国内外堵水调剖技术的现状与发展

另一类是芦苇、稻草等非木材原料与碱蒸煮产生的碱法草浆黑液，其成份也很夏杂。草本木质素主要由愈创木基丙烷、紫丁香基丙烷、1-羟基苯丙烷结构构成。与甲醛反应可增加碱木素的酚化程度，使羟甲基之间脱水缩合程度增加，形成凝被状态的可以耐高温的交联结构，可用于高温地层堵水调刮。

此外，属于林业化工产品的栲胶经改性交联也可生成凝胶。用于油田堵水调剖。拷胶是一种复杂的混合物，主要的有效组份是单宁。单宁是多元酚衍生物的混合物，可代替酚类原料，其凝胶比普通酚类凝胶有更好的耐热性，在3000C下仍有良好的热稳定性，可用于稠油蒸汽驱地层堵水调剖。

2．3．5 生物聚合物

生物聚合物中目前在国内用于油田调剖的产品是黄原胶，又称黄单孢杆菌胶或黄孢胶，它是用黄单孢杆菌将蔗糖或淀粉发酵而产生的水溶性聚多糖，其化学结构已经确定。由于侧链上有羧基，黄原胶能溶于水及其他极性溶液，它还具有良好的增粘性、抗盐敏性、抗剪切性、假塑性及耐酸碱性等。

分子中的羧基与交联剂在适当的温度作用下结合而形成凝胶。所使用的交联剂是三价铬离子，包括三氯化铬、由氧化还原反应生成的新生态Cr3+以及有机羧酸铬。后两种铬离子反应较缓和，生成的凝胶稳定性较好。黄原胶与铬的交联作用属于弱交联，凝胶受剪切作用后粘度大幅度下降，但静止后又可恢复原来的强度，这是生物聚合物凝胶独有的优点，可以保证施工安全无风险。防腐剂可从甲醛、NaN3，、氯代酚中选用。加入适当的盐及保护剂有助于提高黄原胶溶液及凝胶的热稳定性。该堵别用丁注水并调别已得到工业性应用。在注水井中形成的凝胶段塞，注水过程中受到高压可以“整体游动”，从而扩大处理半径，产生驱油作用。在生产并堵水容易发生返排，因此使用较少。

2．3．6 多元共聚物凝胶

这是近几年发展的新型堵剂，在堵水调剖中除了有凝胶的共性外，还各具特性。

(1)FT—213堵水调剖剂 它是丙烯酰胺和阳离子烯丙基单体在氧比还原体系引发剂存在下聚合而成的两性离子聚合物。聚合物链中的阳离子基团增加了对带负电岩石表面的吸附力，交联后形成的疑胶粘度大。耐温性较好。该堵剂在辽河等油田应用，效果明显。

(2)CAN—1堵水剂 本剂为交联的阴、阳、非离子三元共聚构，以凝胶微粒挤入高渗透出水层，遇水膨胀，产生机械堵塞。实验室堵水率达95％以上。微粒在油中收缩，堵油率＜10％。根据地层孔隙喉道选择微粒尺寸，微粒尺寸为地层孔隙喉道半径的1/3—1/10较为适宜。使用的工作液为0．5％NaCl溶液，CAN—1有效成分含量0．5％--0.3％，粘度与水相近，注入方便。在胜利孤岛等油田获得了广泛应用。

(3)PAN—PFR高温抗盐堵剂 聚合物PAN是丙烯腈(AN)与丙烯酰胺(AM)的共聚物，交联剂PFR为水溶性酚醛树脂。聚合物中酰胺基的活泼氢与酚醛树脂中的羟甲基发生交联反应形成体型结构的凝胶。该凝胶耐高温高盐作用，适用温度70—130℃，耐矿比度150000—350000ppm的地层水，成胶时间5--48h可控，凝胶粘度3—8万mP·s。基液初始粘度低，可泵性及抗剪切性好。可用于油井堵水、注水井调剖，是一种性能优良的新堵剂，在中原油田进行了工业推广应用。

