油井选择性堵水技术及其发展毕业论文

毕业论文(设计)题目名称： 油井选择性堵水技术及其发展 题目类型： 毕业论文 学生姓名： 张颖 院 (系)： 石油工程学院 专业班级： 油工（2）1002班 指导教师： 张顶学 辅导教师： 张顶学 时 间： 2012年2月 至 2012年6月 目录毕业论文(设计)任务书I毕业设计开题报告II长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见III长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语IV长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定V中文摘要VIAbstractVII1前言11.1油井堵水的定义、分类及找水方法11.2堵水方法发展现状及发展趋势21.2.1 选择性堵水发展历程.21.2.2油井选择性堵水技术的发展趋势.32油水出水原因及出水来源43 选择性堵水及其应用53.1 选择性堵水及选择性堵剂定义53.2 水基堵水剂53.2.1 硅酸钠堵剂53.2.2 凝胶类堵水剂63.2.3 聚合物堵水剂73.2.3.1 聚丙烯酰胺类堵水剂73.2.3.2 聚糖类堵水剂93.2.3.3 其他聚合物堵水剂93.2.4 有机硅堵水剂.103.3 醇基堵水剂.113.4 油基堵水剂.114 堵剂在国内油田的实际应用124.1玉门油田堵水方法124.1.1 硅凝胶石灰乳124.1.2 硅土胶泥134.2 大庆油田堵水技术134.2.1 水玻璃氯化钙填水134.2.2 碱性硅胶堵水144.2.3 油基水泥浆选择性堵水144.2.4 酚醛树脂堵水144.3 任丘油田使用堵水剂情况.154.4 吉林七油田堵水技术.154.5 胜利油田堵水剂配方.164.5.1 硅土胶泥164.5.2 陶土水泥浆164.5.3 油基水泥174.5.4 混油泥浆174.5.5 水解聚丙烯酰胺174.6 大港油田堵水配方184.6.1 水解度为5%聚丙烯酰胺配方.184.6.2 丙凝配方184.6.3 改性丙凝184.6.4 水玻璃甲醛185 堵剂选择性注入方法研究195.1 利用地层渗透率差异产生的选择性注入方法195.1.1 地层渗透率差异产生选择性可视化物理模拟195.1.2 地层渗透率差异产生选择性双管物理模拟195.2 利用相渗透率差异产生的选择性注入方法205.3 由对应注入井关井泄压产生的选择性注入方法.205.4 由低注入速度产生的选择性注入方法.215.5 由高效洗油剂产生的选择性注入方法226 油井化学堵水堵水工艺效果评价246.1 油井化学堵水工艺特点.246.2 油井堵水工艺失败造成的危害.246.2.1 井内固死油管.246.2.2 堵剂堵塞油管.246.2.3 目的层仍然出水.246.3 影响油井化学选堵效果的主要因素分析.256.4 利用含水特征曲线评价油井堵水工艺效果.257 结论.29参考文献30致谢32毕业论文(设计)任务书 院（系） 石油工程学院 专业 石油工程 班级 油工(2)1002班 学生姓名 张颖 指导教师/职称 张顶学 副教授 1. 毕业论文(设计)题目：油井选择性堵水技术及其发展2. 毕业论文(设计)起止时间： 2012年2 月24 日2012年 6月10 日3毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）相关技术资料4毕业论文(设计)应完成的主要内容（1）油井堵水的定义、分类及找水方法（2）选择性堵水剂及其性能评价（3）选择性堵水工艺技术（4）选择性堵水效果评价5毕业论文(设计)的目标及具体要求目标：综述油井选择性堵水技术及其发展状况 要求：（1）认真查阅文献（2）对油井选择性堵水技术进行综述6、完成毕业论文(设计)所需的条件及上机时数要求能够提供计算机在网络上查询有关文献，要求上机时数为60小时。任务书批准日期 年 月 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 年 月 日 指导教师(签字) 完成任务日期 年 月 日 学生（签名） 长 江 大 学毕业设计开题报告题 目 名 称： 油井选择性堵水技术及其发展 题 目 来 源： 科研项目 学 院 （系）： 石油工程学院 专 业 班 级： 油工（2）1002班 学 生 姓 名： 张颖 指 导 教 师： 张顶学 辅 导 教 师： 张顶学 开题报告日期： 2012-4-15 油井选择性堵水技术及其发展学 生：张 颖，长江大学石油工程学院指导教师：张顶学，长江大学石油工程学院1、题目类型及来源题目类型：毕业论文题目来源：科研项目2、研究目的和意义 油田注水开发的过程中，尤其在开发后期会出现油井出水或水淹。由于此现象的产生，使得油藏能量降低，降低油层的最终采收率，从而严重影响油田高产和稳产。为了解决这一问题，必须及时注意油井出水动向。