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2 0 0 3年 1 2月 油气地质与采收率 P E TROL EUM GEOL OGY AND RECOVERY EF F I CI ENCY 第 1 0卷第 6期 油气层改造与保护 化 学堵 水调剖剂综 述 殷艳玲张贵才 石油大学 东营 摘要 本文从胶体化学 的角度出发 ， 考虑各种堵剂的存在形态， 将调 剖堵水剂进行 了新 的分类， 并介绍 了各 类调剖 堵水剂的作用机理及其在油 田的应用现状； 提出了堵水调剖剂应向着低投入、 多功能、 高效率的方向发展。 关键词 调剞 ； 堵水； 堵荆； 发展方向 中图分类号 T E 3 5 7 ． 4 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 6 0 3 2 0 0 3 0 60 0 6 40 3 1 冻胶型调剖堵水剂 聚合物与适 当的交联剂反应生成 的失去流动性 的体系称为冻胶型调剖堵水剂。它主要依靠其物理 堵塞、 捕集作用以及堵剂在地层 中的吸附提高水流 阻力 ， 从而提高水驱波及系数。按聚合物的不同可 分为合 成聚合物冻胶 调剖 堵水剂 、 生物 聚合 物冻 胶 堵剂 、 天然改性聚合物冻胶堵剂 和木 质素冻胶堵剂 。 1 ． 1 合成聚合物冻胶调剖堵水剂 部分水解 聚丙烯 酰胺 以其 广泛应用 于油 田生 产 中， 两性离子聚合物 冻胶调 剖堵 水剂 是 近几 年发 展 的新型堵剂 。通过 阳离 子集 团与带负 电的砂 岩表 面 发生静电吸附 ， 增加水在高渗透层的流动阻力 ， 提高 了聚合物冻胶 的耐 冲刷能力 ， 因而调堵有效期 较长。 两性聚合物还具有 “ 反 聚 电解 质效 应 ” J ， 因此 在 地层水 含盐 的环境下 ， 该类凝胶 堵剂封堵能力 更强 。 如美 国 的 两 性 聚 合 物 WO R C ON堵 剂 、 国 内 的 YH L 9 6 1堵剂和 F r一2 1 3堵 剂 等。其 中 F r一2 1 3堵 剂 于 1 9 9 3年和 1 9 9 4年在 辽 河油 田现场 应用 2 7井 次 ， 截止 1 9 9 4年底 ， 对应 的 3 5口油井 见 效 ， 平 均有 效期 1 7 5天， 累积增油 8 3 4 5 4 ． 7 t ， 降水 9 8 1 3 3 ． 5 m 。 1 ． 2 生物聚合物冻胶堵剂 生 物 聚合 物是 由糖类 与 细 菌 反应 或天 然 生成 的。多糖 G是一种发 酵产生 的生 物聚合 物 ， 具有 刚 性棒结构 ， 耐剪切， 热稳定性好 ， 在 1 2 0 C时保持性 能稳定 ， 对于油和水相对渗透率有选择性降低 的效 果。现已在墨西哥湾岸区两 口近海高温砾石充填井 中成功地 进行 了堵水试验 。黄胞胶 能溶 于水 和其 他极性溶 剂 ， 具有 优 良的增 粘性 、 抗 盐敏性 、 抗 剪 切 性 、 假 塑性及耐 酸碱性 等 。黄胞胶 与铬 的交 联作用 属于弱交联 ， 凝胶受剪切后粘度下 降 ， 但静止后 又可 恢复原来 的强 度 。这 是生 物聚合 物独 有 的优 点 ， 可 保证施工安全无风 险。1 9 9 7年枣 园油田注水井进 行过黄原胶单井和整体区块调剖处理。对应油井综 合含水率由 8 0％下降到 6 3％ ， 日平均产油量 由原 来 l 5 ． 5 t 上升 到 2 6 t 。 1 ． 3 天然 改性 聚合 物调剖堵水剂 合成聚合物的成本往往很高， 经济效益不好 ， 因 此利用天然高分子通过化学改性获得价格低 ， 性能 良好的产品成为油田化学品的一个发展方向。 淀粉经熟化后以丙烯腈或丙烯酰胺接枝改性可 用 于油 田堵水 调 剖 。如 体膨 型调 剖剂 SP A NL 6 J ， 是淀粉 与丙烯腈 接枝聚合再 经碱性水 解而成 。