国内调剖技术现状

二○一五年五月国内调剖技术应用现状阶段时期说明第一阶段油井单井堵水阶段。50-60年代探索研究堵水的一些方法和化学剂，开展了少量的油田应用实践，取得了一定的成效。第二阶段以油井堵水和机械堵水为主的发展阶段。70-80年代以大庆油田为主研制了多种机械堵水的方法和井下工具，开展了现场应用；以胜利油田、华北油田等为主开展了化学堵水的研究和应用。以上均取得了良好的增油降水效果。第三阶段以注水井调剖为主的发展阶段。80年代前期掀起了注水井调剖技术发展的高潮，为以油田区块、井组为单元的整体措施的形成打下了基础。第四阶段以油田区块为单元的整体堵水调剖技术的发展阶段。80年代后期堵水技术跳出了单井处理的范围，大规模地开展了从油藏整体出发，以油田、区块为单元的整体堵水调剖处理，相应地形成了与之配套技术。第五阶段油藏深部调剖技术的发展阶段。90年代后期随着油田含水不断升高，提出了在油藏深部调整吸水剖面，迫使液流转向，提高波及效益，改善注水开发采收率的要求，从而形成了深部调剖研究的新热点。相应地研制了可动性凝胶、弱凝胶、颗粒凝胶胶囊、凝胶等新型化学剂。进入新的世纪以来，油田堵水调剖技术出现了一些新动向，主要有：弱凝胶调驱技术，稠油热采井高温调剖技术，深井超深井堵水调剖技术，注聚合物油藏的调剖堵水技术，以及水平井堵水治水技术等。我国从20世纪50-60年代开展调剖堵水工作，调剖堵水大体可以划分为5个发展阶段：（一）国内堵水调剖技术发展历程我国研究和开发了7类化学剂：沉淀型无机盐类、聚合物冻胶类、颗粒类、泡沫类、树脂类、微生物类及其他类等共7类，近年来发展了新型聚合物微球深部调剖堵水技术，具有受外界影响小、可用污水配制、耐高温高盐等优点。（二）国内调剖堵水化学剂的应用现状聚合物冻胶类微生物类颗粒类沉淀型无机盐类泡沫类调剖剂其他类树脂类沉淀型调剖剂，是指两种或多种能在水中反应生成沉淀封堵高渗透层的化学物质，多为无机物。该类调剖剂一般采用双液法施工，即将两种或多种工作液以1：1的体积比分别注入地层，中间用隔离液分隔。当其向地层推进一定距离后，隔离液逐渐变稀、变薄，失去分隔作用，注入的不同工作液相遇，反应生成沉淀，封堵高渗透层。1.沉淀型序号名称基本组成，％（质量）主要性能与适用条件1水玻璃氯化钙Na2O·mSiO2：15～20；CaCl2：17～26；1.粘度低、易泵送、胶凝时间短、凝胶强度高，堵塞率85%～95%，抗盐、耐温。2.适用于40℃～80℃砂岩高渗透地层堵水调剖。2聚丙烯腈氯化钙HPAN：6.5～8.5CaCl2：20～30；1.抗剪切、沉淀物耐温、稳定期长、可堵可解。2.适用于50℃～90℃砂岩高渗透地层堵水调剖。3碳酸钠三氯化铁Na2CO3：5～20；FeCl3：5～30；适用于砂岩高渗透地层堵水调剖。4水玻璃三氯化铁Na2O·mSiO2：1～25FeSO4：5～13适用于砂岩高渗透地层堵水调剖。5水玻璃氯化镁Na2O·mSiO2：1～25MgCl2：1～15适用于砂岩高渗透地层堵水调剖。常用沉淀型调剖剂OCrOOC=O－CH-CH2-NHCH2NHC=O－CH-CH2-O冻胶类调剖剂是以水溶性线性高分子材料（聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、木质素磺酸盐等）为主剂，以高价金属离子（铬、铝、钛等）或醛类为交联剂，在地层条件下发生交联反应，生成具有网状结构的不溶于水的冻胶，堵塞地层孔隙，阻止注入水沿高渗透层流动。Cr3+交联：－CH2-CH-－CH-CH2-醛类交联：－CH2-CH-O=CC=OO=C2.冻胶类调剖剂冻胶类调剖剂木素冻胶聚丙烯酰胺冻胶其他类冻胶序号名称基本组成，％主要性能与适用条件1铬木素冻胶调剖剂木钙：2.0～5.0Na2Cr2O7：4.5适用于50℃～70℃的地层大剂量调剖木钠：4.0～6.0Na2Cr2O7：2.2～2.5适用于50℃～70℃的地层大剂量调剖2木质素磺酸钙调剖剂木钙：3.0～6.0PAM：0.7～1.1CaCl2：0.7～1.1Na2Cr2O7：1.0～1.11．