油田化學(xué)堵水劑的開(kāi)發(fā)研究與應(yīng)用

劉 剛，曹紅雨

1.新疆準(zhǔn)東石油技術(shù)股份有限公司油田實(shí)驗(yàn)室，新疆阜康 831511

2.江漢石油管理局鉆井二公司湖北，湖北潛江 433123

1 油田堵水劑概述

從50年代起，我國(guó)油田化學(xué)[1]堵水技術(shù)得到了應(yīng)用，逐漸發(fā)展到60年代的樹(shù)脂，再到70年代的水溶性聚合物,使得油田堵水技術(shù)取得了很大的進(jìn)展。

經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展帶來(lái)了油田的過(guò)度開(kāi)采, 在所開(kāi)采的石油當(dāng)中，占了絕大部分是水。在這種情況下，油井出水將直接導(dǎo)致石油的產(chǎn)量越來(lái)越低。另外，地還有各種各樣的原因，比如設(shè)備的腐蝕加劇等，也會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，最終使得石油的開(kāi)發(fā)受到抑制。由此可見(jiàn)，在油田開(kāi)采的過(guò)程中，油田堵水的作用是不容忽視的。

堵水劑主要是指從油、水井注入地層，能減少地層產(chǎn)出水的物質(zhì)。堵水又包括水井調(diào)剖和油井堵水。從油井注入地層的堵水劑稱油井堵水劑（或簡(jiǎn)稱堵水劑），至于從水井注入地層的我們常稱之為調(diào)剖劑。堵水也好，調(diào)剖也好，在當(dāng)今使用得最多的以及最有效的還是化學(xué)試劑，因此，應(yīng)用于油井堵水的化學(xué)試劑常被人稱為油井堵水劑。這種堵水劑不但能夠從油井滲入，還能夠減少油井的產(chǎn)水量，經(jīng)過(guò)各方面的考驗(yàn)，堵水劑的發(fā)展已經(jīng)全面系列化了，這對(duì)于油田的合理開(kāi)發(fā)與應(yīng)用具有重要意義。

2 油田堵水劑的種類

2.1 凍膠型堵水劑

由高分子（如HPAM）溶液轉(zhuǎn)變而來(lái)的，我們稱之為凍膠，而交聯(lián)劑可以使高分子間發(fā)生交聯(lián)，從而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這樣可以把液體包在其中，那么高分子溶液將會(huì)失去流動(dòng)性，轉(zhuǎn)變?yōu)閮瞿z。聯(lián)系實(shí)際，鋯凍膠就是目前油田常用的凍膠型堵水劑。

2.2 凝膠型堵水劑

溶膠轉(zhuǎn)變既產(chǎn)生凝膠。這種轉(zhuǎn)變的原因有很多，比如電解質(zhì)的加入引起部分溶膠粒子的穩(wěn)定性下降而產(chǎn)生的有限度聚結(jié)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)包裹液體使整個(gè)體系失去流動(dòng)性，在這種情況下即轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。而硅酸凝膠就是目前油田堵水中常用的凝膠。同理，硅酸凝膠也是由硅酸溶膠轉(zhuǎn)化而來(lái)的，而硅酸溶膠又是由水玻璃（又名硅酸鈉）與活化劑（常用鹽酸）反應(yīng)生成。另外，制備方法的不同，得到的硅酸溶膠當(dāng)然也有所差異，主要可得兩種硅酸溶膠，即酸性硅酸溶膠和堿性硅酸溶膠。這兩種硅酸溶膠都會(huì)受到環(huán)境的影響，在一定的條件（如溫度、pH值和硅酸含量）下，在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生膠凝現(xiàn)象。

硅酸凝膠堵水劑的好壞具有一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要是對(duì)膠凝時(shí)間和凝膠強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。硅酸體系自生成至失去流動(dòng)性的時(shí)間既為膠凝時(shí)間。而凝膠強(qiáng)度則是指凝膠單位表面積上所能承受的壓力。

2.3 沉淀型堵水劑

由兩種可反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)組成的稱為沉淀型堵水劑。目前，水玻璃-氯化鈣是油田中最常用的沉淀型堵水劑，其反應(yīng)式如下：

2.4 懸浮體型堵水劑

懸浮體是指顆粒直徑較大但溶解度極小的固體顆粒分散在溶液中所形成的粗分散體系。這個(gè)分散體系中的固體顆粒可以起到堵塞的作用因此可以作為堵水劑使用。目前油田中常用的分散體型堵水劑就是粘土懸浮體型堵水劑。它的粘土顆粒使用的是聚合物（如HPAM）的絮凝作用，因此可以產(chǎn)生顆粒更大、堵塞作用更好的絮凝體堵水劑，應(yīng)用非常廣泛。