胶凝 后粘度可达 5 0 0 P aS 。热稳定性好 ， 适用 于 6 0 ℃ ～ 1 2 0 ℃高渗透地层。S P A淀粉接枝共聚物堵剂 是 以S P A 由淀粉与丙烯酰胺接枝共聚形成 ， 有机复 合交联剂 MC和保凝剂 L为主要成分 的堵水调剖 剂 ， 其 中 S P A浓度为 0 ． 6 ％ ～1 ． 0 ％ 。这 种堵水 调剖 剂强度高 ， 耐冲刷 ， 并具有 良好的选择性堵水作用。 1 ． 4 木质 素类调 剖堵水剂 木 质素来 源 于造纸厂 纸浆废 液 ， 主要成 分为木 质素磺酸盐， 常与聚丙烯酰胺混用， 与交联剂作用产 生凝胶 。此外 ， 属于林业化工产品的栲林经改性交 联也可生成凝胶 ， 用于油田堵水调剖。栲林 的主要 有效 成 份 是单 宁 ， 其 凝胶 特 点 是 可耐 高 温 。 如 阿 收稿 日期 2 0 0 30 91 6； 改 回 日期 ； 2 0 0 31 11 2 。 作者 简介 殷 艳玲 ， 女 ， 1 9 9 6年毕 业于 石油 大学 东 营 采 油工程专 业 ， 一 直从 事调 剖堵水 工 作 ， 现 为石 油大 学 东 营 油 气 田开 发专 业 在读 硕 士。联 系电话 0 5 4 6 8 3 9 1 3 8 3， 通讯 地址 2 5 7 0 6 1 山东省 东营市 石油 大学石 油 工程学 院采油化 学研究 室 。 维普资讯 第 1 0卷第 6期 殷艳玲等 化学堵水调剖剂综述 6 5 调剖剂、 聊一1高效调剖剂、 F L调剖剂、 P s T调剖 剂、 落叶松改性栲胶堵剂等。在油田的应用中见到 良好的增油降水效果。 2 分散体型调剖堵水剂 根据 作用机 理不 同 ， 可将 这类堵 剂分 为分散 固 化型堵剂 、 分散膨胀 型堵 剂、 分散体型堵剂等 。 分 散 固化型堵 剂 由膨 胀型 物 质 如粘 土 与 水泥悬浮于水中配制而成。该体系适于封堵特高渗 透层 。该体系进入地层后 ， 可在孔 喉处 形成 滤饼 ， 由 于水泥的水化反应使滤饼固结。从而封堵特高渗透 层。如粘土 一 水泥分散体、 碳酸钙 一水泥分散体和 粉煤灰 一 水 泥分散体等。 分散膨胀型堵剂 该类堵剂为适当交联遇水膨 胀而不溶解的聚合物堵剂， 包括预交联颗粒堵剂和 吸水树脂。堵水机理是堵剂网络结构中的亲水集团 与水分子发生水合作用， 在网络结构内外产生渗透 压 ， 使水分子 向网络 结构 内部 扩散 ， 进 而堵剂 溶胀 ， 堵塞高渗透层。由于这类堵剂具有较好 的选择性 ， 因此可用 于油井堵水 。 分散体 型堵剂 该 类堵剂 包括悬 浮体 型堵剂 、 泡沫 型堵剂 和乳状液型堵剂 。悬 浮体 型堵剂是 指溶 解度很小但颗粒粒径较大 的固体颗粒分散在 溶液 中 形成 的粗分散体 系堵 剂。 由于悬浮 物 的溶解 度小 ， 所 以在分散介质 中形成悬浮体 。由于它们 的颗粒 比 较大， 不能进入中低渗透层 ， 因此对中低渗透层有一 定 的保护 作用 。这类 堵 剂 主要 有 粘 土悬 浮体 型堵 剂 、 油基水泥 、 石灰乳等 。 泡沫型堵剂 该类堵剂 为两相泡沫 、 三相泡沫 和泡沫凝胶堵水 剂。泡沫凝胶 是新 近发展起来的一 项技术， 它可提高堵水的有效期 。由于泡沫凝胶具 有 良好 的稳定 性和机 械强度 ， 因此 它为 泡沫堵剂 的 发 展增 添了新 的活力 。 乳状液型堵剂 主要 有活性稠油堵剂 。所谓活 性稠油就是加入 了 W ／ O型乳化剂的具有一定粘度 的稠油。当它 进入 地 层后 ， 遇 水 能形 成 W／ O型 乳 状液， 粘度增加， 而遇油时则被稀释， 因此是一种选 择性堵剂 。活性稠 油 的特点 是耐 温性 比较好 ， 可 耐 1 2 0 C， 而且具有 良好 的耐 冲刷性 。 3 凝胶型调剖堵水剂 凝 凝胶 型 调剖堵水剂 分为 硅酸凝胶 堵剂 、 铝 酸 凝胶堵 剂和氢氧化铁凝胶堵剂 。硅 酸凝胶在油 田的 应用较为广泛。