人们最初采用的是油井堵水方法，采用堵水方法可以有效地控制油井出水，提高注入水的波及系数，减少出水，提高采收率。油井堵水是指在油井控制产出水的一种技术措施。在油田进入高含水后期开发阶段，由于窜槽、注入水突进或其它原因，使一些油井过早见水或遭水淹。为了消除或减少水淹造成的危害，所采取的一系列封堵出水层的井下工艺措施统称为油井堵水。油井堵水的目的是控制产水层中水的流动和改变水驱油中水的流动方向，提高水驱油效率，使油田的产水量在某一时间内下降或稳定，以保持油田增产或稳产，其最终目的在于提高油田采收率。堵水作为油田稳油控水的一项主要技术措施，在油田开发中占有重要地位。在油井内采用的堵水方法分为机械堵水、化学堵水和底水封堵技术三大类。目前，采用较多的是化学堵水，它利用化学作用对水层造成堵塞，这类化学剂品种多，发展快，效果显著。根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用，化学堵水又分为非选择性堵水和选择性堵水。由于非选择性堵水所用的堵剂对油和水无选择性，它既可堵水，亦可堵油。以此采用非选择性堵水方法时必须先确定并分隔水层，再对水层用堵剂进行封堵，否则堵剂可能对产层起副作用，降低油气产量。这类方法在工艺上较复杂，封堵处理后常还需要做再次打开生产夹层的善后工作。因而更有发展前途的是工艺并不复杂的选择性化学堵水方法，这种堵水方法的特点在于，堵剂通过与地层水的反应来阻止出水层段水的产出，但并不阻碍产层的开采。选择性堵水包括两方面的内容，一是选择性堵剂，即堵剂本身具有堵水大于堵油的能力；二是选择性注入方法，即充分利用地层渗透率差异、相渗透率差异、对应注水井关井泄压、低速注入和高效洗油剂产生的选择性，使选择性堵剂充分达到选择性目的。随着生产和环保方面要求的进一步提高，选择性堵水越来越收到油田的青睐，现已开发出许多选择性堵水剂并投入使用。3、阅读的主要参考文献及资料名称1美国世界油气1984(4)2任皓.油井堵水进展J.钻采工艺,1994,17(3):39443Burkhoder L A. Oil Gas J,1987,85 (38) :93984Coste Jeen - Pau L ,Zaitoun A，白宝居. 区块整体调剖优化设计技术研究J.石油勘探与开发,2000 ,27 (5) :93975Whittington L E ,Naae D G,Braun R W. J Pet Sci Engng , 1992 ,7(1 ,2) :45516Phelps Craig H, Strom E Tomas. Method for Imparting Selectivity toOtherwise Nonselective Polymer Profile Control Gels. US 4856586. 19897王富华,蒋生健,蒋官澄等. 油田化学,1996 ,13 (4) :3233258Zaitoun A ,Kohier N ,Guerini Y. J PT , 1991 , (7) :8628679Rogoza Z I , Paguba A I , Bogorodskii V M, et al . Composition for Prevention of Water Inflow into Borehole. SU 1458556. 198910Malachosky E ,Herd M. Pet Engineer Int , 1986 ,23 (6) :485211刘庆普,候斯健,哈润华. 石油学报,1996 ,17 (2) :626912Zaitoun A. J Pet Sci Engng , 1992 ,7 (1 ,2) :676513胡三清,王正良,伍家忠. 湖北化工. 2000 , (1) :293014马青庄,胡忠厚,张军闯. 钻采工艺. 1998 ,6 (4) :565815曾从荣,傅凯仕,齐献宝. 油田化学. 1995 ,12 (1) :414316赵福麟.油田化学M.山东东营：石油大学出版社，1999: 14815717程杰成，王德民，李群，等.大庆油田三元复合驱矿场实验动态特征J.石油学报，2002，23（6）：374018刘庆梅，张国印，王海峰，等.三次采油用烷基苯磺酸盐表面活性剂的原料筛选研究M.北京：中国石化出版社，2003：32332519夏纪鼎，倪永全.表面活性剂和洗涤化学与工艺学M.北京：中国轻工业出版社，1997：24324420陈咏梅，王涵慧，俞稼镛.化学驱中动态界面张力行为的研究进展J.石油学报，2001，22（4）：9710321崔正纲，刘世霞，何江莲.重烷基苯碳酸盐在大庆油砂上的静态吸附损失研究J.