交联聚合物冻胶调堵剂性能评价指标及方法

交联聚合物冻胶 (凝胶 )因其独特的结构及优良的性能 ,而成为国内外油田堵水调剖作业中应用最广泛的堵剂。根据聚合物、交联剂及其它添加剂的不同 ,交联聚合物凝胶又可细分为多种类别的堵剂 ,这些堵剂尽管结构、形成路径和使用范围不同 ,但其基本性能及性能评价指标差异不大 ,现有的性能评价方法[1] 多数缺乏科学性和实用性。本研究以聚丙烯酰胺凝胶堵剂为基准 ,建立了交联聚合物凝胶堵剂系统的性能评价方法 ,针对堵剂的溶解性能、成胶性能及在多孔介质中的封堵性能等量化指标进行了探讨 ,提出了聚合物凝胶调堵剂性能评价指标及定量评价方法。

一种适用于高温高盐油藏的柔性堵剂

现有的聚合物类或纤维性预交联体膨颗粒堵剂以及聚合物凝胶堵剂在高矿化度下耐温性能差，不适用于温度高于120℃的高盐油藏的堵水作业。为了改善高温高盐油藏的堵水技术，研制了一种耐高温高盐的柔性堵剂。该堵剂是不溶于水、微溶于油、可任意变形、拉伸韧性强的颗粒，其粒径范围为1～8mm。该柔性堵剂在高温高盐条件下的化学稳定性好，可二次黏结形成完整的封堵层。在塔河油田油藏条件下，柔性堵剂用量从0．03PV增至0．2PV，封堵效果出现突跃式升高，可对油藏的裂缝和高渗通道形成强封堵。在堵水作业中这种堵剂如果造成油井误堵，使用甲苯就极易解堵，是一种既可在高温高盐下形成稳定封堵又可安全使用的堵剂。

缝洞型碳酸盐岩油藏堵水技术室内研究

为了遏制塔河油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩油藏油井含水上升过快的趋势,针对塔河油田储集层条件,对两种有效堵剂(改性栲胶堵剂和柔性堵剂)进行了实验研究。研究结果表明,改性栲胶堵剂高温稳定性好、耐高矿化度盐水侵蚀;柔性堵剂在高温和高矿化度环境中可长期稳定,且易解堵,是封堵塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏出水缝洞的可选材料。利用两种堵剂进行缝洞型碳酸盐岩岩心封堵实验,结果表明:增大堵剂用量的初期主要使封堵层深度变大,突破压力梯度升高;当封堵层达到一定的深度后,堵剂堆积使流动通道变窄小,可大幅度提高残余阻力系数。

新型选择性堵水剂的研究与应用进展

生产井特别是水平井和分支井采用笼统注入法实施堵水作业时,堵剂的选择性对预防产层伤害十分重要。综述了国内外主要是国外近期选择性堵水剂的研究和应用进展。选择性堵水剂按作用原理分为两类。一类是聚合物类相渗（透率）调节剂,通过大分链在水相中伸展、在油相中收缩降低水相渗透率,包括以DMDAAC为阳离子的两性聚合物poly-DMDAAC和性能更好的乙烯基单体/酰胺三元共聚物（后者在60℃、6.89-27.56 kPa压降下水、油相流动阻力比高达270-13）,实施堵水作业后油井产油能力逐渐提高。另一类是选择性水相封堵剂,除硅酸盐类、沥青类、乳化稠油外,主要介绍了由阴离子表面活性剂、反离子盐（钾盐）、缓冲溶液组成的黏弹性表面活性剂（VEAS或VAS）体系,该体系一般与相渗调节剂共同使用。介绍了两类选择性堵水剂在国外一些油田的应用情况。讨论了选择性堵水效果评价问题和选择性堵水剂研发方向。图2表1参12。

调剖堵水的潜力、限度和发展趋势

油田试验证明调剖堵水仍很有潜力，这一方面是由于试验区的采出程度低，另一方面是由于近年来区块整体调剖堵水技术在决策技术和堵剂技术上有新的突破。调剖堵水的潜力随着开发时间的推移而逐渐减小。调剖堵水有两个限度：一个是堵剂使用的数量限度；另一个是堵剂作用机理的限度。调剖堵水的发展趋势表现为对这两个限度的突破所进行的努力，其中包括降低堵剂成本，合理组合堵剂，把握堵剂注入时机，延长堵剂有效期，提高堵剂的整体效果，发展一种在最大限度发挥二次采油作用的同时进行有限度三次采油的技术（“２＋３”技术）。