3 堵水劑的研究意義

油井出水是油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中不可避免的問(wèn)題。主要是由于技術(shù)的不成熟引起的。油井出水所造成的危害極大，不但會(huì)減少油層的采收率，環(huán)境也會(huì)受到一定程度的影響，那么降低采出液的出水率就顯得極其重要。國(guó)內(nèi)外必須對(duì)此重視起來(lái)。

4 堵水劑國(guó)內(nèi)外研究狀況

打從20世紀(jì)30年代以后開(kāi)始，油田化學(xué)劑[2]就得到了普遍的重視并應(yīng)用開(kāi)來(lái)。比如，國(guó)外以不同的聚合物來(lái)制備成膠劑，同時(shí)又以某些化合物來(lái)制備交聯(lián)劑，這樣得到的凝膠型堵水調(diào)剖劑無(wú)疑是一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)展，具有重大的意義。從1965年的單體凝膠開(kāi)始起步，國(guó)外聚合物凝膠類堵水調(diào)剖劑的發(fā)展注定要飽受經(jīng)歷和磨練。在這當(dāng)中，美國(guó)和俄羅斯的發(fā)展最讓人嘆為觀止，這兩個(gè)國(guó)家的堵水調(diào)剖劑在很早之前就得到廣泛應(yīng)用并且其種類也非常之多，美國(guó)著重于使用聚合物凝膠堵水調(diào)剖劑，相比之下，俄羅斯則較多地使用水解聚丙烯腈，同時(shí)，越來(lái)越多的堵水調(diào)剖劑得到應(yīng)用，必將帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。跟其他國(guó)家相比，即使我國(guó)堵水劑的發(fā)展還能滿足我們的基本需要，但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，有許多堵水劑的性能還不是很完善，品種也不多，急需相應(yīng)的措施調(diào)整。

5 對(duì)堵水劑研究的建議

5.1 推廣廉價(jià)原料堵水劑新產(chǎn)品

針對(duì)我國(guó)目前的情況而言，大部分油田已處于高含水開(kāi)采期，這些地層需要進(jìn)行大劑量的堵水處理，既然這樣，堵水劑的用量自然會(huì)很大，所以，我們需要使用廉價(jià)的堵劑才能獲得更高的效益。比如紙漿 廢液和工業(yè)廢酸等廉價(jià)原料被合理利用了，不但可以大量生產(chǎn)堵水劑，還可以保護(hù)環(huán)境。因此，開(kāi)發(fā)利用廉價(jià)原料，將會(huì)是堵水劑的又一個(gè)重要研究方向。

5.2 研究開(kāi)發(fā)選擇性新型堵劑

80年代左右，我國(guó)的油田堵水技術(shù)發(fā)生了很大的變化，注水井調(diào)剖慢慢地取代了生產(chǎn)井堵水,各企業(yè)為了增加石油的開(kāi)采率,都在對(duì)油田進(jìn)行綜合治理[3]，不但要進(jìn)行大劑量的調(diào)剖，還要在生產(chǎn)井堵水。但是可惜的是,到目前為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一種可以廣泛利用的選擇性堵劑，同樣國(guó)外也對(duì)此進(jìn)行研究中，這必將是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。

5.3 研究微生物調(diào)剖技術(shù)

近些年來(lái)，微生物調(diào)剖技術(shù)已經(jīng)在國(guó)外得到了廣泛的應(yīng)用，這種技術(shù)不但能夠很好地提高原油采收率，并且其操作簡(jiǎn)單，安全性問(wèn)題不大，對(duì)環(huán)境也基本沒(méi)有影響，另一方面還減少了費(fèi)用的支出。

6 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)油田化學(xué)堵水劑的一系列研究，凸顯了其在生活當(dāng)中所出現(xiàn)的一些問(wèn)題，使得它越來(lái)越受到重視。通過(guò)采取一定的措施，必定可以讓其健康穩(wěn)步發(fā)展。

[1]李宇鄉(xiāng)，唐孝芳，劉雙成.油田化學(xué)，1995，12(1)：88-94.

[2]羅躍，王正良，等.油田化學(xué)，1999，16(1)：212-213.

[3]付美龍，黃俊英.油田應(yīng)用化學(xué).荊州：江漢石油學(xué)院，2000：141-170.