油田化学，2000，17（4）：35936322Lammert W F, Hale J. R. and Vijacobsen. Submarine Pipeline OnBottom Stability: Recent AGA Research. OTC6055, 198923Ismail N M, Wallace N R and Nielse R. Wave Force on Partially Buried Submarine Pipelines. OTC 5295, 198624Ma Liang, et. al. Experimental studies of Hydrodynamic Force Loading Under the Action of Wave and Current on Submarine Composite Pipelines. China Ocean Engineering, 1994, 8(2)4、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向油田注水开发的过程中，尤其是开发后期出现的油井出水或水淹。由于此现象的产生，使得油藏能量降低，降低油层的最终采收率，从而严重影响油田高产和稳产。为了解决这一问题，必须及时注意油井出水动向。人们最初采用的是油井堵水方法，采用堵水方法可以有效地控制油井出水，提高注入水的波及系数，减少出水，提高采收率。在油井内采用的堵水方法分为机械堵水、化学堵水和底水封堵技术三大类。目前，采用较多的是化学堵水，它利用化学作用对水层造成堵塞，这类化学剂品种多，发展快，效果显著。根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用，化学堵水又分为非选择性堵水和选择性堵水。非选择性堵水在工艺上较复杂，封堵处理后常还需要做再次打开生产夹层的善后工作。因而更有发展前途的是工艺并不复杂的选择性化学堵水方法。这种堵水方法的特点在于，堵剂通过与地层水的反应来阻止出水层段水的产出，但并不阻碍产层的开采。下面是该项技术的国内外研究现状以及发展趋势。(一) 国内外研究现状1. 选择性堵水技术发展历程国外油井堵水始于20世纪50年代，国内油井堵水始于20世纪60年代（甘肃玉门油田）。从20世纪50年代至今，发展了不同种类的选择性堵水剂，例如：20世纪50年代，玉门油田试验过油基水泥，该油基水泥通过水固化遇油不固化的性质达到选择性堵水的目的。20世纪60年代，胜利油田试验过活性稠油堵水，该活性稠油通过在水层乳化，在油层不乳化的性质达到选择性堵水的目的。20世纪70年代，大港油田试验过松香二聚物醇溶液堵水，该溶液利用松香二聚物在水层析出，在油层不析出的性质进行选择性堵水；胜利油田则试验过松香钠皂堵水，该松香钠皂能与水中钙、镁离子反应产生沉淀进行选择性堵水。20世纪80年代，大港油田和胜利油田都试验过冻胶堵水，利用冻胶为水基堵水剂，可优先进入出水层的性质进行选择性堵水。20世纪90年代，塔里木油田试验过用非选择性堵剂进行选择性堵水。具体的做法是向出水油层挤入水泥，水泥固化后钻开井筒的水泥塞，重新射孔，利用产水层和产油层有不同射透深度达到选择性堵水的目的。21世纪以来，选择性堵剂主要研究了聚丙烯酰胺聚合物堵水剂，它可适用于温度低于90，地层水矿化度低于10*104mgL-1的油藏；对于高温高盐油藏（温度高于90，地层水矿化度大于10*104mgL-1）研究了无机硅酸盐选择性堵剂。这些选择性堵剂的研究及工艺配套，使不找水堵水法取得了重要进展。2. 油井出水原因及出水来源要进行堵水作业，必须先弄清出水原因和找到水源。一般说来，油井的产出水主要来自边水、底水和注入水。其中，边水及注入水主要来自沿高、低渗透层及高、低渗透区不均匀推进；而底水的出现常常是由底水锥进引起。“底水锥进”现象：当油田有底水时，由于油井生产压差过大，破坏了由于重力作用所建立起来的油水平衡关系，使原来的油水界面在靠近井底处呈锥形升高的现象。由于油层的非均质性或因为开采方式不当，使注入水及边水沿高渗透层及高渗透区不均匀地推进，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，致使油井过早出水，直至水淹，而低渗透层尚未发生作用，降低了原油的采收率。3. 选择性堵水及其应用选择性堵水剂的种类较多，根据其使用溶剂类型，可分为水基堵水剂、醇基堵水剂和油基堵水剂。它们分别由水、醇和油作溶剂或分散介质。水基堵水剂可以优先进入出水层，而且成本较醇基便宜，是现在应用最广，研究最多的类型。下面叙述几种主要的选择性堵剂。（1）水基堵水剂1）硅酸钠堵剂硅酸钠又称水玻璃，属水基堵剂。用它和多种化学剂反应形成“溶胶”或凝胶状物质，其强度足以阻止通过地层的水流。在油田使用最广泛的一种是Na2O：3.22SiO2，水中含38.3%的固相，溶液密度为1.40g/ cm3，室温粘度206mPas，pH值为11.2。在砂岩地层中使用的单液系统是用5.28m，水稀释2.67 m3的硅酸钠，然后单配2.24m3浓度为31.5 %的HCL加5.76m3水，把硅酸钠溶液慢慢加入酸液中，然后泵入片内。这种溶液在37.8时约5小时凝固，井温愈高固化愈快。在前苏联切诺一印古什的中生代油藏，压力高达3035Mpa，温度达190 。大部分油藏已处于晚期开发阶段，由此而产生的主要问题是油井强烈水淹，产量急剧下降。