国内外化学堵水调剖技术综述

本文从物理模拟、堵剂研究、数值模拟、示踪剂及施工工艺等方面对油田化学堵水调剖的国内外技术发展水平进行了对比，并对我国油田堵水调剖技术的发展提出了建议。

我国油田化学堵水调剖新进展

堵水调剖技术是高含水油田控水稳油的重要措施。从堵水调剖的物理模拟研究、优化设计和决策技术、堵水调剖剂的研制、深部调剖技术、堵水技术和堵水调剖施工配套设备等方面简要介绍了“八五”以来我国油田化学堵水调剖技术的新进展，并对堵水调剖的研究和发展提出了加强堵剂系列化、调剖剂放置技术、效果预测方法、施工动态监测技术和水平井堵水技术的研究等建议。

中原油田化学堵水调剖技术的发展历程与发展方向探讨

综述包括以下论题。①中原油田化学调剖堵水技术发展历程,包括引进、开发、推广应用、改进提高4个阶段。②注水井调剖剂(表列3大类13种)和油井堵水剂(表列10种)的开发、应用,包括示踪剂、找水、PI决策、数值模拟的主要配套技术。③1991～2002年历年注水井调剖作业和油井堵水作业效果及其分析。④存在的问题。⑤发展方向。表4参4。

大剂量多段塞深度调驱技术

为改善注水井吸水剖面和油井产液剖面,基于调剖堵水“2+3”理论提出了大剂量多段塞深度调驱技术。对堵剂的选择性堵水作用、渗透率对注入压力的影响、堵剂的耐冲刷性和可动性进行了室内实验,制定了堵剂施工段塞设计以及堵剂粒径的选择方案。实验表明,注入大剂量、低浓度、多段塞的体膨性堵剂可达到堵水和驱油的双重作用。在平方王油田滨17块进行了2口井的大剂量多段塞深度调驱技术试验,调剖后平均日注入量为86.5m3,平均注水压力提高了3.5MPa,对应10口油井有5井次见效,见效初期日增油17t,取得了较好的增油效果,对进一步提高大厚层区块的调驱效果及进行多轮次调剖技术工作提供了借鉴。

颗粒堵剂粒径与地层孔径的匹配关系研究

研究了不同形状 (球形、片状、纤维状 )颗粒堵剂粒径与地层孔径的匹配关系。研究结果表明 :不同形状的颗粒 ,其粒径与地层孔径的匹配关系不尽相同。一般 ,当堵剂粒径为地层孔径的 1/ 3～ 1/ 10时 ,可产生较有效的封堵作用 ,因而实际应用时应根据地层的渗透率等选择合适粒径的堵剂。

改性栲胶高温堵剂的性能评价

研发了适用于高温低渗油田调剖堵水的改性落叶松栲胶堵剂。基础配方（以质量计）为：6．0％磺化落叶松栲胶＋2．5％～3．0％甲醛＋1．0％～1．5％促进剂＋水．pH值8～10。基础配方堵剂溶液25℃、35001／s黏度为1．5mPa·s；温度由120℃升至180℃时，成胶时间由7．5h缩短至约4h；从成胶时间和代表凝胶强度的突破真空度确定其适用的pH值范围为4～10；外加NaCI特别是CaCl2使其成胶时间缩短，突破真空度在NaCI加量≤50g／L时下降幅度很小。NaCl加量为100g／L时仍不低于66kPa。减少任一组分用量而保持其他组分用量不变，均使堵剂溶液成胶时间缩短，通过改变各组分用量和加盐量可在很大范围内调节堵剂溶液的成胶时间。堵剂在120℃放置48h后质量变化小于5％，在180℃放置120h后质量变化小于8％。堵剂凝胶在250℃的5％盐酸、5％苛性钠、10％NaCl溶液中至少可稳定存在6h。加入原油量超过10％的堵剂溶液不能成胶，因而该堵剂有一定选择性。在2支填砂管封堵实验中，封堵率为98．5％和97．6％，突破压力梯度为25．3和36，4MPa／m。讨论了栲胶与甲醛的交联反应。图7表1参5。

有机钛-水解聚丙烯腈钠堵剂的研究与应用

本文报道了一种耐高温抗盐的有机钛交联水解聚丙烯腈钠冻胶堵剂。该堵剂在 １５０ ℃放置１８０ 天后粘度仍高达１００ Ｐａ·ｓ。用矿化度 １ ．２ ×１０５ ｍｇ／ Ｌ 的盐水配制的堵剂，其强度与用清水配制的堵剂相差不大。该堵剂产品为粉剂，搅拌２０ —３０ 分钟即可溶解。介绍了该堵剂在油井堵水和水井调剖中的应用情况。

改性淀粉-丙烯酰胺接枝共聚调堵剂的动态成胶性能

深部封堵技术是改善窜流型油藏开发效果的关键技术之一。改性淀粉-丙烯酰胺接枝共聚体系是新型的聚合物凝胶调堵剂。采用30m超长填砂管,模拟了吉林扶余油田的基质和高渗透条带,研究了这种调堵剂在油藏运移过程中的动态成胶性能。研究结果表明,该调堵剂在运移过程中仍能形成凝胶,其初始成胶时间与在静态条件下基本相同,但完全成胶时间比在静态条件下长;调堵剂完全成胶后,具有很强的封堵能力,封堵系数高达30000。

