注水井調剖與油井堵水

關于注水井調剖與油井堵水前言（1）為什么進行油水井改造？油水井在生產過程中存在各種問題，影響油田的正常生產。（2）油水井存在哪些問題？油井：5個問題，5字概括水井：3個問題第2頁,共84頁，2024年2月25日，星期天前言（1）砂、（2）蠟、（3）水、（4）稠、（5）低。（1）出砂（2）吸水剖面不均勻（3）水注不進去油井問題水井問題第3頁,共84頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)油井堵水法第4頁,共84頁，2024年2月25日，星期天前言注入水指進和竄流底水錐進邊水（1）油井出水的主要原因第5頁,共84頁，2024年2月25日，星期天近井地帶竄漏第6頁,共84頁，2024年2月25日，星期天射孔段太靠近底水—底水錐進第7頁,共84頁，2024年2月25日，星期天水驅指進現象注水井生產井第8頁,共84頁，2024年2月25日，星期天裂縫或高滲通道使油水井單向連通第9頁,共84頁，2024年2月25日，星期天前言消耗地層能量油井大量出水，造成油井出砂更為嚴重危害采油設備加重脫水泵站負擔增加污水處理量

（2）油井出水的危害性第10頁,共84頁，2024年2月25日，星期天二、油井堵水技術技術關鍵：（1）堵水，不堵油（2）堵水層，不堵油層實現方法：（1）非選擇性堵水法（2）選擇性堵水法第11頁,共84頁，2024年2月25日，星期天1、非選擇性堵水法（1）適應條件：適用于封堵單一水層或高含水層．（2）封堵原理：將堵劑注入目的層，起到封堵作用。（3）技術關鍵：油層和水層能明顯分開；堵劑注入目的層。

第12頁,共84頁，2024年2月25日，星期天1878.8沙二13-822026.02060.0沙二912068.0底篩堵2071.12灰面2084.124032060.34Y341-112B-32040.0通過封隔器實現目的層選擇第13頁,共84頁，2024年2月25日，星期天2、選擇性堵水法（1）適應條件：

適用于封堵不易用封隔器將水層與油層分隔開的油井．（2）封堵原理：堵劑都是利用油與水的差別或油層與水層的差別，達到選擇性堵水的目的。（3）技術關鍵：

堵劑的選擇性。第14頁,共84頁，2024年2月25日，星期天三、選擇性堵水劑水基堵劑油基堵劑醇基堵劑如何實現選擇性？第15頁,共84頁，2024年2月25日，星期天

l、HPAM（水基）它優(yōu)先進人含水飽和度高的地層．進入地層的HPAM(水解聚丙烯酰胺)可通過氫鍵吸附在由于水沖刷而暴露出來的地層表面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第16頁,共84頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共84頁，2024年2月25日，星期天HPAM在水中伸展增加水流阻力第18頁,共84頁，2024年2月25日，星期天HPAM能提供減少油流動阻力的水膜第19頁,共84頁，2024年2月25日，星期天2、泡沫（水基）以水作分散介質的泡沫可優(yōu)先進入出水層；在出水層穩(wěn)定存在；通過疊加的Jamin效應，封堵來水；油可引起泡沫的破壞，所以進入油層的泡沫不堵塞油層。一種阻力效應。油中氣泡或者水中的油滴由于界面張力而力圖保持成球形。當這些氣泡或者油滴通過細小的孔隙喉道時,由于孔道和喉道的半徑差使得氣泡或油滴兩端的弧面毛管力表現為阻力，若要通過半徑較小的喉道必須拉長并改變形狀,這種變形將消耗一部分能量,從而減緩氣泡或油滴運動,增加額外的阻力,這種現象稱為賈敏效應。第20頁,共84頁，2024年2月25日，星期天3．烴基鹵代甲硅烷（油基）烴基鹵代甲硅烷可與水反應，生成相應的硅醇。硅醇中的多元醇很易縮聚，生成聚硅醇沉淀，封堵出水層。