2．3．7 改性淀粉堵水调剖剂

淀粉经熟化后以丙烯腈或丙烯酰胺接技改性可用于堵水调剖。例如体膨型堵水调剖剂S--PAN，是淀粉与丙烯腈接枝聚合再经碱性水解而成，由腈基转化的

强亲水性酰胺基和羧钠基使该剂具有吸水膨胀的特性，膨胀率大于50倍。胶凝后堵剂粘度最高可达500mP·s，热稳定性好，适于60—120℃高渗透地层油田堵水调剖。这种新产品在油田初步应用已见成效。

2．3．8 颗粒类堵水调剖剂

颗粒类堵水调剖剂品种较多，油田使用的品种可分为下几类：(1)非体膨性颗粒：果壳粉、青石粉、蚌壳粉、石灰乳等。(2)体膨性聚合物颗粒；轻度文联的聚丙烯酰胺颗粒、聚乙烯醇颗粒等。(3)土类：包括膨润土、粘土、黄河土、安丘钠土、夏子街钠土以及PAM溶液—土类，铬冻胶—夏子街钠土等。

颗粒堵剂是一种经济有效的堵剂。尤其是高渗透、特高渗透地层，需要进行深部处理的大孔道地层，用颗粒类堵剂处理可获得明显的效果。

在颗粒堵剂中近年来使用较多的是土类和体膨性颗被、土类与聚丙烯酰胺溶液或其凝胶配合使用效果更好，既可增强堵塞作阀，又可防止或减少颗粒运侈。使用颗粒堵剂时颗粒的粒径必须与地层的喉道半径配伍，颗粒粒径为喉道半径的1／3—1/9，堵塞效果最好。大于这个粒径范围时不易进入，小于这个范围则易于运移。土类堵利价格便宜，原料易得，近年来在胜利、中原、大港等高渗透油田大面积推广使用。已获得良好的经济效益。

2．3．9 泡沫类

泡沫分为二相泡沫和三相泡沫，前者包括起泡剂和水溶性添加剂，后者还含有固相如膨润土、白粉等。三相泡沫比二相泡沫稳定得多：故现场多使用三相泡沫。

三相泡沫的调剖机理是依靠稳定的的泡沫流体在注水层叠加的气液阻效应——贾敏效应，改变吸水层内的渗流方向和吸水剖面，减缓主要水流方向的水线推进速度和吸水量，扩大注入水的扫油面积、波及上要水流方向的水线性进速度相吸水量．扩大注入水的扫油面积、波及体积和驱油效率。

2．3．10 改变岩石表面润湿性、具有选择性堵水作用的堵剂

1）阳离子聚丙烯酰胺堵水剂 阳离子聚合物带正电荷部分与带负电荷的岩石表面相吸附，亲油端朝外．使岩石表面覆盖一层亲油的烃基层，可增加油相渗透率而减少水相渗透率，从而具有堵水作用。阳离子聚丙烯酞胺及含阳离子基团的复合聚合物等属于这类堵剂。高温高渗透地层的应用效果不好。

2）有机硅类堵水剂 在地层条件下，有机硅单体与水相互作用并发生缩聚，生成稠密的带硅-氧-硅键（-Si-O-Si-）的有机硅聚合物。硅-氧-硅键的氧根朝向岩石表面（向内），烃基向外，使岩石表面产生僧水效应。大庆油田最早使用有机硅化合物堵水，胜利油田等也曾使用改性甲基氯硅烷废液堵水。

（3）活性稠油堵水 活性碉油堵水是把经活化的稠油注入出水层，使稠油粘附干岩石表面。稠油本身产生物理堵塞，也使岩石表面亲油，降低水相渗透性，减少出水。加入高效乳化剂的原油，在地层遇水生产成W／O乳状液，可产生堵水作用，遇油被稀释，对油层无伤害，是良好的选堵性油井堵水剂。

