缓交联高强度封堵剂研究进展

综述了目前油田主要应用的封堵剂的发展情况,介绍了含水率较高的油田实施窜流封堵技术,分析了不同类型的深部封堵剂优劣特性及适用情况,总结和展望了未来缓慢交联的封堵剂技术的发展趋势。

高强度封堵技术

针对沈 84 -安 12块及曙光古潜山油藏高含水开发中后期形成的大孔道及裂缝 ,研究了粉煤灰及橡胶粉填充的聚丙烯酰胺—三聚氰胺冻胶堵剂及不饱和聚酯树脂堵剂封堵大孔道技术。该技术现场应用 10井次 ,取得了明显增油降水效果 ,对提高油藏水驱波及程度 。

TGH—1高强度封堵剂的研究与应用

TGH－1高强度封堵剂是一种非选择性复合堵剂，与其它堵剂相比，该堵剂具有流动性好，抗温抗盐，有效期长等特点，介绍了TGH－1高强度封堵剂的机理，主要性能，并进行了室内试验，该堵剂对于封堵油水井套管漏失，窜槽以及高渗层具有较好的作用，在濮城油田15口井应用表明，工艺成功率100％，有效率86％，取得了良好的效果。

裂缝封堵层结构形成与演化机制

采用耦合计算流体力学-离散元(CFD-DEM)方法模拟了裂缝封堵层结构形成过程,采用自主研制的表征封堵层细观力链网络的光弹实验系统模拟了裂缝封堵层结构承压演化过程,揭示了裂缝封堵层结构形成与演化机制,形成了堵漏材料优选与堵漏配方设计新方法,为提高裂缝性储集层漏失控制效果提供理论依据。CFD-DEM模拟结果表明,架桥概率是决定封堵层结构形成和裂缝封堵效率的关键因素。提出了临界架桥与绝对架桥加量指标,作为架桥材料加量设计的依据。随着绝对架桥加量的增加,架桥模式由材料粒径主导向粒径-摩擦力共同主导转变。光弹实验结果表明,细观力链网络是裂缝封堵层结构承压演化的内在机制并决定宏观封堵层强度,堵漏材料性能参数影响力链网络结构和强力链占比,进而影响封堵层承压稳定性。根据研究结果优选了新型高封堵强滞留堵漏材料、优化了堵漏配方,室内裂缝封堵实验结果表明可有效提高裂缝封堵效率与封堵强度。

堵漏用高强度抗盐吸水树脂的性能评价

采用丙烯酰胺、阳离子单体、抗温单体等制备了油田堵漏用吸水树脂,考察了该吸水树脂的吸水性能。采用VVDB-2000A型拉力试验机和CL-Ⅱ泥浆堵漏试验仪对吸水树脂的强度和形成封堵层的承压强度进行了评价。吸水实验结果表明,吸水树脂在纯水、饱和盐水和复合盐水中的吸水倍率分别为6.2、6.5和5.6 g/g,表明其具有较高的抗盐性,吸水饱和的时间为10 h,可满足现场堵漏浆的配制过程。可反应性实验结果表明,吸水树脂在一定的温度下可进一步反应,强度逐渐增大。实验室模拟堵漏实验结果表明,采用吸水树脂、基浆和骨架材料等配制的堵漏浆,可形成致密的封堵层,其封堵强度可达26 MPa,具有较高的承压强度。

改性脲醛树脂封堵剂的研究与应用

改性脲醛树脂封堵剂,是以脲醛树脂为主剂,辅以高分子量聚合物对其韧性的改进而形成的一种新型封堵剂。通过对该体系固化时间、抗压强度、封堵能力等因素的研究,优选出了满足现场施工要求的封堵剂体系。并对现场2口井的应用情况进行了简要介绍。

三元共聚物凝胶对多孔介质的封堵研究

高聚物的化学结构是决定其使用效能好坏的内在因素,本文从分子结构特点出发,研制出了AM/DMDAAC/Na—AMPS三元共聚物,采用有机多元延迟交联体系使其凝胶化,并对凝胶的热稳定性、抗盐性以及封堵岩心的行为进行了研究。

