调剖知识讲座
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调剖堵水Fra Baidu bibliotek术
1 调剖堵水技术基本原理
1.1概述 海上油气田的开发建设和生产都需要大量的资金投入，尽快收回
投资并取得好的开发经济效益，决定了海上油田必须维持油井较高的 产量，因此强化油井产能的一些措施，如大排量电潜泵、注水等工艺 技术在海上油田中应用比较广泛，使油井见水和产出液含水率上升快 的风险增大；同时，由于油层的非均质性，会出现水在油层中的“突 进”和“窜流”现象，油井出水问题越来越突出，严重影响了油田的 开发效果。因此，为了提高注水效果和油田的最终采收率，需要及时 采取调剖堵水技术措施。
调剖堵水的必要性
1.1.1调剖堵水概念
一、吸水剖面与调剖 如图1.1所示，对于注水井，由于地层的非均质性和地层
吸水能力的不均匀性，地层的每一层的吸水量都是不平衡的， 每一层的每一部分的吸水量都是不同的。
图1.1 注水井的吸水剖面 为了调整注水井的吸水剖面，提高注入水的波及系数， 改善水驱效果，向地层中的高渗透层注入化学药剂，药剂凝 固或膨胀后，降低油层的渗透率，迫使注入水增加对低含水 部位的驱油作用的工艺措施，称之为调剖。
在我国已开发的海上油田中，原油采收率一般不到30%，要提高 原油采收率，还需要采取其它的强化采油措施（通常称三次采油）来
实现。然而，海上油田具有的特殊性，使得许多陆地油田行之有效的
三次采油技术在海上应用受到很大限制。目前，提高海上油田原油采 收率主要是通过调层补孔、开窗侧钻等措施来实现，而调剖堵水是今 后海上油田提高采收率的主要发展方向。
一、单井调剖
1.调剖剂的选择
调剖剂按使用条件分常规堵剂、高温堵 剂、高矿化度堵剂、高渗透层堵剂、低渗透 层堵剂、砂岩地层堵剂、灰岩地层堵剂。对 于灰岩地层，由于油井产量一般较高，对堵 剂的要求是能够可堵可解。
2.用量计算
最简单的计算方法为先估计每米地层的堵
剂用量，然后按处理半径和地层厚度确定堵剂
注水井调剖就是通过向注水井注入化学调剖剂，让调 剖剂在井下封堵注水井的高渗透层，改变水流方向，迫使注 入水进入原来的中低渗透层，从而扩大注入水的波及体积， 提高注入水的利用率。注入水进入中、低渗透层后使原来未 驱动到的原油被驱替了出来，提高了油井的产油量和阶段采 出程度。
注水井调剖有两种途径可以采用，一种是机械调剖方 法，另一种是化学调剖方法。目前，海上油田基本上采用的 是分层注水的机械调剖方法。然而，机械调剖方法存在一定 的局限性，在同一储层非均质性很严重的情况下，用机械调 剖方法很难取得好的效果。机械调剖方法也无法进行地层深 部调剖，不能进一步提高水驱扫油面积。随着海上油田含水 率的上升和进一步提高采收率的要求，化学调剖是实现区块 调剖的重要手段。
从施工工艺来分，化学堵水可分为单液法与双液法。 单液法是向油层注入一种工作液，这种工作液所带的物质 或随后变成的物质可封堵高渗透层。双液法是向地层注入 相遇后可产生封堵物质的两种工作液(或工作流体)。注入 时，这两种工作液用隔离波隔开，但随着工作液向外推移， 隔离液越来越薄。当外推至一定程度，即隔离液薄至一定 程度，它将不起隔离作用，两种工作液相遇，产生封堵地 层的物质。由于高渗透层吸入更多的工作液，所以封堵主 要发生在高渗透层，达到调剖的目的。
施工程序是：先找准出水层段，选用合适的工艺措施， 将油层和水层分隔开，然后将化学堵剂挤入水层，造成堵塞。
2.选择性化学调剖堵水
选择性化学调剖堵水是将具有选择性的化学堵剂笼统注 入井中，或注入卡出的高含水大层段中，选择性化学堵剂本 身对水层有自然选择性，并能与出水层中的水发生作用，产 生一种固态或胶态阻碍物，以阻止水流入井内。这些化学堵 剂因有对水层的选择性，就很少进入油层，即使进入油层， 也不与油发生作用，在生产与排液过程中随油、气一起排出， 从而起到堵水不堵油（理想状态）或多堵水，少堵油，降低 油水比的作用。选择性堵水方法使用的堵剂为选择性化学堵 水剂，它是通过利用油和水的差别或油层和水层的差别，达 到选择性堵水的目的。
用量，该方法为典型的“拍脑袋”决策。对于
聚合物堵剂，有人利用残余阻力系数的概念来 计算用量。残余阻力系数为:
RRF
?
