世纪70年代提出，已由单纯的“剖面调整”发展为深部封堵高渗透层。,深部 调剖,浅层 封堵,5.1注水井调剖 5.1.1 引言,调剖是指调整注水地层的吸水剖面。 调剖剂是指能调整注水地层吸水剖面的物质。,调剖：调整注水油层的吸水剖面。从注水井中注入调剖剂，封堵高渗透层降低其吸水量，从而相应提高注水压力，达到提高中低渗透层吸水量，改善注水井洗水剖面，提高注入水体积

4、波及系数，改善水驱状况的工艺技术。,5.1注水井调剖 5.1.1 引言,（1）单液法：向油层注人一种工作液，这种工作液所带的物质或随后变成的物质可封堵高渗透层。 单液法调剖主要适应于近井地带的调剖。 （2）双液法：向地层注入相遇后可产生封堵物质的两种工作液（或工作流体），注入时，两种工作液用隔离液隔开，但随着工作液向外推移，隔离液越来越薄。当外推至一定程度，即隔离液薄至一定程度，它将不起隔离作用，两种工作液相遇，产生封堵地层的物质，由于高渗透层吸入更多的工作液，所以封堵主要发生在高渗透层，达到调剖的目的。 双液法调剖主要适应于远井地带的调剖。,5.1注水井调剖 5.1.2 调剖的方法,（1）单

5、液法,向油层注人一种工作液，这种工作液所带的物质或随后变成的物质可封堵高渗透层,流 体,流动性降低,溶液、乳状液、 溶胶、悬浮体,凝胶、冻胶、 沉淀、固化物,注入过程中,进入地层后,基本原理：,5.1注水井调剖 5.1.2 调剖的方法,（2）双液法,向地层注入相遇后可产生封堵物质的两种工作液（或工作流体）。,注水,注水,基本原理：,调节封堵位置,隔离液作用：,5.1注水井调剖 5.1.2 调剖的方法,调剖剂分类： （1）按注入工艺分类：单液法调剖剂（如铬冻胶）、双液法调剖剂（如水玻璃氯化钙）。 （2）按封堵的距离分类：近井地带调剖剂（如硅酸凝胶）、远井地带调剖剂（如胶体分散体冻胶）。 （3）按

6、使用条件分类：高渗透层调剖剂（如粘土水泥固化体系）、低渗透层调剖剂（如硫酸亚铁）、高温高矿化度地层调剖剂（如各种无机调剖剂）等。 （4）按化学组成分类：有机调剖剂（如聚合物冻胶）、无机调剖剂（如粘土类）、有机无机复合（如粘土聚合物体系）调剖剂。 （5）按外观形态分类：液体类调剖剂（如硫酸）、颗粒类调剖剂（如粉煤灰）、冻胶（胶体）类调剖剂等。 （6）按化学成分分类：按名称进行分类（如硫酸亚铁）。,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,调剖剂：又称堵剂，注入地层起封堵作用的物质。,了解堵剂的适应性、了解堵剂的作用机理,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,（1）硫酸：利用油

7、层中的钙、镁源产生调剖物质。 作用机理： 浓硫酸或含浓硫酸的化工废液注入井中，硫酸先与近井地带的碳酸盐（岩体或胶结物的碳酸盐）反应，增加了注水井的吸水能力。 产生的硫酸钙、硫酸镁将随酸液进入地层，然后饱和析出并在适当位置（如孔隙结构的喉部）沉积下来，形成堵塞。 由于高渗透层进人的硫酸多，产生的硫酸钙、硫酸镁也多，所以主要堵塞发生在高渗透层。 特点：近井增注，远井调剖，腐蚀性强。,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,(2)硫酸亚铁 作用原理:硫酸亚铁可在水中水解产生氢氧化亚铁和硫酸： 硫酸起调剖作用， 氢氧化亚铁是一种沉淀，同样可起调剖作用 随着硫酸在地层不断消耗，只要有硫酸亚铁，

