调剖剂的分类

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1、当油田开发进入中晚期后，由于油层的非均质性或因为开采方式不当，使注入水及边水沿高渗透层及高渗透 区不均匀地推进，在纵向上形成单层突进，在横向上形成舌进，造成注入水提前突破，致使油井过早出水，直至 水淹，而低渗透层尚未发生作用，降低了原油的采收率。因此，必须采用油井堵水或注水井调剖的方法来治理水 害。对于多数注水开发的油田，由于油层的非均质性，使注入水沿高渗透层条带突进是油井水淹的主要原因。 对出水油井采取措施后，虽然可以降低含水量，但有效期短，仅单井受益，势必增加施工成本，且成功率不高， 特别是非均质性严重的地层。为此，解决油井过早水淹的问题，还必须从注水井着手。在注水井上，采用分层注水及分层

2、改造低渗透层是使水线能比较均匀推进的重要措施，但并不是在所有情况 下都能比较好地解决问题。因此，对注水井进行选择性封堵高渗透层大孔道的方法来调整和改善吸水剖面，即注 水井调剖，是使水线较均匀地推进，防止油井过早水淹，降低原油含水，增加水驱油的面积，减少死油区，提高 油层采收率较好方法。目前行之有效的方法都是使用化学剂调剖，即通过化学手段调整吸水剖面，这类化学剂品种多，发展快，效 果显著。国外调剖技术发展现状国外调剖技术的研究和应用己有近六十年的历史，注水井调剖技术是在油井封堵水层技术的基础上发展起来 的。早期利用水基水泥和封隔器进行分层卡堵水。20世纪50年代在油田应用原油、粘性油、憎水的油水

3、乳化液，固态烃溶液和油基水泥等作堵水剂。前苏联 试验了叔丁基酚和甲醛合成树脂，环烷酸皂尿素甲醛树脂等化学剂。20世纪60年代开始使用聚丙烯酰胺类高分子聚合物凝胶技术，这为化学调剖堵水技术打开了新局面。20世纪70年代以来，Needham等人指出利用聚丙烯酰胺在多孔介质中的吸附和机械捕集效应可有效地封堵 高含水层，从而使化学堵水调剖技术的发展上了一个台阶。20世纪80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。近年来又发展了深部流体改向技术等新方法。经过几十年的发展， 目前化学调剖堵水技术的发展进入了崭新的阶段。2

4、0世纪90年代初，CSMccooi等对聚丙烯酰胺/Cr3+凝胶体系引起的渗透率下降机理进行了室内研究。NAMum all ah给出了一种评价弱凝胶的实用方法。通过试验证明弱凝胶作为调驱剂，其封堵强度高，堵水效率可 达99%以上。逐渐地，凝胶地层流体转向技术受到广泛重视，Marathon公司对Wyoming北部油田有中等发育裂 缝，注水开发有早窜现象等问题实施了两次流体转向技术的矿场试验，试验结果表明：处理每口水井增加可采储 量34400m3。加拿大的FG.Cusack等人培养出了超微细菌（UMB）进行深部调剖堵水处理。美国Akzo化学公司 Liave等在North Burbank开发区进行了表

5、面活性剂-酒精调剖。还有很多油田在深部调剖方面也取得了较大成 就。目前，在国外，据统计有应用前景的调剖剂有延缓交联型凝胶（如美国Phillip石油公司的调剖/堵水剂系列 和Marathon石油公司推出的聚合物/Cr3+凝胶体系）和弱凝胶（如美国TIORCO公司提出的胶态分散凝胶和法国 石油研究院提出的弱凝胶）。而弱凝胶体中运用较多的延缓交联体系是聚合物/柠檬酸铝延缓交联体系，有关该体 系性质较全面研究的是由Ghazali等人报告的，他们对凝胶形成条件作了初步探讨。（一）国内调剖技术发展现状综述国内油田常用调剖剂的研究现状，调剖剂主要分为7类：冻胶类、凝胶类、微球类、颗粒类、沉淀类、 泡沫类和微

