1、国外堵水调剖工艺技术特点国外堵水调剖工艺技术特点 堵水调剖目前在国外开展的较为广泛。美国在油价低至22$/bbl时仍然没有停止堵水调剖的矿场施工工作，以Arbuckle油田为例，在2001年8月2003年10月两年的时间内，矿场实施堵水调剖39井次，取得了单井净利润6.5104美元的效果。可见，堵水调剖是一项经济可行的提高采收率工艺技术 目前国外从事堵水调剖研究和技术服务的公司主要有BP,BJ，斯伦贝谢,哈里伯顿等大的石油公司，GEL-TEC作为一家成立于1993年的专业堵水调剖技术服务公司目前的服务范围和规模也在扩大。美国能源部下属的一些研究机构长期从事堵水调剖技术的基础研究。在研究项目中，
2、往往和提高采收率项目合并在一起，据统计，美国EOR方案设计中，有35采用聚合物，其中60采用的是冻胶，也就是堵水调剖技术。不难看出国外已经将堵水调剖看作是一项提高采收率的重要技术。本次调研主要围绕上述公司和研究机构展开。 一、技术现状及特点一、技术现状及特点 通过调研以及与我们目前的堵水调剖工艺对比，国外的堵水调剖工艺呈现如下特点： 1 1、堵剂类型少，理论研究较为完善，实用性强、堵剂类型少，理论研究较为完善，实用性强 近年来的文献检索结果表明，国外目前在用的堵剂种类并不多，其中用于常规封堵的绝大多数为有机交联体系。颗粒类堵剂多用水泥，主要用于封堵管外窜。 例如，服务范围遍及十个国家的专业堵水
3、公司GELTEC，只提供三种堵调系列产品，以及用于气井及高温井堵水的UNOGELsm 凝胶体系（220 F）。三种产品均为有机体系。BJ等公司，同样按照选择性的不同，将堵剂分为三类：渗透率封堵剂或凝胶、DPR或SPB、RPM。哈里伯顿公司的堵水服务目前主要堵剂也为聚合物冻胶。 根据BJ公司将堵剂大致划分为如下三类： 1 1）渗透率封堵剂）渗透率封堵剂 就像它的名称所表明的那样，这些堵剂堵塞岩石孔隙阻止流体的流动，通常采用可控的、延迟性的反应在形成三维胶体之前而注入到油层的深部。水玻璃，与尿素酯或氨基树脂相互反应就是典型的例子。其它类型包括树脂、乳胶或聚合物溶液，这些物质受温度、盐度、PH值的影
4、响而形成固结的沉淀或是三维的胶体，例如：乳胶或酚醛树脂所形成的。最著名的系统是聚丙烯酰胺和铬离子交联以及PVA和戊二醛交联所形成的胶体。在它们成胶前低粘度的情况下泵入地层，受温度的激发和缓冲液的作用，在地层内进行反应而形成胶体。所有这些物质都是非选择性的，它们既堵水又堵油，因此，需要采取措施来避免堵塞油流通道。 2）不成比例的渗透率降低剂）不成比例的渗透率降低剂（DPR）或选择性的渗透率堵）或选择性的渗透率堵剂（剂（SPB） 这些堵剂也被注入到岩心孔隙中来阻滞流体的流动，但是在油相中它们不象在水相中那样发生沉淀、膨胀或是增粘。所起的作用就是降低水相渗透率的幅度比油相渗透率要大。然而，根据所使用
5、的堵剂不同对油相渗透率的影响可能高达10倍，就像是渗透率封堵剂那样也同时需要使用机械封隔装置。3 3）相对渗透率调节剂（）相对渗透率调节剂（RPMRPM） 这些是水溶性的亲水的聚合物系统，当溶入水后产生长的分子链，会松散的占据岩石空间。由于强烈的亲水性，它能对水产生吸引力而对油产生排斥力，净作用的结果，这种系统对水的流动产生拖拉力同时对油的流动产生小的影响（有时还能产生正面作用）。 产生这种用途的聚合物有高分子量的聚丙烯酰胺和最近出现的硬葡聚糖（Scleroglucans）。然而，温度的限制、剪切敏感性以及受钙镁离子的影响都削弱了它的效能，并且它们随产出液带出油藏比我们想象的要快。 对强冻胶，
