1、,第一節(jié),注水井調(diào)剖法,第三章 油水井的調(diào)剖與堵水,1,2,油層是不均質(zhì)的； 注入水沿阻力最小的地方前進(jìn)； 高滲透層流動阻力??； 由于注入水的沖刷，使油層的 不均質(zhì)性隨著時間的推移而加劇； 注入水的波及系數(shù)低，采收率低，油井含水上升快。,（含油飽和度低）,含油飽和度高,一、什么叫注水井調(diào)剖,3,一、什么叫注水井調(diào)剖,調(diào)整注水油層的吸水剖面。,“調(diào)剖”的含義：,從注水井進(jìn)行封堵高滲透層的工作，從而迫使注入水波及到含油飽和度較高的中、低滲透層，從而起到提高注入水的波及系數(shù)和降低油井含水的目的。,4,5,從19世紀(jì)70年代提出，已由單純的“剖面調(diào)整”發(fā)展為深部封堵高滲透層。,深部 調(diào)剖,淺層 封堵,

2、一、什么叫注水井調(diào)剖,“調(diào)剖”的目的：,改善地層非均質(zhì)性，提高注入水波及系數(shù)，從而提高采收率。,6,二、調(diào)剖技術(shù)的分類,（1）單液法調(diào)剖：一種工作液 （2）雙液法調(diào)剖：兩種工作液,按起作用的 工藝分類,7,向油層注入一種工作液，這種工作液所帶的物質(zhì)或隨后變成的物質(zhì)可封堵高滲透層,流 體,流動性降低,溶液、乳狀液、 溶膠、懸浮體,凝膠、凍膠、 沉淀、固化物,注入過程中,進(jìn)入地層后,基本原理：,定義：,1、單液法,8,2、雙液法,向地層注入相遇后可產(chǎn)生封堵物質(zhì)的兩種工作液（或工作流體）。,定義：,注水,注水,基本原理：,調(diào)節(jié)封堵位置,隔離液作用：,8,9,三、單液法堵劑,調(diào)剖劑：又稱堵劑，注入地層

3、起封堵作用的物質(zhì)。 優(yōu)點(diǎn)： 能充分利用藥劑，堵劑混合均勻后注入地層，經(jīng)過一定時間后，所有堵劑都能在地層中起封堵作用。,10,1、硫 酸,（1）調(diào)剖機(jī)理,硫酸先與近井地帶的碳酸鹽反應(yīng)，增加了注水井的吸水能力； 產(chǎn)生的硫酸鈣、硫酸鎂將隨酸液進(jìn)入地層，飽和后析出，形成堵塞； 由于高滲透層進(jìn)人的硫酸多，主要堵塞發(fā)生在高滲透層。,（2）特點(diǎn),近井增注，遠(yuǎn)井調(diào)剖。,11,硫酸是增注調(diào)剖劑； 氫氧化亞鐵是一種沉淀，同樣可起調(diào)剖作用。,（1）調(diào)剖機(jī)理,（2）特點(diǎn),近井增注，遠(yuǎn)井調(diào)剖。,2、硫酸亞鐵,12,又名硅酸鈉，分子式為Na2OmSiO2 m:模數(shù)(即水玻璃中SiO2的物質(zhì)的量與Na2O 的物質(zhì)的量之比)

4、。 模數(shù)一般在14范圍。 水玻璃的性質(zhì)隨模數(shù)而變。模數(shù)越小，水玻璃堿性越強(qiáng)，越易溶解。,硅酸凝膠是由水玻璃與活化劑反應(yīng)生成。,（1）什么是水玻璃？,3、硅酸凝膠,13,活化劑是指可使水玻璃由先變成溶膠再變成凝膠的物質(zhì)。 無機(jī)活化劑：鹽酸、硫酸、硝酸、氨基磺酸、碳酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨、磷酸二氫鈉。 有機(jī)活化劑：甲酸、乙酸、乙酸銨、甲酸乙酯、乙酸乙酯、氯乙酸、三氯乙酸、草酸、檸檬酸、甲醛、苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚、對苯二酚、間苯三酚等。 常用的活化劑是鹽酸。 根據(jù)鹽酸和水玻璃的混合順序可分為酸性硅酸凝膠和堿性硅酸凝膠。,硅酸凝膠是由水玻璃與活化劑反應(yīng)生成。,3、硅酸凝膠,14,酸性硅酸溶