P. M. XauaTypoB 等人经过室内和现场试验表明，最适合于深井和超深井的堵水材料是硅酸钠。施工时先注入碳酸钠溶液，使其与井周围地层水中的钙、镁离子反应，形成沉淀，除去水中钙镁离子，然后将硅酸钠溶液注入地层足够深度。此时，从周围地层水扩散出的镁离子与硅酸钠反应，封堵出水道。而在未水淹油层因无钙镁离子扩散，不会发生上述反应。投产后，硅酸钠从未水淹油层返出，堵水有效期一般为26个月。硅酸钠堵剂成本低，可经济地处理井周径向1.523.01米，能侵入地层的小孔隙。活性高，当水中含有1克/升多价金属离子时就能形成沉积。高温下性能稳定。但其完全反应后在流动的水中会慢慢溶蚀，强度低，必须用固相加固或用水泥封盖。易与多种普通离子反应，必须验明处理层的性质并将其隔开。2）凝胶类堵水剂 凝胶类堵水剂的分散介质是水，一般用于封堵高渗透层，使注水转向含油饱和层。这类堵剂一般用于封堵注水井高渗透层段，使注水转至含油饱和度的层段，由于效果不能马上由采油井表现出，因此要求注入的堵剂应具有以下特性：(1) 注入的凝胶大大降低水的相对渗透率，但对油的相对渗透率影响较小；(2) 在注水过程中，凝胶选择性地进入高含水层，可停止或减少水流入井内；(3) 凝胶具有较高的稳定性，不会因反冲洗而降低有效期；(4) 可用简单便宜的方法除去凝胶。尽管凝胶降低了水的渗透率而没有影响油的渗透率，但产油层仍可能受到伤害。在使用凝胶进行堵水作用时，多数凝胶会进入高含水层，但也有一些会进入产油层而引起地层损害。因此，在损伤时就需对凝胶在井中进行定位。胶凝剂可以在很大程度上进入所有射开的层，而不是恰好进入高含水层。凝胶进入产油层引起的伤害很大程度取决于流动的几何状态( 线性或径向的)，油水相对渗透率曲线的滞后现象，凝胶不成比例地降低油、水相对渗透率的程度以及流体的饱和度。尽管凝胶降低了水的渗透率而没有影响油的渗透率，产油层也可能受到伤害。但总体上讲，凝胶处理后水的相对渗透率的降低是大于油的，而且在施工时是可以通过恰当的控制取得满意的结果。3) 聚合物堵水剂在目前使用的堵水剂中,聚合物占相当大的比例，但并不说明任何情况下都可以使用聚合物堵水。在生产井中，如果油层和水层之间没有隔层, 则有些聚合物将侵入油气层。如果油气和水经同一孔隙空间流出，也就是说,，对几乎水淹的油层进行聚合物处理，就会降低出水的同时降低油气的产量。所以，聚合物只能处理那些油气层和水层分开的井。对于天然气地层孔隙出水，聚合物的效果最好。在孔隙油藏、裂缝或溶洞发育的地层中，油水从同一流道产出，对这类井不能用聚合物处理；粘土含量高的油层也不能用聚合物处理。对于不能验证并且没有隔层的漏失层，也属不能用聚合物处理之列。 聚丙烯酰胺类堵水剂目前使用较广泛的聚合物堵剂是聚丙烯酞胺。因为把它注入地层后可以限制出水，而不影响油气产量。堵水时不需确定水源或分隔任何层段( 注水井除外) 。聚丙烯酰胺类堵水剂使用较早，注入地层后限制出水，而不影响油气产量，是一种廉价的处理方法。法国Zaitoun A 等在传统聚丙烯酰胺堵水的基础上，提出了两种改进的方法：(1) 利用丙烯酰胺/ 丙烯酸盐共聚物（HPAM）部分水解卷曲分子在高矿化度水中收缩，在低矿化度水中伸展的性质，没有盐时，由于丙烯酸根离子带负电而互相排斥，使卷曲分子舒展开来。有盐时，小的正离子钻到高分子之间，中和了高分子的负电性，使高分子收缩。在该法中，先将丙烯酰胺/丙烯酸盐共聚物溶入矿化度高于地层水的盐水中，再注入地层。注入过程中，低矿化度地层水逐渐取代了高矿化度的注入盐水，使聚合物分子伸展，在有效堵塞地层水流动的同时，油气仍可从孔道中央流动； (2) 采用非离子型聚丙烯酰胺，并用伸展剂(SA) 对吸附的聚合物进行化学处理，使之伸展。例如采用1%的K2CO3 作伸展剂，可使PAM产生适度碱性水解,就地伸展。与HPAM相比，PAM溶液粘度更低，在岩石上吸附量更大，应用范围更广。聚糖类堵水剂德国北部的Ploen-Ost油田，底层水含盐度大（130g/L），温度高（95）。由于出水，迫使在生产井进行聚合物堵水以降低高渗透层的水流量。Zaitoun A 对HST 和聚糖G 两种新型聚合物进行了研究，HST 是乙烯基三聚体，聚糖G则是由微生物发酵合成的非离子型类似棒状分子的产物。两种物质均可制成粉剂，比聚丙烯酰胺有更好的稳定性。其他聚合物堵水剂4) 有机硅堵水剂为解决地层水和注入水矿化度低及寒冷条件下的堵水问题，常用的选择性封堵地层水的方法是向地层注元素有机化合物，但这类化合物毒性大，侵蚀性强。前苏联研究人员研制出一种以有机硅化合物为基础的选择性堵水材料，其组成为聚苯基乙氧基硅氧烷或硅酸乙酯和催化剂。催化剂是乙基硅酸钠含水乙醇溶液或甲基硅酸钠含水乙醇溶液。（2）醇基堵水剂为了探索用于地层温度高、油层渗透率低的深井的隔离液以及在不提升井下设备条件下选择性封堵油层含水带的可能性，C. M. KacyMOB等人在实验研究的基础上，研制了一种新封堵材料。其组分主要是水溶性聚合物和硅酸钠含水乙醇溶液。