第四章油水井的化学改造1-3

1、2021-7-2 1 第四章第四章 油水井的化学改造油水井的化学改造 2021-7-2 2 （1）为什么进行油水井改造？）为什么进行油水井改造？ 油水井在生产过程中存在各种问题，影响油油水井在生产过程中存在各种问题，影响油 田的正常生产。田的正常生产。 （2）油水井存在哪些问题？）油水井存在哪些问题？ 油井五大问题：砂、油井五大问题：砂、 蜡、蜡、 水、水、 稠、稠、 低；低； 注水井；出砂、吸水剖面不均匀、水注不进注水井；出砂、吸水剖面不均匀、水注不进 去。去。 2021-7-2 3 第一节第一节 调剖堵水调剖堵水 油油 层层 采采 收收 率率 低低 驱油体系的驱油体系的 波及系数低波及系数

2、低 驱油体系的驱油体系的 洗油效率低洗油效率低 水油流度比水油流度比 地层非均质性地层非均质性 润湿性润湿性 界面张力界面张力 一、调剖堵水的基本概念一、调剖堵水的基本概念 1、调剖、调剖 2021-7-2 4 地层的不均质性是注入水沿高渗透层突入油井。地层的不均质性是注入水沿高渗透层突入油井。注注 入水的波及系数低，采收率低，油井含水上升快。入水的波及系数低，采收率低，油井含水上升快。 为了提高波及系数，从而提高采收率，必须封堵这为了提高波及系数，从而提高采收率，必须封堵这 些高渗透层。些高渗透层。 2021-7-2 5 从注水井封堵这些高渗透层时，可调整注水层段从注水井封堵这些高渗透层时，

3、可调整注水层段 的吸水剖面叫调剖。的吸水剖面叫调剖。 从从19世纪世纪70年代提出，已由单纯的年代提出，已由单纯的“剖面调整剖面调整” 发展为深部封堵高渗透层。发展为深部封堵高渗透层。 单井油井堵水 调剖剂 单井油井堵水 调剖剂 深部 调剖 浅层 封堵 2021-7-2 6 2、油井堵水、油井堵水 2021-7-2 7 油井出水按水的来源有注入水、边水、底水、油井出水按水的来源有注入水、边水、底水、 上层水、下层水、夹层水。上层水、下层水、夹层水。 “底水锥进底水锥进” 2021-7-2 8 油井出水的危害性油井出水的危害性 消耗地层能量消耗地层能量 油井大量出水，造成油井出砂更为严重油井大量

4、出水，造成油井出砂更为严重 危害采油设备危害采油设备 加重脱水泵站负担加重脱水泵站负担 增加污水处理量增加污水处理量 2021-7-2 9 减少油井出水的办法减少油井出水的办法 注水井调剖注水井调剖 油井堵水油井堵水 从油井封堵这些高渗透层时，可减少油井产水从油井封堵这些高渗透层时，可减少油井产水 叫堵水。叫堵水。 2021-7-2 10 二、堵剂的定义二、堵剂的定义 堵剂是指注入地层能起封堵作用的物质。堵剂是指注入地层能起封堵作用的物质。 堵剂堵剂 调剖剂从水井注入的调剖剂从水井注入的 堵水剂从油井注入的堵水剂从油井注入的 2021-7-2 11 三、堵剂的分类三、堵剂的分类 可按不同的标准

5、对堵剂进行分类：可按不同的标准对堵剂进行分类： 若按注入工艺，可分为单液法堵剂和双液法若按注入工艺，可分为单液法堵剂和双液法 堵剂。前者是指调剖堵水时只需向地层注入堵剂。前者是指调剖堵水时只需向地层注入 一种工作液；后者是指调剖堵水时需向地层一种工作液；后者是指调剖堵水时需向地层 注入两种工作液。注入两种工作液。 2021-7-2 12 流流 体体 流动性降低流动性降低 溶液、乳状液、溶液、乳状液、 溶胶、悬浮体溶胶、悬浮体 凝胶、冻胶、凝胶、冻胶、 沉淀、固化物沉淀、固化物 注入过程中注入过程中 进入地层后进入地层后 单液法：单液法： 2021-7-2 13 双液法：向地层注入相遇后可产生封