5、膠,酸性硅酸溶膠膠團(tuán)示意圖 （假定模數(shù)為1）,生成:,膠粒帶正電。,酸性硅酸溶膠是由水玻璃加到鹽酸中生成。,特點(diǎn):,15,堿性硅酸溶膠膠團(tuán)示意圖 （假定模數(shù)為1）,膠粒帶負(fù)電。,堿性硅酸溶膠是將鹽酸加到水玻璃中生成。,特點(diǎn):,堿性硅酸溶膠,生成:,16,4、鋯凍膠,（1）鋯凍膠如何形成？,用Zr4+組成的多核羥橋絡(luò)離子交聯(lián)溶液中帶COO-的聚合物（如HPAM）生成。,聚丙烯酰胺的鋯凍膠示意圖,17,（2）鋯的多核羥橋絡(luò)離子如何形成？,絡(luò)合,水解,羥橋作用,多核羥橋絡(luò)離子形成,18,進(jìn)一步水解和羥橋作用,大的無機(jī)陽離子,多核羥橋絡(luò)離子形成,19,多核羥橋絡(luò)離子與HPAM交聯(lián),20,5、鉻凍膠,（

6、1）鉻凍膠如何形成？,用Cr3+組成的多核羥橋絡(luò)離子交聯(lián)溶液中帶COO-的聚合物（如HPAM）生成。,聚丙烯酰胺的鉻凍膠示意圖,21,（2） Cr3+ 可有哪些來源？,KCr(SO4)2、CrCl3、Cr(NO3)2、Cr(CH3COO)3,由Cr6+（如K2Cr2O7、Na2Cr2O7）用還原劑（如 Na2S2O3、Na2SO3、NaHSO3）還原得到,5、鉻凍膠,22,水膨體是一類適當(dāng)交聯(lián)遇水膨脹而不溶解的聚合物。,6、水膨體,23,6、水膨體,一種聚丙烯酰胺水膨體的膨脹性,24,6、水膨體,供選用的攜帶介質(zhì)有三類： 非極性物質(zhì)（如煤油） 半極性物質(zhì)（如乙醇、異丙醇）， 電解質(zhì)溶液（如 N

7、aCl、HCl、CaCl2、FeCl3等） 有些是通過去溶劑化和壓縮水膨體擴(kuò)散雙電層來抑制膨脹的作用（如NaCl溶液）； 有些通過與水膨體中的-COO-反應(yīng)生成弱親水能力的基團(tuán)來抑制水膨體的膨脹（如HCl、CaCl2、FeCl3等溶液）。,25,7、石灰乳,石灰乳是將氧化鈣分散在水中配成的氫氧化鈣懸浮體。 特點(diǎn)： 氫氧化鈣的粒徑較大（ 62m左右），特別適合于封堵裂縫性的高滲透層。由于氫氧化鈣顆粒不能進(jìn)入中、低滲透層，因此對中、低滲透層有保護(hù)作用。 氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而減小，所以可用于封堵高溫地層。 氫氧化鈣可與鹽酸反應(yīng)生成可溶于水的氯化鈣，在不需要封堵時，可用鹽酸解除。,26,8、粘

8、土水泥分散體,粘土水泥分散體由粘土與水泥懸浮于水中配成。 特點(diǎn) 適合于封堵特高滲透地層。粘土與水泥進(jìn)入地層后，可在孔隙結(jié)構(gòu)的喉部形成濾餅。在濾餅中，水泥的水化反應(yīng)，使濾餅固結(jié)，對特高滲透層產(chǎn)生有效封堵。 類似石灰乳中的氫氧化鈣，粘土和水泥也不能進(jìn)入中、低滲透層，所以對中、低滲透層有保護(hù)作用。 可用常規(guī)土酸除去。,27,四、雙液法堵劑,沉淀型雙液法堵劑 凝膠型雙液法堵劑 凍膠型雙液法堵劑 泡沫型雙液法堵劑 絮凝體型雙液法堵劑,28,1、沉淀型雙液法堵劑,指兩種工作液相遇后可產(chǎn)生沉淀封堵高滲透層的堵劑。,29,1、沉淀型雙液法堵劑,具有強(qiáng)度大、對剪切穩(wěn)定、耐溫性好、化學(xué)穩(wěn)定性好和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