高温高盐产水气藏微胶堵水封堵特性实验

针对我国西北地区THN、S3、KL等深层高温高盐(井深超过5 000 m,温度140℃,矿化度20×10~4 mg/L)砂岩有水气藏,现有的常规堵水和选择性堵水技术难以有效解决气井排水采气和有效堵水恢复气井产能的问题。为此,有针对性地研制和筛选了能够在高温高盐条件下实现二次交联的丙烯酰胺微胶体系WJ-1,并进行了一系列堵水性能评价实验,包括注入压力、阻力系数、耐冲刷性及对气水两相渗透率的影响等。通过实验证实了微胶体系WJ-1成胶后的抗温抗盐特性良好,能达到THN、S3、KL等高温高盐深层产水气藏深部堵水的要求,该堵剂成胶后能有效封堵高渗孔道中的水侵,让气体的通过能力明显大于水的通过能力,表明注入微胶体系WJ-1能起到一定的"堵水不堵气"的效果。此外,进一步对WJ-1微胶体系的孔隙结构特征开展了核磁共振实验分析,测试了岩心中注入WJ-1微胶体系封堵后的T2谱图,结果显示其对水的封堵强度明显大于对气的封堵强度,进一步证实了所研制堵剂的选择性封堵能力。

封堵配套工艺技术的研究与应用

中低渗油藏开发后期,受井况、工艺技术、井下工具等条件的限制,油井堵水、水井分注难度日益增大,措施效果差。通过配套完善找堵水工艺,有效解决了部分油井由于各种原因造成的堵水效果差的问题;同时,通过水井挤堵分注解决了井况有问题、无法实现机械分注或层间启动压差大等原因造成的分注有效期短、换封频繁的难题,为油田的油井堵水和水井分注工作提供新的有效途径。

高强度膨胀堵剂在超深套损井治理中的评价与应用研究

塔河油田套损井呈逐年增多趋势,且部分井出现重复套漏。采用以挤水泥为主的套损井治理工艺,同时配套封隔器卡封、套管短回接等技术进行套损井治理,存在一定局限性。高强度膨胀堵剂由高强度膨胀堵剂灰及其他物质按照一定比例调配而成,通过其特有的成分快速形成互穿网络结构,膨胀率达6%,封堵强度由常规水泥的7~8 MPa提高至24 MPa,具备良好的抗温性能和可泵注性,保证了施工安全。现场试验6井次,最大封堵井深6044.0 m,最高施工压力30 MPa,封堵成功率100%。高强度膨胀堵剂对后期塔河油田超深井套损治理具有一定指导意义。

红河油田长8区块封堵裂缝用冻胶的研制

为封堵红河长8油藏的直通型水窜裂缝,研制了酚醛树脂冻胶。冻胶成胶时间30~60 h,通过强酸弱碱盐的用量进行调控;冻胶强度取决于聚丙烯酰胺和水溶性酚醛树脂用量,聚丙烯酰胺质量分数>0.4%、水溶性酚醛树脂质量分数>0.4%,可形成弹性模量>10 Pa的强冻胶。在冻胶中加入0.1%纳米SiO 2颗粒稳定剂,可使体系在70℃、180 d脱水率低于4%,弹性模量保持10 Pa以上。封堵模拟实验表明,在直径<1 mm的细管中冻胶突破压力梯度>2 MPa/m,在冻胶中加入粒径为180~200目的2%~4%交联聚合物颗粒没有起到提高突破压力梯度的作用。

具有底水油藏高含水油井封堵技术探讨

针对新疆油田各区块油井底水上窜使油井含水上升的问题,进行了分析研究,认为:有相当大部分油井既存在管外窜,同时又存在地层窜。在室内研究的基础上,成功的将具有地层封堵性好的KZ高强度封堵剂与新型油水井堵漏封窜剂XP-1(该剂在管外窜槽中能够快速形成网架结构,驻留性强)结合,通过合理的工艺应用于现场,取得了良好的效果,提高了高含水油井封窜的成功率。

火驱生产井高强度封窜技术研究与应用

曙光采油厂火驱开发进程中,受平面动用不均影响,部分生产井单向突进形成气窜,影响了整个井组的开发效果。火驱生产井高强度封窜技术采用了多段塞复合封堵,即污油泥调剖剂、凝胶颗粒堵剂、耐高温封口剂三段式调剖封窜技术,实现耐高温、高强度封堵。在曙采杜66块的矿场应用表明该技术可有效防止火线单向突进,封堵气窜。

致密砂岩新型水溶低温暂堵剂研制及性能测试

鄂北区块大牛地气田致密油储层孔喉小,温度偏低,其对暂堵剂的应用提出了更高要求。在优选丙烯酰胺、丙烯酸、亚硫酸氢钾等原料的基础上,借助自研的温压控制调节单体,通过调节单体加量聚合制备了新型低温暂堵剂,并评价了其溶解度及综合性能。结果表明,丙烯酸与丙烯酰胺最优配比为0.62,聚合反应的最优时间为1.83 h;当温度为30~40℃时,低温暂堵剂降解后的流动黏度≤5.21 mPa·s,在40℃、溶解时间为2.5 h时,暂堵剂的降解率≥80%;当暂堵剂铺置厚度为3 cm时,最大突破暂堵段塞需要的压力为60.12 MPa,当暂堵剂铺置厚度为7 cm时,最大突破暂堵段塞需要的压力为73.85 MPa;研制的新型低温暂堵剂性能优良,可满足鄂北区块的温度、承压及降解后的流动黏度需求。

