油田化学第五章 第五章 注水井调剖与油井堵水

一、单液法
定义：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．
1．硫酸
条件：油层中含有丰富的钙、镁源。
调剖机理：
溶解近井地带的碳酸盐，增加吸水能力， 产生的硫酸钙、硫酸镁饱和析出，形成堵塞。 高渗透层堵塞多。 特点：近井增注、远井调剖
2、硫酸亚铁
作用同硫酸
3．硅酸凝胶
k2>k1，k2>k3
k1
堵剂
k2
k3
注水井调剖
k2>k1，k2>k3
k1
k2
堵剂
k3
油井堵水
k2>k1，k2>k3
k1
堵剂
k2
堵剂
k3
油水井对应调剖堵水
第一节 注水井调剖
调剖：调整注水油层的吸水剖面。
目的：为了发挥中、低渗透层的作用，提高 注入水的波及系数。
方法：封堵高渗透层（单液法、双液法）
6、水膨体
水膨体：适当交联遇水膨胀而不溶解的聚合物．
供选用的携带介质有三类：
非极性物质（如煤油） 半极性物质（如乙醇、异丙醇）， 电解质溶液（如 NaCl、HCl、CaCl2、FeCl3等）．．
有些是通过去溶剂化和压缩水膨体扩散双电层来抑制膨 胀的作用（如NaCl溶液） 有些通过与水膨体中的-COO-反应生成弱亲水能力的基团 来抑制水膨体的膨胀（如HCl、CaCl2、FeCl3等溶液）
7．酚醛树脂
8．石灰乳
特点：
氢氧化钙的粒径较大（ 62μm左右），特别适 合于封堵裂缝性的高渗透层。
氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，所以可用 于封堵高温地层。
氢氧化钙可与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙，在 不需要封堵时，可用盐酸解堵。
9、粘土／水泥分散体
粘土／水泥分散体由粘土与水泥悬浮于水中配成。
硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。
水玻璃
又名硅酸钠， 分子式为Na2O·mSiO2 m：模数（ 1～4 ） 水玻璃的性质随模数而变。模数越小，水玻璃 碱性越强，越易溶解。
活化剂 定义：可使水玻璃变成溶胶随后变成凝胶的物质。
两类： 无机活化剂：盐酸 有机活化剂：甲酸、乙酸、乙酸铵、甲酸乙酯、 乙酸乙酯、氯乙酸
特点：
适合于堵特高渗透地层。粘土与水泥进入地层后，可 在孔隙结构的喉部形成滤饼。在滤饼中，水泥的水化 反应，使滤饼固结，对特高渗透层产生有效封堵。 类似石灰乳中的氢氧化钙，粘土和水泥也不能进入 中、低渗透层，所以对中、低渗透层有保护作用。
可用常规土酸除去。
二、双液法
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）。
凝胶是由溶胶转变而来。
溶胶：溶解度极小的固体在液体中高度分散所形 成的分散体系，固体颗粒直径为10-5~10-7cm，属 细分散体系。
4. 锆冻胶
用Zr4+组成的多核羟桥络离子交联溶液中 带－COO-的聚合物（如HPAM）生成．
Zr4+可来自ZrOCl2或ZrC14
1.络合
多核羟桥络离子
2.水解 3.羟桥作用
1．沉淀型双液法堵剂
指两种工作液相遇后可产生沉淀，封堵高渗透层 的堵剂。
2．凝胶型双液法堵剂
两种工作液相遇后可产生凝胶封堵高渗 透层的堵剂。
3．冻胶型双液法堵剂
两种工作液相遇后可产生冻胶封堵高渗透层 的堵剂。
例1
第一工作液HPAM溶液或XC溶液 第二工作液柠檬酸铝溶液
例2
第一工作液 HPAM溶液或XC溶液 第二工作液丙酸铬溶液
2．阴阳非三元共聚物（水基）
堵水机理：
阳离子链节将牢固吸附在带负电的岩石表面，而 阴离子、非离子链节则伸展到水中增加水流阻力，起 选择性堵水作用。
第五章 注水井调剖与油井堵水
前言
油井问题
砂、蜡、水、稠、低
注水井问题
•调剖堵水 •防砂 •清防蜡 •稠油乳化降粘 •酸化压裂
出砂、吸水剖面不均匀或水注不进去等
Hale Waihona Puke Baidu
k2>k1，k2>k3 k1 k2 k3
注入水沿高渗透层突入油井
调剖空间
拐点
堵水空间
注水井
油井
油水井间压力分布曲线 调剖空间：曲线拐点至注水井这一侧。 堵水空间：曲线拐点至油井这一侧。
注入时，两种工作液用隔离液隔开，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。
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。
分类
1. 沉淀型双液法堵剂 2. 凝胶型双液法堵剂 3. 冻胶型双液法堵剂 4. 泡沫型双液法堵剂 5. 絮凝体型双液法堵剂
非离子型表面活性剂加聚氧乙烯烷基苯酚醚 阴离子型表面活性剂如烷基芳基磺酸盐。
可用的气体包括：
氮气 二氧化碳气。
5 絮凝体型双液法堵剂
若将粘土悬浮体与HPAM溶液交替注入地 层，它们在地层中相遇形成絮凝体。
有效地封堵特高渗透地层。
调剖剂的选择
1、高渗透层 2、低渗透层 3、高温高矿化度地层 4、近井地带 5、远井地带
选择性堵剂特点：利用油与水的差别或油层 与水层的差别，达到选择性堵水的目的。
选择性堵剂可分为三类：
水基堵剂 油基堵剂 醇基堵剂
l．HPAM（水基）
堵水机理： 它优先进入含水饱和度高的地层；
进入地层的HPAM可通过氢键吸附在由于水冲刷而 暴露出来的地层表面；
HPAM分子中未吸附部分可在水中伸展，减小地层 对水的渗透性； HPAM对油的流动产生阻力，但为油提供一层减小 流动阻力的水膜。
例3
第一工作液溶有Na2 SO3的HPAM溶液或 XC溶液 第二工作液溶有 Na2Cr2O7的 HPAM溶液 或 XC溶液
例4
第一工作液HPAM溶液 第二工作液ZrOCl2 溶液
4．泡沫型双液法堵剂
若将起泡剂溶液与气体交替注入地层，就可在地 层（主要是高渗透层）中形成泡沫，产生堵剂。
可用的起泡剂包括：
4.进一步水解和羟桥作用
5. 铬冻胶
用Cr3+组成的多核羟桥络离子交联溶液中带 -COO-的聚合物（如HPAM）生成。
Cr3+的来源:
三价铬化合物 由Cr6+用氧化还原反应得到Cr3+
注意：
冻胶：由高分子溶液转变而来，当高分子溶液由于种种 原因形成网络结构，将液体包在其中，使整个体系失去 流动性。
第二节 油井堵水
原因：油井产水
方法：
注水井封堵（水井调剖） 油井封堵（油井堵水）
油井堵水方法：
1. 选择性堵水 2. 非选择性堵水
调剖空间
拐点
堵水空间
注水井
油井
油水井间压力分布曲线 调剖空间：曲线拐点至注水井这一侧。 堵水空间：曲线拐点至油井这一侧。
一、选择性堵水法
适用条件：封堵不易用封隔器将它与油层分隔 开的水层．