9、作為第一反應(yīng)液硅酸鈉優(yōu)于碳酸鈉，在硅酸鈉中，應(yīng)選模數(shù)大的，濃度以20%25%為好。 稠化劑選用濃度0.4%0.6%的HPAM為佳。 第二反應(yīng)液的選擇，以濃度為15%的CaCl2、MgCl6H2O為最好。,30,指兩種工作液相遇后可產(chǎn)生凝膠封堵高滲透層的堵劑。 第一反應(yīng)液硅酸鈉溶液的含量為515%，第二反應(yīng)液為10%的鹽酸。 第一、第二反應(yīng)液用量的體積比為4：1，用水作隔離液，適用于砂巖地層水井調(diào)剖，其溫度為6080。,2、凝膠型雙液法堵劑,31,3、凍膠型雙液法堵劑,例1 第一工作液HPAM溶液或XC溶液 第二工作液檸檬酸鋁溶液 例2 第一工作液 HPAM溶液或XC溶液 第二工作液丙酸鉻溶液

10、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溶液 例4 第一工作液HPAM溶液 第二工作液ZrOCl2 溶液,指兩種工作液相遇后可產(chǎn)生凍膠封堵高滲透層的堵劑。,32,4、泡沫型雙液法堵劑,可用的起泡劑包括 非離子型表面活性劑加聚氧乙烯烷基苯酚醚 陰離子型表面活性劑如烷基芳基磺酸鹽。 可用的氣體包括 氮?dú)?二氧化碳?xì)狻?若將起泡劑溶液與氣體交替注入地層，就可在地層（主要是高滲透層）中形成泡沫，產(chǎn)生堵劑。,33,5、絮凝體型雙液法堵劑,若將粘土懸浮體與HPAM溶液交替注入地層，它們在地層中相通形成絮凝體。這種絮凝體能有效地封堵特高滲透地層。,雙液法調(diào)

11、剖劑 優(yōu)點(diǎn)： 可以處理遠(yuǎn)井地帶，能有效地改變流體在地層中的流動剖面。 缺點(diǎn)： 藥劑不能充分利用。 提高效果方法： 隔離液的選擇。通常用水或油。用水時要注意水對反應(yīng)液的稀釋作用。 處理的單元數(shù)。兩種反應(yīng)液一次交替處理叫一單元處理。為使兩種反應(yīng)液充分接觸，最好采用多單元（35）單元處理。 反應(yīng)液的粘度。第一反應(yīng)液的粘度應(yīng)稍大于第二反應(yīng)液的粘度，以防止第二反應(yīng)液不易突破或過早突破第一反應(yīng)液。 對多單元處理時各單元隔離液體積的選擇。一種是隔離液體積越來越大，一種是隔離液體積越來越小。,第二節(jié),油井堵水法,35,36,一油井產(chǎn)出水的來源 有三個來源： 1.來源于注入水； 2.來源于邊水； 3.來源于底水

12、。,37,一油井產(chǎn)出水的來源 有三個來源： 1.來源于注入水； 2.來源于邊水； 3.來源于底水。,38,一油井產(chǎn)出水的來源 有三個來源： 1.來源于注入水； 2.來源于邊水； 3.來源于底水。,39,一油井產(chǎn)出水的來源 有三個來源： 1.來源于注入水； 2.來源于邊水； 3.來源于底水。,40,二油井堵水與油井堵水劑 1. 定義 油井堵水是指從油井控制水的產(chǎn)出。 油井堵水劑是指從油井注入地層，能減少油井產(chǎn)水的物質(zhì)。 2. 種類 (1)選擇性堵水劑 (2)非選擇性堵水劑,41,三選擇性堵水劑 1. 定義 選擇性堵水劑是指對水流產(chǎn)生較大阻力，而對油流產(chǎn)生較小阻力的物質(zhì)。 2. 作用機(jī)理 選擇性堵

13、水劑是通過油和水、產(chǎn)油層和產(chǎn)水層的差別進(jìn)行堵水。 3. 種類 可分三類，即水基堵水劑、油基堵水劑和醇基堵水劑。,42,4. 一些重要的選擇性堵水劑 (1)水基堵水劑 部分水解聚丙烯酰胺（HPAM ） HPAM的分子式為,43,在油井中，HPAM堵水的選擇性表現(xiàn)在： l）它優(yōu)先進(jìn)入含水飽和度高的地層； 2）進(jìn)入地層的HPAM將優(yōu)先吸附在由于水沖刷而暴露出來的巖石表面； 3）HPAM分子中未吸附部分可在水中伸展，減小地層對水 的滲透性； 4） HPAM隨水流動時，可為地層孔隙結(jié)構(gòu)的喉部所捕集， 產(chǎn)生堵塞。 HPAM這種按含水飽和度的大小進(jìn)入地層，并按含水飽和度的大小調(diào)整地層對流體的滲透性的特點(diǎn)是其