6、堵物质的两双液法：向地层注入相遇后可产生封堵物质的两 种工作液（或工作流体）。种工作液（或工作流体）。 注水注水注水注水 第一工作液第一工作液 第二工作液第二工作液 隔离液隔离液 封堵物质封堵物质 注入水注入水 隔离液作用：调隔离液作用：调 节封堵位置节封堵位置 2021-7-2 14 若按堵剂封堵的距离，可分为若按堵剂封堵的距离，可分为渗滤面堵剂渗滤面堵剂（如（如 水膨体）、水膨体）、近井地带堵剂近井地带堵剂（如硅酸凝胶）和（如硅酸凝胶）和远远 井地带堵剂井地带堵剂（如冻胶的胶态分散体，（如冻胶的胶态分散体，colloidal dispersion gel,CDG）。）。 若按使用条件，可分

7、为若按使用条件，可分为高渗透层堵剂高渗透层堵剂（如粘土（如粘土- 水泥固化体系）、水泥固化体系）、低渗透层堵剂低渗透层堵剂（如硫酸亚（如硫酸亚 铁），铁），高温高矿化度地层堵剂高温高矿化度地层堵剂（如各种无机堵（如各种无机堵 剂）。剂）。 2021-7-2 15 若按配堵剂时所用的溶剂或分散介质，可分为水基若按配堵剂时所用的溶剂或分散介质，可分为水基 堵剂（如铬冻胶）、油基堵剂（如油基水泥）和醇堵剂（如铬冻胶）、油基堵剂（如油基水泥）和醇 基堵剂（如松香二聚物醇溶液）。基堵剂（如松香二聚物醇溶液）。 若按对油和水或出油层和出水层的选择性，可分为若按对油和水或出油层和出水层的选择性，可分为 选择

8、性堵剂（如泡沫）和非选择性堵剂（如粘土选择性堵剂（如泡沫）和非选择性堵剂（如粘土-水水 泥固化体系）。泥固化体系）。但是由于地层中的高含水层是高渗但是由于地层中的高含水层是高渗 透层，因而是低注入阻力层，所以注入的非选择性透层，因而是低注入阻力层，所以注入的非选择性 堵剂，主要进入高含水层，起选择性封堵作用。堵剂，主要进入高含水层，起选择性封堵作用。 2021-7-2 16 1、铬冻胶（成冻体系）、铬冻胶（成冻体系） 在在w(HPAM)为为610-3溶液中加入重铬酸钠和溶液中加入重铬酸钠和 亚硫酸钠，直至亚硫酸钠，直至w (Na2Cr2O7)为为9.010-4和和w (Na2SO3)为为1.6

9、10-3配成。配成。 2、硅酸凝胶（胶凝体系）、硅酸凝胶（胶凝体系） 在在w(HCl)为为0.10的溶液中加入的溶液中加入w (Na2O.m SiO2) 为为0.15的溶液，直至的溶液，直至pH为为2配成。配成。 2021-7-2 17 3、钙土、钙土-水泥体系（固化体系）水泥体系（固化体系） 在在w(钙土钙土)为为0.08的悬浮体中加入水泥，直至的悬浮体中加入水泥，直至w (水泥水泥)为为0.08配成。配成。 4、水玻璃、水玻璃-氯化钙双液法堵剂（沉淀体系）氯化钙双液法堵剂（沉淀体系） 交替注入交替注入w (Na2O.m SiO2)为为0.10的溶液和的溶液和w (CaCl2)为为0.08溶

10、液，中以隔离液溶液，中以隔离液(如水如水)隔开。隔开。 5、水玻璃、水玻璃-盐酸双液法堵剂（增注调剖体系）盐酸双液法堵剂（增注调剖体系） 交替注入交替注入w (Na2O.m SiO2)为为0.1 0溶液和溶液和w (HCl) 为为0.0 5的溶液，中以隔离液的溶液，中以隔离液(如水如水)隔开。隔开。 2021-7-2 18 6、钙土、钙土-碳酸钠双液法堵剂（活化体系）碳酸钠双液法堵剂（活化体系） 交替注入交替注入w (钙土钙土)为为0.20的悬浮体和的悬浮体和w (Na2CO3) 为为0.08的溶液，中以隔离液的溶液，中以隔离液(如水如水)隔开。隔开。 7、钙土、钙土-聚丙烯酰胺双液法堵剂（絮

11、凝体系）聚丙烯酰胺双液法堵剂（絮凝体系） 交替注入交替注入w (钙土钙土)为为0.20的悬浮体和的悬浮体和w (HPAM) 为为110-3的溶液，中以隔离液的溶液，中以隔离液(如水如水)隔开。隔开。 8、钙土、钙土-水玻璃双液法堵剂（固化体系）水玻璃双液法堵剂（固化体系） 交替注入交替注入w (钙土钙土)为为0.20的悬浮体和的悬浮体和w (Na2O.m SiO2)为为0.20的溶液，中以隔离液的溶液，中以隔离液(如水如水)隔开。隔开。 2021-7-2 19 1HPAM（水基）（水基） （1）优先进入含水饱和度高的地层。）优先进入含水饱和度高的地层。 （2）进入地层的）进入地层的HPAM可通