? ?a
?
Kw Ks
式中, Kw——聚合物处理前地层的渗透率； Ks ——注入堵剂后地层的渗透率。
可以用“爬坡压力”进行动态决定 堵剂用量。在众多的注水井的调剖过程 中发现注入压力与累计注入量的关系类 似于图1.6。在注入量较少时，压力随注 入量的增加缓慢上升或者维持不变，但 是大于某一个数值后会突然增加，此时 的压力为爬坡压力，此时应停止注入堵 剂。另外，按照决策也可以计算堵剂用 量。利用油藏数值模拟方法计算堵剂用 量周期较长，且成本较高。实际应用时 往往采用决策与爬坡压力相结合的方法。
1.1.3调剖决策技术
我国从20世纪60年代开展调剖堵水工作，调剖堵水大体可以 划分为5个发展阶段：
第一阶段是20世纪60年代，为油井单井堵水阶段； 第二阶段是20世纪70年代，为水井单井调剖阶段； 第三阶段是20世纪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20世纪80年代后期，为区块整体调剖堵水阶段； 第五阶段是20世纪90年代前期，为区块整体以调剖堵水为中 心的综合治理阶段。
1.1.2调剖方法
注水开发的油田，由于油藏纵向和平面上的非均质性及油、 水粘度的差异，造成注入水沿注入井和生产井间阻力较小的高 渗透层或裂缝突进或指进而绕过低渗透高阻力区（见图1.2)从 而降低了水的波及体积和水驱效果，甚至在注入流体波及不到 的区域形成死油区，这不仅会使中低渗透层的原油采出程度降 低，而且会使油井过多过早产水，影响油田的稳产、高产，降 低油田注水效率，增加原油生产成本。
二、化学堵水方法
油井化学堵水是将化学堵剂通过油管注入到高渗透出水 层位，利用化学堵剂封堵出水层，以减少油井出水，增加原 油产量。根据堵剂在油层形成封堵的方式不同，化学堵水可 分为选择性堵水和非选择性堵水。
1.非选择性化学调剖堵水
非选择性化学调剖堵水是将化学堵剂注入预堵的出水层， 形成一种不透水的人工隔板，使油、水、气都不能通过的堵 水方法。非选择性堵水适用于封堵单一水层或含水层，因为 所用的堵剂对水和油都没有选择性，既可堵水也可堵油。非 选择性化学堵水方法的选择取决于所用的化学堵水剂。
1 调剖堵水技术基本原理
1.1概述 海上油气田的开发建设和生产都需要大量的资金投入，尽快收回
投资并取得好的开发经济效益，决定了海上油田必须维持油井较高的 产量，因此强化油井产能的一些措施，如大排量电潜泵、注水等工艺 技术在海上油田中应用比较广泛，使油井见水和产出液含水率上升快 的风险增大；同时，由于油层的非均质性，会出现水在油层中的“突 进”和“窜流”现象，油井出水问题越来越突出，严重影响了油田的 开发效果。因此，为了提高注水效果和油田的最终采收率，需要及时 采取调剖堵水技术措施。
调剖堵水的必要性
1.1.1调剖堵水概念
一、吸水剖面与调剖 如图1.1所示，对于注水井，由于地层的非均质性和地层
吸水能力的不均匀性，地层的每一层的吸水量都是不平衡的， 每一层的每一部分的吸水量都是不同的。
图1.1 注水井的吸水剖面 为了调整注水井的吸水剖面，提高注入水的波及系数， 改善水驱效果，向地层中的高渗透层注入化学药剂，药剂凝 固或膨胀后，降低油层的渗透率，迫使注入水增加对低含水 部位的驱油作用的工艺措施，称之为调剖。
在我国已开发的海上油田中，原油采收率一般不到30%，要提高 原油采收率，还需要采取其它的强化采油措施（通常称三次采油）来
实现。然而，海上油田具有的特殊性，使得许多陆地油田行之有效的
三次采油技术在海上应用受到很大限制。目前，提高海上油田原油采 收率主要是通过调层补孔、开窗侧钻等措施来实现，而调剖堵水是今 后海上油田提高采收率的主要发展方向。
一、单井调剖
1.调剖剂的选择
调剖剂按使用条件分常规堵剂、高温堵 剂、高矿化度堵剂、高渗透层堵剂、低渗透 层堵剂、砂岩地层堵剂、灰岩地层堵剂。对 于灰岩地层，由于油井产量一般较高，对堵 剂的要求是能够可堵可解。
2.用量计算
最简单的计算方法为先估计每米地层的堵
剂用量，然后按处理半径和地层厚度确定堵剂
注水井调剖就是通过向注水井注入化学调剖剂，让调 剖剂在井下封堵注水井的高渗透层，改变水流方向，迫使注 入水进入原来的中低渗透层，从而扩大注入水的波及体积， 提高注入水的利用率。注入水进入中、低渗透层后使原来未 驱动到的原油被驱替了出来，提高了油井的产油量和阶段采 出程度。