（4）氰凝封窜堵水剂 氰凝是聚胺酯类化学灌浆材料。它的优点是浆液粘度低，可注性好，遇水发生凝胶反应，凝胶与砂粒表面粘结强度高，发泡膨胀填充空问．遇油则不发生反应等，缺点是遇水反应速度过快，施工困难。改性后的氰凝保持了原有的优异性能，与水反应的速度得到控制，固化时间可调，从而可满足施工要求。温度在50--1200C时凝胶速度为2—23h可凋。

大庆油田应用100多井次，成功率达85％以上，在吉林、胜利油田也有应用。 此外，油溶性树脂类如对烷基酚醛树脂、乙烯—醋酸乙烯共聚物、聚烯烃等

也属于具有选择性封堵出水层而对油层伤害很小的堵剂。

2．3．11其它堵剂 （l）浓硫酸堵水 浓硫酸注入地层后与Ca++、 Mg++反应生成CaSO4、MgSO4沉淀而在地层中造成堵塞。浓硫酸不腐蚀管线，遇水放热还可清除井筒周困积蜡，将其推向深处。工业废硫酸价格便宜，使用温度不受限制，可以推广应用。

（2）榆树皮粉堵水 榆树皮干燥后磨成的细粉，主要由木质素、纤维素、聚戊糖组成。聚戊糖在水中能形成胶体，具有高增粘能力。愉树皮粉中的水不溶物有较好的油溶性、吸水性，在地层条件下形成W／0乳状液，起堵水调剖作用，胜利油田等进行了大量工业性应用。

（3）碱胜油废液堵水 这种碱化废液是炼油厂柴油或润滑油的碱性废液，暗褐色，流动性好，密度和粘度近似于水，热稳定性好，无毒，易于同水和石油混合，但对CaCl2水溶液极为敏感。在与CaCl2水溶液接触时形成强度高、粘附胜好的憎水性堵塞物质。这种堵水剂在吉林油田使用，证明有效。

三、国内外堵水调剖工艺技术水平之对比

1、国外现状及发展趋势小结

目前，国外对堵水调剖工艺技术的研究应用主要表现在如下2个方面： ① 美国开发研制应用了以聚丙烯酰胺(或其衍生物)为主剂的各种冻胶类堵水调剖剂(如WORCON等)，前苏联开发研制了部分水解聚丙烯脂堵水调剖剂，另外还研制开发了各种超细水泥类和稠油类堵水调剖剂； ② 开发研制并推广应用了各种决策方法，其中包括哈里伯顿公司的可用来模拟单井堵调施工过程、预测措施后产液或吸水剖面、优选注入量、注入压力、注入速度等的KTRoL程序；具有能够判断出水原因、优选堵剂种类、进行方案设计等多项功能的xERO决策系统等。

国外堵水调剖工艺技术的研究趋势为：在堵剂研制方面，仍以开发研制聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物类冻胶堵剂为主：在机理研究方面，主要开展了用微观玻璃刻蚀2D物理模型进行的堵调机理研究，另外还开展了深部调剖技术的研究与应用。

2国内现状及发展趋势小结

国内先后研制并推广应用了适用于各种油藏类型的优质堵水调剖剂及其配套的工艺技术。研究开发出用于选择试验区块、试验井、堵剂和预测及评价堵调治理效果的决策技术及与堵水调副相关的辅助技术(如注示踪剂技术、各种找水技术等)。其中包括：