木钙中的还原糖、羟基和醛基在一定条件下还原Cr6＋为Cr3＋2．Cr3＋交联木钙、PAM，木钙交联PAM，形成结构复杂的冻胶3．适用于终向渗透率级差大、油层厚度大的注水井调剖常用的木素冻胶调剖剂序号名称基本组成，％（质量）主要性能与适用条件3木质素磺酸钠调剖剂木钠：4.0～5.0；PAM：1.0；CaCl2：1.0～1.6；Na2Cr2O7：1.0～1.4。1．成胶前粘度低（0.10mPa·s～0.15mPa·s）、成胶时间可控、热稳定性好、可酸化解堵。2．适用于温度低于90℃的地层调剖。木钠：3.0～4.0；PAM：0.4～0.6；CaCl2：0.5～0.6；Na2Cr2O7：0.5～0.6。1．成胶前粘度低（0.10mPa·s～0.15mPa·s）、成胶时间可控、热稳定性好、可酸化解堵。2．成胶时间长，适用于大剂量处理高渗透地层。木钠：4.0～6.0；PAM：0.8～1.0；CaCl2：0.4～0.6；Na2Cr2O7：0.9～1.1。1．成胶前粘度低（0.10mPa·s～0.15mPa·s）、成胶时间可控、热稳定性好、可堵可解（酸解）。2．适用于温度为90℃～120℃的地层调剖。常用的木素冻胶调剖剂序号名称基本组成，％（质量）主要性能与适用条件1铬交联部分水解聚丙烯酰胺冻胶HPAM：0.6～1.0；Na2Cr2O7：0.05～0.10；Na2S2O3：0.05～0.15。1．Na2S2O3在一定条件下还原Cr6＋成Cr3＋，Cr3＋交联带有－COO－基团的HPAM生成冻胶。2．堵剂溶液地面粘度低、成胶时间可控、冻胶粘度：2×104mPa·s、堵塞率：95%。3．适用于50℃～80℃砂岩、碳酸盐岩油藏堵水调剖。2甲醛交联部分水解聚丙烯酰胺冻胶HPAM：0.8～1.5；甲醛（37％）：0.18～1.10；苯酚：0.1～0.5；Na2S2O3：0.051．甲醛、苯酚与HPAM中的－CONH2基团反应生成带有环状结构的聚合物－树脂冻胶。冻胶中接入芳环，增加其热稳定性能。2．堵剂地面粘度低，成胶时间可控，冻胶粘度：（15～20）×104mPa·s、堵水率：98%。3.适用于120℃～150℃砂岩和碳酸盐岩油藏堵调。常用聚丙烯酰胺冻胶调剖剂序号名称基本组成，％（质量）主要性能与适用条件3丙凝AM：5～8；N、N-甲叉基双丙稀酰胺：0.01～0.03；过硫酸铵：0.05～0.15；缓凝剂：0.001～0.1。1．AM与MBAM在过硫酸铵引发下发生聚合、交联反应生成冻胶。2．配制液粘度低（3mPa·s）、成胶时间：30～180min、冻胶粘度：80×104mPa·s、堵水率：95%。3．适用于渗透率差异大的40℃～80℃的地层堵水调剖。4TP-910调剖剂AM：3.5～5.0；MBAM：0.015～0.03；过硫酸钾：0.008～0.02；缓凝剂：0～0.004；缓冲剂：0～0.6。1．AM与MBAM在过硫酸铵引发下发生聚合、交联反应，生成具有网状结构的高粘聚合物，封堵高渗透吸水层，迫使注入水转向；聚合物在注入水冲刷下溶胀、溶解，增加水的粘度，改善流度比。2．配制液地面粘度低（1.04mPa·s）、成胶时间：1h～15h、冻胶粘度：200×104mPa·s。3．适用于30℃～90℃的砂岩和碳酸盐岩油藏堵调。常用聚丙烯酰胺冻胶调剖剂5BD-861调剖剂AM：4.0～5.0；过硫酸铵：0.2～0.4；861：0.05～0.101．AM在过硫酸铵作用下，生成PAM。PAM与861反应生成冻胶。调剖剂优先进入高渗透层，生成冻胶堵塞大孔道。冻胶吸水膨胀，扩大调剖剂影响半径。2．地面粘度低、冻胶强度大、封堵能力强、热稳定性好、有效期长。3．适用于50℃～80℃地层堵水调剖。6PAM-HR调剖剂PAM：0.6～1.0；乌洛托品：0.12～0.16；间苯二酚：0.03～0.051．乌洛托品在酸性条件下加热变成甲醛，甲醛与间苯二酚反应生成多羟甲基间苯二酚，交联PAM，生成复合冻胶。