第21頁,共84頁，2024年2月25日，星期天4、松香二聚物醇溶液（醇基）

當松香二聚物的醇溶液與水相遇，水即溶于醇中，降低了它對松香二聚物的溶解度，使松香二聚物飽和析出。

第22頁,共84頁，2024年2月25日，星期天5、水包稠油（水基）這種堵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，所以易進入水層。在水層，乳狀液破壞，產生高粘的稠油。水包稠油的乳化劑最好用陽離子型表面活性劑，因為它易吸附在帶負電的砂巖表面，引起乳狀液的破壞。第23頁,共84頁，2024年2月25日，星期天四、非選擇性堵水劑1．樹脂型堵劑

2．凍膠型堵劑

3．凝膠型堵劑

4.沉淀型堵劑

5．分散體型堵劑

第24頁,共84頁，2024年2月25日，星期天1、樹脂型堵劑

由低分子物質通過縮聚反應產生不溶不熔高分子物質的堵劑。酚醛樹脂脲醛樹脂環(huán)氧樹脂第25頁,共84頁，2024年2月25日，星期天2、凍膠型堵劑

由聚合物水溶液用交聯劑交聯所產生的堵劑。

鋁凍膠鉻凍膠鋯凍膠鈦凍膠醛凍膠

第26頁,共84頁，2024年2月25日，星期天3、凝膠型堵劑

由溶膠膠凝產生的堵劑。使用方法

：將硅酸鈉溶液和活化劑溶液混合后注入地層；也可將它們分成幾個段塞，中間以隔離液隔開，交替他注入水層，讓它們進入水層一定距離才混合。硅酸鈉與活化劑混合后，首先生成硅酸溶膠，隨后轉度為硅酸凝膠。

第27頁,共84頁，2024年2月25日，星期天4、沉淀型堵劑

由兩種能反應生成沉淀的物質組成。第28頁,共84頁，2024年2月25日，星期天5、分散體型堵劑

主要是固體分散體。用于封堵特高滲透層。粘土／水泥碳酸鈣／水泥和粉煤灰水泥第29頁,共84頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)注水井調剖第30頁,共84頁，2024年2月25日，星期天一、什么叫注水井調剖油層采收率低驅油體系的波及系數低驅油體系的洗油效率低水油流度比地層非均質性潤濕性界面張力第31頁,共84頁，2024年2月25日，星期天吸水能力好吸水能力差一、什么叫注水井調剖第32頁,共84頁，2024年2月25日，星期天油層是不均質的；注入水沿阻力最小的地方前進；高滲透層流動阻力??；由于注入水的沖刷，使油層的不均質性隨著時間的推移而加??；注入水的波及系數低，采收率低，油井含水上升快。

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k1單井油井堵水高滲透層（含油飽和度低）含油飽和度高一、什么叫注水井調剖第33頁,共84頁，2024年2月25日，星期天一、什么叫注水井調剖調整注水油層的吸水剖面。

“調剖”含義：

第34頁,共84頁，2024年2月25日，星期天一、什么叫注水井調剖調整注水油層的吸水剖面?！罢{剖”的含義：

狹義：廣義：從注水井進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和降低油井含水的目的。第35頁,共84頁，2024年2月25日，星期天“調剖”的目的：一、什么叫注水井調剖改善地層非均質性，提高注入水波及系數，從而提高采收率。注水井調剖提高采收率可視化模擬錄像第36頁,共84頁，2024年2月25日，星期天從19世紀70年代提出，已由單純的“剖面調整”發(fā)展為深部封堵高滲透層。單井油井堵水調剖劑單井油井堵水調剖劑深部調剖淺層封堵一、什么叫注水井調剖第37頁,共84頁，2024年2月25日，星期天二、調剖技術的分類（1）單液法調剖：一種工作液（2）雙液法調剖：兩種工作液按起作用的工藝分類第38頁,共84頁，2024年2月25日，星期天1、單液法向油層注人一種工作液，這種工作液所帶的物質或隨后變成的物質可封堵高滲透層．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入地層后基本原理：