6、弱冻胶，吸附性冻胶等系列堵剂体系开展了系统研究，主要研究成胶时间的控制，成胶强度的控制， 温度，pH值，矿化度等指标对封堵效果的影响等内容，图2。 对BP，PHILLIPS等合作伙伴评价在用堵水调剖剂，开展各堵剂理化性能分析及堵水调剖效果对比等内容的系统研究，针对堵水调剖需要建立堵剂优选标准。 一种有机冻胶堵剂在不一种有机冻胶堵剂在不同同pH值条件下的封堵效值条件下的封堵效果分析果分析 开展了不同强度冻胶堵剂在多孔介质及裂缝中的流动及封堵规律，为堵剂浓度及配方优选提供了依据，图3。 与中石油合作，开展了利用冻胶堵剂处理裂缝出水的系统研究，形成了裂缝水淹井的处理技术。 强冻胶和弱冻胶（或可吸附聚
7、合物）的渗透率选择性评价试验强冻胶和弱冻胶（或可吸附聚合物）的渗透率选择性评价试验 开展物模试验方法研究，对比不同方法试验效果的差异，寻找最优试验方法，总的来看，国外对堵剂性能的研究与试验更加注重实用性，分析研究手段也比较多。而我们目前的研究及分析评价多用于指导现场，因此往往深入程度和系统程度与国外存在差距。2 2设计方法系统，技术性强设计方法系统，技术性强 国外的堵水工艺设计非常注重油藏及井况分析。因此实施堵调工艺设计的第一步就是找水。 油井出水的原因，一是由于井身结构的因素，如套管漏失，管外窜流等；二是地层、油藏的因素，如底水，边水，裂缝，高渗透层等。油藏因素起主要作用，且比较复杂。因此油
8、井堵水离不开油藏研究，要利用油藏研究的成果，弄清楚水平井出水的机理和规律。一般的做法为首先分析井的类型，针对不同出水问题建立设计体系。 Bill Bailey等人把油井出水的类型分为十种基本类型 1套管、油管或封隔器泄漏； 2套管外窜流； 3油水界面上升； 4没有层间流动的水层出水； 5水井和油井之间的裂缝或断层导致的出水； 6水的锥进或脊进； 7水层发育有裂缝或断层导致出水； 8弱水驱的区域； 9重力作用分层； 10有横向交叉流动的水层的出水。新墨西哥州石油开采研究中心Randy等人根据实验室中对聚合物冻胶堵剂的实验室分析，结合矿场的实际问题。将控水问题按照难易程度分成了四个类别， 类别A，
9、主要为无限流套管漏失，无限流管外窜，带有稳定隔层的无裂缝发育的井等情况，采用冻胶体系能够有效得到处理；类别B，主要为有限流套管漏失，有限流管外窜，人工裂缝沟通水体，天然裂缝沟通水体等情况，也可以采用冻胶体系就能够有效得到处理；类别C，主要为水平井贯穿断层或裂缝，人工裂缝沟通注采井，天然裂缝连通注采井，采用预交联体处理。类别D，则认为是最难处理的情况，主要为三维水锥，灰岩裂缝出水以及非均质大厚层层内堵水，除选择合适的堵剂外还需要配合较为复杂的工艺，如选择性冲洗和顶替等工艺来共同完成。通过软件对单井措施进行优化 QuikLook模拟软件单井数模效果图模拟软件单井数模效果图 3 3、配套设备完善，自