2．多羟甲基间苯二酚与PAM反应，分子链中引入苯环，增强冻胶体的耐温性。3．适用于50℃～80℃地层堵水调剖。7聚丙烯酰胺－柠檬酸铝调剖剂PAM：0.1～0.16隔离液（水）；柠檬酸铝：0.05～0.10可多段赛重复。1．PAM溶液在岩石表面产生吸附，阻止水的流动。2．柠檬酸根与地层中高价离子反应生成沉淀，Al3+与PAM交联生成冻胶。3．连续交替注入PAM和柠檬酸铝，可增加吸附层厚度，降低处理层段渗透率。常用聚丙烯酰胺冻胶调剖剂序号名称基本组成，％（质量）主要性能与适用条件1部分水解聚丙烯腈高温冻胶堵剂HPAN：4.0～6.0；甲醛：0.4～0.6；苯酚：0.01～0.05；NH4Cl：0.3～0.51．甲醛、苯酚与HPAN中的－CONH2基团反应生成带有环状结构的聚合物－树脂冻胶。2．堵剂溶液地面粘度低、成胶时间可控、冻胶粘度：2×104mPa·s、堵塞率：95%。3．适用于90℃～140℃砂岩油藏堵水调剖。2黄孢胶调剖剂XC：0.25～0.35；甲醛：0.1～0.2；Na2Cr2O7：0.015～0.018Na2SO3：0.014～0.0201．XC是一种多糖类生物聚合物，其中的羧基可与多价金属离子（Cr3＋、Al3+）结合成黄孢菌冻胶。2．黄孢菌冻胶受剪切时变稀，剪切力消除后，又可恢复到原交联强度。3．适用于30℃～70℃地层堵水调剖。其他冻胶调剖剂颗粒类调剖剂分散颗粒类水膨体类固结类3.颗粒类调剖剂（1）分散颗粒类分散颗粒石英、氧化镁、氧化钙、碳酸镁、碳酸钙、滑石、粘土、木粉、粉煤灰等。堵塞机理当颗粒粒径大于地层孔径时，对地层孔隙产生堵塞；颗粒粒径小于地层孔径，但大于其1/3时，通过架桥对其产生堵塞。常用的分散颗粒类调剖剂序号名称基本组成主要性能与适用条件1粘土调剖剂20％卤水、60～70％清水、10～20％钠土粘土颗粒对孔隙喉道产生物理堵塞，适用于大剂量调剖。12％钠土、80～90％清水、10～20％钙土粘土颗粒对孔隙喉道产生物理堵塞，适用于大剂量调剖。A液：5％～7%钠土B液：0.06％～0.1％HPAM溶液隔离液：水1．粘土颗粒对孔隙喉道产生物理堵塞。2．HPAM的亲水基团与钠土颗粒表面的羟基形成絮凝体，堵塞地层孔道。3．HPAM通过氢键作用与粘土表面产生吸附粘膜，多次处理，则粘膜增厚，可明显降低大孔道渗透率。A液：10％钠土悬浮体B液：冻胶堵剂（如铬冻胶、醛冻胶）隔离液：水1．粘土颗粒对孔隙喉道产生物理堵塞。2．以冻胶代替HPAM，可提高封堵能力。常用的分散颗粒类调剖剂序号名称基本组成主要性能与适用条件2膨润土调剖剂膨润土：20％～23％NaCl：1.0％价格低廉，适用于注水井调剖。3粉煤灰调剖剂粉煤灰：钠土＝1：1灰土混合物：水≥1：10粉煤灰与粘土颗粒对孔隙喉道产生物理堵塞。4聚乙烯醇颗粒调剖剂聚乙烯醇PVA-1799，以水为携带液聚乙烯醇颗粒吸水溶胀（2.5倍左右）而不溶解，溶胀后可封堵高渗透层，适用于注水井调剖。（2）水膨体调剖剂通过在合成高聚物时加入一定量的交联剂和膨胀剂，生成胶体状水不溶物，用胶体磨将其制成不同粒径的颗粒，用分散剂将其带入地层，依靠其遇水膨胀的性能堵塞地层孔隙。主要为部分交联聚丙烯酰胺水膨体，在单体丙烯酰胺聚合时加入N、N－亚甲基双丙烯酰胺作交联剂、加入丙烯酸类化合物作膨胀剂，有的产品中加入小量粘土作为添加剂。水膨体（或称作预凝体）类调剖剂的品种、名称较多，主要有：体膨型颗粒、体膨型聚合物、吸水膨胀聚合物、吸水膨胀颗粒、水膨体、预交联水膨体、预交联体膨型凝胶颗粒、预交联体膨颗粒、预交联体膨聚合物、预交联凝胶、交联聚合物微球、预交联聚合物微凝胶等。虽然种类多，但实质机理相差不大。水膨体调剖剂一般具备如下性能：随着水的矿化度的增加，调剖剂的膨胀倍数减少。调剖剂遇水后，在前30min膨胀较快，以后膨胀速度减缓，放置10h左右，基本可膨胀完全。温度升高，膨胀速度加快，膨胀倍数增加。随粒径增大，膨胀速度减慢。相同质量样品的最终膨胀倍数