定義：

第39頁,共84頁，2024年2月25日，星期天2、雙液法向地層注入相遇后可產生封堵物質的兩種工作液（或工作流體）。定義：

注水注水第一工作液第二工作液隔離液封堵物質注入水基本原理：

調節(jié)封堵位置

隔離液作用：

第40頁,共84頁，2024年2月25日，星期天三、單液法堵劑調剖劑：又稱堵劑，注入地層起封堵作用的物質。了解堵劑的適應性、了解堵劑的作用機理第41頁,共84頁，2024年2月25日，星期天1、硫酸（1）調剖機理硫酸先與近井地帶的碳酸鹽反應，增加了注水井的吸水能力；產生的硫酸鈣、硫酸鎂將隨酸液進入地層，飽和后析出，形成堵塞；由于高滲透層進人的硫酸多，主要堵塞發(fā)生在高滲透層。（2）特點近井增注，遠井調剖。第42頁,共84頁，2024年2月25日，星期天2、硫酸亞鐵硫酸是增注調剖劑；氫氧化亞鐵是一種沉淀，同樣可起調剖作用。（1）調剖機理（2）特點近井增注，遠井調剖。第43頁,共84頁，2024年2月25日，星期天3、硅酸凝膠又名硅酸鈉，分子式為Na2O·mSiO2

m:模數(即水玻璃中SiO2的物質的量與Na2O的物質的量之比)。模數一般在1～4范圍。水玻璃的性質隨模數而變。模數越小，水玻璃堿性越強，越易溶解。硅酸凝膠是由水玻璃與活化劑反應生成。（1）什么是水玻璃？第44頁,共84頁，2024年2月25日，星期天是指可使水玻璃由先變成溶膠再變成凝膠的物質。常用的活化劑是鹽酸。根據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生成。（2）什么是活化劑？3、硅酸凝膠第45頁,共84頁，2024年2月25日，星期天酸性硅酸溶膠酸性硅酸溶膠膠團示意圖

（假定模數為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:第46頁,共84頁，2024年2月25日，星期天堿性硅酸溶膠堿性硅酸溶膠膠團示意圖

（假定模數為1）生成:膠粒帶負電。堿性硅酸溶膠是將鹽酸加到水玻璃中生成。特點:第47頁,共84頁，2024年2月25日，星期天4、鋯凍膠（實驗七）（1）鋯凍膠如何形成？用Zr4+組成的多核羥橋絡離子交聯溶液中帶COO-的聚合物（如HPAM）生成。Zr4+可來自ZrOCl2或ZrCl4聚丙烯酰胺的鋯凍膠示意圖第48頁,共84頁，2024年2月25日，星期天（2）鋯的多核羥橋絡離子如何形成？絡合水解羥橋作用多核羥橋絡離子形成第49頁,共84頁，2024年2月25日，星期天進一步水解和羥橋作用大的無機陽離子多核羥橋絡離子形成第50頁,共84頁，2024年2月25日，星期天多核羥橋絡離子與HPAM交聯第51頁,共84頁，2024年2月25日，星期天5、鉻凍膠（1）鉻凍膠如何形成？用Cr3+組成的多核羥橋絡離子交聯溶液中帶COO-的聚合物（如HPAM）生成。聚丙烯酰胺的鋯凍膠示意圖Q：Cr3+的多核羥橋絡離子如何形成？第52頁,共84頁，2024年2月25日，星期天（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、鉻凍膠第53頁,共84頁，2024年2月25日，星期天6、水膨體水膨體是一類適當交聯遇水膨脹而不溶解的聚合物。第54頁,共84頁，2024年2月25日，星期天6、水膨體一種聚丙烯酰胺水膨體的膨脹性第55頁,共84頁，2024年2月25日，星期天6、水膨體供選用的攜帶介質有三類：非極性物質（如煤油）半極性物質（如乙醇、異丙醇），電解質溶液（如NaCl、HCl、CaCl2、FeCl3等）．有些是通過去溶劑化和壓縮水膨體擴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-反應生成弱親水能力的基團來抑制水膨體的膨脹（如HCl、CaCl2、FeCl3等溶液）。第56頁,共84頁，2024年2月25日，星期天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：氫氧化鈣的粒徑較大（62μm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入中、低滲透層，因此對中、低滲透層有保護作用。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生成可溶于水的氯化鈣，在不需要封堵時，可用鹽酸解除。第57頁,共84頁，2024年2月25日，星期天8、粘土／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。特點適合于封堵特高滲透地層。粘土與水泥進入地層后，可在孔隙結構的喉部形成濾餅。在濾餅中，水泥的水化反應，使濾餅固結，對特高滲透層產生有效封堵。類似石灰乳中的氫氧化鈣，粘土和水泥也不能進入中、低滲透層，所以對中、低滲透層有保護作用?？捎贸Ｒ?guī)土酸除去。第58頁,共84頁，2024年2月25日，星期天四、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第59頁,共84頁，2024年2月25日，星期天1、沉淀型雙液法堵劑指兩種工作液相遇后可產生沉淀封堵高滲透層的堵劑。第60頁,共84頁，2024年2月25日，星期天

