注水井淺調剖藥劑現(xiàn)狀及發(fā)展方向

摘要：注水井化學淺調剖技術是改善油層層間矛盾，減少注入水無效循環(huán)，改善油層開發(fā)效果的重要的技術手段之一。據(jù)不完全統(tǒng)計2006年至2009年大慶油田共實施化學淺調剖1234井次，平均單井注入壓力上升1.35MPa，油井受效井數(shù)1812口，平均單井日增油0.29t，日降水1.21t，累計增油69507t，調剖有效期205天?；瘜W淺調剖藥劑發(fā)展到現(xiàn)在為止已經(jīng)形成了酚醛凝膠、鉻離子凝膠、檸檬酸鋁凝膠、木質素等四個體系，30多種藥劑，本文對這幾種體系調剖藥劑的作用原理、性能特點、適應地層情況做了簡要的論述，并對目前調剖藥劑在應用過程中存在著易剪切，容易受地層水高礦化度影響，初始粘度較高、對高滲透大孔道封堵能力不夠等問題進行了初步分析，針對淺調藥劑存在的問題結合近幾年新型材料如納米二氧化硅、締和聚合物的出現(xiàn)，明確了下一步淺調藥劑的發(fā)展方向。

關鍵詞：淺調剖；藥劑；發(fā)展方向

1、前言

近幾年來 ，化學淺調剖作為機械分層注水的補充手段在現(xiàn)場得到大規(guī)模推廣應用。據(jù)不完全統(tǒng)計2006年至2009年大慶油田共實施化學淺調剖1234井次，平均單井注入壓力上升1.35MPa，油井受效井數(shù)1812口，平均單井日增油0.29t，日降水1.21t，累計增油69507t，調剖有效期205天。大慶油田從上世紀90年代開始對注水井進行淺調剖到目前為止淺調剖藥劑已經(jīng)發(fā)展到五個系列30多個型號，基本上滿足了注水井的調剖需要。但是在實際應用過程中也發(fā)現(xiàn)了調剖劑存在一些問題。

2、淺調藥劑的現(xiàn)狀

調剖的主要作用機理有三個即分流、改善流度和堵塞。分流：調剖劑優(yōu)先進入流動阻力低的高滲透層段，并在預定時間內生成凍膠、凝膠或固體沉淀，對高滲透層段造成封堵，迫使注入水改變流動方向而進入中低滲透層段；改善流度：用溶膠、凍膠進行調剖時，注入水將沿聚合物的邊緣流動，聚合物與水接觸的部分逐漸溶解、溶脹，增加了水的粘度，從而改變了油水流度比，提高了面積掃油效率，擴大了調剖的影響半徑；堵塞聚合物鏈上的反應基團與交聯(lián)劑發(fā)生反應，形成網(wǎng)狀結構，把水包含在晶格結構中形成具有粘彈性的凍膠體，這種凍膠體在孔隙介質中形成物理堵塞，阻止水流通過或改變水流方向，而未被交聯(lián)的分子或極性基團，可卷縮在孔道中，起到阻止水流的作用。

目前所用的化學淺調剖藥劑的主要反應機理為：以水溶性高分子材料（PAM、HPAM、HPAN、XC等）為主劑，以高價金屬離子（Cr3+、Al3+等）或醛類為交聯(lián)劑，在地層條件下反應生成具有網(wǎng)狀結構的凍膠，堵塞地層孔隙，阻止注入水沿高滲透層流動。