多尺度暂堵剂粒度参数优化及应用

为提高多尺度暂堵剂封堵效果,提出了一种基于粒度组成调控封堵层渗透率及强度的粒度优化方法。首先将d1/2理论和5/6匹配原则相结合,确定出不同缝宽下暂堵剂稳定堆积的粒度分布基线;然后,在考虑暂堵剂性能参数的基础上,基于Kozeny-Carman模型,通过分形理论建立了封堵层渗透率模型;最后,综合考虑摩擦和剪切失稳准则,建立封堵层强度模型,优化暂堵剂粒度分布和封堵层长度。根据优化设计方法开展室内封堵效果评价,设计了代表粒径为1.14 mm的暂堵剂对缝宽为3 mm的岩心进行封堵。结果表明:在闭合压力为40 MPa的条件下,封堵层的承压能力为33 MPa,渗透率为2.2×10^(-3)μm^(2),渗透率和封堵强度实验值与建立的理论模型预测值相对误差分别为9.09%和6.06%,表明优化设计方法可靠。现场应用结果显示,加入暂堵剂后,施工压力从88.4 MPa上升到93.2 MPa,微地震表明暂堵剂的加入促使裂缝转向开启,有效提高了裂缝复杂程度并增加了改造体积。研究成果可为暂堵剂粒度参数优化提供理论支撑。

深部调剖体系研究及应用现状

简述了沉淀类、微生物类、硅酸凝胶类、胶态分散凝胶、弱凝胶、聚合物微球、预交联凝胶颗粒、柔性球等深部调剖体系的特点及应用。对各体系的优点及不足进行了分析,指出单一体系具有局限性,应根据油藏实际情况及经济效果预测选择合适的体系;相关领域的技术进步对体系发展有促进作用;深部调剖体系的进入深度与封堵强度是一对矛盾,二者不可兼得。

聚合物凝胶颗粒调剖特性评价

基于对聚合物凝胶颗粒封堵窜流通道的机理分析,提出以弹性封堵强度和破碎封堵强度作为吸水膨胀的凝胶颗粒在油藏孔隙中封堵特性的表征参数和评价指标。根据多测点岩心模拟实验得到的封堵系数分布及其动态规律,分析了凝胶颗粒段塞在岩心中的运移特性及其对窜流通道的封堵能力。综合利用上述指标参数和动态特征,可以评价聚合物凝胶颗粒的调剖特性。

油藏孔隙的剪切-拉伸对弱凝胶调剖特性的影响研究

弱凝胶溶液在通过油藏孔隙时,所受的剪切-拉伸作用是影响其成胶及封堵特性的关键因素之一。研究了孔隙的剪切-拉伸作用对一类弱凝胶溶液(HPAM溶液+交联剂)静态成胶特性的影响;将剪切-拉伸前后的弱凝胶溶液注入填砂模型中,以其在多孔介质中形成弱凝胶后的残余阻力系数为指标,评价了孔隙的剪切-拉伸对这类弱凝胶在储层中调剖能力的影响。结果表明:弱凝胶溶液经多孔介质剪切-拉伸前后的黏度值分别为170和43mPa·s,黏度损失率为74.7%;经孔隙剪切-拉伸的弱凝胶溶液在静态条件下成胶后,与原样相比其黏性模量和弹性模量的最大降幅分别为18%和55%,凝胶强度损失严重。经剪切-拉伸的弱凝胶溶液在填砂模型中成胶后,在注胶部位的最大残余阻力系数为10,与原样(279)相比降低了26.9倍,残余阻力系数随后续注水量的增加降幅明显增大;段塞下游未注胶部位最大残余阻力系数为4.3,与原样(102)相比降低了22.7倍。经油藏孔隙剪切-拉伸后,弱凝胶的调剖能力大幅降低。

多段塞复合凝胶调驱技术研究与应用

针对大港油田地层中大孔道普遍存在、封堵难度大的情况,进行了水井深部调驱技术的深化研究与应用。在已开发的预交联凝胶颗粒、地下交联凝胶、橡胶颗粒等调驱剂的基础上,研究应用了多段塞复合凝胶调驱体系,提高了对地层中大孔道的封堵强度,取得了较好的治理效果。2001年以来应用以多段塞复合凝胶体系为主体的工艺实施深部调驱193井次,有效率81.3%,累计增油17.53×104t。为注水开发油田的后期挖潜探索了有效途径,具有广阔的应用前景。