8、氢氧化亚铁的沉淀就可不断产生。 由于高渗透层进人硫酸亚铁溶液多，所以堵剂的封堵主要发生在高渗透层。 近井增注，远井调剖（三氯化铁也可以）,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,(3)硅酸凝胶 硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。 水玻璃： 又名硅酸钠， 分子式为Na2OmSiO2， m：模数（即水玻璃中SiO2的物质的量与Na2O的物质的量之比）。 模数一般在14范围。 水玻璃的性质随模数而变。模数越小，水玻璃碱性越强，越易溶解。,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,（A）活化剂 是指可使水玻璃变成熔胶随后变成凝胶的物质。 无机活化剂：如盐酸、硝酸、硫酸、氨基磺酸、碳

9、酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、磷酸二氢钠等， 有机活化剂：如甲酸、乙酸、乙酸铵、甲酸乙酯、乙酸乙酯、氯乙酸、三氯乙酸、草酸、柠檬酸、甲醛、苯酚、邻苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、间苯三酚等。,通常用盐酸作活化剂（10，pH1.5),5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,两种硅酸凝胶,两种硅酸凝胶都可在一定的温度、pH值和硅酸含量下，先形成硅酸溶胶，然后在一定时间内胶凝成硅酸凝胶。,水玻璃加到盐酸中 盐酸加到水玻璃中,例:4-5%水玻璃(模数3.4)+10%盐酸PH1.5的硅酸凝胶,(4) 锆冻胶,用Zr4+组成的多核羟桥络离子交联溶液中带COO-的聚合物（如HPAM）生成

10、Zr4+可来自ZrOCl2或ZrC14,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,多核羟桥络离子,A.络合,B.水解,C.羟桥作用,D.进一步水解和羟桥作用,形成的交联体,例:0.75%HPAM:(1%ZrOCl2+5.5%HCl)=100:4,(6)氢氧化铝凝胶 三氯化铝与尿素配成溶液注入地层，尿素分解后由酸性变成碱性，生成溶胶，再转化为凝胶。,(7) 铬冻胶,用Cr3+组成的多核羟桥络离子交联溶液中带-COO-的聚合物（如HPAM）生成。 Cr3+可来自 KCr（SO4）2、CrCl3、Cr（NO3）2、Cr（CH3COO）3， 由Cr6+（如K2Cr2O7、Na2Cr2O7）用还

11、原剂（如Na2S2O3、Na2SO3、NaHSO3）还原得到（无机铬、有机铬）,例:0.7%HPAM+0.09%NaCr2o7+0.16%Na2SO2,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,(8) 铝冻胶,用Al3+组成的多核羟桥络离子交联溶液中带-COO-的聚合物（如HPAM）生成。 Al3+来自柠檬酸铝。 铝冻胶强度低，通常将其配成胶体分散体冻胶CDG使用。 CDG是由低质量浓度的聚合物和低质量浓度的交联剂配成。聚合物的质量浓度在0.11.2 gL-1范围，聚合物与交联剂质量浓度之比在20:1100:1的范围。 由于低质量浓度，聚合物与交联剂不足以形成连续的网络，而只能缓慢形成

12、冻胶束(gel bundle)。冻胶束是少量聚合物分子在分子内或分子间由交联剂交联而成，因此CDG是冻胶束的分散体。,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,(9) 酚醛树脂冻胶,用酚醛树脂交联溶液中带-CONH2的聚合物（如HPAM）生成。 酚醛树脂由甲醛和苯酚在氢氧化钠催化下生成。 HPAM的质量浓度在0.4%，酚醛树脂的质量浓度为0.8%时，可得到一种在80下成胶时间为72h的酚醛树脂冻胶。 酚醛树脂冻胶可用于封堵高渗透层。,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,(10)水膨体,水膨体是一类适当交联遇水膨胀而不溶解的聚合物 所有适当交联的水溶性聚合物都可制得水膨体(