12、过氢键吸附在由于可通过氢键吸附在由于 水冲刷而暴露出来的地层表面；水冲刷而暴露出来的地层表面； （3）分子中未吸附部分可在水中伸展，减小地）分子中未吸附部分可在水中伸展，减小地 层对水的渗透性。层对水的渗透性。 选择性堵水剂：水基堵剂、油基堵剂、醇基堵剂选择性堵水剂：水基堵剂、油基堵剂、醇基堵剂 2021-7-2 20 2021-7-2 21 2021-7-2 22 2. 泡沫（水基）泡沫（水基） 以水作分散介质的泡沫可优先进入出水层；在出水层稳定以水作分散介质的泡沫可优先进入出水层；在出水层稳定 存在；通过叠加的存在；通过叠加的Jamin效应，封堵来水；效应，封堵来水； 油可引起泡沫的破坏，

13、所以进入油层的泡沫不堵塞油层。油可引起泡沫的破坏，所以进入油层的泡沫不堵塞油层。 3烃基卤代甲硅烷（油基）烃基卤代甲硅烷（油基） 烃基卤代甲硅烷可与水反应，生成相应的硅醇。硅醇中的烃基卤代甲硅烷可与水反应，生成相应的硅醇。硅醇中的 多元醇很易缩聚，生成聚硅醇沉淀，封堵出水层。多元醇很易缩聚，生成聚硅醇沉淀，封堵出水层。 2021-7-2 23 4、松香二聚物醇溶液（醇基）、松香二聚物醇溶液（醇基） 与水相遇，水即溶于醇中，降低了它对松香二聚与水相遇，水即溶于醇中，降低了它对松香二聚 物的溶解度，使松香二聚物饱和析出。物的溶解度，使松香二聚物饱和析出。 2021-7-2 24 5水包稠油（水基）

14、水包稠油（水基） 用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成。因乳用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成。因乳 状液是水外相，粘度低，所以易进入水层。在水层，状液是水外相，粘度低，所以易进入水层。在水层， 乳状液破坏，产生高粘的稠油。乳状液破坏，产生高粘的稠油。 水包稠油乳化剂最好用阳离子型表面活性剂，为水包稠油乳化剂最好用阳离子型表面活性剂，为 什么？什么？ 因为它易吸附在带负电的砂岩表面，引起乳状因为它易吸附在带负电的砂岩表面，引起乳状 液的破坏。液的破坏。 2021-7-2 25 （1）适应条件：）适应条件： 适用于封堵不易用封隔器将水层与油层分隔开适用于封堵不易用封隔器将水层与油层分隔开 的油

15、井。的油井。 （2）封堵原理：）封堵原理： 堵剂都是利用油与水的差别或油层与水层的差堵剂都是利用油与水的差别或油层与水层的差 别，达到选择性堵水的目的。别，达到选择性堵水的目的。 （3）技术关键：）技术关键： 堵剂的选择性。堵剂的选择性。 2021-7-2 26 非选择性堵剂非选择性堵剂 树脂型堵剂树脂型堵剂 冻胶型堵剂：聚合物水溶液交联冻胶型堵剂：聚合物水溶液交联 凝胶型堵剂：溶胶胶凝，如硅酸凝胶凝胶型堵剂：溶胶胶凝，如硅酸凝胶 沉淀型堵剂：两种能生成沉淀的物质，如硅酸钠沉淀型堵剂：两种能生成沉淀的物质，如硅酸钠 分散体型堵剂：固体分散剂分散体型堵剂：固体分散剂 2021-7-2 27 （1

16、）适应条件：）适应条件： 适用于封堵单一水层或高含水层适用于封堵单一水层或高含水层 （2）封堵原理：）封堵原理： 将堵剂注入目的层，起到封堵作用。将堵剂注入目的层，起到封堵作用。 （3）技术关键：）技术关键： 油层和水层能明显分开；堵剂注入目的层。油层和水层能明显分开；堵剂注入目的层。 2021-7-2 28 四、堵水调剖提高采收率的原因与机理四、堵水调剖提高采收率的原因与机理 封堵高渗透层封堵高渗透层 提高注水压力提高注水压力 启动高含油饱和度的中、低渗透层启动高含油饱和度的中、低渗透层 提高波及系数提高波及系数 采收率提高了采收率提高了 2021-7-2 29 胜坨油田胜二区沙二胜坨油田胜