①适用于中、低渗透油藏堵水调剖的冻胶类堵水剂有：醛或高价金属离子交联聚丙烯酰胺(PAM)或部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)、部分水解聚丙烯睛(HPAN)、黄脑胶(XC)和其他水溶性高分子化合物及生物聚合物的系列堵剂：复合交联冻胶类堵剂：各种硅酸盐凝胶堵水剂等。适用于中、高渗透油藏堵水调剖的颗粒类堵水剂有：以膨润土为代表的颗粒分散体类调剖剂，以部分交联聚丙烯酰胺为代表的水膨体类堵水剂和以油井水泥为代表的固给‘体类堵水剂等。适用于封堵高温地层的高温堵剂和调整注汽剖面、封堵注汽井水窜的热采堵剂。另外还研制应用了树脂类堵水剂、泡沫类堵水剂、稠油类堵水剂等。

②堵水调剖工艺已由单纯的油井堵水和注水井调剖，‘发展到以一个井组、区块或油田为治理对象的区块整体堵调上来。

③研制并推广应用了3套现场施工流程，即：适用于单井、规模较小的水泥

车、压裂车式活动注人流程；适合于注水井大剂量调剖的撬装流程；适合于大规模、多井点堵调驱结合的固定站式注入流程。

④石油大学(华东)研制开发出PI决策技术和RE决策技术。P1决策技术主要是确定调剖的必要性，选择调剖井和调剖剂，计算调剖剂用量，评价调剖效果，判断重复调剖的时间等。RE决策技术主要是应用油藏工程数据进行选井决策，堵剂决策，施工参数决策，效果评价。石油天然气勘探开发研究院在物模基础上研制出3D两相六组分数值模拟软件，并可用于单井或区块堵调设计、优化施工方案、施工参数和评价施工效果等。

3中石化集团公司现状现状及发展趋势小结

中石化集团公司近年来通过引进、研制和开发，堵调工艺技术有了充分的发展，获得了显著的效益。

①研制应用了适用于大剂量深部调剖的廉价堵水剂(主要是粘土类，其中包括单液法粘土调剖剂、粘土与HPAM双液法调剖剂和粘土与水泥复合调剖剂等)和用于封窜及做封口剂的高强度堵水剂(主要为油井水泥或超细水泥、轻烧粉和碳酸钙粉等)。各种颗粒分散体类和颗粒固结体堵水剂占在用堵水剂的60％以上。

②开发研制与引进了多种堵调决策技术(如PI、RE决策技术，KTRoL程序和xE配o系统等)，并加以推广应用，其中PI及R6决策技术已在各个采油厂推广，取得了良好的使用效果。

③结合油藏研究的结果，采用科学的决策方法而广泛开展区块堵调综合治理。其中胜利局年实施25—30个区块的堵调综合治理，收到较好的增油降水效果。

④由堵调试验阶段向大规模工业化推广应用阶段过渡。胜利局1991—1997年的7年时间，共实施化学堵水调剖4021井次，累计当年增油229．336×104t，减水244．209×10‘m；。已基本形成年堵调增泊30×10‘一40×104t的生产能力。

4、存在的主要问题和差距

①油藏研究缺乏力度，不能难确地解释高含水、高渗透堵调治理井、井组或区块的地层特点，因而难以制定科学有效的堵调治理方案。严重影响了堵水调剖的成功率及其经济效。

②缺乏堵剂与地层适应性研究，选用堵剂基本上还是凭借长期的室内及现场实验经使得堵剂选用时带有很大的随机性，没有科学合理的选用墙剂方法作为指导。因而需要培剂与地层适应性研究。

③缺乏对重复堵调和有效培调的新工艺、新方法的研究，对于许多重复堵调井的施工

开展堵剂与地层适应性研究。

④堵水调刻优化决策技术研究还刚刚起步，石油大学(华东)所开发研制的N和RE

决策技术虽已推广应用，且取得了较好的效果，但应将适应性研究和堵调机理研究的结果引进决策软件扒以进一步提高决策技术水平。

⑤堵调技术研究局限于单纯的堵剂及其注人工艺研究，缺乏堵调工艺系统化研究。

⑥现场施工过程过于简单，未能像外国公司那样堵前详细收集相关资料，严格按照施工设计施工，详细记录施工资料，密切观察施工效果。