2、凝膠型雙液法堵劑指兩種工作液相遇后可產生凝膠封堵高滲透層的堵劑。第61頁,共84頁，2024年2月25日，星期天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例3第一工作液溶有Na2SO3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生凍膠封堵高滲透層的堵劑。第62頁,共84頁，2024年2月25日，星期天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。可用的氣體包括氮氣二氧化碳氣。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，產生堵劑。第63頁,共84頁，2024年2月25日，星期天

5、絮凝體型雙液法堵劑（實驗七）

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。第64頁,共84頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)

油水井防砂法

第65頁,共84頁，2024年2月25日，星期天前言油井出砂：（1）采油層段堵塞；（2）管線和設備堵塞；（3）抽油泵磨損；（4）井壁坍塌，使套管受擠壓而變形；水井(主要在洗井或排液時發(fā)生):

引起水層堵塞。

（1）出砂危害第66頁,共84頁，2024年2月25日，星期天前言化學橋接防砂法化學膠結防砂法人工井壁防砂法濾砂管防砂法繞絲篩管礫石充填防砂法（2）防砂的方法第67頁,共84頁，2024年2月25日，星期天一、化學橋接防砂法

由橋接劑將松散的砂在它們接觸點處橋接起來，達到防砂的目的。（1）防砂的原理第68頁,共84頁，2024年2月25日，星期天一、化學橋接防砂法

橋接劑是指能將松散砂粒在接觸點處橋接起來的化學劑。（2）什么是橋接劑無機陽離子型聚合物有機陽離子型聚合物

第69頁,共84頁，2024年2月25日，星期天無機陽離子型聚合物由鋁離子、鋯離子組成的多核羥橋絡離子

第70頁,共84頁，2024年2月25日，星期天有機陽離子型聚合物

支鏈上有季銨鹽結構的有機陽離子型聚合物

第71頁,共84頁，2024年2月25日，星期天二、化學膠結防砂法

用膠結劑將松散的砂在它們接觸點處膠結起來，達到防砂的目的。（1）防砂的原理第72頁,共84頁，2024年2月25日，星期天二、化學膠結防砂法

膠結劑是指能將松散砂粒在接觸點處膠結起來的化學劑。（2）什么是橋接劑凍膠膠結劑：交聯劑+HPAM樹脂膠結劑：樹脂+固化劑第73頁,共84頁，2024年2月25日，星期天偶聯劑能使兩種材料或分子發(fā)生偶合作用的物質。偶合劑和兩種材料之間都有較好的親和力，由此可以改變兩