2油水井调剖堵水剂讲解

,单击此处编辑母版标题样式,油井堵水剂,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,油井堵水剂,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,油井堵水剂,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,油井堵水剂,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,油井堵水剂,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,油井堵水剂,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,油井堵水剂,*,第一节,注水井调剖法,第三章 油水井的调剖与堵水,1,2,油层是不均质的；,注入水沿阻力最小的地方前进；,高渗透层流动阻力小；,由于注入水的冲刷，使油层的,不均质性随着时间的推移而加剧；,注入水的波及系数低，采收率低，油井含水上升快。,k,2, k,3,k,1,单井油井堵水,高渗透层,（含油饱和度低）,含油饱和度高,一、什么叫注水井调剖,3,一、什么叫注水井调剖,调整注水油层的吸水剖面。,“,调剖,”,的含义：,狭义：,广义：,从注水井进行封堵高渗透层的工作，从而迫使注入水波及到含油饱和度较高的中、低渗透层，从而起到提高注入水的波及系数和降低油井含水的目的。,4,5,从,19,世纪,70,年代提出，已由单纯的“剖面调整”发展为深部封堵高渗透层。,单井油井堵水,调剖剂,单井油井堵水,调剖剂,深部,调剖,浅层,封堵,一、什么叫注水井调剖,“,调剖,”,的目的：,改善地层非均质性，提高注入水波及系数，从而提高采收率。,6,二、调剖技术的分类,（,1,）单液法调剖：一种工作液,（,2,）双液法调剖：两种工作液,按起作用的,工艺分类,7,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,流 体,流动性降低,溶液、乳状液、,溶胶、悬浮体,凝胶、冻胶、,沉淀、固化物,注入过程中,进入地层后,基本原理：,定义：,1,、单液法,8,2,、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）。,定义：,注水,注水,第一工作液,第二工作液,隔离液,封堵物质,注入水,基本原理：,调节封堵位置,隔离液作用：,8,9,三、单液法堵剂,调剖剂：,又称堵剂，注入地层起封堵作用的物质。,优点：,能充分利用药剂，堵剂混合均匀后注入地层，经过一定时间后，所有堵剂都能在地层中起封堵作用。,10,1,、硫,酸,（,1,）调剖机理,硫酸先与近井地带的碳酸盐反应，增加了注水井的吸水能力；,产生的硫酸钙、硫酸镁将随酸液进入地层，饱和后析出，形成堵塞；,由于高渗透层进人的硫酸多，主要堵塞发生在高渗透层。,（,2,）特点,近井增注，远井调剖。,11,硫酸是增注调剖剂；,氢氧化亚铁是一种沉淀，同样可起调剖作用。,（,1,）调剖机理,（,2,）特点,近井增注，远井调剖。,2,、硫酸亚铁,12,又名硅酸钠，分子式为,Na,2,O,m,SiO,2,m,:,模数,(,即水玻璃中,SiO,2,的物质的量与,Na,2,O,的物质的量之比,),。,模数一般在,1,4,范围。,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。,硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。,（,1,）什么是水玻璃？,3,、硅酸凝胶,13,活化剂,是指可使水玻璃由先变成溶胶再变成凝胶的物,质。,无机活化剂：盐酸、硫酸、硝酸、氨基磺酸、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、磷酸二氢钠。,有机活化剂：甲酸、乙酸、乙酸铵、甲酸乙酯、乙酸乙酯、氯乙酸、三氯乙酸、草酸、柠檬酸、甲醛、苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、间苯三酚等。