6、生物类。（1）冻胶型调剖剂冻胶类调剖剂是聚合物冻胶类堵剂是目前国内外使用最多、应用最广的一类堵剂，由聚合物溶液和适当的交 联剂形成具有空间网状结构的物质而成的。可用的聚合物包括合成聚合物、天然改性聚合物、生物聚合物等，它 们的共同特点是溶于水，在水中有优良的增粘性，线性大分子链上都有极性基团，能与多价金属离子或有机基团 反应，生成体型交联产物 冻胶，形成冻胶后，粘度大幅度增加，丧失流动性。交联剂可用高价金属离子形成的 多核羟桥络离子或低分子醛类化合物等。目前大量使用的冻胶型调剖体系都是以部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）为主剂，以Cr3+、Al3+、酚醛树脂、苯 酚以及间苯二酚等为交联剂的体系。（

7、2）凝胶型调剖剂凝胶是固态或半固态的胶体体系，具有由胶体颗粒、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 刚性凝胶和弹性凝胶两大类，硅酸凝胶是油田常用的凝胶之一。在稀的硅酸溶液中加人电解质或在适当含量的硅 酸盐溶液中加入酸，则生成硅酸凝胶，该凝胶透明且有弹性，其强度足以阻止通过地层的水流。（3）聚合物微球调剖剂聚合物微球技术是近年来发展起来的一种新型调剖技术，其优点包括受外界影响小，可以直接用污水配制，耐高温高盐，以及注入无粘度、无污染、成本较低等。聚合物微球的调驱机理是交联聚合物微球是

8、纳米级/微米级微球，对油层孔喉直径，其初始粒径满足“进得去”的要求；微球经过水化溶胀后，能达到封堵大孔喉的粒径要求，且具有一定的强度，满 足对地层大孔喉“堵得住”的要求，使后续液流发生转向；微球具有弹性，在一定压力下变 形并向前移动到地层深部，满足了调驱剂能够进入地层深部发挥作用的要求。（4）颗粒类调剖剂主要包括土类，如土、粘土等；非体膨型颗粒，如果壳、石灰乳、青石粉等；体膨型的颗粒，如轻度交联的 聚丙烯酰胺、聚乙烯醇粉，以及最近研制成功的预交联凝胶颗粒等。这类堵剂的调堵作用机理主要是物理堵塞作 用，包括捕集作用、絮凝作用等。体膨型颗粒遇水膨胀，增强了其封堵能力，更适用于裂缝和大孔道的封堵。（

9、5）沉淀型调剖剂以沉淀作为封堵物质的调剖剂称为沉淀型调剖剂，这类化学剂向地层注入，在地层形成沉淀堵塞物封堵地层 孔道。由于这种反应物均系水溶液，且粘度较低（与水相近），因而能选择性地进入高吸水层，在地层中反应后 对高渗透层产生更有效的堵塞作用。例如，碳酸钠水溶液和三氯化铁水溶液在地层内发生反应，生成氢氧化铁沉 淀。这种调剖剂来源广，成本低，施工安全方便，解堵容易（高压酸化、碱液压裂）但在施工时必须采取有效 的保护措施，否则会堵塞油层，污染地层。（6）泡沫类堵水调剖剂根据起泡液的成分分为二相泡沫和三相泡沫。三相泡沫比二相泡沫稳定。三相泡沫的调剖机理是依靠稳定的 泡沫流体在注水层中迭加的气液阻效应

10、一贾敏效应，改变吸水层内的渗流方向和吸水剖面，从而扩大注入水的扫 油面积，减缓主要水流方向的水线推进速度和吸水量，提高注入水的波及体积和驱油效率。（7）微生物调剖技术微生物用于注水井调剖最早始于美国。其原理是把能产生生物聚合物的菌种及其营养液注入地层，使其大量 繁殖，菌体细胞及其代谢产生的生物聚合物对裂缝高渗透层可起到较好的选择性封堵作用。微生物对地层的作用 是多方面的，主要通过如下两个方面达到改善注入调剖的目的：微生物主要进入水流大孔道，在多孔介质中生 长繁殖，形成菌丝团菌落降低的原始渗透率；微生物在生长繁殖过程中会产生大量的气体，改变溶液介质的环 境，一方面形成气锁，另一方面造成盐等矿物质

