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油田化學(xué)堵水劑研究及發(fā)展
油田化學(xué)堵水劑研究及發(fā)展
摘 要:該文綜述了國(guó)內(nèi)外油田應(yīng)用的堵水調(diào)剖劑的種類,性能,作用機(jī)理和性能評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用開(kāi)發(fā)情況,并對(duì)堵水調(diào)剖劑的研究及發(fā)展提出了建議。
關(guān)鍵詞:堵水劑;調(diào)剖劑;油田化學(xué);應(yīng)用
在油田生產(chǎn)活動(dòng)中地層的不均質(zhì)性經(jīng)常導(dǎo)致注入水沿高滲透孔道突入油井。
水對(duì)高滲透層的沖刷,大幅度提高了地層的不均質(zhì)性,從而使水更容易沿高滲透層突入油井。
為了提高水驅(qū)的采收效率,必須封堵這些高滲透層。
從油井封堵這些高滲透層時(shí),可減少油井產(chǎn)水,這種方法稱為堵水。
我國(guó)油田化學(xué)堵水技術(shù)從20世紀(jì)50年代起在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,至今已有50多年歷史。
一、關(guān)于油田化學(xué)堵水調(diào)剖劑
(一)油田堵水方法
油田中采用的堵水方法分為機(jī)械堵水和化學(xué)堵水兩類,化學(xué)法堵水是化學(xué)堵水劑的化學(xué)作用對(duì)出水層造成諸塞,機(jī)械法堵水是用分隔器將出水層位在井筒內(nèi)卡開(kāi),以阻止水流入井內(nèi)。
就目前應(yīng)用和發(fā)展情況看,主要是化學(xué)堵水。
根據(jù)堵水劑對(duì)油層和水層的堵塞作用,化學(xué)堵水可分為非選擇性堵水和選摔性堵水;根據(jù)施工要求還有永久堵和暫堵。
非選擇性堵水是指堵劑在油層中能同時(shí)封堵油層和水層的化學(xué)劑;選擇性堵水是指堵劑只與水起作用,而不與油起作用,故只在水層造成塔塞而對(duì)油層影響甚微。
(二)化學(xué)堵水劑概念及類型
根據(jù)施工對(duì)象的不同,堵水作業(yè)分為油井堵水和注水井調(diào)剖兩大類,無(wú)論是堵水還是調(diào)剖,目前行之有效的方法都是使用化學(xué)劑,即通過(guò)化學(xué)手段對(duì)水層造成堵塞,這類化學(xué)劑品種多,發(fā)展快,效果顯著。
按其對(duì)油層和水層的堵塞作用,化學(xué)堵水劑分為選擇性堵水劑和非選擇性堵水劑;按工藝分為單液法堵水劑和雙液法堵水劑;按形式分為凍膠型、凝膠型、沉淀型和膠體分散型;按苛刻條件可分為高溫、大孔道、低滲地層、高礦化度地層等類型。
二、現(xiàn)有油田化學(xué)堵水劑
(一)非選擇性堵水劑
主要包括:水泥類堵水劑、樹(shù)脂型堵劑、無(wú)機(jī)鹽沉淀型調(diào)剖堵水劑、凝膠型堵劑等。
(二)選擇性堵水劑
油田化學(xué)選擇性堵水劑是利用油和水、出油層和出水層之間的性質(zhì)差異達(dá)到選擇性堵水目的。
根據(jù)分散介質(zhì)的不同,可分為3類:水基堵水劑、油基堵水劑、醇基堵水劑。
三、化學(xué)堵水劑的性能研究
堵水劑的性能主要表現(xiàn)在形成堵水劑的流變性、熱穩(wěn)定性和對(duì)不同巖心的封堵性能等。
(一)堵水劑的流變性
研究流體的流變性離不開(kāi)其本構(gòu)方程,即流體流變運(yùn)動(dòng)量與基本流動(dòng)動(dòng)力量之間的關(guān)系。
堵水劑大部分是非牛頓流體,例如聚丙烯酰胺溶液、硬葡聚糖溶液、黃原膠溶液以及改性淀粉溶液等,都是聚電介質(zhì),屬于剪切變稀型溶液。
目前對(duì)某些堵水劑的流變性和在多孔介質(zhì)中的滲流機(jī)理還缺乏足夠的認(rèn)識(shí),大大影響了堵水調(diào)剖技術(shù)的應(yīng)用效果。
(二)堵水劑的熱穩(wěn)定性
不同的油藏有不同的地層溫度,這就需要不同的調(diào)剖劑。
比如在低溫條件下,物質(zhì)的活性低,聚合物與交聯(lián)劑反應(yīng)慢,成膠時(shí)間長(zhǎng)。
這就要求針對(duì)不同的地層條件,選用不同的調(diào)剖劑。
同時(shí)加強(qiáng)對(duì)低溫油藏的堵水劑劑的開(kāi)發(fā)和研究。
(三)堵水劑的封堵評(píng)價(jià)指標(biāo)