,常用的活化剂是盐酸。,根据,盐酸和水玻璃的混合顺序可分为酸性硅酸凝胶和碱性硅酸凝胶。,硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。,3,、硅酸凝胶,14,酸性硅酸溶胶,酸性硅酸溶胶胶团示意图,（假定模数为,1,）,生成,:,胶粒带正电。,酸性硅酸溶胶是由水玻璃加到盐酸中生成。,特点,:,15,碱性硅酸溶胶胶团示意图,（假定模数为,1,）,胶粒带负电。,碱性硅酸溶胶是将盐酸加到水玻璃中生成。,特点,:,碱性硅酸溶胶,生成,:,16,4,、锆冻胶,（,1,）锆冻胶如何形成？,用,Zr,4+,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。,聚丙烯酰胺的锆冻胶示意图,17,（,2,）锆的,多核羟桥络离子,如何形成？,络合,水解,羟桥作用,多核羟桥络离子形成,18,进一步水解和羟桥作用,大的无机阳离子,多核羟桥络离子形成,19,多核羟桥络离子与,HPAM,交联,20,5,、铬冻胶,（,1,）铬冻胶如何形成？,用,Cr,3+,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。,聚丙烯酰胺的铬冻胶示意图,21,（,2,）,Cr,3+,可有哪些来源？,KCr(SO,4,),2,、,CrCl,3,、,Cr(NO,3,),2,、,Cr(CH,3,COO),3,由,Cr,6+,（如,K,2,Cr,2,O,7,、,Na,2,Cr,2,O,7,）用还原剂（如,Na,2,S,2,O,3,、,Na,2,SO,3,、,NaHSO,3,）还原得到,5,、铬冻胶,22,水膨体是一类适当交联遇水膨胀而不溶解的聚合物。,6,、水膨体,23,6,、水膨体,一种聚丙烯酰胺水膨体的膨胀性,24,6,、水膨体,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,、,CaCl,2,、,FeCl,3,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,、,CaCl,2,、,FeCl,3,等溶液）。,25,7,、石灰乳,石灰乳是将氧化钙分散在水中配成的氢氧化钙悬浮体。,特点：,氢氧化钙的粒径较大（,62m,左右），特别适合于封堵裂缝性的高渗透层。由于氢氧化钙颗粒不能进入中、低渗透层，因此对中、低渗透层有保护作用。,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，可用盐酸解除。,26,8,、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。,特点,适合于封堵特高渗透地层。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,。,27,四、双液法堵剂,沉淀型双液法堵剂,凝胶型双液法堵剂,冻胶型双液法堵剂,泡沫型双液法堵剂,絮凝体型双液法堵剂,28,1,、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。,29,1,、沉淀型双液法堵剂,具有强度大、对剪切稳定、耐温性好、化学稳定性好和成本低廉等优点,。,作为第一反应液硅酸钠优于碳酸钠，在硅酸钠中，应选模数大的，浓度以,20%25%,为好。,稠化剂选用浓度,0.4%0.6%,的,HPAM,为佳。,第二反应液的选择，以浓度为,15%,的,CaCl,2,、,MgCl,6,H,2,O,为最好。,30,指两种工作液相遇后可产生凝胶封堵高渗透层的堵剂。,第一反应液硅酸钠溶液的含量为,515%,，第二反应液为,10%,的盐酸。,第一、第二反应液用量的体积比为,4,：,1,，用水作隔离液，适用于砂岩地层水井调剖，其温度为,6080,。,2,、凝胶型双液法堵剂,31,3,、冻胶型双液法堵剂,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,例,3,第一工作液溶有,Na,2,SO,3,的,HPAM,溶液或,XC,溶液,第二工作液溶有,Na,2,Cr,2,O,7,溶液,例,4,第一工作液,HPAM,溶液,第二工作液,ZrOCl,2,溶液,指两种工作液相遇后可产生冻胶封堵高渗透层的堵剂。