调堵工艺培训教材

油气田开发的任务就是尽可能经济、合理地提高地下油气的采出程 度，即提高石油采收率。在原油生产的第一阶段（一次采油），原油是 利用天然能量来开采的，其最终采收率一般只能达到15%左右。当天然 能量衰竭时，通过注水向油层提供补充能量，即开始了开采的第二阶段 （二次采油），它的采收率远比能量衰竭法高，最终采收率通常为30% －40%。采用常规注水方法开发的中国陆上油田，平均采收率只有33%左 右，约有三分之二的储量将留在地下。因而提高采收率方法的研制，目 前备受国内外的关注。
以及水泥、炭黑、塑料颗粒、果壳颗粒等；多种颗粒的分散体如粘土 和水泥、碳酸钙和水泥、粉煤灰和水泥、高炉矿渣和膨润土。
在选择此类堵剂时应正确的选择颗粒大小与地层孔隙喉道的匹配 关系，颗粒粒径为喉道半径的1/3—1/9时，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。
4.1.2 酸(包括酸渣)或强酸弱碱盐类
4.1 单液法堵水剂
单液法堵水剂是指只用一种液体就可产生堵塞物质的堵水剂，常用 的单液法堵水剂有以下7类。
4.1.1 颗粒状堵水剂
可用水或聚丙烯酰胺溶液等将颗粒状堵水剂携带进入地层。常用 的颗粒状堵水剂主要有：
（1）粘土颗粒 粘土分钙土和钠土，这是由粘土的可交换阳离子来决定的。天然
粘土主要为钙土，它可以通过碱化转化为钠土。粘土颗粒在地层多孔 介质中的分散和运移，会使地层的渗透率明显降低，而且钠土对水有 很强的稠化能力。配粘土堵水剂最好用蒙脱石含量高的粘土。前人使 用过粘土封堵裂缝，为将粘土带入地层，用过各种悬浮介质，如盐水 （包括卤水）、榆树皮粉分散体、田菁粉分散体、泡沫、水玻璃、水 玻璃与聚丙烯酰胺溶液的混合液等。也使用过粘土悬浮体-聚合物溶液 、粘土悬浮体-冻胶等复合堵水剂。
（1）降低油井的含水比，提高产油量。封堵或卡堵高含水层，减少油井的层 间干扰发挥了原来不能正常工作的低渗透层的作用，改变了水驱油的流线方向 ，提高了注入水的波及体积。因此堵水可有效地提高采油的日产水平。化学堵 剂的作用较大幅度地降低了堵水半径内的井底水相渗透率，减少了产水量和油 井含水比。
（2）增加产油层段厚度，减少高含水层厚度，改善油井的产业剖面。 （3）提高注入水的利用率，改善注入水驱替效果。 （4）改善注水井的吸水剖面，注水井调剖后改善了注水井的吸水剖面，纵向 上控制了高渗透层过高的吸水能力，使低渗透层的吸水能力相应提高，某些不 吸水层开始吸水，从而增加了注入水的波及体积，扩大了油井的见效层位和方 向，改善了井组的注入开发效果。 （5）从整体上改善注入水开发效果。油田区块的整体处理效果表现为整个区 块开发效果得到改善，区块含水上升速度减缓，产量递减速度下降，区块水驱 特征曲线斜率变缓。
（2）水膨体颗粒 水膨体是一类适度交联，遇水膨胀而不溶解的聚合物颗粒。几乎
所有适度交联的水溶性聚合物都可制成水膨体颗粒。如聚丙烯酰胺水 膨体、聚乙烯醇水膨体、聚氨酯水膨体、丙烯酰胺—淀粉水膨体、丙 烯酸—淀粉水膨体等。
4.1.1 颗粒状堵水剂
（3）其它颗粒以及多种颗粒的分散体 单一的颗粒如石英粉、氧化钙(镁)、碳酸钙(镁)、硅酸钙(镁)、
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调剖堵水的目的意义 调剖堵水技术发展简史 油田调剖、堵水技术分类 油田堵水、调剖化学剂 注水井调剖、油井堵水工艺技术