14、他選擇性堵水劑所沒有的。,44,部分水解聚丙烯腈（HPAN） HPAN的分子式為,(3)硬葡聚糖（SG,水基） SG的分子式為,45,陰陽非三元共聚物,46,泡沫 泡沫以水作外相，它可優(yōu)先進(jìn)入出水層，并在出水層中穩(wěn)定存在，通過疊加的Jamin效應(yīng)，封堵來水。在油層，按界面能趨于減少的規(guī)律，穩(wěn)定泡沫的表面活性劑將大量移至油水界面而引起泡沫破壞，所以進(jìn)入油層的泡沫不堵塞油層。因此，泡沫也是一種很好的選擇性堵水劑。,47,松香酸皂、脂肪酸皂、環(huán)烷酸皂,48,49,對烷基酚-乙醛樹脂 這種樹脂是用地下合成法產(chǎn)生。例如將對烷基酚、乙醛和催化劑（如石油磺酸）注入地層，在100左右，產(chǎn)生一種支鏈型的樹脂 這

15、種樹脂溶于油，不溶于水，所以是一種選擇性堵水劑。,50,單寧（水基）,51,聚三聚氰酸酯鹽（水基） 下式為一種聚三聚氰酸酯鹽：,52,山崳酸鉀（水基）,膠束溶液（水基） 這是一種遇鹽水變粘的膠束溶液，它的配方列于下表：,53,酸渣（水基） 在硫酸精制石油餾分時產(chǎn)生的酸渣可用于選擇性堵水，因?yàn)檫@種酸渣遇水可析出不溶物質(zhì)，而且硫酸與地層水中的Ca2+、Mg2+也可產(chǎn)生相應(yīng)的沉淀，封堵出水層。,水包稠油（水基） 這種堵水劑是用水包油型乳化劑將稠油乳化在水中配成。因乳狀液是水外相、粘度低，所以易進(jìn)入水層。在水層中，由于乳化劑在地層表面吸附，使乳狀液破壞，油珠合并為高粘的稠油，產(chǎn)生很大的流動阻力，減少水

16、層出水。,54,(2)油基堵水劑 烴基鹵代甲硅烷,易水解，低粘度 對地層溫度適用性好，可用于一般地層溫度，也可用于高溫（200）地層。,55,機(jī)理： 1）生成沉淀，起到堵水作用； 2）吸附于地層表面，增加水流阻力。,56,聚氨酯 聚氨酯是由多羥基化合物和多異氰酸酯聚合而成。聚合時，保持異氰酸基（-NCO）的數(shù)量超過羥基（-OH）的數(shù)量，即可制得有選擇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懸浮體。水泥表面親水，當(dāng)它進(jìn)入出水層時，水置換水泥表面的油并與水泥作用，使水泥固化，封堵出水層。,活性稠油（油基） 這是一種溶有乳化劑的稠油。該乳化劑為油包水型乳化劑（如Span 80），

17、它可使稠油遇水后產(chǎn)生高粘的油包水乳狀液。,58,偶合稠油（油基） 這種堵水劑是將低聚合度、低交聯(lián)度的苯酚-甲醛樹脂、苯酚-糠醛樹脂或它們的混合物作偶合劑溶于稠油中配成。由于這些樹脂可與地層表面反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)吸附，加強(qiáng)了地層表面與稠油的結(jié)合（偶合），使它不易排出，延長有效期。,59,聚烯烴（油基） 聚乙烯就是其中一種。可用的聚乙烯的相對分子質(zhì)量為11042104，密度為 0.910.92 gcm-3，熔點(diǎn)為115120。此外還可用乙烯與乙酸乙烯酯共聚物。它們都是油溶水不溶的聚合物。 聚烯烴適用于高溫（例如120）地層。使用時用油帶入，在地層溫度下熔化、溶解，產(chǎn)生高粘的液體，封堵水流孔道。,60,

18、陽離子型表面活性劑（水基或油基）,61,(3)醇基堵水劑 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） 這種堵水劑由水玻璃的醇溶液與部分水解聚丙烯酰胺水溶液混合而成。堵水劑中的水玻璃和部分水解聚丙烯酰胺可與地層水中的Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成沉淀，封堵出水層。醇的加入是減小沉淀的溶解度。,63,四非選擇性堵水劑 1. 定義 非選擇性堵水劑是指對水和油都有封堵作用的物質(zhì)。 2.作用機(jī)理 因不同非選擇性堵水劑的性質(zhì)而異。 3.種類 主要分四類，即樹脂型堵水劑、凍膠型堵水劑、凝膠型堵水劑和沉淀型堵水劑。,64,4. 一些重要的非選擇性堵水劑 (1)樹脂型堵水劑，如酚