,32,4,、泡沫型双液法堵剂,可用的起泡剂包括,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。,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。,33,5,、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，它们在地层中相通形成絮凝体。这种絮凝体能有效地封堵特高渗透地层。,双液法调剖剂,优点： 可以处理远井地带，能有效地改变流体在地层中的流动剖面。,缺点： 药剂不能充分利用。,提高效果方法：,隔离液的选择。通常用水或油。用水时要注意水对反应液的稀释作用。,处理的单元数。两种反应液一次交替处理叫一单元处理。为使两种反应液充分接触，最好采用多单元（,35,）单元处理。,反应液的粘度。第一反应液的粘度应稍大于第二反应液的粘度，以防止第二反应液不易突破或过早突破第一反应液。,对多单元处理时各单元隔离液体积的选择。一种是隔离液体积越来越大，一种是隔离液体积越来越小。,第二节,油井堵水法,35,36,一油井产出水的来源,有三个来源：,1.,来源于注入水；,2.,来源于边水；,3.,来源于底水。,37,一油井产出水的来源,有三个来源：,1.,来源于,注入水,；,2.,来源于边水；,3.,来源于底水。,38,一油井产出水的来源,有三个来源：,1.,来源于注入水；,2.,来源于,边水,；,3.,来源于底水。,39,一油井产出水的来源,有三个来源：,1.,来源于注入水；,2.,来源于边水；,3.,来源于,底水,。,40,二油井堵水与油井堵水剂,1.,定义,油井堵水是指从油井控制水的产出。,油井堵水剂是指从油井注入地层，能减少油井产水的物质。,2.,种类,(1),选择性堵水剂,(2),非选择性堵水剂,41,三选择性堵水剂,1.,定义,选择性堵水剂是指对水流产生较大阻力，而对油流产生较小阻力的物质。,2.,作用机理,选择性堵水剂是通过油和水、产油层和产水层的差别进行堵水。,3.,种类,可分三类，即水基堵水剂、油基堵水剂和醇基堵水剂。,42,4.,一些重要的选择性堵水剂,(1),水基堵水剂,部分水解聚丙烯酰胺（,HPAM,）,HPAM,的分子式为,43,在油井中，,HPAM,堵水的选择性表现在：,l,）它优先进入含水饱和度高的地层；,2,）进入地层的,HPAM,将优先吸附在由于水冲刷而暴露出来的岩石表面；,3,）,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；,4,）,HPAM,随水流动时，可为地层孔隙结构的喉部所捕集，,产生堵塞。,HPAM,这种按含水饱和度的大小进入地层，并按含水饱和度的大小调整地层对流体的渗透性的特点是其他选择性堵水剂所没有的。,44,部分水解聚丙烯腈（,HPAN,）,HPAN,的分子式为,(3),硬葡聚糖（,SG,水基）,SG,的分子式为,45,阴阳非三元共聚物,46,泡沫,泡沫以水作外相，它可优先进入出水层，并在出水层中稳定存在，通过叠加的,Jamin,效应，封堵来水。在油层，按界面能趋于减少的规律，稳定泡沫的表面活性剂将大量移至油水界面而引起泡沫破坏，所以进入油层的泡沫不堵塞油层。因此，泡沫也是一种很好的选择性堵水剂。,47,松香酸皂、脂肪酸皂、环烷酸皂,48,49,对烷基酚,-,乙醛树脂,这种树脂是用地下合成法产生。例如将对烷基酚、乙醛和催化剂（如石油磺酸）注入地层，在,100,左右，产生一种支链型的树脂,这种树脂溶于油，不溶于水，所以是一种选择性堵水剂。,50,单宁（水基）,51,聚三聚氰酸酯盐,（水基）,下式为一种聚三聚氰酸酯盐：,52,山嵛酸钾（水基）,胶束溶液（水基）,这是一种遇盐水变粘的胶束溶液，它的配方列于下表：,53,酸渣,（水基）,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,Ca,2+,、,Mg,2+,也可产生相应的沉淀，封堵出水层。