油田增产措施中堵水调剖技术的开发及应用

汪惠文 白志浩

摘要：石油工业作为我国经济的支柱产业，对经济的快速发展做出巨大贡献，我国石油勘探开发的步伐愈来愈快。现在，中国的大部分油矿有含水度较高的问题，加速采油工程中堵水调剖技术的科学研究具有重大的实际意义。

关键词：油田增产;堵水调剖技术;开发应用

化学堵水调剖对中国石油开采的进展起着十分重大的效用。在这些年调剖堵水剂和原油增产技术进展的基础上，有关企业和研究机构要研究调剖堵水增产的新技术新方法，并将它们应用在我国油田的开发上，以增强自己的实力为重要事项，以适应新的社会发展时期石油开采的需要，保证中国新社会发展时期建设的一次能源供给。

1堵水调剖技术概念简述

堵水调剖技术主要是为了改善油田在注水后，出现过早过快水淹的现象，通过堵水调剖技术能够极大的改善油田注水的效果，也能够保证油田在开采量上稳产、增产。堵水调剖技术中堵水气的效果是控制有水或者是控制产水，本质上是改变地下水在油井附近的渗透规律。堵水工艺根据工艺的不同和施工条件的不同，可以分为油井堵水和水井调剖两种，目的是为了降低地下水的渗透率，提高油井的开采率。在一般的使用过程中，堵水使用的是生产井堵水处理剂，而调剖剂使用的是注水井调整吸水剖面的处理经。常用的油田堵水法两种，一种是机械堵水法，一种是化学堵水法。

2堵水调剖剂的种类

2.1水泥类堵水剂

我国原有的堵水剂是水泥堵水剂。该堵塞剂具有采购成本低、使用强度高、不受温度限制等诸多优点。所以，该堵水剂得以被大范围使用。该堵水剂种类繁多，有活性水泥、油基水泥等。由于水泥颗粒体积大，密封性好，国内开发的微型水泥和新型水泥添加剂使水泥堵塞剂得到了大范围的使用。

2.2树脂类堵水剂

有很多种类的树脂堵塞剂，例如酚醛树脂和尿醛。在成形过程中，这种树脂在催化剂作用的影响下由液体变为固体形状，对堵上小孔和裂纹有很好的作用。通常来说，在石油井中，堵塞小孔、堵塞缝隙、堵塞夹层水是较为合适的。然而，因为成本相对较高，可选择范围较小，现场操作难，风险大，这些年来这类堵塞剂的使用变得愈来愈少。

2.3水溶性聚合物冻胶类堵水调剖剂

易溶于水的聚合物明胶在石油化工方面取得了大范围使用，为油田增产堵水调剖方法提供了崭新的机遇。水溶性聚合物有很多种，比如聚合物、改性聚合物、生物聚合物等。上边提到的聚合物有易溶于水的共同特性，所以它们在水中也具有优良的黏度。它可以和多价金属正离子或是有机离子团作用变成明胶，和前一种比较，它的黏度有着大程度的增加。聚合物凝胶具有良好的堵塞、吸附性、成本低、堵井等方面效果明显等优点，聚合物凝胶给大型井口堵塞问题提供了优秀的解决前景。

2.4泡沫类

泡沫大体上有两个种类，即两相和三相泡沫。相比上述2种特点，三相泡沫有着相对较高的稳定性。所以，三相泡沫在油田开发工作中被广泛应用于注水调剖中。三相泡沫的剖面调节的原理是以泡沫流体为依据的。它大体上依靠稳定的泡沫流体，在注水层中叠加的气液阻效应——贾敏效应，改变吸水剖面。防止水驱中的串槽、指进或水的锥进，在油田高含水开发后期边、底水严重推进的情况下具有广阔的应用前景。

3堵水调剖技术的开发

3.1机械化堵水解剖技术

机械化堵水解剖技术设计的方面比较多，大致分为堵水管柱和隔离器两个部分。其中堵水管柱经过多年的发展，有了可钻式、整体式、悬挂式、平衡式四种可进行堵水的类型。事实上，由于油田实际开采环境的问题，油田在开采的过程中，从开采到含水应用之后，机械化堵水解剖技术已经逐渐向更深的方面应用，通过液压可调层的技术的发展，使得机械化堵水解剖技术不管是在工作中效率上，还是在稳油增产的过程中，都有了极大的提升。