三价铁的化合物通过就地水解转变 成凝胶 ， 然后通 过就 地絮凝 或 自发老 化被 固定 。这 种三价铁凝胶 在地层 中具有很好 的稳定性 。该堵剂 的优点是具 有一定 的选择性 ， 适用 于低渗透层 。 4 沉淀 型调剖堵水剂 沉淀型堵剂的特点是强度高、 成本低、 稳定性好 包 括 对 热 稳 定 、 对 剪 切 稳 定 、 化学 稳 定 和 生 物稳 定 。在 国 内外 得 到 了大 面积 的推 广 ， 取 得 了较 好 的效果 。 美 国 L a n d r a公 司研制 并采 用 了一种 选 择性 沉 淀 注水井调 剖新工艺 ， 其 方法是 向地 层 中注入 氢氧 化钠水 溶液 ， 再 注 入淡 水 缓 冲液 ， 最 后 注 入 地层 盐 水 。这样就 可以使碳 酸钙垢选择性 地在 注水 的水流 通道 内形 成 。Ac o c k提 出了热 沉淀 法调 剖 工 艺 J ， 通过注热水或蒸气预热注水井或生产井周围的高渗 透层 ， 然后 注入热 的饱和的化学剂溶液 ， 如果该化 学 剂在油藏 温度 下 的溶 解度 较 注入 温 度下 的溶 解 度 低， 地层的冷却作用将导致孔隙空间内产生固相沉 淀 。T a o Z h u等研究 了醇诱 导盐沉 淀 的选 择性 调 剖 方法 J 。即在盐水 中加入醇来降低盐的溶解度 ， 从 而引起 盐沉淀 ， 该 方法 的优点 是不受 吸 附和其 他储 层条件 如流体 p H值和温度 的影响。国内在八五 期 间研制 了铁 系调剖剂 引， 包括三价 铁盐 和二价铁 盐 ， 由于它们 在 水 中可 水 解产 生 相应 的酸 ， 酸化 地 层 ， 起增注作用 ； 同时由于体系 p H值升高， 产生氢 氧化物沉 淀 ， 起调剖作用 。 5 多功能调剖堵水剂 在油田开发 中， 油井有出砂 、 结蜡、 高含水 、 稠 油、 低渗透五大问题 ， 水井也有出砂、 吸水剖面不均 匀或水注不进去等问题。为了提高采收率， 频繁 的 堵水、 防砂 、 防蜡、 降粘等使得油田开发费用越来越 高， 针对这些现状， 国内外正在发展具有综合作用的 多功能堵剂 ， 这类堵 剂 主要 有 固砂堵 水 剂 、 增注 堵 水剂、 堵水驱油剂 、 降粘 防蜡、 防垢、 缓蚀 堵水剂。 对于这类堵剂不仅要求成本低 、 来源广 ， 而且要 求强 度要高 ， 具有一定的耐酸性及 良好的选择进入性不 仅减少了作业次数， 而且降低了措施成本。但 目前 这方面的研究还 比较少 ， 特别是对于降粘 防蜡、 防 垢 、 缓蚀 堵水剂 目前还没有见过报导 。 维普资讯 油气地质与采收率 2 0 0 3年 1 2月 6 其它类 树脂类堵 剂是指 由低分子物质通过缩 聚反应生 成的体型不溶解、 不熔化高分子物质堵剂。虽然这 类堵剂的强度极高， 可将高渗透层或大孔道堵死， 但 由于成本高且缺乏选择性 、 误堵后解堵非常困难， 目 前 已较少应用 。 磁性材料堵水技术是利用磁 场对 近井地带 内含 磁 场活化剂的堵水液 ， 在近井地 带形 成 了一种堵 水屏障， 这种屏障将形成水力阻力 ， 限制地层水进入 生 产井 。国外于 2 O世纪 9 0年代初基本完成该 技术 的室内研究， 并应用于矿场。1 9 9 6年 1 0至 1 1月 ， 中原石 油勘探 局油 田共实施 了四 口井 ， 有 两 口井取 得 了较好 的效果 。其 中胡 71 5 3井处理后 ， 日产原 油 由 1 ． 3 t 上升到 1 ． 9 t ， 产 水 由 7 5 ． 5 m 下 降 到 4 1 ． 4 m ， 含水率 由 9 8 ％降为 9 5 ％ 。胡 1 2 5 O井处理 后 ， 日产原油 由 1 ． 8 t 上升 到4 ． 8 t ， 产水 由 2 7 ． 0 m 下降到 2 1 ． 6 m ， 含水率 由 9 3 ％降为 8 0 ％ 。 