（3）油基堵水剂近几年，国内外一些油田开展了活性稠油堵水技术研究，即在具有一定粘度的稠油中加入W/ O 型乳化剂。活性稠油进入地层后，遇水能在较低搅动强度下形成稳定的W/ O 型乳状液，粘度增加，阻止地层水向井底流动；遇油则被稀释，粘度下降，流出地层。因此，它是一种堵水不堵油的选择性堵水剂。辽河油田勘探局曾丛荣等开发出一种新的油井选择性堵水用的活性稠油乳化剂C-911，其由Span类表面活性剂、聚丙烯酰胺类聚合物及其他添加剂组成的一种复合型乳化剂，外观为淡黄色透明粘稠液体，密度为1. 121. 20 g/ cm3，pH 值68，凝固点- 17 ，与水形成乳液，溶于甲苯等有机溶剂。4. 堵剂在国内油田的实际应用我国是石油藏量非常丰富的一个国家，主要油田一般都是采用早期注水，保持地层压力的开采方法，但这种开采方法往往使油田见水较早，使油井含水量逐步增加，影响原油产量。例如胜利油田采出程度仅20%，综合含水已达61%；大庆油田采出程度为19.65%，综合含水量是51.3%。这说明如何加快堵水研究，不断提高原油产量非常重要。近年来我国各油田广大科技人员进行了许多堵水方法的研究，并取得了较好的效果。归纳起来主要是开展以下三个方面工作，油井同层水的选择性封堵；油井单-水层的非选择性封堵；注水井高渗透条带的封堵。根据地层条件和封堵特点，一般选择的堵水剂配方应满足以下要求：在地层条件下，配方用剂的物理性能稳定，有一定强度，固砂良好，耐地层水冲刷，堵水率高。堵水剂可泵时间要求在1.52.5小时，使其进入地层后才开始固化。堵水剂完全固化的时间不超过72小时。5. 堵剂选择性注入方法研究要保证油井堵水的成功率，不仅需要有选择性的堵剂，而且还需要有合理的选择性注入方法，这样才能保证堵剂选择性作用的发挥。堵剂选择性注入方法有5个：1）利用地层渗透率差异产生的选择性注入方法；2）利用相渗透率差异产生的选择性注入方法；3）由对应注入水井关井泄压产生的选择性注入方法；4）由低注入速度产生的选择性注入方法；5）由高效洗油剂产生的选择性注入方法。6油井化学堵水工艺特点及工艺失败造成的危害6.1 工艺特点选择性堵水多用于没有找水资料，出水层段不清，或因工程原因不能用封隔器将产油、产水层段分隔开的油井堵水。使用的选择性堵水利用油、水性质差别，或油、水在多孔介质中不同的微观渗流机理达到选择性堵水的目的16。其技术关键是：使用选择性堵剂；使用选择性注入方法。重要的选择性堵剂有两类：一类是泡沫，它在水层中稳定，但在油层中不稳定；另一类是冻胶17。表面粘附了冻胶的孔道对水的流动阻力大，对油的流动阻力小。应用膨胀/收缩机理18、油水分流机理19、边壁效应/冻胶珠机理20、润湿机理21等解释这种选择性。6.2 工艺失败造成的危害6.2.1 井内固死油管6.2.2 堵剂堵塞油管6.2.3 目的层仍然出水7. 影响油井化学选堵效果的主要因素分析（1） 与堵水井选择是否适当有关。（2） 与地区渗透率有关。（3） 与出水层段最下部孔眼和油水界面之间的距离有关。（4） 与注入速度和注入压力有关。（5） 与油井含水率高低有关。8. 利用含水特征曲线评价油井堵水工艺效果(二) 国内外发展趋势选择性堵剂的研究是材料技术发展的结果，基于分子水平的材料微观结构认识及合成改性技术将是选择性堵剂研究的关键；在油藏真实条件下研究堵剂与岩石的相互作用机理，从分子水平上推演其本质将是选择性堵水技术发展已由过去几十年的水井调剖技术向油井堵水技术发展。堵剂研究与评价的基础。此外，国内许多油藏条件苛刻，如塔里木油田大部分油藏温度为90120e、地层水矿化度为100300 g/ L，提高选择性堵剂耐温耐盐性能也具有重要意义。(三) 研究的主攻方向根据油田的相关地质资料，对油井及其相关井的生产资料进行研究和分析，确定选择性堵水的方案并进行选择性堵水效果评价。5、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路5.1主要研究内容选择性堵水及选择性堵水剂的定义；选择性堵水剂的分类；研究适应不同温度和矿化度范围地层的选择性堵剂并研究堵剂选择性机理；研究各种选择性注入方法；研究油井选择性堵水在不同地层条件下具体井例的应用。5.2需重点研究的关键问题选择性堵水剂的分类；各类堵水剂在实际油藏中的适用性；选择适当的堵剂；各类选择性堵水剂的使用特点；对聚合物堵水剂的重点研究；5.3解决思路在阅读大量相关文献的基础上，学习油井选择性堵水及其堵水剂的应用，根据具体油井见水及生产状况明确见水类型，在各种实际油藏中选择适当的选择性堵剂，评价堵水效果。6、完成毕业设计(论文)所须具备的工作条件及解决办法6.1工作条件需具备一定的专业知识和综合分析问题的能力；查找到比较完备的与题目相关的数据资料及参考文献，并加以学习和阅读。掌握低渗透油田的特征及相关的调剖堵水技术，经过老师的指导和帮助得出自己的见解和看法，得出解决问题和进行研究的途径。6.2解决办法1）利用计算机和图书馆查找相关的资料，中外文文献，并对其进行筛选，翻译和整理。