调剖堵水技术发展简史
我国十分重视堵水工作。至今，这项工作的发展已经历了六个阶段： 第一阶段是60年代，为油井单井堵水阶段。 第二阶段是70年代，为水井单井调剖阶段。 第三阶段是80年代前期，为井组的油水井对应调剖堵水阶段。 第四阶段是80年代后期，为区块整体调剖阶段。 第五阶段是90年代前期，为区块整体以调剖为中心的综合治理阶段。 其中的综合治理包括注水井增注、油井提液、改变注采井别、调整生产 层系和打调整井等。 第六阶段是90年代后期，为区块整体调剖与驱油的结合阶段，即调驱 阶段。发展了单液法调驱技术和双液法调驱技术。
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调剖堵水的目的意义 调剖堵水技术发展简史 油田调剖、堵水技术分类 油田堵水、调剖化学剂 注水井调剖、油井堵水工艺技术
油田调剖、堵水技术分类
堵水调剖技术可以从如下方面加以分类：
3.1 油井堵水技术
油井堵水技术：是指采用机械方法或化学方法，对产水油井的高含水 井段或层段进行临时性封隔或封堵，从而改善产油井的产液剖面，减少 产水量。由于减少了相应的井内层间干扰或一层内层段间的干扰而增加 产油量，从而达到降低油井含水，增减产油改善开发效果的目的。
3.2 注水井调剖技术
注水井调剖技术：对注水开发油田的注水井是用机械或化学方法控制 高吸水层的吸水量，相应的提高低吸水能力油层的吸水量，达到满足合 理配注的要求，从而扩大注水的波及体积，提高注水开发的采收率。
3.3 油水井对应堵水、调剖技术
油水井对应堵水、调剖技术：在油田区块中根据油田开发的需要，对 注水井进行调剖的同时，对相应的采油井进行堵水措施，达到改善吸水 剖面的同时也改善采油井的产液剖面，提高对应油水井的注水和采油效 果，扩大见效范围，提高产油量和延长堵水调剖的有效期。
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调剖堵水的目的意义 调剖堵水技术发展简史 油田调剖、堵水技术分类 油田堵水、调剖化学剂 注水井调剖、油井堵水工艺技术
调剖堵水的目的意义
我国陆上除四川外的19个油区的油田开发，主要采用注水开发方式， 至1997年底已累计采出地质储量的23%，采出可采储量的69.5%，综合含 水达到82.5%，总体上已处于高含水期。目前，综合含水高于80%的油区 是大庆、胜利、大港、中原、河南、江汉等6个油区，年产油量占全国 的66.4%，已采出可采储量的71.5%，剩余可采储量占全国的69.6%。
油田堵水、调剖化学剂
90年代以来，堵剂发展很快，种类繁多，品种齐全，按不同的角 度有不同的分类方法，如按施工工艺分，可分为单液法堵水剂和双液 法堵水剂；按堵剂存在形式分，可分为冻胶型、凝胶型、沉淀型和胶 体分散体型；按堵剂对油层和水层的堵塞作用分，可分为选择性堵剂 和非选择性堵剂；按苛刻条件分，可分为高温、大孔道、低渗地层、 高矿化度地层型。随着堵水剂研究的发展，又出现了一系列的复合堵 水剂。这里按施工工艺分类对堵剂进行综述。
调剖堵水技术发展简史