盘2 23块油藏整体调剖设计及效果评价

区块整体调剖是改善注水开发效果的一项重要措施，根据盘２２３ 块的渗透率、吸水剖面、注入动态和井口压降曲线等４ 项因素，利用模糊数学的原理和方法，优选了适合于调剖的最佳调剖井，实现了调剖井选择的模糊控制。将常用堵剂及其性能参数建立成堵剂库，考虑堵剂与地层的配伍关系，利用专家系统的推理方法筛选了堵剂类型、设计了堵剂用量。在考虑堵剂注入过程中沿程损失的情况下，根据选择性注入条件的要求对调剖井的施工压力进行了设计。现场施工后，调剖井及其对应油井都见到了明显效果。调剖井的吸水剖面变得均匀，注水效果得到改善。区块产量递减得到控制，考虑措施前的递减，累计增产原油５９１９ｔ。水驱曲线得到改善， 调剖后水驱曲线平缓，根据水驱曲线的变化评价出可采储量增加１５ ．０ ×１０４ｔ，采收率增加４ ．４ ％ 。

两次成胶的聚合物凝胶堵剂的研制及应用

采用2种不同的交联剂,研制了在地面温度下形成流动凝胶,注入地层后形成强凝胶的聚合物水基凝胶堵剂,通过组份用量优选得到了最佳配方:聚合物HPAM(M=1.9×107,HD=25%)8.0g/L+有机铬交联剂(以Cr3+计)0.5g/L+20%有机树脂溶液5.0g/L+增强剂(无机盐)1.0g/L,以淡水配液。该优化配方堵剂液在20℃下2h内第一次成胶,粘度升至5～6Pa·s,在72℃下4～12h第二次成胶,强度达到G级。将优化配方堵剂液1.0PV注入含1.7～2.0mm宽裂缝的人造砂岩岩心,在72℃候凝72h后突破压力梯度为32～61MPa/m。介绍了在克拉玛依油田八区下乌尔禾组裂缝性油藏一个一注六采井组,用该堵剂实施注水井调剖和采油井(2口)堵水的良好结果。图2表5参6。

我国油田化学堵水调剖剂开发和应用现状

本文分八大类简述了国内各种堵水调剖剂的性能、研究及应用简况，对今后堵水调剖剂的研究提出了建议。

中原油田调剖堵水使用的颗粒堵剂

结合中原油田采油二厂、三厂、五厂的油藏地质特点，开发了 Ｊ Ｔ Ｄ 系列颗粒堵剂，在１２０ 井次的应用中取得了９０ ％ 以上的成功率。

堵水剂的研究现状及发展趋势

介绍了国内外堵水剂的研究现状 ,论述了各种堵水剂的结构及作用机理 ,并结合国内地质状况介绍了堵水剂的应用情况 。

油层大孔道调堵技术的发展及其展望

在注水开发过程中,注入水对储层孔隙、骨架颗粒、胶结物和油藏流体的作用等因素的影响,易在储层中形成大孔道。储层大孔道对油藏注采工艺有着重要的影响油层大孔道所具有的特殊性,即具有渗透率高、孔喉半径大等特点,要求堵剂具有相当的强度、适宜的固化时间、价格经济,为减少对中、低渗透层的污染还要求堵剂有合适的粒径。因此需要研制针对性强的大孔道封堵技术。自20世纪90年代以来,我国油田进入了高含水、特高含水期,封堵大孔道和低成本、高效的调剖剂的研究和应用在各大专院校和胜利、大庆、大港等油田有了很大的进展,现已形成了以颗粒类调堵剂、聚合物凝胶堵剂、颗粒类与聚合物凝胶复合堵剂为主的大孔道调剖堵水技术。文中调研了大量国内外资料,对油层大孔道调堵技术进行了回顾,对其发展前景作了展望。

国内堵水调剖的现状及发展趋势

简要叙述了堵水调剖的意义和中国堵水调剖五十年的发展历程,从堵水调剖的油藏工程研究、化学剂应用、物理模拟实验、施工工艺、效果评价方法、堵水调剖软件的研发等方面总结了国内堵水调剖的现状,列举了水平井、高温深井、底水堵水及合理用量设计、放置技术等当前堵水调剖技术上的难点,指出高含水油藏深部液流转向技术、基于分子设计的延迟膨胀调剖剂技术、具有工业意义的选择性堵水剂技术、简洁实用的堵水调剖设计软件开发等是堵水调剖技术的发展趋势。堵水调剖将成为油藏经营管理的一项重要内容。