表1目前所用調剖劑組成、主要性能與適用條件

序號名稱基本組成，％（質量）主要性能與適用條件

1鉻交聯(lián)部分水解聚丙烯酰胺凍膠HPAM：0.6～1.0；

Na2Cr2O7：

0.05～0.10；

Na2S2O3：0.05～0.15。

1．Na2S2O3在一定條件下還原Cr6＋成Cr3＋， Cr3＋交聯(lián)－COO－基團而生成HPAM凍膠。

2．堵劑溶液地面粘度低、成膠時間可控、凍膠粘度：>2×104mPa#8226;s、堵塞率：>95%。

3．適用于50℃～80℃砂巖、碳酸鹽巖油藏堵水調剖。

2酚醛交聯(lián)部分水解聚丙烯酰胺凍膠HPAM：0.8～1.5；

甲醛（37％）：

0.18～1.10；

苯酚：0.1～0.5；

Na2S2O3：0.05。

1．甲醛、苯酚與HPAM中的－CONH2基團反應生成帶有環(huán)狀結構的聚合物－樹脂凍膠。凍膠中接入芳環(huán)，增加其熱穩(wěn)定性能。

2．堵劑地面粘度低，成膠時間可控，凍膠粘度：（15～20）×104mPa#8226;s、堵水率：>98%。

3.適用于120～150℃砂巖、碳酸鹽巖油藏堵調。

3聚丙烯酰胺－檸檬酸鋁調剖劑PAM：0.1～0.16

隔離液（水）；

檸檬酸鋁：0.05～0.10

可多段塞重復。

1．PAM溶液在巖石表面產(chǎn)生吸附，阻止水的流動。

2．檸檬酸根與地層中高價離子反應生成沉淀，Al3+與PAM交聯(lián)生成凍膠。

3．連續(xù)交替注入PAM和檸檬酸鋁，可增加吸附層厚度，降低處理層段滲透率。

4木質素磺酸鈣調剖劑木鈣：3.0～6.0；

PAM：0.7～1.1；

CaCl2：0.7～1.1；Na2Cr2O7：1.0～1.1。

1．木鈣中的還原糖、羥基、醛基還原Cr6＋為Cr3＋。

2．Cr3＋交聯(lián)木鈣、PAM，木鈣交聯(lián)PAM，形成結構復雜凍膠。

3．適用于終向滲透率級差大、油層厚度大的注水井調剖。

3、目前淺調藥劑存在的不足

3.1目前化學淺調剖所用藥劑初始粘度較高

目前淺調藥劑的初始粘度均在150mPa#8226;s以上，注入施工比較困難，同時依據(jù)分層注入井的注入流體波及體積與注入流體的粘度呈反比， 與油層之間滲透率的差異或非均質程度呈反比的理論，為盡大限度度的提高調剖劑的利用效率，同時減少調剖劑對非調剖目的層的污染，應量減少調剖劑進入非目的量應盡量減小調剖劑的初始粘度。

表2不同粘度不同注入壓力條件下調剖劑進入巖心比例

序號調剖劑粘度（mPa#8226;s）滲透率(10-3μm2)不同注入壓力條件下調剖劑進入巖心比例（%）

1.0atm1.2atm1.6atm1.85atm

1

5.1205299.4095.49085.4

5140.54.37.210.2

1060.10.32.84.4

2

10.3205291.287.182.677.6

5148.311.813.516.6

1060.51.13.95.8

3

30.520528076.671.866.1

51413.217.621.225.7

1066.85.87.08.2

4

50.5205274.470.266.262.7

51416.720.323.926.4

1068.98.59.910.9

由上表可以看出，注入壓力越低、調剖粘度越低調剖劑進入高滲透層的比例就越高，因此可以得出結論：調剖劑的粘度越低，調剖施工的注入壓力越低，調剖施工后調剖效果越好。

3.2目前所用的調剖劑的成膠性能易受外界因素影響

目前所用的常規(guī)凝膠調剖劑易受以下幾方面因素的影響導致調剖劑成膠強度變弱或者不成膠：

①機械剪切導致粘度降低、不成膠；

②易受地層水礦化度影響導致藥劑成膠強度減弱；

③調剖劑中的交聯(lián)劑在地層中發(fā)生吸附分離導致膠體的成膠性能變差。

隨著納米技術的大量應用及一些新型的調剖材料（如締合聚合物）出現(xiàn)使耐高溫、耐鹽長效調剖劑的出現(xiàn)成為可能。如常規(guī)的石英砂很難和丙烯酰胺發(fā)生聚合反應，而納米二氧化硅卻可以和丙烯酰胺形成高分子聚合物。這主要是由于納米材料極高的表面能引起的。納米顆粒與常規(guī)有機單體形成的新型聚合物的特殊性質如耐溫、耐鹽等都是其用于調剖的有利之處。締合聚合物主要是通過聚合物分子間自身的相互作用，減弱交聯(lián)劑與聚合物分子之間的交聯(lián)強度。在保持宏觀交聯(lián)強度的條件下，弱化外加交聯(lián)劑與聚合物分子之間的交聯(lián)強度，延長體系的脫水時間，從而實現(xiàn)交聯(lián)調剖體系的長久穩(wěn)定性。同時聚合物的抗鹽、抗溫、抗剪切能力都得到一定程度的加強。

4、淺調藥劑的發(fā)展方向

（1）對注入水突進比較嚴重的水井進行化學淺調剖，可以起到一定的增油控水效果。

（2）在保證調剖藥劑成膠強度的情況下，降低調剖藥劑的初始粘度，是調剖藥劑的一個重要方向發(fā)展。

（3）隨著材料技術的發(fā)展調剖藥劑的抗鹽、抗剪切性能可以得到適當?shù)募訌姟?/p>

參考文獻

[1]宋考平 王玉涿 FW調剖技術及應用采油工程2002，6（25）：22～26