7 结束语 堵水调剖剂 的发展趋势朝着低投入 、 多功 能、 高 效率的方向发展。常规调剖堵水剂存在作用有效期 短 、 不 能适 应环境苛刻 的油藏等问题 ， 因此需要开发 适 应条件苛刻 的油藏 、 有 效期长的堵剂 。 由于多功 能调剖堵水 剂减 少 了作业 次数 ， 价 格 相对较为低廉 ， 效果 较好 ， 值得大力推广 。 由于近井地 带调堵 的作 用 范 围有 限 ， 对储层 深 乖 衙 坏 f 部 的不均质性 不能改善 ， 因此 ， 深部调驱 剂是重要 的 研究方 向。 合成聚合物的成本往往很高， 经济效益不好 ， 因 此利用天然高分 子通过 化 学改性 获得 价格低 廉 ， 性 能 良好 的产品成为调 剖堵水 剂的一个发展方向。 参考 文献 1 王健 。 郑焰 ， 冯玉军 等． 两性缔 合聚 合物／ 有机铬 冻胶 调堵剂 的性 能． 油 田化学 ， 1 9 9 9； 1 6 3 2 1 42 1 6 2 苗和平 ， 刘 淑芳 ， 王 香增 ． 两性 聚 合物 水溶 液 选 择性 堵 剂 的探 索 研 究． 油 田化学 ， 1 9 9 8； 1 5 2 2 5 7～2 6 0 3 傅 奎仕 ， 高玉 军 、 曾从 荣等 ． VI “ 一2 1 3两 性 离子 聚 合物 凝 胶 调 剖 剂 的研究 与应 用． 油 田化 学 ， 1 9 9 5； 1 2 2 1 2 9～1 3 4 4 Gr u e n e n f e l d e r M A ， Al a i n Z a i t o u n ， No r b e r t Ko h l e r e t a1．I mp l e me n t i ng n e w p e r me a bi l i t y s e l e c t i v e wa t e r s h u t o ff p o l y me r t echn o l o g y i n o ffs h o r e，g r a v e lp a c ke d we l l s ． S PE 2 7 7 7 0 5 张伯英 ， 孙 景民 ， 林 东等 ． 黄 原胶 调 剖处 理 效 果浅 析． 钻采 工 艺 ， 1 9 9 8 ， 2 1 6 5 7～6 O 6 李 宇乡 ， 唐 孝芬 ， 刘 双成 ． 我 国油 田化 学 堵 水调 剥 剂 开发 和应 用 现状 ． 油 田化学 ， 1 9 9 5； 1 2 1 8 89 4 7 李补鱼 ， 郎学 军 ， 熊 玉斌 ． S P A淀 粉接 枝 共 聚物 堵 水调 剖剂 性 能 研究 ． 油 田化 学 。 1 9 9 8， 1 5 3 2 4 12 4 3 8 Ae o c k A． M．．Re i s J C．Oi l r eco v e r y i mp r o v e me nt t h r o u s h p wt i l e mo d i fi c a t i o n b y t h e r ma l p r eci p i t a t i o n ．S PE 2 7 8 3 1 9 Ta o Z hu，Cl a r e n c e Ra i b l e ． I mp mv e d s we e p e ff i c i e n c y b y a l c o h o l i n du c e d s alt p r e c i p i t a t i o n ． S PE 2 7 7 7 7 1 O中国石油 天然 气总公 司开 发生 产局编 ． 油气 田开 发新技 术汇编 ． 石油工 业出版 社 ， 1 9 9 6 1 1 邱 真理． 油 井磁 性 材 料 堵 水 技 术 的应 用 研 究 ． 石 油 矿 场 机 械 ， 1 9 9 9。 2 8 4 1 4 编辑高岩 套 度 贻客 客 客 客 客 客 客 客 客 客 客 客 度 客 欢迎各企 皿 与 本刊 联京广 告 维普资讯