2）明确目前低渗透油田调剖堵水技术的研究现状，发展趋势以及需要解决的问题，积极思考其解决的途径和方法。3）向指导老师请教，设计相关实验，获得实验数据，进行对比分析，得出结论。7、工作的主要阶段、进度与时间安排第 67 周：确定题目及任务书。查阅相关资料，文献，了解课题相关内容和发展动向，完成开题报告，同时进行外文调研及翻译。第 89 周：阅读相关的文献资料，分析国内外调剖堵水技术的发展状况和趋势，明确研究的目的和意义等，并撰写开题报告。第1015周：按照任务书及开题报告，进行研究和总结归纳。第 16 周：撰写毕业论文，并打印装订，准备毕业论文答辩。8、指导教师审查意见指导教师意见：指导教师签名： 审核日期： 年 月 日长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见学生姓名专业班级毕业论文(设计)题目指导教师职 称评审日期评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见： 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语学生姓名专业班级毕业论文(设计)题目评阅教师职 称评阅日期评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定学生姓名专业班级毕业论文(设计)题目答辩时间 年 月 日 时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_油井选择性堵水技术及其发展学 生：张 颖 石油工程学院 指 导 老 师：张顶学 石油工程学院摘要油井堵水的目的是控制产水层中水的流动和改变水驱油中水的流动方向，提高水驱油效率，使油田的产水量在某一时间内下降或稳定，以保持油田增产或稳产，其最终目的在于提高油田采收率。目前，油井常用的堵水方法有机械堵水、化学堵水和底水封堵，其中化学堵水最常用。化学堵水是利用化学作用对水层造成堵塞，这类化学剂品种多，发展快，效果显著。根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用，化学堵水又分为非选择性堵水和选择性堵水。选择性堵水包括两方面的内容，一是选择性堵剂，即堵剂本身具有堵水大于堵油的能力；二是选择性注入方法，即充分利用地层渗透率差异、相渗透率差异、对应注水井关井泄压、低速注入和高效洗油剂产生的选择性，使选择性堵剂充分达到选择性目的。本文对堵水剂的类型、性能、堵剂选择性堵水工艺以及应用效果等方面进行了综述。关键词 堵水方法、化学堵水、选择性堵水、化学堵水剂、堵剂选择性注入方法On Selective Water Shutoff Technology and Development Student: Zhang Ying Petroleum Engineering Institute Adviser: Zhang Dingxue Petroleum Engineering InstituteAbstract The aim of water shutoff is to control water flow from water-bearing area, to shift water flowing direction in water flooding process, to improve the water-flooding efficiency, to decrease or stabilize the water production in certain time, to increase or stabilize the oil production and to improve the oil recovery as an ultimate goal.Water shutoff treatment in production wells will be discussed in the thesis, which can be divided into. At present, water shutoff treatment used in oilfields are generally mechanical water shutoff, chemical water shutoff and bottom water sealing. The chemical method is often used in water shutoff production. Its chemical action creates clogging to aquifer. These kinds of chemicals are quite various, fast developing and effective. Referring to the sealing effect of water