,水包稠油,（水基）,这种堵水剂是用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成。因乳状液是水外相、粘度低，所以易进入水层。在水层中，由于乳化剂在地层表面吸附，使乳状液破坏，油珠合并为高粘的稠油，产生很大的流动阻力，减少水层出水。,54,(2),油基堵水剂,烃基卤代甲硅烷,易水解，低粘度,对地层温度适用性好，可用于一般地层温度，也可用于高温（,200,）地层。,55,机理：,1,）生成沉淀，起到堵水作用；,2,）吸附于地层表面，增加水流阻力。,56,聚氨酯,聚氨酯是由多羟基化合物和多异氰酸酯聚合而成。聚合时，保持异氰酸基（,-NCO,）的数量超过羟基（,-OH,）的数量，即可制得有选择性堵水作用的聚氨酯。,57,油基水泥,油基水泥是水泥在油中的悬浮体。水泥表面亲水，当它进入出水层时，水置换水泥表面的油并与水泥作用，使水泥固化，封堵出水层。,活性稠油,（油基）,这是一种溶有乳化剂的稠油。该乳化剂为油包水型乳化剂（如,Span 80,），它可使稠油遇水后产生高粘的油包水乳状液。,58,偶合稠油,（油基）,这种堵水剂是将低聚合度、低交联度的苯酚,-,甲醛树脂、苯酚,-,糠醛树脂或它们的混合物作偶合剂溶于稠油中配成。由于这些树脂可与地层表面反应，产生化学吸附，加强了地层表面与稠油的结合（偶合），使它不易排出，延长有效期。,59,聚烯烃,（油基）,聚乙烯就是其中一种。可用的聚乙烯的相对分子质量为,1,10,4,2,10,4,，密度为,0.91,0.92 gcm,-3,，熔点为,115,120,。此外还可用乙烯与乙酸乙烯酯共聚物。它们都是油溶水不溶的聚合物。,聚烯烃适用于高温（例如,120,）地层。使用时用油带入，在地层温度下熔化、溶解，产生高粘的液体，封堵水流孔道。,60,阳离子型表面活性剂（水基或油基,）,61,(3),醇基堵水剂,松香二聚物醇溶液,松香可在硫酸作用下生成松香二聚物：,62,稠化水玻璃的醇溶液（水基、醇基）,这种堵水剂由水玻璃的醇溶液与部分水解聚丙烯酰胺水溶液混合而成。堵水剂中的水玻璃和部分水解聚丙烯酰胺可与地层水中的,Ca,2+,、,Mg,2+,反应生成沉淀，封堵出水层。醇的加入是减小沉淀的溶解度。,63,四非选择性堵水剂,1.,定义,非选择性堵水剂是指对水和油都有封堵作用的物质。,2.,作用机理,因不同非选择性堵水剂的性质而异。,3.,种类,主要分四类，即树脂型堵水剂、冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂和沉淀型堵水剂。,64,4.,一些重要的非选择性堵水剂,(1),树脂型堵水剂，如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、糠醇树脂、三聚氰胺,-,甲醛树脂等。,(2),冻胶型堵水剂，如铝冻胶、铬冻胶、锆冻胶、钛冻胶、醛冻胶、铬木素冻胶、硅木素冻胶、酚醛树脂冻胶、脲醛树脂冻胶、三聚氰胺,-,甲醛树脂冻胶等。,65,(3),凝胶型堵水剂，如酸性硅酸凝胶和碱性硅酸凝胶等。,(4),沉淀型堵水剂，如硅酸钙、硅酸亚铁、硅酸高铁等。,66,在油井非选择性堵水剂中，由于冻胶型、凝胶型和沉淀型堵水剂都是水基堵水剂，它们都有水基堵水剂优先进入出水层的特点，因此在油井的选择性堵水中，同样可用到这些非选择性堵水剂。,67,五防止底水锥进的隔板,1.,定义,底水锥进是指采油时油层中的底水由于流动产生的压差而锥进入油井的现象。,68,底水锥进,69,2.,防止底水锥进的方法,防止底水锥进主要使用隔板。,防止底水锥进的隔板,70,建立隔板时，隔板的不同位置可用不同的隔板物质。,71,下列隔板已有成功的井例：,酚醛树脂,-,铬冻胶,-,硅酸凝胶,脲醛树脂,-,醛冻胶,-,阳离子型表面活性剂溶液,水泥,-,铬冻胶,-,聚丙烯酰胺溶液,水泥,-,铝冻胶,-,水包稠油。,72,六发展趋势,1.,非选择性堵水剂用作选择性堵水剂。,2.,中温用有机堵水剂、高温用无机堵水剂。,3.,低矿化度用有机堵水剂，高矿化度用无机堵水剂。,4.,需要工艺上配合（如注水井泄压、慢注入、过顶替等）。,5.,向综合作用（堵水,+,防砂、堵水,+,酸化、堵水,+,化学剂吞吐等）的方向发展。,