高吸水性樹脂堵水技術在海外河油田的應用

張洪寶（中油遼河公司鉆采工藝研究院 遼寧 盤錦 124010）

前言

高吸水性樹脂（Super Absorbent Polymer，英文縮寫 SAP）是一種具有吸水性和保水性的高分子材料。它可以吸收自身重量數百倍以上的水分，廣泛用于農業、工業等領域。它主要分為三大類：淀粉類、纖維素類、合成類[1]。本文采用的高吸水性樹脂為合成類，主要成分為聚丙烯酸鈉（分子式:[CH2-CHCOONa]n），它具有吸水、保水等特性，其吸水倍數達500～600倍。利用其強吸水性和對烴類介質的疏水性可進行油田堵水調剖作業。查閱近年期刊有關高吸水樹脂在堵水方面的應用資料，僅查閱到溶液法合成丙烯酸鈉與丙烯酰胺共聚物用于油井堵水[2]；廢舊腈綸水解、交聯合成吸水樹脂可用于油井堵水[3]。

一、高吸水性樹脂堵水工藝

1、吸水原理

采用的高吸水性樹脂主要成分為聚丙烯酸鈉。分子結構中含有大量的強吸水基團，在樹脂內部可產生高滲透締合作用并通過網孔結構吸水。可吸收自身重量的數百倍的純水。這些被吸收的水分不能用一般的物理方法排擠出來。與烴類介質不發生反應。利用其強吸水性和對烴類物質的疏水性可進行油田堵水調剖作業。

2、技術指標：

外觀：白色均勻顆粒；吸水倍數g/g：500-600；吸0.9%生理鹽水倍數 g/g：60； PH 值：7.0；水份（%）：6%；粒度（2mm 標準篩通過率）：90%；

二、現場應用

1、油田概況

海外河油田為注水開發稠油油田。含油層系為下第三系東營組馬圈子油層。油藏埋深1600～2300m，孔隙度29.1%～30.4%，空氣滲透率 1663×10-3μm2～6506×10-3μm2， 地面原油密度0.9584～0.9780g/cm3，地面粘度 50℃時為 457～2786mPa.s，地下原油粘度 55～216 mPa.s。地層水為 NaHCO3型，礦化度 850～3207mg/L，地層溫度 50～70℃，綜合含水85.8%。

2、選井條件

選擇供液能力強，生產液面在1000m以內的井；選擇近期含水上升快、產量遞減快的油井；選擇原油粘度低于100mPa.s以內、含水在90%以上的強水淹油井；選擇油層厚度在4～15m之間層間滲透率差異較大和油井；選擇固井質量好，無嚴重漏失的油井。

3、應用情況

采用高吸水性樹脂在海外河油田共實施堵水34井次，堵水有效率80.6%，累計增油16324t，累計降水24416m3，投入351萬元，投入產出比：1：3.95（按每噸原油850元計算）。堵水效果明顯，投入產出高。

高吸水性樹脂堵水在施工環節、生產過程中主要表現以下特征：

（1）降水增油明顯，有效期長

平均單井增油480t、單井降水 718m3、含水率降低7.6%、單井有效期193.3天。

（2）重復堵水見到較好效果

8口井進行了2輪堵水，有效率達到100%。H6-20井第一次堵水，年增油926t，有效期242天。之后進行第二次堵水施工，年增油1049t，有效期239天。H1-19井第一次堵水，年增油615t，降水2678m3，有效期182天。之后進行第二次堵水施工，年增油318t，降水 345m3，有效期 167 天，

（3）油水粘度比低的井實施效果較好

油水粘度比低，注入壓力低，能保證順利實施；油水粘度比低，堵水后原油易流動。油水粘度比大（大于200），含水降低后會導致原油流動阻力增大，生產困難。根據現場經驗，高吸水性樹脂在油水粘度比低于100的井上堵水效果較好。

（4）堵劑有回吐現象

高吸水樹脂吸水后形成的水凝膠強度低。在生產壓差的作用下，被液流攜帶出來堵塞泵筒。部分井不同程度出現過堵劑回吐現象。H12G26井堵劑回吐現象最為嚴重，檢泵4次井筒內均發現堵劑。處理方法：采用鹽水洗井。

4、施工環節及改進和調整

注入設備為400型水泥車，注入排量控制在0.3m3/min，施工壓力在3.6～15.8MPa。現場選擇烴類介質-柴油作攜帶液，平均使用柴油15～30t/井。注入高吸水樹脂1～2t/井。

施工程序是堵水能否成功的關鍵環節，高吸水性樹脂由于吸水速度快，施工中控制不當會出現堵塞管柱、回吐卡泵等問題。根據現場經驗，要把握好以下環節：施工前必須用水灌滿井筒——防止堵劑進入環空卡管。注堵劑前后要加1～2m3油段塞——防止堵劑在井筒遇水膨脹。施工中要保持低泵速連續均勻添加堵劑——防止堵劑注入過程堵塞管柱。要過量頂替，一般30m3——防止堵劑開井回吐。關井反應不少于24小時——保證堵劑顆粒充分吸水膨脹。下泵前要用鹽水加深管柱徹底洗井——保證下泵一次投產成功。洗井液不能進站，用罐車收液——防止進站管線堵塞。

三、結論及建議

（1）聚丙烯酸鈉類高吸水性樹脂堵水應用效果明顯。它具有施工劑量小，用時短、成本低等優點。

（2）施工環節是聚丙烯酸鈉類高吸水性樹脂堵水能否成功的關鍵。要結合現場出現的問題進行改進和調整。

（3）根據現場經驗，在油水粘度比低于100的井上采取高吸水性樹脂堵水效果較好。

（4）油基攜帶液成本較高，如能延緩其吸水速度，采用水基攜帶液，將會有更好的應用前景。

[1]馬強.海外河油田含聚合物采出水處理試驗研究[J].石油規劃設計，2012，23（1）：42-44.

[2]馬強.海1塊復合深度調驅體系研究[D].大慶：東北石油大學，2012：1-58.

[3]蔡會武，李侃社、趙林.高吸水性樹脂用作油井堵水劑的初步研究.油田化學，2000，17（3）：237-239.