注水井调剖有两种途径可以采用，一种是机械调剖方 法，另一种是化学调剖方法。目前，海上油田基本上采用的 是分层注水的机械调剖方法。然而，机械调剖方法存在一定 的局限性，在同一储层非均质性很严重的情况下，用机械调 剖方法很难取得好的效果。机械调剖方法也无法进行地层深 部调剖，不能进一步提高水驱扫油面积。随着海上油田含水 率的上升和进一步提高采收率的要求，化学调剖是实现区块 调剖的重要手段。
从施工工艺来分，化学堵水可分为单液法与双液法。 单液法是向油层注入一种工作液，这种工作液所带的物质 或随后变成的物质可封堵高渗透层。双液法是向地层注入 相遇后可产生封堵物质的两种工作液(或工作流体)。注入 时，这两种工作液用隔离波隔开，但随着工作液向外推移， 隔离液越来越薄。当外推至一定程度，即隔离液薄至一定 程度，它将不起隔离作用，两种工作液相遇，产生封堵地 层的物质。由于高渗透层吸入更多的工作液，所以封堵主 要发生在高渗透层，达到调剖的目的。
施工程序是：先找准出水层段，选用合适的工艺措施， 将油层和水层分隔开，然后将化学堵剂挤入水层，造成堵塞。
2.选择性化学调剖堵水
选择性化学调剖堵水是将具有选择性的化学堵剂笼统注 入井中，或注入卡出的高含水大层段中，选择性化学堵剂本 身对水层有自然选择性，并能与出水层中的水发生作用，产 生一种固态或胶态阻碍物，以阻止水流入井内。这些化学堵 剂因有对水层的选择性，就很少进入油层，即使进入油层， 也不与油发生作用，在生产与排液过程中随油、气一起排出， 从而起到堵水不堵油（理想状态）或多堵水，少堵油，降低 油水比的作用。选择性堵水方法使用的堵剂为选择性化学堵 水剂，它是通过利用油和水的差别或油层和水层的差别，达 到选择性堵水的目的。
用量，该方法为典型的“拍脑袋”决策。对于
聚合物堵剂，有人利用残余阻力系数的概念来 计算用量。残余阻力系数为:
RRF
?
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?
Kw Ks
式中, Kw——聚合物处理前地层的渗透率； Ks ——注入堵剂后地层的渗透率。
可以用“爬坡压力”进行动态决定 堵剂用量。在众多的注水井的调剖过程 中发现注入压力与累计注入量的关系类 似于图1.6。在注入量较少时，压力随注 入量的增加缓慢上升或者维持不变，但 是大于某一个数值后会突然增加，此时 的压力为爬坡压力，此时应停止注入堵 剂。另外，按照决策也可以计算堵剂用 量。利用油藏数值模拟方法计算堵剂用 量周期较长，且成本较高。实际应用时 往往采用决策与爬坡压力相结合的方法。
1.1.3调剖决策技术
我国从20世纪60年代开展调剖堵水工作，调剖堵水大体可以 划分为5个发展阶段：
第一阶段是20世纪60年代，为油井单井堵水阶段； 第二阶段是20世纪70年代，为水井单井调剖阶段； 第三阶段是20世纪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20世纪80年代后期，为区块整体调剖堵水阶段； 第五阶段是20世纪90年代前期，为区块整体以调剖堵水为中 心的综合治理阶段。
1.1.2调剖方法
注水开发的油田，由于油藏纵向和平面上的非均质性及油、 水粘度的差异，造成注入水沿注入井和生产井间阻力较小的高 渗透层或裂缝突进或指进而绕过低渗透高阻力区（见图1.2)从 而降低了水的波及体积和水驱效果，甚至在注入流体波及不到 的区域形成死油区，这不仅会使中低渗透层的原油采出程度降 低，而且会使油井过多过早产水，影响油田的稳产、高产，降 低油田注水效率，增加原油生产成本。
二、化学堵水方法
油井化学堵水是将化学堵剂通过油管注入到高渗透出水 层位，利用化学堵剂封堵出水层，以减少油井出水，增加原 油产量。根据堵剂在油层形成封堵的方式不同，化学堵水可 分为选择性堵水和非选择性堵水。
1.非选择性化学调剖堵水
非选择性化学调剖堵水是将化学堵剂注入预堵的出水层， 形成一种不透水的人工隔板，使油、水、气都不能通过的堵 水方法。非选择性堵水适用于封堵单一水层或含水层，因为 所用的堵剂对水和油都没有选择性，既可堵水也可堵油。非 选择性化学堵水方法的选择取决于所用的化学堵水剂。