3.2超声波解堵装置

超聲波解堵装置也是比较常用的堵水解剖技术，主要是通过在车厢内的超功率发射器，通过专用的电缆线将声波信号传递到油井的超声波换能器刺激棒，然后超声波换能器可以将这些超声波信号转换成能量传播出去，辐射到油井中的油和水中，并传递至油层。通过这样的方式，能够极大的改变油层内部的流通环境和渗透的规律，从而降低油的黏稠度，使油层变得通透，从而达到增产的目的。超声波解堵装置应用的范围非常广，可以在油层堵塞严重的油井或者是不能够进行压裂技术的油井，也可以用在吸水能力差的注水井，还可以用在泥浆污染严重的油井。这项装置的优点是不会对开采作业造成影响，也不会对套管进行二次污染，并且控制力非常强，能够根据井下的参数进行调整和优化。

3.3压裂增产技术

大压裂技术是非常规油气藏开采过程中重要的一项技术，主要是为了提高非常规油气藏在致密层渗流的能力。大压裂技术突破了常规的技术，通过大砂量制作出比常规压裂技术更大、更长、更高的裂缝，能够扩大油气藏开采的半径，进而提高开采的产能。大压裂技术中的水平井分段压裂技术和直井分层压裂技术已经成为非常规油气藏开发技术中核心技术。大压裂技术不仅能够非常规油气藏中大显身手，而且也能在常规的油气藏中得到很好的应用，由于它的技术原理对于地势的应用比较好，所以成本低廉。

3.4化学式堵水技术

化学式堵水技术一直在不断的创新和改进，来适应油井中不断出现复杂多变的情况，相比机械化堵水调剖技术，在技术上显得比较超前。通常在进行油井开采的过程中，在其高水层通过化学式堵水技术，进行堵水的注入，能够在很大程度上环境地下水渗透的情况，并且能够都很好的对渗水量较大的地层进行封堵。除此之外，化学式堵水技术在产液的剖面中也能够起到很好的效果，化学式堵水技术通过减少油田中水量，达到油量提升的目的。

3.5注水井方面的调剖技术

利用注水井进行油田开发的项目，是使用配水器和封隔器对油田的水层实施隔离以及配水。在这个过程中，还可以结合化学方程式对吸水层注入化学剂的计量进行计算，降低从地面到吸水层之间地下水的实际渗透量，从而达到油量增产的效果。

3.6油水井的堵水调剖技术

油气井的堵水调剖技术主要是对注水井进行调剖，对采油井进行堵水，对采油井进行堵水措施主要是因为能够改善吸水剖面的效果，同时也能够改善油井中产液剖面的效果，从而实现在注水井的注水效果以及采油井的才有效果进行有效的提升，达到油量增产的目的。

3.7排水控水技术

在非常规油气藏开采的过程中，很容易遇到气井见水的状况，这是因为地下水和边水比较活跃的原因。要想解决这个原因，就必须控制地下水的推进，防止边水的渗透，从而达到无水开采的目的。要完成这样的目的，就必须对油气藏的地理地质、分布规律、运动规律有着充分的了解，然后合理的控制尤其的产量，最后通过机抽或者是泡排的方式进行优化改进。

4影响堵水调剖效果的因素

4.1油藏地质方面的影响

1）油藏渗透率的影响。油层渗透率是影响堵水调剖措施效果的重要因素之一。如果地层渗透率越低，流体流动所需要的启动压力梯度则越大，油层就越难被动用，导致实施堵水调剖技术的难度也越大。所以，堵水调剖措施的效果是随油藏渗透率的减小而降低的。

2）油层厚度的影响。储层厚度的影响可分为中间层的厚度和层内的厚度两个方面。根据某油田17口井的统计，该油层平均中层厚度超过15m，难以进行封堵。因此，尽管中间层的厚度对措施的效果的影响尚不清楚，但是可以看出，随着中间层的厚度增加，堵水调剖的效果变差。油层厚度在8—15m调剖堵水的效果都较为明显，但是层内厚度大于15m的井，由于堵剂在注入中受重力作用向下沉积，无法封堵高渗流通道，易造成堵不住情况，影响调剖效果。

3）油藏非均质性的影响。通常情况下，垂向非均质性随着油层厚度增加而变大，水驱开采的难度也增加，从而通过堵水调剖措施来调节层间、层内矛盾的作用也越大。一般用渗透率级差来表述油藏非均质性的强弱，渗透率级差是指单一砂层内最大渗透率（Kmax）与最小值（Kmin）比值：JK=Kmax/Kmin。该值反应了渗透率的变化幅度，值越大则层内非均质性越强。堵水调剖的主要目的是封堵优势渗透通道，提高注水压力，从而达到驱动水流向低渗透层流动启动低渗透区域增加波及系数的目的。当渗透率级差过小时，现场施工时注水压力难以把控，容易造成堵剂对高低渗透层的同时污染，调剖效果不好;当渗透率级差过大时，堵剂难以有效封堵高渗透层，从而不能启动低渗透区域，调剖效果也不好。