不同的堵水劑有不同的封堵特性的判斷標(biāo)準(zhǔn),但大致相同。
一般通過(guò)阻力系數(shù)、殘余阻力系數(shù),封堵率等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。
四、油田化學(xué)堵水劑的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
(一)化學(xué)堵水劑的研究現(xiàn)狀
油田化學(xué)劑的大量使用是在2O世紀(jì)3O年代以后,國(guó)外應(yīng)用最廣、意義最大的是以不同水溶性聚合物為成膠劑,以無(wú)機(jī)或/和有機(jī)化合物為交聯(lián)劑形成的凝膠型堵水劑。
其中,美國(guó)和俄羅斯是堵水劑應(yīng)用較早、類型品種較多的國(guó)家,在美國(guó),應(yīng)用得最廣、效果最好的是聚合物凝膠堵水調(diào)剖劑,而俄羅斯應(yīng)用最多的是水解聚丙烯腈,隨著多種聚合物分散體系、纖維分散體系和生物聚合物堵水調(diào)剖劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
(二)化學(xué)堵水劑的發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)現(xiàn)有堵水劑基本上能滿足國(guó)內(nèi)各類油藏條件下堵水調(diào)剖的需要,但能滿足某些特殊要求的品種較少。
許多堵水劑的性能需要完善,品種需要實(shí)現(xiàn)系列化。
我國(guó)大部分油田已處于高含水開(kāi)采期,許多油層被水淹,或在長(zhǎng)期注水后孔隙度發(fā)生很大變化,非均質(zhì)性更嚴(yán)重。
1.推廣廉價(jià)原料及化工廢棄物堵劑新產(chǎn)品
近年來(lái),深入研究和推廣應(yīng)用上述堵劑已取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益,紙漿廢液和工業(yè)廢酸的應(yīng)用取得了較好的效果。
進(jìn)一步加強(qiáng)廉價(jià)原料和工業(yè)廢棄物的研究和利用,是今后堵水研究的方向。
2.加快研究微生物調(diào)剖技術(shù)
微生物調(diào)剖技術(shù)是近年來(lái)國(guó)外迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)提高原油采收率的技術(shù)。
該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,施工安全,不污染環(huán)境,同時(shí)降低了材料和施工的成木。
3.與其他施工連作的堵水技術(shù)
隨著注水開(kāi)發(fā)的深人,油井出砂越來(lái)越嚴(yán)重,油井含水越來(lái)越高,防砂和堵水的井次愈來(lái)愈多。
因此,研究將防砂堵水工藝合二為一的新型防砂堵水劑,既能有效防砂,又有選擇性堵水效果,對(duì)減少油井事故、降低生產(chǎn)成本、增加原油產(chǎn)量意義十分重大。
五、結(jié)束語(yǔ)
多種化學(xué)調(diào)剖堵水劑在礦場(chǎng)的試驗(yàn)成功證明了在未來(lái)的幾年內(nèi)化學(xué)堵劑仍然是堵水調(diào)剖研究的重點(diǎn)。
隨著石油能源的緊缺,石油價(jià)格的不斷上漲,一些高成本的堵劑也可以逐步應(yīng)用。
另外,在注水開(kāi)發(fā)的后期,油藏的地質(zhì)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜,這就需要研究針對(duì)性的堵劑。
如今,堵水調(diào)剖技術(shù)已成為全國(guó)各主要油田的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、提高采收率的主導(dǎo)技術(shù)之一,隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)人中后期,應(yīng)用的數(shù)量還會(huì)增加。
可以預(yù)計(jì),我國(guó)不同油田堵水調(diào)剖市場(chǎng)的旺盛需求必將大大推動(dòng)堵水調(diào)剖用化學(xué)品的進(jìn)一步發(fā)展。
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