shutoff agent on the reservoir, the chemical water shutoff can be divided into selective one and nonselective one. The selective shutoff consists of selective shutoff agent and selective water-flooding method. The selective shutoff agent itself is more effective on water shutoff than on oil shutoff. The selective water-flooding method use the reservoir permeability difference, phase permeability difference, the corresponding shut-in and pressure relief and the selectivity caused by efficient oil displacement agent to fulfill the selective aim of the selective shutoff agent. In this article, it will especially focus on the types of the shutoff agent, properties, application of water shutoff agents and the effects and so forth.Key words Water shutoff treatment, chemical water shutoff, selective water shutoff, selective injecting method of shutoff agent1前言全球日产油量7500万桶，日产水量约3亿桶，二者之比约1：4。油田注水开发的过程中，尤其在开发后期会出现油井出水或水淹。由于此现象的产生，使得油藏能量降低，降低油层的最终采收率，从而严重影响油田高产和稳产。为了解决这一问题，必须及时注意油井出水动向。人们最初采用的是油井堵水方法，采用堵水方法可以有效地控制油井出水，提高注入水的波及系数，减少出水，提高采收率。1.1油井堵水的定义、分类及找水方法 油井堵水是指在油井控制产出水的一种技术措施。本课题是根据高含水期从油井堵水方面进一步提高采收率需要而提出的。目前我国老油田的开发已进入高含水期，综合含水率高达90%以上，而采收程度仅有30%左右，说明提高水驱采收率仍有潜力。在油田进入高含水后期开发阶段，由于窜槽、注入水突进或其它原因，使一些油井过早见水或遭水淹。为了消除或减少水淹造成的危害，所采取的一系列封堵出水层的井下工艺措施统称为油井堵水。油井堵水的目的是控制产水层中水的流动和改变水驱油中水的流动方向，提高水驱油效率，使油田的产水量在某一时间内下降或稳定，以保持油田增产或稳产，其最终目的在于提高油田采收率。堵水作为油田稳油控水的一项主要技术措施，在油田开发中占有重要地位。在油井内采用的堵水方法分为机械堵水、化学堵水和底水封堵技术三大类。机械法堵水是通过井下管柱来实现的，其基本原理是利用封隔器将出水层位卡住，然后投带死嘴子的堵塞器封堵高含水层。化学法堵水是采用化学堵剂对高出水层位进行封堵，它对于裂缝地层、厚层底部出水更为有效。底水封堵技术是在靠近油水界面的上部以一定的工艺措施注入封堵剂，在井底附近形成“人工隔板”。水源的发现和识别，目前主要是通过生产测井技术结合其它资料进行综合分析，据World Oil 1984年4月号一篇专论介绍1。国外常用以下方法找水：1. 温度测井。通过微差测温得到的井温梯度曲线变化，藉以判明生产层或产水层段位置；管外窜槽情况，汕管或套管渗漏点。2. 转子流量计测井。藉以测定生产剖面或注水剖面，显示各层段的生产或注水情况，评价为提高层段生产指数而进行的修井及增产措施；监测由越流和漏失层引起的产能损失；检测封隔器、油、套管或井底水泥塞有无漏失。3. 放射性测井。通过监测液流中掺入的放射性微粒的运动速度及方向，来测定注水或生产剖面，定量分析各层段的吸水量或产液量；确定漏失层位；确定窜槽位置；确定油、套管或封隔器的渗漏位置。4. 压差密度计和流体密度计测井。利用两点之间的压差或利用伽马射线源，测定井筒内流体的密度值。藉此测定两相或三相生产液流进入井筒的位置。与流量计一道共同测定两相或三相流的井下流速；测定引起多相流动的油、套管漏失位置，测定关井后的流体界面。5. 声波测井。通过测定井下液体产生的声频振幅来确定套管内、外液流的出现；确定窜槽位置；确定流体产出或吸入层段位置；测定套管或油管漏失的位置。目前，采用较多的是化学堵水，它利用化学作用对水层造成堵塞，这类化学剂品种多，发展快，效果显著。