我国自50年代开始进行堵水技术的探索和研究。玉门老君庙油田自1957年 就开始进行封堵水层的工作，1957年－1959年6月共堵水66井次，成功率61.7%。 七十年代以来大庆油田在机械堵水、胜利油田在化学堵水方面有较快的发展， 其它油田也得到相应的发展。八十年代初期进一步提出了注水井调整吸水剖面 来改善一个井组一个区块整体的注入水的波及效率的新目标。经过多年的发展 已形成机械和化学堵水调剖两大类堵水调剖技术，主要包括油井堵水技术、注 水井调剖技术、油水井对应堵水调剖技术、油田区块整体堵水调剖技术和油藏 深部调剖技术。近年来研究开发的弱冻胶（可动性冻胶）深部调剖和液流转向 技术正在发展和应用中。相应地研制成功六大类六十多种堵水调剖化学剂，研 制了直井斜井和机械采油井多种机械堵水调剖管柱，配套和完善了数值模拟技 术、堵水调剖目标筛选技术、测井测试技术、示踪剂注入和解释技术、优化工 程设计技术、施工工艺技术和注入设备和流程等七套技术，达到年施工2000井 次增产原油60×104t的工业规模，为我国高含水油田挖潜、提高注水开发油田的 开采效率做出了重要贡献。同时开展了室内机理研究，进行了微观核磁成像物 模的试验研究，使堵水调剖机理的认识深入一步，为进一步发展打下了技术基 础。弱冻胶深部调剖、液流转向技术为实现低成本高效益的改善二次采油技术、 提高注水开发采收率，提出了一个新方向。
油田调剖、堵水技术分类
3.4 油田区块整体堵水调剖技术
油田区块整体堵水调剖技术：对一个油田区块通过筛选选出来的不 少于全部注水井数1/3的调剖目标井和堵水目标井进行相对应的调剖、 堵水措施，并根据区块开发的整体要求辅助以其他增产措施，如压裂、 酸化、补孔、调参等，以达到该油田区块以调剖、堵水技术为主的综 合治理，改善油田区块整体开发效果。
1.1.2 非均质性对注水开发的影响
在注水开发中，由于非均质性的影响，往往使得注入水沿高渗透条 带窜入油井，降低了注入水的波及系数，影响最终采收率，在水驱过程 中，油层的非均质性，使注入水沿高渗透层及高渗透区不均匀的推进， 在纵向上形成单层突进，在横向上形成舌进，造成注入水提前突破前缘， 致使中低渗透层波及程度低，驱油效果差，严重影响了水驱的开发效果。
常见的强酸弱碱盐有硫酸亚铁、氯化铁和氯化铝。它们注入地层 以后，发生水解，分别生成相应的凝胶或沉淀。以氯化铝为例，主要机 理是AlCl3和碱性物质(地层中的或人为注入的)反应，生成Al(OH)3凝胶 ，可以在水溶液中发生水解生成Al(OH)3和HCl。
AlCl3 + 3H2O = Al(OH)3↓(凝胶) + 3HCl 随着HCl的不断消耗，Al(OH)3就可以不断产生，从而对高渗透层起 到封堵作用。 在硫酸精制石油馏分时产生的酸渣可用于选择性堵水，因为这种 酸渣遇水可析出不溶物质，而且硫酸与地层水中的Ca2+、Mg2+也可以产 生相应的沉淀，封堵出水层。
粘性指进
油
水
沿 油
采油井
沿高渗透层突进
低渗透层 高渗透层
重力舌进
水
油
1.1.3 油井产水的危害
油井产水，对经济效益影响很大。 （1）某些高产井可能转变为无工业价值的井。 （2）对于出水井，如不及时采取措施，地层中可能出现水圈闭的死
油区，注入水绕道而过，从而降低采收率，造成极大的浪费。 （3）油井出水还可能使储层结构破坏，造成油井出砂。 （4）油井出水后也会增加液体相对密度，增大井底油压，使自喷井
1.3 调剖堵水技术在油田开发中的作用和效果
注水井调剖、油井堵水效果的评价，不仅应从单井注采状况考虑，最终应 归结到产油层的利用程度、注入水的波及体积、注入水开发油藏的阶段采出程 度、注入水开发效果和注入采收率等几个方面。国内外油田多年的实践表明， 从油藏整体上看，调剖堵水的效果主要表现为下述五个方面：