13、例:N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联的丙烯酰胺) 供选用的携带介质有三类： 非极性物质（如煤油） 半极性物质（如乙醇、异丙醇） 电解质溶液（如 NaCl、HCl、CaCl2、FeCl3等） 有些是通过去溶剂化和压缩水膨体扩散双电层来抑制膨胀的作用（如NaCl溶液）， 有些通过与水膨体中的-COO-反应生成弱亲水能力的基团来抑制水膨体的膨胀（如HCl、CaCl2、FeCl3等溶液）,常用NaCl水溶液携带,浓度为1-2%(胶体或颗粒),5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,适当的膨胀倍数和较慢的膨胀速率,(11)石灰乳,石灰乳是将氧化钙分散在水中配成。由于氧化钙可与水反应生成氢氧化钙；而

14、氢氧化钙在水中溶解度很小（60下，在 100g水中溶解 0.116g氢氧化钙），所以石灰乳是氢氧化钙在水中的悬浮体。 特点： 氢氧化钙的粒径较大（ 62m左右），特别适合于封堵裂缝性的高渗透层。由于氢氧化钙颗粒不能进入中、低渗透层，因此对中、低渗透层有保护作用。 氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小（表52），所以可用于封堵高温地层。 氢氧化钙可与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙，在不需要封堵时，可用盐酸解除。,氧化钙的质量分数0.05-0.10;可加适量的粘土等,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,(10)粘土水泥分散体,粘土水泥分散体由粘土与水泥悬浮于水中配成。 特点 适合于封堵特高

15、渗透地层。粘土与水泥进入地层后，可在孔隙结构的喉部形成滤饼。在滤饼中，水泥的水化反应，使滤饼固结，对特高渗透层产生有效封堵。 类似石灰乳中的氢氧化钙，粘土和水泥也不能进入中、低渗透层，所以对中、低渗透层有保护作用。 可用常规土酸除去。,粘土质量分数0.06-0.20,水泥质量分数0.06-0.20,5.1注水井调剖 5.1.3 主要的单液法调剖剂,(13)其它调剖剂 A、粉煤灰（可复合粘土、水泥等） B、复合颗粒（无机、有机复合） C、木屑 D、橡胶粉 E、水泥砂 F、复合纤维 G、冻胶微球 H、聚乙烯亚胺冻胶 I、泡沫 J、工业废料等,类型：无机复合颗粒调剖剂； 廉价的、无毒的工业废料； 添

16、加纤维、木屑、橡胶、塑料等； 大剂量、多段塞深度调剖； 调剖与堵水相结合技术。,冻胶微球 聚乙烯亚胺冻胶,(1) 沉淀型双液法堵剂 (2) 凝胶型双液法堵剂 (3) 冻胶型双液法堵剂 (4) 泡沫型双液法堵剂 (5) 絮凝体型双液法堵剂,5.1注水井调剖 5.1.4 主要的双液法调剖剂,(1)沉淀型双液法堵剂,指两种工作液相遇后可产生沉淀封堵高渗透层的堵剂。,适当的配比和浓度,5.1注水井调剖 5.1.4 主要的双液液法调剖剂,例1：第一工作液5-20的碳酸钠水溶液; 第二工作液5-30的氯化铁水溶液.,例2：第一工作液1-25的水玻璃水溶液; 第二工作液5-13的硫酸亚铁水溶液.,例3：第一工作液1-25的水玻璃水溶液; 第二工作液1-10的氯化钙水溶液.,例4：第一工作液1-25的水玻璃水溶液; 第二工作液5-15的氯化镁水溶液.,例5：第一工作液-10的水玻璃水溶液; 第二工作液6的盐酸水溶液.,(2)凝胶型双液法堵剂,两种工作液相遇后可产生凝胶封堵高渗透层的堵剂。,5.1注水