17、二区沙二3层系的生产曲线层系的生产曲线 注入堵剂注入堵剂12500方，增产方，增产11900吨原油吨原油 2021-7-2 30 胜坨油田胜二区沙二胜坨油田胜二区沙二3层系的水驱特征曲线层系的水驱特征曲线 据曲线可计算调剖后水驱采收率可提高据曲线可计算调剖后水驱采收率可提高3.64%。 2021-7-2 31 濮城油田沙二上濮城油田沙二上2+3层系的产液含水率与采出程度关系层系的产液含水率与采出程度关系 调剖堵水后产液含水率下降。调剖堵水后产液含水率下降。 2021-7-2 32 第二节第二节 油水井防砂法油水井防砂法 出砂危害 油井出砂：油井出砂： （1）采油层段堵塞；）采油层段堵塞； （2

18、）管线和设备堵塞；）管线和设备堵塞； （3）抽油泵磨损；）抽油泵磨损； （4）井壁坍塌，使套管受挤压而变形；）井壁坍塌，使套管受挤压而变形； 水井水井(主要在洗井或排液时发生主要在洗井或排液时发生): 引起水层堵塞。引起水层堵塞。 2021-7-2 33 油水井防砂法 化学桥接防砂法化学桥接防砂法 化学胶结防砂法化学胶结防砂法 人工井壁防砂法人工井壁防砂法 滤砂管防砂法滤砂管防砂法 绕丝筛管砾石充填防砂法绕丝筛管砾石充填防砂法 2021-7-2 34 二、化学桥接防砂法二、化学桥接防砂法 由桥接剂将松散的砂在它们接触点处拼接起来。由桥接剂将松散的砂在它们接触点处拼接起来。 桥接方法：将桥接剂配

19、成水溶液，注入出砂层段，桥接方法：将桥接剂配成水溶液，注入出砂层段， 关井，使桥接剂在砂粒间吸附达到平衡。关井，使桥接剂在砂粒间吸附达到平衡。 桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起来的桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起来的 化学剂。化学剂。 2021-7-2 35 2有机阳离子型聚合物有机阳离子型聚合物 支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物 常用的桥接剂： 1.无机阳离子型聚合物：由铝离子和锆离子组无机阳离子型聚合物：由铝离子和锆离子组 成的多核羟桥络离子成的多核羟桥络离子 2021-7-2 36 三、化学胶结防砂法三、化学胶结防砂法 用胶结剂将松

20、散的砂在它们接触点处胶结起来。用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起来。 胶结剂是指能将松散砂粒在接触点处胶结起来的化胶结剂是指能将松散砂粒在接触点处胶结起来的化 学剂。学剂。 2021-7-2 37 1.胶结剂胶结剂 冻胶胶结剂：交联剂冻胶胶结剂：交联剂+HPAM 树脂胶结剂：树脂树脂胶结剂：树脂+固化剂固化剂 2021-7-2 38 2021-7-2 39 偶合剂偶合剂:能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。 和两种材料之间都有较好的亲和力，由此可以改和两种材料之间都有较好的亲和力，由此可以改 变两种材料之间的界面性能，提高其界面粘合性。变两种材料之间

21、的界面性能，提高其界面粘合性。 如如: 2021-7-2 40 2021-7-2 41 2. 胶结剂防砂步骤胶结剂防砂步骤 （1）地层的预处理）地层的预处理 若要顶替出砂层中的原油，可用盐水；若要顶替出砂层中的原油，可用盐水； 若要除去砂粒表面的油，可用油溶剂处理。若要除去砂粒表面的油，可用油溶剂处理。 油溶剂包括液化石油气，汽油、煤油。油溶剂包括液化石油气，汽油、煤油。 若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，可用盐酸。若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，可用盐酸。 若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面，可用醇或若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面，可用醇或 醇醚，如正己醇、乙二醇丁醚。醇醚，如正己醇、乙二醇丁醚。 2021-7-2 42 （2）胶结剂的注入）胶结剂的注入 将胶结剂注到松散砂层，与砂接触。将胶结剂注到松散砂层，与砂接触。 为使胶结剂均匀注入，在注胶结剂前可先注一为使胶结剂均匀注入，在注胶结剂前可先注一 段塞转向剂。如，异丙醇、柴油和乙基纤维素的段塞转向剂。如，异丙醇、柴油和乙基纤维素的 混合物，减小高渗透层渗透率混合物，减小高渗透层渗透率 2021-7-2 43 （3）增孔液的注入）增孔液的注入 增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。 要求：增孔液不溶解胶结剂要求：增孔液不溶解胶结剂 不影响胶结剂固化。不影响胶结剂固化。 （4）胶结剂的