10、动化程度高、配套设备完善，自动化程度高 GELGELTECTEC的堵水调剖工程车的堵水调剖工程车 GELGELTECTEC堵水调剖工程车内的堵水调剖工程车内的泵房泵房 GELTEC堵水调剖工程车内堵水调剖工程车内的控制采集设备的控制采集设备 车载的在线监测系统能够详细的记录注入过程中的温度，井底流压，排量，表皮系数等参数的变化情况，为掌握工作进程，随时了解地层堵塞情况，以及施工后的总结评价准备了丰富的第一手数据，图11。 堵水调剖新工艺堵水调剖新工艺 1 1、H2ZeroH2Zero深穿透延迟交联堵水技术深穿透延迟交联堵水技术 Halliburton最新推出了一种新型聚合物体系及配套工艺，称之
11、为的H2Zero服务。这种堵剂采用有机交联体系与通常的Cr交联聚合物系统相比，具有以下优点： 1）比现有的任何一种Cr交联聚合物系统具有更深的地层穿透能力； 2）成胶时间大大延长； 3）可应用于更高温度的储层(51C to 160C)。 该堵剂采用污水配置，易于泵入，最初的溶液浓度不大于30mPa.s，可预控的反应速率。可以精确的设计确保符合堵水的要求。2、WaterWebSM选择性堵水增选择性堵水增产技术产技术 针对老油田含水上升，产量下降，大量残余油无法采出的现状哈里伯顿公司又推出了一种选择性堵水增产剂及配套工艺，称之为WaterWebSM技术。主要采用一种特殊的聚合物化学体系来帮助油藏中
12、的油水分离，阻止水相的流动并提高油相渗流到井筒的能力。这种技术提高采收率的潜能来源于减少水相的驱动力并对残余油气施加天然驱动力以外的驱动力。另外，它有助于证明通过提高油藏的流动通道来延长和维持产量。 2、WaterWebSM选择性堵水增选择性堵水增产技术产技术 其作用机理为，WaterWebSM首先吸附到岩石表面，从而对水相渗透率比对油相的渗透率减少710倍，因此它对水产生阻力，而让油气自由通过。当在堵水施工时不能做到精确地堵剂置放时，这种技术无疑就是最好的选择。利用该技术，可以实现：减少水的产量，增加油的产量，降低水处理费用，延长油井的经济寿命，增加可采储量等目的。 堵水增产剂作用原理示意图
13、堵水增产剂作用原理示意图 新型的WaterWebSM不需要特殊的堵剂置放技术，它不受多价阳离子、氧、酸的影响。它不需要对油层进行分隔，也不需要催化剂，也不需要“成胶”。它适用于井低温度高达250F、渗透率大于10md小于4000md、没有层简窜流的多层砂岩油藏。到目前为止，哈里伯顿的该项技术已经在四口井上应用并取得很好的效果。在两口低产井上，措施实施后，油产量翻了一番，而水的产量下降超过30。在第三口井上，因为油水井的连通造成油井产量急剧下降，处理完毕后，油量仍然上升了30，水量下降了14。该技术也曾用在一口因高含水关闭的气井上，处理后，气产量为500mcfd而水量稳步下降。3 3、VASVAS选择性堵水技术选择性堵水技术 VAS（粘弹性阴离子表活剂）来用于堵水施工，这种产品在堵剂的置放和对孔隙的堵塞方面都与以前的堵剂完全不同。VAS在阳离子存在的情况下会形成一种剪切变稀的胶体，在许多方面，它类似于水溶性聚合物所形成的胶体。然而，因为这种胶体是没有固体物质的，它很容易泵入到渗透性的岩石中。可以被泵入地层而粘度毫无损失并且以低于破裂压力的最大压力进行。一旦它在岩石孔隙中达到剪速低于15sec-1，胶体的粘度就会上升100倍，因此，能阻止流体的流动，图14 VAS在在140（华氏）条件下不（华氏）条件下不同剪切速率下的粘度变化同剪切速率下的粘度变化