11、的结晶和沉淀，堵塞出水层位，使后注驱替剂被迫绕过堵塞区， 启动低渗透层，波及到水驱未波及的区域，提高采出程度。目前，我国水驱油田普遍进入高含水或特高含水开采期，针对单井或井组水驱问题开展的近井调剖堵水或大 剂量处理技术，已不能满足解决油藏深部水驱问题的需要。为改善高含水油藏的水驱效果、实现油田的高效开发， 开展适合不同油田条件的深部液流转向技术及相关配套技术研究，是高含水或特高含水油田改善水驱技术的发展 趋势。新型廉价、长效深部调剖（驱）剂研究。研究廉价、长效、适应不同油藏条件（高温、高盐、深井、厚油层、 水平井等）的新型深部转向材料。高含水油藏深部液流转向需要转向剂用量大，因此，转向材料的廉

12、价长效是关 键。随着纳米技术的发展，纳米材料可能会更多地应用于调剖领域，其中纳米级孔喉尺度聚合物凝胶微球可能会 在深部调剖重发挥重要作用。（二）生产需求及市场前景我国现有调剖剂基本上能满足国内各类油藏条件下调剖的需要，但能满足某些特殊要求的品种较少。许多 调剖剂的性能需要完善，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。据报道，大庆油田2003年的产油量为48300 kt，比2002年 减少1700 kt，其原因主要是地下采出的油含80%-90%的水，脱掉的水还要反注回去，这样既提高了成本，又增 加了工作难度，这一问

13、题将使大庆油田每年减产1500 kt左右。这些地层需要进行大剂量多段塞深部处理，调剖 堵水剂用量大，只有廉价的调剖堵水剂才有使用价值。进一步加强廉价原料和工业废弃物的研究和利用，是今后 调剖堵水剂研究的方向。鲁克沁稠油油田为亿吨级深层稠油油藏，油藏埋深21003600m之间，储层物性较差，孔隙度13%30%，渗 透率一般50700X10-m 2,随着埋深变化，具有东好西差的特点。中、西区稠油具有高密度、高粘度、高凝固点、高非烃含量和中等含蜡量的“四高一中”的特点，属典型的芳香型稠油，50C时的地面原油粘度1020025570mPas，东区为超稠油油藏，50C时的地面原油粘度5300072150

14、mPas左右。目前国内外稠油油藏 采用注蒸汽开发的深度界限在1600m以内，超过这一深度被认为难以进行注蒸汽开采。中区油藏采用注水开发 注入水方向性突进，对应油井含水上升快，整体需深部调剖。油藏开发要求调剖调驱剂成胶时间长，能够深入地层 深部，并具有足够的强度，能有效封堵高渗透层和微裂缝。针对鲁克泌油田非均质严重，注水易发生指进的特点，鲁克沁中区采用化学调剖改变液流方向，增大波及体 积。对个别含水上升较快井组实施水井调剖试验，目前已实施8个井组，4个井组见到明显效果，3个有待观察， 1个未见效。表明调剖对稠油提高水驱波及体积具有积极作用。以鲁2-5井为例，调驱前，主要水流突进方向为 鲁3-5 （含水91%）、鲁22-5 （含水80%）、鲁2-6 （含水74%）方向；调驱后，主要水流突进方向得到控制，该方 向上油井含水均下降，油量上升，有效期超过10个月，累计增油2821t。而且鲁2-5井调剖后，一油组吸水明 显加强，剖面变化均匀。因此，参考鲁克沁中区的开发方案，结合东区的油藏特征和地质特征，通过本次课题的研究，以满足鲁克沁 东区增产的生产需求。对类似油田实现增产稳产，提高原油采收率具有重要意义，应用前景广阔。