4.2油田开发方面的影响

措施前的采出程度可以表征剩余油的多少，采取对策前的平均失水量代表了目前的开发阶段，井组内各井点的失水量差异反映了井网注水与采出量的对应关系以及油位的不一致。因此，这些指标不仅直接影响调剖效果，而且为调剖手段选井选层提供重要依据。另外，井组中的井的方向和井与注入井的间距是影响调堵效果的其他因素。另外，一些反复多次调堵的井，第一和第二轮调堵的效果和有效期长度也不同。

4.3注入方面的影响

堵剂类型和用量是影响措施效果的重要参数之一，除此之外还要考虑油藏厚度、水淹厚度、油水井井距、注水见效方向、见效时间以及施工排量等方面的影响等，结合油水井开发动态和堵水次数设计分析堵剂用量的合理性。然而堵剂的用量和浓度与压力和排量都有关，根据施工情況，一般是先进行对爬坡压力的选择。爬坡压力的选择应当适当，过低的压力则不能满足排量以及浓度的要求，过高的压力则会造成低渗透区域堵剂的堆积，对低渗透区域造成污染。堵水效果较好的井组爬坡压力上升幅度一般要大于1.5MP，小于4.0MPa，堵剂浓度大于1.2%，而层间调剖的压力应该控制在2—7MPa，层内则应该控制在2—4MPa为宜。

5油田增产措施中堵水调剖技术的发展及应用

5.1油田渗流通道形成机理研究

堵水调剖技术能够在油田的开采中得到成功的应用，说明在已经油田的分布情况和渗透规律已经有了充分的了解，反过来说，堵水调剖技术也促进了油田渗透机理的研究工作。我国的油田经过常年的开采，发现在河流沉积的厚油层的含量较高，但此类油田由于长时间的水流冲刷，地下水的水量储存非常的丰富。在这种情况下进行注水开采作业，很容易受到存储层地质的影响，也存在水流侵蚀和水油比例的问题，进而形成优势的渗流区。和其他的油田区域相比，优势渗流区的有着非常明显的变化，在水驱的过程中变现突进速度快和强水淹、高注入孔隙体积倍数和高水油比以及采出的干产量较高的优点。而优势渗流层的形成，也会对区域地质产生重要的影响，甚至会影响油的分布和产量。因此堵水调剖技术在预测和是被优势渗流层中有着重要的作用，也对油田的寻找和开采有着重要的作用。

5.2优势渗流通道的识别

优势渗流通道的识别方法多介于定性到半定量之间，从目前的工艺技术来看，基本上能够做到定性识别，主要的识别方法是井间示踪剂大孔道识别方法。

5.3化学调剖堵水材料的研究与应用现状

由于堵水调剖技术的不断发展，在化学式堵水调剖技术的应用中，调剖堵水的材料的划分越来越明确。现阶段对于调配堵水材料的划分主要是有两种，一种是选择性，一种是非选择性。选择性的材料又分为三类，分别是水基材料和醇基材料以及油基材料;非选择性的材料有很多，包括树脂型和水膨体型、凝胶性和复合离子共聚物等。如果根据堵水调剖的工作机理进行划分，这些化学材料可以分为四种类型，分别是吸附型和凝胶型、填充型和固化的黏合物质型。

5.4厚油层的深部液流转向提高水驱效率技术

改善油层的水驱开发效果仍然是“十一五”期间油田的工作重点之一。油层原始非均质性严重，加之长期水流冲刷逐渐形成的大孔道，导致注入水沿大孔道或高渗条带低效或无效循环，严重影响水驱开发效果和油田开发整体效益。比如，据近年17口检查井取心资料分析，目前喇萨杏厚油层还有29.2%的厚度未水洗，12.3%的厚度弱水洗，强水洗厚度只占14.5%，这给进一步改善水驱开发效果留下了空间，但常规的堵水调剖或大剂量深部调剖都不能解决厚油层的深部绕流问题。因此，针对大庆喇萨杏厚油层水驱开发面临的水驱低效或无效循环难题，研发出深部液流转向剂及相关配套技术，将为有效治理喇萨杏厚油层注水低效或无效循环、改善水驱开发效果、提高水驱采收率提供技术保障。

5.5区块整体堵水调剖的开发分析

区块堵水调剖技术是现在堵水调剖的主流研发方向。该方法对提升石油开发速率和品质，减少石油开发中的渗水景象具有重大效用。目前油田调剖堵水技术管理面临的事项包括择井、评估、实施等，以达到较好的处理目标。

结语

随着油田堵水问题越来越复杂，油田堵水控水的技术和稳定油田化学调堵产品质量技术的要求越来越高。所以，堵水调剖在油田开采中的发展和实际应用是现在最突出的任务。通过发展强劲的经济的带动，中国新型堵水设备和堵水方法取得了长足进步，这大大加快了中国原油开采开发的脚步。

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