根据堵水剂对油层和水层的堵塞作用，化学堵水又分为非选择性堵水和选择性堵水。非选择性堵水适用于封堵单一水层或高含水层。因所用的堵剂对油和水无选择性，它既可堵水，亦可堵油。以此采用非选择性堵水方法时必须先确定并分隔水层，再对水层用堵剂进行封堵，否则堵剂可能对产层起副作用，降低油气产量。这类方法在工艺上较复杂，封堵处理后常还需要做再次打开生产夹层的善后工作。因而更有发展前途的是工艺并不复杂的选择性化学堵水方法，这种堵水方法的特点在于，堵剂通过与地层水的反应来阻止出水层段水的产出，但并不阻碍产层的开采。选择性堵水包括两方面的内容，一是选择性堵剂，即堵剂本身具有堵水大于堵油的能力；二是选择性注入方法，即充分利用地层渗透率差异、相渗透率差异、对应注水井关井泄压、低速注入和高效洗油剂产生的选择性，使选择性堵剂充分达到选择性目的。随着生产和环保方面要求的进一步提高，选择性堵水越来越收到油田的青睐，现已开发出许多选择性堵水剂并投入使用2。1.2堵水方法发展现状及发展趋势1.2.1选择性堵水技术发展历程国外油井堵水始于20世纪50年代，国内油井堵水始于20世纪60年代（甘肃玉门油田）。从20世纪50年代至今，发展了不同种类的选择性堵水剂，例如：20世纪50年代，玉门油田试验过油基水泥，该油基水泥通过水固化遇油不固化的性质达到选择性堵水的目的。20世纪60年代，胜利油田试验过活性稠油堵水，该活性稠油通过在水层乳化，在油层不乳化的性质达到选择性堵水的目的。20世纪70年代，大港油田试验过松香二聚物醇溶液堵水，该溶液利用松香二聚物在水层析出，在油层不析出的性质进行选择性堵水；胜利油田则试验过松香钠皂堵水，该松香钠皂能与水中钙、镁离子反应产生沉淀进行选择性堵水。20世纪80年代，大港油田和胜利油田都试验过冻胶堵水，利用冻胶为水基堵水剂，可优先进入出水层的性质进行选择性堵水。20世纪90年代，塔里木油田试验过用非选择性堵剂进行选择性堵水。具体的做法是向出水油层挤入水泥，水泥固化后钻开井筒的水泥塞，重新射孔，利用产水层和产油层有不同射透深度达到选择性堵水的目的。21世纪以来，选择性堵剂主要研究了聚丙烯酰胺聚合物堵水剂，它可适用于温度低于90，地层水矿化度低于10*104mgL-1的油藏；对于高温高盐油藏（温度高于90，地层水矿化度大于10*104mgL-1）研究了无机硅酸盐选择性堵剂。这些选择性堵剂的研究及工艺配套，使不找水堵水法取得了重要进展。1.2.2选择性堵水技术的发展趋势选择性堵剂的研究是材料技术发展的结果，基于分子水平的材料微观结构认识及合成改性技术将是选择性堵剂研究的关键；在油藏真实条件下研究堵剂与岩石的相互作用机理，从分子水平上推演其本质将是选择性堵剂研究与评价的基础。此外，国内许多油藏条件苛刻，如塔里木油田大部分油藏温度为90120e、地层水矿化度为100300 g/ L，提高选择性堵剂耐温耐盐性能也具有重要意义。因此，本文将重点介绍选择性堵水这一技术的应用及发展。2油井出水原因及出水来源要进行堵水作业，必须先弄清出水原因和找到水源。一般说来，油井的产出水主要来自边水、底水和注入水。其中，边水及注入水主要来自沿高、低渗透层及高、低渗透区不均匀推进；而底水的出现常常是由底水锥进引起。“底水锥进”现象：当油田有底水时，由于油井生产压差过大，破坏了由于重力作用所建立起来的油水平衡关系，使原来的油水界面在靠近井底处呈锥形升高的现象。由于油层的非均质性或因为开采方式不当，使注入水及边水沿高渗透层及高渗透区不均匀地推进，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，致使油井过早出水，直至水淹，而低渗透层尚未发生作用，降低了原油的采收率。3 选择性堵水及其应用3.1选择性堵水及选择性堵剂定义选择性堵水是指通过油井向生产层注入适当的化学剂堵塞水层或改变油、水、岩石之间的界面张力，降低油水同层的水相渗透率，而不堵塞油层或对油相渗透率影响娇小的化学堵水方法。这种方法主要用于不易用封隔器将它与油层分隔开的水层。选择性堵水剂是堵剂对水的流动阻力大于对油的流动阻力，其是利用油和水的差别，达到选择性堵水的目的。选择性堵水剂的种类较多，根据其使用溶剂类型，可分为水基堵水剂、醇基堵水剂和油基堵水剂。它们分别由水、醇和油作溶剂或分散介质。水基堵水剂可以优先进入出水层，而且成本较醇基便宜，是现在应用最广，研究最多的类型。下面叙述几种主要的选择性堵剂。3.2水基堵水剂3.2.1硅酸钠堵剂硅酸钠又称水玻璃，属水基堵剂。用它和多种化学剂反应形成“ 溶胶” 或凝胶状物质，其强度足以阻止通过地层的水流。在油田使用最广泛的一种是Na2O：3.22SiO2，水中含38.3%的固相，溶液密度为1.40g/ cm3，室温粘度206 mPas，pH 值为11.2。在砂岩地层中使用的单液系统是用5.28 m，水稀释2.67 m3的硅酸钠，然后单配2.24m3浓度为31.5%的HCL加5.76m3水，把硅酸钠溶液慢慢加入酸液中，然后泵入片内。这种溶液在37.8时约5小时凝固，井温愈高固化愈快。在前苏联切