高吸水性树脂堵水技术在海外河油田的应用

张洪宝（中油辽河公司钻采工艺研究院 辽宁 盘锦 124010）

前言

高吸水性树脂（Super Absorbent Polymer，英文缩写 SAP）是一种具有吸水性和保水性的高分子材料。它可以吸收自身重量数百倍以上的水分，广泛用于农业、工业等领域。它主要分为三大类：淀粉类、纤维素类、合成类[1]。本文采用的高吸水性树脂为合成类，主要成分为聚丙烯酸钠（分子式:[CH2-CHCOONa]n），它具有吸水、保水等特性，其吸水倍数达500～600倍。利用其强吸水性和对烃类介质的疏水性可进行油田堵水调剖作业。查阅近年期刊有关高吸水树脂在堵水方面的应用资料，仅查阅到溶液法合成丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物用于油井堵水[2]；废旧腈纶水解、交联合成吸水树脂可用于油井堵水[3]。

一、高吸水性树脂堵水工艺

1、吸水原理

采用的高吸水性树脂主要成分为聚丙烯酸钠。分子结构中含有大量的强吸水基团，在树脂内部可产生高渗透缔合作用并通过网孔结构吸水。可吸收自身重量的数百倍的纯水。这些被吸收的水分不能用一般的物理方法排挤出来。与烃类介质不发生反应。利用其强吸水性和对烃类物质的疏水性可进行油田堵水调剖作业。

2、技术指标：

外观：白色均匀颗粒；吸水倍数g/g：500-600；吸0.9%生理盐水倍数 g/g：60； PH 值：7.0；水份（%）：6%；粒度（2mm 标准筛通过率）：90%；

二、现场应用

1、油田概况

海外河油田为注水开发稠油油田。含油层系为下第三系东营组马圈子油层。油藏埋深1600～2300m，孔隙度29.1%～30.4%，空气渗透率 1663×10-3μm2～6506×10-3μm2， 地面原油密度0.9584～0.9780g/cm3，地面粘度 50℃时为 457～2786mPa.s，地下原油粘度 55～216 mPa.s。地层水为 NaHCO3型，矿化度 850～3207mg/L，地层温度 50～70℃，综合含水85.8%。

2、选井条件

选择供液能力强，生产液面在1000m以内的井；选择近期含水上升快、产量递减快的油井；选择原油粘度低于100mPa.s以内、含水在90%以上的强水淹油井；选择油层厚度在4～15m之间层间渗透率差异较大和油井；选择固井质量好，无严重漏失的油井。

3、应用情况

采用高吸水性树脂在海外河油田共实施堵水34井次，堵水有效率80.6%，累计增油16324t，累计降水24416m3，投入351万元，投入产出比：1：3.95（按每吨原油850元计算）。堵水效果明显，投入产出高。

高吸水性树脂堵水在施工环节、生产过程中主要表现以下特征：

（1）降水增油明显，有效期长

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

（2）重复堵水见到较好效果

8口井进行了2轮堵水，有效率达到100%。H6-20井第一次堵水，年增油926t，有效期242天。之后进行第二次堵水施工，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。之后进行第二次堵水施工，年增油318t，降水 345m3，有效期 167 天，

（3）油水粘度比低的井实施效果较好

油水粘度比低，注入压力低，能保证顺利实施；油水粘度比低，堵水后原油易流动。油水粘度比大（大于200），含水降低后会导致原油流动阻力增大，生产困难。根据现场经验，高吸水性树脂在油水粘度比低于100的井上堵水效果较好。

（4）堵剂有回吐现象

高吸水树脂吸水后形成的水凝胶强度低。在生产压差的作用下，被液流携带出来堵塞泵筒。部分井不同程度出现过堵剂回吐现象。H12G26井堵剂回吐现象最为严重，检泵4次井筒内均发现堵剂。处理方法：采用盐水洗井。

4、施工环节及改进和调整

注入设备为400型水泥车，注入排量控制在0.3m3/min，施工压力在3.6～15.8MPa。现场选择烃类介质-柴油作携带液，平均使用柴油15～30t/井。注入高吸水树脂1～2t/井。

施工程序是堵水能否成功的关键环节，高吸水性树脂由于吸水速度快，施工中控制不当会出现堵塞管柱、回吐卡泵等问题。根据现场经验，要把握好以下环节：施工前必须用水灌满井筒——防止堵剂进入环空卡管。注堵剂前后要加1～2m3油段塞——防止堵剂在井筒遇水膨胀。施工中要保持低泵速连续均匀添加堵剂——防止堵剂注入过程堵塞管柱。要过量顶替，一般30m3——防止堵剂开井回吐。关井反应不少于24小时——保证堵剂颗粒充分吸水膨胀。下泵前要用盐水加深管柱彻底洗井——保证下泵一次投产成功。洗井液不能进站，用罐车收液——防止进站管线堵塞。

三、结论及建议

（1）聚丙烯酸钠类高吸水性树脂堵水应用效果明显。它具有施工剂量小，用时短、成本低等优点。

（2）施工环节是聚丙烯酸钠类高吸水性树脂堵水能否成功的关键。要结合现场出现的问题进行改进和调整。

（3）根据现场经验，在油水粘度比低于100的井上采取高吸水性树脂堵水效果较好。

（4）油基携带液成本较高，如能延缓其吸水速度，采用水基携带液，将会有更好的应用前景。

[1]马强.海外河油田含聚合物采出水处理试验研究[J].石油规划设计，2012，23（1）：42-44.

[2]马强.海1块复合深度调驱体系研究[D].大庆：东北石油大学，2012：1-58.

[3]蔡会武，李侃社、赵林.高吸水性树脂用作油井堵水剂的初步研究.油田化学，2000，17（3）：237-239.